[发明专利]一种兼容可定义确定性通信以太网

权利要求书

1.一种兼容可定义确定性通信以太网，其用于实现以太网中网络设备之间的通信，其特征在于，该以太网将网络中传输的网络消息分为实时控制消息以及常规消息两类，所述实时控制消息由发送端根据全局同步时间周期在确定时间点触发发送并维持一规定时段，经过交换设备中定时触发的高优先级静态流表进行转发并在确定的实时时域内被接收端接收实现确定性通信，所述常规消息由以太网络中的各个节点根据事件随机触发，该常规消息由发送端在常规时域发送，经过交换设备中低优先级动态流表进行转发并在实时性控制消息收发的实时时域外被接收端接收实现常规通信，其中，所述高优先级静态流表以及低优先级动态流表定义网络消息的发送端与接收端，该高优先级静态流表以及低优先级动态流表通过调度表定义其触发时间以及维持时间，该以太网中的设备根据高优先级静态流表或低优先级动态流表实现基于时间同步进行全局/区域组网，分时域实现确定性通信以及常规通信，该兼容可定义确定性通信以太网包括控制器、交换设备、以及终端设备，所述控制器控制调度表、高优先级静态流表以及低优先级动态流表的下发，所述交换设备以及终端设备基于时钟校准模块进行全局/区域时间同步，该以太网在进行网络通信时，作为发送端的终端设备将网络消息发送至交换设备，所述交换设备接收网络消息后根据控制器下发的调度表与流表类型，区分网络消息类型，判断网络消息转发的时域与输出接口从而发送到作为接收端的终端设备，所述交换设备基于全局同步时间，设定若干控制实时控制消息转发的交换定时器，所述交换定时器要求基于一个设定周期，对于相同信道消息的交换定时器不能在同一时刻触发，需要在周期中有固定的时间偏移，当某个交换定时器触发时，向Open vSwitch添加该交换定时器对应的实时控制消息流表，并删除其他常规消息流表，以保证实时控制消息的转发，固定周期后移除该流表并恢复原流表保证其他消息正常通信，所述终端设备基于全局同步时间，设定若干发送及接收实时控制消息的终端定时器，所述终端定时器要求基于一个设定周期，在该周期内的固定时间偏移点触发实时控制消息的控制与接收，在非终端定时器触发时间，由电脑端下发的消息将进入实时控制消息的缓冲队列等待终端定时器触发，终端定时器触发时，链路状态切换到实时控制层，阻塞其他普通消息消息收发，仅传输实时控制消息，该控制消息传输结束后，所述链路切换回信息传输层状态，恢复普通消息收发。

2.根据权利要求1所述的一种兼容可定义确定性通信以太网，其特征在于，所述交换设备包括预定数量个网口、一主控模块、一电源模块、一存储模块、若干物理层芯片以及若干网络变压器，网络消息从其中一个网口输入该交换设备后经由主控模块识别控制，根据控制器下发的调度表与流表配合全局/区域时间同步，区分网络消息为确定性通信或常规通信，判断网络消息转发的时域与输出接口，其中，

所述主控模块用于协议封装与解析、全局/区域时钟校准、网络消息缓存、网络消息转发与调度、流表定时添加与删除；

所述存储模块包括SD卡、FLASH、SRAM或DDR，用于存储系统bootloader、文件系统以及临时数据；

所述物理层芯片用于物理链路的创建、维持或拆除；

所述网络变压器用于网络设备的电气隔离、噪声抑制。

3.根据权利要求2所述的一种兼容可定义确定性通信以太网，其特征在于，所述交换设备的主控模块运行的操作系统包括Linux或OpenWRT，所述操作系统上安装有Open vSwitch虚拟交换机，该交换设备的其中一个网口作为控制器接口，其他网口添加至由OpenvSwitch创建的网络网桥中。

4.根据权利要求3所述的一种兼容可定义确定性通信以太网，其特征在于，所述控制器为SDN控制器，所述交换设备的操作系统上安装OpenFlow协议用于支持SDN控制器参与网络通信管理。