JP2024516965A - Service Scheduling Method Based on Time-Triggered Ethernet - Google Patents

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JP2024516965A JP2023564029A JP2023564029A JP2024516965A JP 2024516965 A JP2024516965 A JP 2024516965A JP 2023564029 A JP2023564029 A JP 2023564029A JP 2023564029 A JP2023564029 A JP 2023564029A JP 2024516965 A JP2024516965 A JP 2024516965A
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国軒 馬
伝鵬 劉
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延 和
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陝西電器研究所
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    • H04L47/50Queue scheduling

Abstract

本発明は、サービスフローパラメータに基づきエンドシステム及びスイッチの数を計算し、トポロジー構造を決定し、ポート接続行列を確立し、最短経路を計画し、各行列周期におけるサービスを割り当て、各基本周期におけるサービスをソートし、1つの行列周期における全体スケジュールを確立し、さらに各エンドノード及びスイッチのサービススケジュールを生成するタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法を開示する。本発明は、TTサービスのスケジューリングを実現することで、各エンドノード及びスイッチがTTタスクを順に競合なく伝送できるとともに、ネットワーク帯域幅を節約し、ネットワークリンクの利用率を向上させる。【選択図】図1The present invention discloses a service scheduling method based on time-triggered Ethernet, which calculates the number of end systems and switches according to service flow parameters, determines the topology structure, establishes a port connection matrix, plans the shortest path, allocates services in each matrix period, sorts services in each basic period, establishes an overall schedule in one matrix period, and generates a service schedule for each end node and switch. The present invention realizes the scheduling of TT services, so that each end node and switch can transmit TT tasks in order without contention, while saving network bandwidth and improving the utilization rate of network links. [Selected Figure]

Description

本発明は、コンピュータネットワーク通信の技術分野に属し、具体的には、タイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法に関する。 The present invention belongs to the technical field of computer network communications, and more specifically, to a service scheduling method based on time-triggered Ethernet.

航空宇宙産業の発展に伴い、航空電子システムは高帯域幅、高信頼性、低遅延及び高フォールトトレランス等に対する需要が高まっている。長時間にわたって研究及び発展を重ねた結果、TTE(Time Trigger Ethernet)は登場した。該技術はイーサネットをもとにタイム同期技術及びタイムトリガ技術を追加し、リアルタイム性の要件が非常に高いタイムトリガサービス(TT)を処理することができるだけでなく、レート制限サービス(RC)及び普通のイーサネットサービス(BE)を処理することもでき、すなわち、リアルタイムアプリケーション及び非リアルタイムアプリケーションの需要を同時に満たすことができる。 With the development of the aerospace industry, the demand for avionics systems is increasing, including high bandwidth, high reliability, low latency and high fault tolerance. After a long period of research and development, TTE (Time Trigger Ethernet) has emerged. This technology adds time synchronization technology and time trigger technology to Ethernet, and can not only handle time-triggered services (TT) with very high real-time requirements, but also rate-limited services (RC) and ordinary Ethernet services (BE), which can simultaneously meet the needs of real-time and non-real-time applications.

TTサービスはすべてのサービスの中で時間確実性の要件が非常に厳しく、最も高い優先度を有する。TTサービスの伝送はグローバルクロックに基づいており、タイムスケジュールに厳密に従って所定の期間にサービス送受信を行う必要があり、それによってその高リアルタイム性及び低遅延ジッターの要件を確保し、データフレーム間でネットワーク内の限られた物理リンクを互いに競合することを回避する。 The TT service has the strictest time certainty requirements among all services and has the highest priority. TT service transmission is based on a global clock and service transmission and reception must be performed at a specified period in strict accordance with a time schedule, thereby ensuring its high real-time and low delay jitter requirements and avoiding data frames competing with each other for the limited physical links in the network.

これを鑑みて、本発明は、TTサービスの送受信制御を実現することができるタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法を提供することを目的とする。 In view of this, the present invention aims to provide a service scheduling method based on time-triggered Ethernet that can realize transmission and reception control of TT services.

タイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法であって、
送受信対象であるすべてのタイムトリガサービスのパラメータを取得するステップ1と、
送受信対象であるサービスに基づき、所要のエンドノードES及びスイッチSWの数を計算し、最小システムを得るステップ2と、
ステップ2で決定された最小システムに基づき、システムのトポロジー構造を確立するステップ3であって、エンドノードESとスイッチSWをいずれもシステムの接続ノードと呼び、接続ノードに対して順番付けを行うステップ3と、
ステップ3で確立されたシステムのトポロジー構造に基づき、スイッチSWの接続ポートとほかのスイッチSW又はエンドノードESとの接続行列を含む接続ノード間の接続関係行列を確立するステップ4と、
ステップ3及び4におけるトポロジー構造及び接続ノードの接続行列に基づき、直接接続される2つのノード間の距離を1に設定し、同一ノードの接続距離を0に設定し、直接接続されていないノード間の距離を無限大に設定し、Xで表し、任意の2つのノード間の最短伝送経路を計算し、最短伝送経路の総距離及び中間接続ノードの番号を含むステップ5と、
ネットワークパラメータを取得するステップ6と、
基本周期BC及び行列周期MCを計算し、ステップ1におけるサービスフローパラメータに基づき、基本周期BC及び行列周期MCを算出するステップ7であって、行列周期MCには複数の基本周期BCが含まれ、すべてのサービスのそれぞれを1回送信することに用いられるステップ7と、
サービスの周期に基づき、1つの行列周期MC内で各サービスを各基本周期BC内に割り当て、1つの行列周期MCにおけるサービス割り当てテーブルを確立するステップ8と、
各基本周期BC内に割り当てられたすべてのサービスを、サービスの異なる生成時刻に従ってグループ化し、各グループにおけるサービスを優先度に基づきソートし、1つの行列周期MC内の各基本周期BCをトラバーサルし、優先度に従ってサービスのソートを完了するステップ9と、
1つの行列周期MCにおけるサービスに対して、サービスの送信元番号及び送信先番号に基づき、ステップ5の最短伝送経路を使用して送受信経路を決定し、さらにサービスの優先度及び送受信経路に基づき送受信時間を決定し、最終的に1つの行列周期MCにおける全体スケジュールを形成するステップ10と、
ステップ10の全体スケジュールに基づき、各接続ノードを識別し、各接続ノードの送受信スケジュールを得て、スケジュールファイルを生成するステップ11と、
ステップ11のスケジュールファイルに基づき、サービスに対して送受信スケジューリングを行うステップ12と、を含む。
A service scheduling method based on time-triggered Ethernet, comprising:
Step 1: acquiring parameters of all time-triggered services to be transmitted and received;
Step 2 of calculating the number of required end nodes ES and switches SW based on the services to be transmitted and received, and obtaining a minimum system;
Step 3 of establishing a topology structure of the system based on the minimum system determined in step 2, in which both the end nodes ES and the switches SW are called connection nodes of the system, and an ordering is performed on the connection nodes;
Step 4: based on the topology structure of the system established in step 3, establishing a connection relationship matrix between connection nodes including a connection matrix between the connection ports of the switch SW and other switches SW or end nodes ES;
Step 5, based on the topology structure and the connection matrix of the connection nodes in steps 3 and 4, set the distance between two directly connected nodes to 1, set the connection distance of the same node to 0, and set the distance between nodes that are not directly connected to infinity, represented by X, and calculate the shortest transmission path between any two nodes, including the total distance of the shortest transmission path and the number of the intermediate connection node;
A step 6 of obtaining network parameters;
Step 7: Calculate a basic period BC and a matrix period MC according to the service flow parameters in step 1, where the matrix period MC includes multiple basic periods BC and is used to transmit each of all services once;
Step 8: assigning each service in each basic period BC in one matrix period MC according to the period of the service, and establishing a service assignment table in one matrix period MC;
Step 9: grouping all services allocated in each basic period BC according to different generation times of the services, sorting the services in each group based on priority, traversing each basic period BC in one matrix period MC, and completing sorting of the services according to priority;
Step 10: for a service in one matrix cycle MC, a transmission/reception route is determined using the shortest transmission route in step 5 based on the source number and destination number of the service, and a transmission/reception time is determined based on the priority of the service and the transmission/reception route, and finally a whole schedule is formed in one matrix cycle MC;
Step 11: identifying each connection node based on the overall schedule of step 10, obtaining a transmission/reception schedule of each connection node, and generating a schedule file;
and step 12 of scheduling transmission and reception for the service based on the schedule file of step 11.

好ましくは、前記ステップ8では、各サービスを各基本周期BCに割り当てた後、同じ周期のサービスを異なる基本周期にずらして割り当て、サービス割り当てテーブルを得る。 Preferably, in step 8, after each service is assigned to each basic cycle BC, services with the same cycle are assigned to different basic cycles with a shift, to obtain a service assignment table.

