一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法技术

本发明专利技术公开了一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，将时间轴划分为时间触发段、动态段和静默段；所述时间触发段用于传输基于时间触发的数据帧；所述动态段用于传输非时间触发的数据帧；所述静默段用于进行网络时钟的同步及修正。本发明专利技术通过对时间轴的划分和分层，为实现光纤通道的时间触发和事件触发混合调度提出一种可行的执行方法。该方法设计简单，部署快速，并兼容原有光纤通道网络系统，具有显著的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机载光纤通道(FiberChannel)网络通信系统，针对航空电子网络通信对高可靠性和确定性要求的特点，提出一种机载光纤通道时间触发调度方案的设计方法。
技术介绍
航空电子技术发展至今，机载光纤通道(FiberChannel,FC)以其高带宽、低延迟、抗电磁干扰能力强等方面的综合优势，在分布式系统网络中被广泛使用。而航电系统中诸如任务和飞行安全等关键性系统，就需要具有时间确定性的保证。图1显示了光纤通道冗余通信系统结构。一味地提高系统带宽已经不能解决所有的问题。光纤通道虽然具有低延迟的特性，但数据帧经过交换和调度排队后，确定性延迟就不能得到有效保证。而时间触发(Time-Triggered,TT)机制就是指通信任务以时间为基准，使得数据交换具有时间的确定性。时间触发技术在工业、航空航天等安全和可靠性要求高的领域受到越来越多的重视。将时间触发应用于机载光纤网络中去，使得光纤网络终端采用时间触发来替代事件触发，使光纤通道的通信任务通过合理的调度定时发送，这就是基于时间触发的光纤网络通信(TT-FC)。不仅可以避免数据帧争用物理链路，也确保了光纤网络的一致性和有序性。尤其在综合化程度较高的航电系统中，时间触发与事件触发共存的网络调度方式是发展趋势。本专利技术基于稀疏时间模型(sparsetime)提出了适用于机载光纤通道时间触发调度设计方法，并同时在此基础上提出了时间触发和事件触发的混合调度方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于遵循光纤通道通信协议(FC-FS-2)同时，提供了一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，使得时间触发光纤通道通信系统在航空电子领域的应用变成可能。该调度方案具有高可靠性和通信的确定性。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，将时间轴划分为时间触发段、动态段和静默段；所述时间触发段用于传输基于时间触发的数据帧；所述动态段用于传输非时间触发的数据帧；所述静默段用于进行网络时钟的同步及修正。进一步，所述时间触发段由n个TT时间槽组成，每个TT时间槽由若干个宏时钟组成，每个宏时钟由若干个微时钟组成；所述TT时间槽是端节点时间触发调度的时间单位；所述宏时钟是基于时间触发的数据帧的触发调度时间单位；所述微时钟是系统最小的时间单位；基于时间触发的数据帧的帧头中包含以下内容：1)消息传输周期：说明基于时间触发的数据帧的调度周期；2)TS位置n：说明基于时间触发的数据帧在时间轴上使用哪个TT时间槽；3)宏时钟下的微时钟触发时刻i：说明在宏时钟下使用哪个微时钟进行基于时间触发的数据帧的传输。进一步，所述动态段由若干个最小时间槽组成，每个最小时间槽也同样的由若干个宏时钟组成，每个宏时钟由若干个微时钟组成；所述最小时间槽用于计算动态段什么时候结束和是否可以进行下一帧非时间触发的数据帧传输；所述宏时钟是非时间触发的数据帧的触发调度时间单位；所述微时钟是系统最小的时间单位。本专利技术通过对时间轴的划分和分层，为实现光纤通道的时间触发和事件触发混合调度提出一种可行的执行方法。该方法设计简单，部署快速，并兼容原有光纤通道网络系统，具有显著的经济效益和应用前景。附图说明图1为光纤通道冗余通信系统结构的示意图；图2为的FC通信任务的时间轴划分示意图；图3为时间触发和事件触发混合调度的时间轴划分示意图；图4为时间的分层示意图；图5为本专利技术中基于时间触发的数据帧的帧结构示意图；图6为FC帧头字段示意图；图7为TT-FC数据帧在TS中传输的示意图；图8为二个终端节点TT-FC数据帧调度示意图；图9为多个终端节点不同的D_ID的时间触发调度示意图；图10为动态(BE)段FC数据帧调度示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术对于时间触发和事件触发混合调度的光纤通道网络通信系统，通过限制带宽和时分复用的(TDMA)方法，进行数据帧的发送调度。