[发明专利]一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于时间触发交换式网络的调度方法，更特别地说，是指一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法。本发明是基于时间同步和时间触发机制，为周期性通信任务在源节点、目的节点和交换节点上建立周期调度时刻表，并依据周期调度时刻表对数据帧传输进行调度。

背景技术

在时间触发网络中，即以时间触发代替事件触发，如果定时发送和转发的触发的调度合理，即可以避免数据帧争用物理链路，保证传输的时间确定性。在数据通信的过程中，网络中各端系统按照各自的时刻调度表进行数据的发送，即调度时刻表中分配给某个任务的时间区间(time slot)的起始时刻点触发该任务的发送。网络中各个发送任务按照调度表有序的进行，即为时间触发网络。

在时间触发机制下，有共享介质网络(如：TTCAN)和交换式网络。对于共享介质网络，因为只共享一个公共的信道，各个节点的调度表是完全相同的；而对于交换式网络，由于包含多个空间分割的物理网段，所以各个交换节点上的时刻调度表既是不同的，又是根据转发路径的情况在时间上相互关联的。因此，生成交换式网络的调度时刻表并进行维护是较为困难的。

对于带有全局时钟同步机制的时间触发交换式网络，这样的时钟同步可以由额外的物理连线或无线电信号(如：GPS信号)建立并保持，也可以在本网络中利用IEEE1588V2中的P2P透明时钟、时间同步控制帧(PCF，Protocol Control Frame)机制通过固化和压缩功能建立并保持。但无论以何种方法，要求：时钟同步过程是在系统的开始运行时进行并建立同步的，并在系统的运行过程中进行必要的同步，以克服各个本地时钟晶振的漂移；网络中各个分布式节点上时钟的同步精度应该保证其误差不对延迟时间、时延抖动等时间参数的计算和测量数值的有效数字产生影响；如果采用本网络中的同步机制，则该机制应该是“透明”的，即用于时间同步的通信开销不应对时间同步精度造成影响，也不应对时间触发和通信任务的传输造成可以观测到的或精度范围以内的干扰。

将交换式网络中的主机称为“端系统”，端系统以全双工方式接入交换机，根据通信任务“端到端”(end-to-end)的角色充当源端系统和目的端系统；交换式网络中的交换设备中含有转发和多路复用功能的模块被称为“交换节点”。将端系统和交换节点统称为“节点”。各个节点时钟的完全同步为建立按照时刻表发送周期性调度提供了必备条件。

在AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet，航空电子全双工以太网)网络中事件触发的速率约束流量，记为RC流量，所述RC流量中传输的数据帧为RC帧，RC流量对应的网络通信任务称为RC任务；标准以太网的“尽力传”流量，记为BE流量，所述BE流量中传输的数据帧为BE帧，RC流量对应的网络通信任务称为RC任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对时间触发交换式网络的周期性任务的调度方法，即交换式网络周期调度时刻表法。交换式网络周期调度时刻表法在源、目的和交换节点上建立周期调度时刻表，可以保证依据所建立的时刻调度表对周期性通信任务进行调度的时候，数据帧之间不会发生争用物理链路的情况，进而保证了端到端通信的时间确定性，实现了时间触发交换式网络的实时通信。

本发明的一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法，其时间触发交换式网络的路由为静态路由且无环，或为动态路由且无环但在该动态任务运行的过程中路由是固定的；网络中所有交换机均应增加具有建立、更新和维护周期调度时刻表的功能并且具有按照周期调度时刻表时间触发机制完成发送任务功能的模块；动态任务所经过的所有转发交换机上存有放置此动态任务的周期调度时刻表；

对于时间触发交换式网络，周期调度时刻表中的动态任务采用动态任务建立法建立，离线任务采用离线任务建立法建立；

任意交换机SW_c与端系统ES_b直接相连端口对应的转-ES_b-周期调度时刻表Tab_{c-b端系统-route}和端系统ES_b的收-周期调度时刻表Tab_b-receive有Tab_c-b-route＝Tab_b-receive；

动态任务的建立是一个端系统向另一个端系统建立发送TT任务，动态任务的建立过程是由该TT任务的发送端发起的，依据动态任务建立法完成；