好ましくは、前記ステップ5では、最後に1つの最短伝送経路テーブルを確立する具体的な方法は、
すべての接続ノード番号をそれぞれ行及び列の順に並べ、
接続ノードxと接続ノードy間の1番目の中間ノードzを第x行第y列に位置させ、2番目の中間ノードtを第z行第y列に位置させ、第t行第y列に位置させ、最後の中間ノードまで類推し、2つの接続ノードをトラバーサルし、最短伝送経路テーブルを得ることである。
Preferably, in step 5, the specific method for finally establishing one shortest transmission path table is as follows:
Arrange all the connection node numbers in row and column order,
The first intermediate node z between the connection node x and the connection node y is located at the xth row and yth column, the second intermediate node t is located at the zth row and yth column, and the tth row and yth column, and then the last intermediate node is located at the tth row and yth column. By analogy, the two connection nodes are traversed to obtain a shortest transmission path table.

好ましくは、各スイッチSWは4つの全二重ポートを含む。 Preferably, each switch SW includes four full-duplex ports.

好ましくは、2つのスイッチSWは直接接続され、2つのエンドシステムESはスイッチSWを介して接続される必要がある。 Preferably, the two switches SW should be directly connected and the two end systems ES should be connected via a switch SW.

好ましくは、前記タイムトリガサービスのパラメータは各サービスのID番号、フレーム長、周期、送信元システム番号、送信先システム番号及びサービス生成時点を含む。 Preferably, the parameters of the time-triggered service include the ID number, frame length, period, source system number, destination system number and service generation time of each service.

本発明は以下の有益な効果を有する。 The present invention has the following beneficial effects:

本発明はタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法を開示し、サービスフローパラメータに基づきエンドシステム及びスイッチの数を計算し、トポロジー構造を決定し、ポート接続行列を確立し、最短経路を計画し、各行列周期におけるサービスを割り当て、各基本周期におけるサービスをソートし、1つの行列周期における全体スケジュールを確立し、さらに各エンドノード及びスイッチのサービススケジュールを生成する。本発明は、TTサービスのスケジューリングを実現することで、各エンドノード及びスイッチがTTタスクを順に競合なく伝送できるとともに、ネットワーク帯域幅を節約し、ネットワークリンクの利用率を向上させる。 The present invention discloses a service scheduling method based on time-triggered Ethernet, which calculates the number of end systems and switches according to service flow parameters, determines a topology structure, establishes a port connection matrix, plans the shortest path, allocates services in each matrix period, sorts services in each basic period, establishes an overall schedule in one matrix period, and generates a service schedule for each end node and switch. The present invention realizes the scheduling of TT services, allowing each end node and switch to transmit TT tasks in sequence without contention, while saving network bandwidth and improving the utilization rate of network links.

本発明の実現のフローチャートである。1 is a flow chart of an implementation of the present invention. 本発明の具体的な実施形態におけるネットワークトポロジー図である。FIG. 2 is a network topology diagram in a specific embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings and examples.

1、サービスフローパラメータを取得する。送受信対象であるすべてのタイムトリガ(TT)サービスを取得し、各サービスのID番号、フレーム長、周期、送信元システム番号、送信先システム番号、及びサービス生成時点は、表1に示される。 1. Obtain service flow parameters. Obtain all time-triggered (TT) services to be sent and received. The ID number, frame length, period, source system number, destination system number, and service generation time of each service are shown in Table 1.

表1 サービスフローパラメータ
Table 1 Service flow parameters

2、所要のエンドシステムES及びスイッチSWの数を計算し、各スイッチSWは4つの全二重ポートを含み、2つのスイッチSWは直接接続されてもよく、2つのエンドシステムESはスイッチSWを介して接続される必要がある。 2. Calculate the number of required end systems ES and switches SW, each switch SW contains four full-duplex ports, two switches SW may be directly connected, and two end systems ES need to be connected via a switch SW.

サービスフローに含まれるエンドシステムの数が8である場合、システムにおける所要のESの数は少なくとも8であり、所要のSWの数は少なくともm=8/2-1=5であり、すなわち、8つのエンドノード及び5つのスイッチを含む最小システムを得る。 If the number of end systems involved in the service flow is 8, then the number of required ESs in the system is at least 8, and the number of required SWs is at least m = 8/2 - 1 = 5, i.e., we obtain a minimum system containing 8 end nodes and 5 switches.

3、ステップ2で決定された最小システムに基づき、トポロジー構造を確立し、図2に示され、エンドシステムES及びスイッチSWをいずれもシステムの接続ノードと呼び、接続ノードに対して順番付けを行い、番号1-8はエンドノードES1-ES8を表し、番号9-13はスイッチSW1-SW5に対応する。 3. Based on the minimum system determined in step 2, establish a topology structure, as shown in Figure 2, where the end system ES and the switch SW are both called connection nodes of the system, and order the connection nodes, with numbers 1-8 representing end nodes ES1-ES8 and numbers 9-13 corresponding to switches SW1-SW5.