如图2所示，将FC通信任务的数据帧只可以在活跃时间(activetime)内发生，并且任意两个活跃时间之间存在固定的间隔，就称这时间间隔为静默时间(silencetime)。所有在静默时间内产生的FC任务请求都将被忽略，只有在活跃时间内提交的数据帧调度请求才会被响应。为了在FC终端系统中实现时间触发，本专利技术将FC的任务周期在时间轴上分为时间触发段(简称TT段)、动态段(BestEffort，简称BE段)和静默段。基于时间触发调度的数据帧只能在TT段进行传输。而在BE段时候，数据帧可以随意进行传输。一般地，动态段用于非时间触发的消息传输。时间触发和事件触发混合调度的时间划分如图3所示。同时本专利技术提出了微时钟和宏时钟两个定义。微时钟(microtick)是一系列连续时钟(tick)组成的最小时间单位；宏时钟(macrotick)是一系列连续微时钟组成的时间单位。在TT段由一系列TT时间槽(TimeSlot，简称TS)组成，TS是时间触发调度的时间单位。而TS由一系列宏时钟组成。宏时钟是FC数据帧调度的时间单位。也就是说，TT-FC数据帧发送的时刻是在宏时钟的周期起点(或终点)时刻上，如图4所示。最后一层是微时钟，它是组成宏时钟的时间单位，也是整个时间分层上最小时钟单位。在TT-FC中，微时钟的分辨率决定了网络通信系统的时钟精度。每一层时间单位都是下一层时间分辨率的整数倍。也就是说，一种可能的配置情况是100个微时钟组成1个宏时钟，10个宏时钟组成1个TS，最后10个TS为一个TT段时间长度。每个基于时间触发的数据帧包括SOF、FC帧头、负载、CRC和EOF组成，如图5所示。TT-FC帧头由6个字组成，帧头定义如图6所示。这里使用TT-FC帧头中的目的地址(D_ID,24-bit)来统一标识TT-FC数据帧。并规定终端系统中同一D_ID的TT-FC任务集(所有发往同一目的地址的TT-FC数据帧)只在对应的TT时间槽(TS)中进行触发，任务的触发时刻为宏时钟周期的起点或终点上，如图7所示。为此，应用可以根据需求生成FC终端节点调度配置方案和系统的全局时钟同步周期。这里提出每个D_ID对应的TT-FC配置信息都包含如下内容：●消息传输周期(TransactionsCycle，TC)，该TT-FC数据帧的调度周期；●TS位置n(TSn)，该TT-FC数据帧在时间轴上触发TS的调度位置；●TS下宏时钟的触发时刻i(MacroTi)，TT-FC数据帧在这个TT时间槽内触发的微时钟的具体时刻。并提出如下规则：●TC>>∑TSn，也就是各个TT-FC消息的TC之间的最大公约数必须大于事件触发周期(静态段+空闲段)；●全局时钟同步周期为各个TT-FC消息TC之间的最小公倍数；●MacroTi>Tframe_max，宏时钟的周期大于链路上一FC最大帧长传输的时间。从FC终端节点上来看，TT数据帧只在其配置信息所规定的触发时刻被发送，这样TT数据帧在整个网络通信上不会出现竞争，保证了数据帧的确定性。图8列举了A、B两个不同FC终端节点在时间轴上的周期任务消息调度时刻。在TS1中，FC终端只对发往D_ID为1的TT-FC数据帧进行TT调度，并且将TS1进行划分分配给不同的终端节点，需要保证链路上不会出现竞争的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，其特征在于将时间轴划分为时间触发段、动态段和静默段；所述时间触发段用于传输基于时间触发的数据帧；所述动态段用于传输非时间触发的数据帧；所述静默段用于进行网络时钟的同步及修正。

【技术特征摘要】
1.一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，其特征在于将时间轴划分为时间触发段、动态段和静默段；所述时间触发段用于传输基于时间触发的数据帧；所述动态段用于传输非时间触发的数据帧；所述静默段用于进行网络时钟的同步及修正。2.根据权利要求1所述的一种用于机载光纤通道的混合触发调度方法，其特征在于所述时间触发段由n个TT时间槽组成，每个TT时间槽由若干个宏时钟组成，每个宏时钟由若干个微时钟组成；所述TT时间槽是端节点时间触发调度的时间单位；所述宏时钟是基于时间触发的数据帧的触发调度时间单位；所述微时钟是系统最小的时间单位；基于时间触发的数据帧的帧头中包含以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉良，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31