4、ポート接続行列を確立する。ステップ3におけるトポロジー構造に基づき、ポート行列を確立し、表2に示される。 4. Establish a port connection matrix. Based on the topology structure in step 3, a port matrix is established, as shown in Table 2.

表2 ポート接続テーブル
Table 2 Port connection table

行列は3列であり、第1列と第2列は接続ノードを表し、第3列は2つの接続ノードに接続されるSWポート番号を表す。例えば、第1行では、互いに接続される2つの接続ノードは9と10であり、ポート番号は1であり、ノード9が自体のポート1を介してノード10に接続されることを表す。 The matrix has three columns, the first and second columns represent the connection nodes, and the third column represents the SW port numbers connected to the two connection nodes. For example, in the first row, the two connection nodes connected to each other are 9 and 10, and the port number is 1, representing that node 9 is connected to node 10 via its own port 1.

5、最短経路を計画する。ステップ3及び4のトポロジー構造及びノード接続行列に基づき距離行列を確立し、任意の2つのノードについて、直接接続される2つのノード間の距離を1に設定し、同一ノードの接続距離は0であり、直接接続されていないノード間の距離を無限大に設定し、Xで表し、表3に示される。 5. Plan the shortest path. Establish a distance matrix based on the topology structure and node connection matrix in steps 3 and 4, and for any two nodes, the distance between two directly connected nodes is set to 1, the connection distance of the same node is 0, and the distance between nodes that are not directly connected is set to infinity, represented by X, as shown in Table 3.

表3 接続距離テーブル
Table 3 Connection distance table

第1行第1列はノード1と自体の距離が0であることを表し、第1行第2列はノード1とノード2の距離が無限大であることを表し、すなわち、直接接続されておらず、第1行第10列はノード1とノード10の距離が1であることを表す。 The first column of the first row indicates that the distance between node 1 and itself is 0, the second column of the first row indicates that the distance between node 1 and node 2 is infinite, i.e., they are not directly connected, and the tenth column of the first row indicates that the distance between node 1 and node 10 is 1.

該距離行列に基づき、任意の2つのノード間の最短伝送経路を計算し、総距離及び中間ノード番号を含み、それぞれ表4及び表5に示される。 Based on the distance matrix, the shortest transmission path between any two nodes is calculated, including the total distance and intermediate node numbers, as shown in Tables 4 and 5, respectively.

表4 伝送距離テーブル
Table 4 Transmission distance table

例えば、第1行第7列は、ノード1からノード7までの伝送総距離が3であることを表す。 For example, the 7th column of the 1st row indicates that the total transmission distance from node 1 to node 7 is 3.

表5 最短伝送経路テーブル
Table 5. Shortest transmission route table

例えば、ノード1からノード7までの伝送経路を照会しようとする場合、まず、第1行第7列を10と確認し、ステップ1でノード1からノード10に伝送することを表し、その後、第10行第7列を11と確認し、ステップ2でノード10からノード11に伝送することを表し、その後、第11行第7列を7と確認し、ステップ3でノード11からノード7に伝送することを表す。すなわち、3つのステップによってノード1からノード7までの伝送を実現する。 For example, when inquiring about the transmission path from node 1 to node 7, first the 7th column of the 1st row is confirmed as 10, indicating that transmission will be from node 1 to node 10 in step 1, then the 7th column of the 10th row is confirmed as 11, indicating that transmission will be from node 10 to node 11 in step 2, then the 7th column of the 11th row is confirmed as 7, indicating that transmission will be from node 11 to node 7 in step 3. In other words, transmission from node 1 to node 7 is achieved in three steps.

6、ネットワークパラメータを取得する。リンク帯域幅(100Mbps)、同期精度(200ns)、エンドシステムとスイッチ間の遅延(100ns)、エンドノード自体の遅延(20ns)、スイッチ自体の遅延(20ns)等を含む。 6. Obtain network parameters, including link bandwidth (100 Mbps), synchronization accuracy (200 ns), delay between the end system and the switch (100 ns), delay of the end node itself (20 ns), delay of the switch itself (20 ns), etc.

7、基本周期BC及び行列周期MCを計算する。ステップ1におけるサービスフローパラメータに基づき、基本周期BC及び行列周期MCを算出し、行列周期MCには複数の基本周期BCが含まれ、すべてのサービスのそれぞれを1回送信する。基本周期BCは各サービス周期MCの最大公約数1msとし、行列周期MCは各サービス周期の最小公倍数12msとする。 7. Calculate the basic period BC and the matrix period MC. Based on the service flow parameters in step 1, calculate the basic period BC and the matrix period MC. The matrix period MC includes multiple basic periods BC, and transmits each of all services once. The basic period BC is set to the greatest common divisor of each service period MC, 1 ms, and the matrix period MC is set to the least common multiple of each service period, 12 ms.

8、1つの行列周期MCにおけるTTサービス割り当てテーブルを確立する。TTサービスの状況に応じて、1つの行列周期MC内でTTサービスを各基本周期BC内に割り当て、さらに同じ周期のTTサービスに対して基本周期BCずらし処理を行い、最適化された割り当て手段を得て、TTサービスの競合を回避し、表6に示される。 8. Establish a TT service allocation table in one matrix cycle MC. Depending on the status of the TT service, allocate the TT service to each basic cycle BC in one matrix cycle MC, and further perform a basic cycle BC shift process for the TT service in the same cycle to obtain an optimized allocation means and avoid the contention of the TT service, as shown in Table 6.

表6 1つの行列周期MCにおけるTTサービス割り当てテーブル
Table 6 TT service allocation table for one matrix period MC

9、各BC内に割り当てテーブルの処理を行う。各基本周期内に割り当てられたTTサービスを処理し、TTサービスの異なる生成時刻に基づきグループ化し、ポートの送受信量に基づき各グループのサービスに対して優先度処理を行い、まず、1番目のBCを処理し、処理前は表7に示され、処理後は表8に示される。 9. Process the allocation table within each BC. Process the TT services allocated within each basic cycle, group them based on the different generation times of the TT services, and perform priority processing for the services in each group based on the port's transmission and reception volume. First, process the first BC. Before processing, the results are shown in Table 7, and after processing, the results are shown in Table 8.

表7 処理前
Table 7 Before treatment

表8 処理後
Table 8 After treatment

10、1つの行列周期MCにおける全体スケジュールを確立する。1つの行列周期MCにおけるすべての基本周期BCのサービス処理が完了するまで、ステップ9における各基本周期BCに対して同じ処理を行う。次に、1つの行列周期MCで処理されたTTサービスに対して時間スケジューリングを行い、サービスの送信元番号及び送信先番号に基づき、最短伝送経路テーブルを使用して送受信経路を決定し、サービスの優先度及び送受信経路に基づき送受信時間を決定し、最終的に1つの行列周期MCにおける全体スケジュールを形成する。 10. Establish an overall schedule for one matrix cycle MC. The same process is performed for each basic cycle BC in step 9 until service processing for all basic cycles BC in one matrix cycle MC is completed. Next, time scheduling is performed for the TT services processed in one matrix cycle MC, and the transmission and reception paths are determined using the shortest transmission path table based on the source number and destination number of the service, and the transmission and reception times are determined based on the priority of the service and the transmission and reception paths, and finally an overall schedule for one matrix cycle MC is formed.

第1列はID番号であり、第2列は基本周期番号であり、第3~6列は送信元ノードの送信を表し、それぞれ送信元ノード番号、送信開始時間、送信終了時間、ウィンドウ長さであり、次に、中間ノードの受信、中間ノードの送信であり、4列ごとに1グループとし、中間ノード番号、受信/送信開始時点、受信/送信完了時点、ウィンドウ長さをそれぞれ表し、最後の4列は送信先ノード受信を表し、それぞれ送信先ノード番号、受信開始ノード、受信完了ノード、ウィンドウ長さである。 The first column is the ID number, the second column is the basic cycle number, the third to sixth columns represent transmission from the source node, and are the source node number, transmission start time, transmission end time, and window length, respectively, followed by intermediate node reception and intermediate node transmission. There are four columns in one group, and each group represents the intermediate node number, reception/transmission start time, reception/transmission completion time, and window length, respectively, and the last four columns represent destination node reception, and are the destination node number, reception start node, reception completion node, and window length, respectively.

11、各ノードのスケジュールを生成する。ステップ10における全体スケジュールに基づき各ノードを識別し、各ノードの送受信スケジュールを得て、スケジュールファイルを生成する。 11. Generate a schedule for each node. Identify each node based on the overall schedule in step 10, obtain the transmission and reception schedule for each node, and generate a schedule file.

送信元システム1の送信テーブル、スイッチ2の受信テーブル、スイッチ3の送信テーブル、及び送信先システム4の受信テーブルはそれぞれ表9-12に示される。 The sending table of source system 1, the receiving table of switch 2, the sending table of switch 3, and the receiving table of destination system 4 are shown in Tables 9-12, respectively.

表9 送信元システム1の送信テーブル
Table 9: Source System 1 Transmission Table

表10 スイッチ2の受信テーブル
Table 10. Switch 2 receive table

表11 スイッチ3の送信テーブル
Table 11. Switch 3 Transmission Table

表12 送信先システム4の受信テーブル
Table 12 Reception table of destination system 4

以上のように、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の趣旨及び原則を逸脱せずに行われるいかなる変更、同等置換や改良等はすべて本発明の保護範囲に含まれるべきである。 As mentioned above, the preferred embodiment of the present invention has been described, but it is not intended to limit the scope of protection of the present invention. Any modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made without departing from the spirit and principles of the present invention should be included in the scope of protection of the present invention.

(付記)
(付記1)
送受信対象であるすべてのタイムトリガサービスのパラメータを取得するステップ1と、
送受信対象であるサービスに基づき、所要のエンドノードES及びスイッチSWの数を計算し、最小システムを得るステップ2と、
ステップ2で決定された最小システムに基づき、システムのトポロジー構造を確立するステップ3であって、エンドノードESとスイッチSWをいずれもシステムの接続ノードと呼び、接続ノードに対して順番付けを行うステップ3と、
ステップ3で確立されたシステムのトポロジー構造に基づき、スイッチSWの接続ポートとほかのスイッチSW又はエンドノードESとの接続行列を含む接続ノード間の接続関係行列を確立するステップ4と、
ステップ3及び4におけるトポロジー構造及び接続ノードの接続行列に基づき、直接接続される2つのノード間の距離を1に設定し、同一ノードの接続距離を0に設定し、直接接続されていないノード間の距離を無限大に設定し、Xで表し、任意の2つのノード間の最短伝送経路を計算し、最短伝送経路の総距離及び中間接続ノードの番号を含むステップ5と、
ネットワークパラメータを取得するステップ6と、
基本周期BC及び行列周期MCを計算し、ステップ1におけるサービスフローパラメータに基づき、基本周期BC及び行列周期MCを算出するステップ7であって、行列周期MCには複数の基本周期BCが含まれ、すべてのサービスのそれぞれを1回送信することに用いられるステップ7と、
サービスの周期に基づき、1つの行列周期MC内で各サービスを各基本周期BC内に割り当て、1つの行列周期MCにおけるサービス割り当てテーブルを確立するステップ8と、
各基本周期BC内に割り当てられたすべてのサービスを、サービスの異なる生成時刻に従ってグループ化し、各グループにおけるサービスを優先度に基づきソートし、1つの行列周期MC内の各基本周期BCをトラバーサルし、優先度に従ってサービスのソートを完了するステップ9と、
1つの行列周期MCにおけるサービスに対して、サービスの送信元番号及び送信先番号に基づき、ステップ5の最短伝送経路を使用して送受信経路を決定し、さらにサービスの優先度及び送受信経路に基づき送受信時間を決定し、最終的に1つの行列周期MCにおける全体スケジュールを形成するステップ10と、
ステップ10の全体スケジュールに基づき、各接続ノードを識別し、各接続ノードの送受信スケジュールを得て、スケジュールファイルを生成するステップ11と、
ステップ11のスケジュールファイルに基づき、サービスに対して送受信スケジューリングを行うステップ12と、を含むことを特徴とするタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Additional Note)
(Appendix 1)
Step 1: acquiring parameters of all time-triggered services to be transmitted and received;
Step 2 of calculating the number of required end nodes ES and switches SW based on the services to be transmitted and received, and obtaining a minimum system;
Step 3 of establishing a topology structure of the system based on the minimum system determined in step 2, in which both the end nodes ES and the switches SW are called connection nodes of the system, and an ordering is performed on the connection nodes;
Step 4: based on the topology structure of the system established in step 3, establishing a connection relationship matrix between connection nodes including a connection matrix between the connection ports of the switch SW and other switches SW or end nodes ES;
Step 5, based on the topology structure and the connection matrix of the connection nodes in steps 3 and 4, set the distance between two directly connected nodes to 1, set the connection distance of the same node to 0, and set the distance between nodes that are not directly connected to infinity, represented by X, and calculate the shortest transmission path between any two nodes, including the total distance of the shortest transmission path and the number of the intermediate connection node;
A step 6 of obtaining network parameters;
Step 7: Calculate a basic period BC and a matrix period MC according to the service flow parameters in step 1, where the matrix period MC includes multiple basic periods BC and is used to transmit each of all services once;
Step 8: assigning each service in each basic period BC in one matrix period MC according to the period of the service, and establishing a service assignment table in one matrix period MC;
Step 9: grouping all services allocated in each basic period BC according to different generation times of the services, sorting the services in each group based on priority, traversing each basic period BC in one matrix period MC, and completing sorting of the services according to priority;
Step 10: for a service in one matrix cycle MC, a transmission/reception route is determined using the shortest transmission route in step 5 based on the source number and destination number of the service, and a transmission/reception time is determined based on the priority of the service and the transmission/reception route, and finally a whole schedule is formed in one matrix cycle MC;
Step 11: identifying each connection node based on the overall schedule of step 10, obtaining a transmission/reception schedule of each connection node, and generating a schedule file;
Step 12: scheduling transmission and reception for the service based on the schedule file of step 11.

(付記2)
前記ステップ8では、各サービスを各基本周期BCに割り当てた後、同じ周期のサービスを異なる基本周期にずらして割り当て、サービス割り当てテーブルを得ることを特徴とする付記1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Appendix 2)
The service scheduling method based on time-triggered Ethernet described in Appendix 1, characterized in that in step 8, after each service is assigned to each basic period BC, services with the same period are assigned to different basic periods with a shift, thereby obtaining a service assignment table.

(付記3)
前記ステップ5では、最後に1つの最短伝送経路テーブルを確立する具体的な方法は、
すべての接続ノード番号をそれぞれ行及び列の順に並べ、
接続ノードxと接続ノードy間の1番目の中間ノードzを第x行第y列に位置させ、2番目の中間ノードtを第z行第y列に位置させ、第t行第y列に位置させ、最後の中間ノードまで類推し、2つの接続ノードをトラバーサルし、最短伝送経路テーブルを得ることであることを特徴とする付記1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Appendix 3)
In the step 5, the specific method for finally establishing one shortest transmission path table is as follows:
Arrange all the connection node numbers in row and column order,
The method for scheduling a service based on time-triggered Ethernet as described in Supplementary Note 1, characterized in that the first intermediate node z between the connecting node x and the connecting node y is located at the xth row, yth column, the second intermediate node t is located at the zth row, yth column, and the tth row, yth column, and so on until the last intermediate node, traversing the two connecting nodes to obtain a shortest transmission path table.

(付記4)
各スイッチSWは4つの全二重ポートを含むことを特徴とする付記1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Appendix 4)
The method for scheduling services based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that each switch SW includes four full-duplex ports.

(付記5)
2つのスイッチSWは直接接続され、2つのエンドシステムESはスイッチSWを介して接続される必要があることを特徴とする付記1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Appendix 5)
The method for service scheduling based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that two switches SW need to be directly connected and two end systems ES need to be connected via a switch SW.

(付記6)
前記タイムトリガサービスのパラメータは各サービスのID番号、フレーム長、周期、送信元システム番号、送信先システム番号及びサービス生成時点を含むことを特徴とする付記1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
(Appendix 6)
The method for scheduling services based on time-triggered Ethernet according to claim 1, wherein the parameters of the time-triggered services include the ID number, frame length, period, source system number, destination system number and service generation time of each service.

Claims (6)

送受信対象であるすべてのタイムトリガサービスのパラメータを取得するステップ1と、
送受信対象であるサービスに基づき、所要のエンドノードES及びスイッチSWの数を計算し、最小システムを得るステップ2と、
ステップ2で決定された最小システムに基づき、システムのトポロジー構造を確立するステップ3であって、エンドノードESとスイッチSWをいずれもシステムの接続ノードと呼び、接続ノードに対して順番付けを行うステップ3と、
ステップ3で確立されたシステムのトポロジー構造に基づき、スイッチSWの接続ポートとほかのスイッチSW又はエンドノードESとの接続行列を含む接続ノード間の接続関係行列を確立するステップ4と、
ステップ3及び4におけるトポロジー構造及び接続ノードの接続行列に基づき、直接接続される2つのノード間の距離を1に設定し、同一ノードの接続距離を0に設定し、直接接続されていないノード間の距離を無限大に設定し、Xで表し、任意の2つのノード間の最短伝送経路を計算し、最短伝送経路の総距離及び中間接続ノードの番号を含むステップ5と、
ネットワークパラメータを取得するステップ6と、
基本周期BC及び行列周期MCを計算し、ステップ1におけるサービスフローパラメータに基づき、基本周期BC及び行列周期MCを算出するステップ7であって、行列周期MCには複数の基本周期BCが含まれ、すべてのサービスのそれぞれを1回送信することに用いられるステップ7と、
サービスの周期に基づき、1つの行列周期MC内で各サービスを各基本周期BC内に割り当て、1つの行列周期MCにおけるサービス割り当てテーブルを確立するステップ8と、
各基本周期BC内に割り当てられたすべてのサービスを、サービスの異なる生成時刻に従ってグループ化し、各グループにおけるサービスを優先度に基づきソートし、1つの行列周期MC内の各基本周期BCをトラバーサルし、優先度に従ってサービスのソートを完了するステップ9と、
1つの行列周期MCにおけるサービスに対して、サービスの送信元番号及び送信先番号に基づき、ステップ5の最短伝送経路を使用して送受信経路を決定し、さらにサービスの優先度及び送受信経路に基づき送受信時間を決定し、最終的に1つの行列周期MCにおける全体スケジュールを形成するステップ10と、
ステップ10の全体スケジュールに基づき、各接続ノードを識別し、各接続ノードの送受信スケジュールを得て、スケジュールファイルを生成するステップ11と、
ステップ11のスケジュールファイルに基づき、サービスに対して送受信スケジューリングを行うステップ12と、を含むことを特徴とするタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
Step 1: acquiring parameters of all time-triggered services to be transmitted and received;
Step 2 of calculating the number of required end nodes ES and switches SW based on the services to be transmitted and received, and obtaining a minimum system;
Step 3 of establishing a topology structure of the system based on the minimum system determined in step 2, in which both the end nodes ES and the switches SW are called connection nodes of the system, and an ordering is performed on the connection nodes;
Step 4: based on the topology structure of the system established in step 3, establishing a connection relationship matrix between connection nodes including a connection matrix between the connection ports of the switch SW and other switches SW or end nodes ES;
Step 5, based on the topology structure and the connection matrix of the connection nodes in steps 3 and 4, set the distance between two directly connected nodes to 1, set the connection distance of the same node to 0, and set the distance between nodes that are not directly connected to infinity, represented by X, and calculate the shortest transmission path between any two nodes, including the total distance of the shortest transmission path and the number of the intermediate connection node;
A step 6 of obtaining network parameters;
Step 7: Calculate a basic period BC and a matrix period MC according to the service flow parameters in step 1, where the matrix period MC includes multiple basic periods BC and is used to transmit each of all services once;
Step 8: assigning each service in each basic period BC in one matrix period MC according to the period of the service, and establishing a service assignment table in one matrix period MC;
Step 9: grouping all services allocated in each basic period BC according to different generation times of the services, sorting the services in each group based on priority, traversing each basic period BC in one matrix period MC, and completing sorting of the services according to priority;
Step 10: for a service in one matrix cycle MC, a transmission/reception route is determined using the shortest transmission route in step 5 based on the source number and destination number of the service, and a transmission/reception time is determined based on the priority of the service and the transmission/reception route, and finally a whole schedule is formed in one matrix cycle MC;
Step 11: identifying each connection node based on the overall schedule of step 10, obtaining a transmission/reception schedule of each connection node, and generating a schedule file;
Step 12: scheduling transmission and reception for the service based on the schedule file of step 11.
前記ステップ8では、各サービスを各基本周期BCに割り当てた後、同じ周期のサービスを異なる基本周期にずらして割り当て、サービス割り当てテーブルを得ることを特徴とする請求項1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。 The method for scheduling services based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that in step 8, after each service is assigned to each basic period BC, services of the same period are assigned to different basic periods with a shift, thereby obtaining a service assignment table. 前記ステップ5では、最後に1つの最短伝送経路テーブルを確立する具体的な方法は、
すべての接続ノード番号をそれぞれ行及び列の順に並べ、
接続ノードxと接続ノードy間の1番目の中間ノードzを第x行第y列に位置させ、2番目の中間ノードtを第z行第y列に位置させ、第t行第y列に位置させ、最後の中間ノードまで類推し、2つの接続ノードをトラバーサルし、最短伝送経路テーブルを得ることであることを特徴とする請求項1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。
In the step 5, the specific method for finally establishing one shortest transmission path table is as follows:
Arrange all the connection node numbers in row and column order,
The method for scheduling a service based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that the first intermediate node z between the connecting node x and the connecting node y is located at the xth row, yth column, the second intermediate node t is located at the zth row, yth column, and the tth row, yth column, and so on until the last intermediate node, traversing the two connecting nodes to obtain a shortest transmission path table.
各スイッチSWは4つの全二重ポートを含むことを特徴とする請求項1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。 The method for service scheduling based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that each switch SW includes four full-duplex ports. 2つのスイッチSWは直接接続され、2つのエンドシステムESはスイッチSWを介して接続される必要があることを特徴とする請求項1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。 The method for service scheduling based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that two switches SW must be directly connected and two end systems ES must be connected via a switch SW. 前記タイムトリガサービスのパラメータは各サービスのID番号、フレーム長、周期、送信元システム番号、送信先システム番号及びサービス生成時点を含むことを特徴とする請求項1に記載のタイムトリガイーサネットに基づくサービススケジューリング方法。 The method for scheduling services based on time-triggered Ethernet according to claim 1, characterized in that the parameters of the time-triggered services include an ID number, frame length, period, source system number, destination system number, and service generation time of each service.
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