一种传输实时数据的实时以太网调度方法技术

本发明专利技术公开了一种传输实时数据的实时以太网调度方法，该方法包括：步骤10，根据网络拓扑结构和待传输实时报文，生成离线调度表；步骤20，根据离线调度表和待传输实时报文，生成转换报文，其中，转换报文为非实时报文；步骤30，根据对应的传输规则，发送待传输实时报文和转换报文；步骤40，根据离线调度表，滤除接收到的重复报文，其中，重复报文为具有相同数据唯一标识的待传输报文或具有相同数据唯一标识的转换报文。通过本发明专利技术中的技术方案，在保证传输实时报文准确性的同时，有利于降低传输实时报文过程中的时延，提高了数据传输带宽的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种传输实时数据的实时以太网调度方法
本专利技术涉及实时以太网的
，具体而言，涉及一种传输实时数据的实时以太网调度方法。
技术介绍
许多年来，嵌入式系统一直在汽车工业、航空航天工业、工厂自动化工业等关键领域的网络通信中扮演着重要角色。随着实时网络的不断发展，实时网络的规模和传输需求不断增大。传统的通信协议已不能满足日益增长的通信需求。实时以太网凭借着以太网的天然优势，成为最具代表性的实时网络之一。实时以太网中定义了两类数据：实时数据和非实时数据。实时数据用于传输具有确定传输延时的数据；非实时数据用于传输可能冗长但不频繁的数据。针对实时数据，实时以太网通常是遵循时间触发并以离线计算方式进行调度，它通过预定义网络通信报文的发送和转发时间点，赋予传输数据实时性。而现有技术中，实时以太网的调度求解方法通常是由基于数学模型的离线求解器进行求解。然而，离线求解器为了降低求解时间和提高可调度性，通常会以最坏的情况来进行调度求解，使得实时数据的调度在最差情况下也能满足约束，这样，无形之中增加了实时数据端到端的时延。而实时数据的端到端时延是实时系统中最重要的性能指标之一，较小的端到端时延为系统带来更优的系统性能。因此，需要研究一个减小实时数据端到端时延、快速传输实时数据的实时以太网调度方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：在保证传输数据准确性的同时，有利于降低数据传输过程中的时延。本专利技术的技术方案是：提供了一种传输实时数据的实时以太网调度方法，其特征在于，该方法包括：步骤10，根据网络拓扑结构和待传输实时报文，生成离线调度表；步骤20，根据离线调度表和待传输实时报文，生成转换报文，其中，转换报文为非实时报文；步骤30，根据对应的传输规则，发送待传输实时报文和转换报文；步骤40，根据离线调度表，滤除接收到的重复报文，其中，重复报文为具有相同数据唯一标识的待传输报文或具有相同数据唯一标识的转换报文。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤20，具体包括：步骤21，根据离线调度列表中的数据唯一标识、报文序列号、输入端口标识和输出端口标识，生成静态路由表；步骤22，根据静态路由表，判断待传输实时报文是否发生篡改，若是，丢弃待传输实时报文，若否，执行步骤23；步骤23，将待传输实时报文转换为转换报文，并将转换报文对应的数据唯一标识的最高位置为1，其中，待传输实时报文的数据唯一标识的最高位为0。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤30，具体包括：步骤31，根据离线调度表中的数据唯一标识和报文序列号，生成序列号表；步骤32，根据序列号表，判断数据报文是否为丢弃报文，若是，丢弃数据报文，若否，执行步骤33，其中，数据报文包括待传输实时报文和转换报文；步骤33，判断数据报文的数据唯一标识的最高位是否为1，若是，执行步骤34，若否，执行步骤35；步骤34，根据非实时报文发送方法，发送数据报文，数据报文为转换报文，执行步骤36；步骤35，根据离线调度表，发送数据报文，数据报文为待传输实时报文，执行步骤36；步骤36，根据发送的数据报文，更新序列号表。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤10之后，方法还包括：步骤11，根据离线调度表，判断待传输实时报文是否有效，若是，执行步骤12，若否，执行步骤20；步骤12，丢弃待传输实时报文。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤20之后，方法还包括：步骤24，根据离线调度表，判断转换报文是否发生篡改，若是，执行步骤25，若否，执行步骤30；步骤25，丢弃转换报文。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤40，具体包括：步骤41，离线调度表中的数据唯一标识和报文序列号，生成过滤表；步骤42，根据数据唯一标识和报文序列号，判断接收到的数据报文是否为重复报文，若是，滤除重复报文，其中，数据报文包括待传输报文和转换报文。本专利技术的有益效果是：通过生成离线调度表，将实时报文转换为转换报文，利用非实时报文的传输通道传输该转换报文，有利于提高数据传输带宽的利用效率，再根据离线调度表，保留在先接收到的实时报文或转换报文，滤除在后接收到的重复报文，保证了接收到报文的准确性，有利于降低实时报文传输过程中的时延。在本专利技术中，通过离线调度表，检测待传输实时报文和转换报文，有利于提高报文传输过程中的准确性和有效性，降低了接收到的实时报文被篡改的可能性。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的传输实时数据的实时以太网调度方法的示意流程图；图2是根据本专利技术的一个实施例的待传输实时报文的示意图；图3是根据本专利技术的一个实施例的离线调度表、静态路由表、序列号表和过滤表的示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的硬件实验电路示意框图；图5是根据本专利技术的一个实施例的报文传输示意图；图6是根据本专利技术的一个实施例的实时报文传输时延的仿真图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。实施例：以下将参照图1-6对本专利技术的实施方式进行说明。如图1所示，本实施例提出了一种传输实时数据的实时以太网调度方法，包括下列步骤：步骤10，根据网络拓扑结构和待传输实时报文，生成离线调度表；进一步地，在步骤10之前，根据接收到的实时报文和待插入数据，生成待传输实时报文，其中，待插入数据包括标识位、报文序列号和数据负载长度。具体地，如图2所示，在实时报文中新增了三个数据：数据唯一标识flow-id中的is-copy标识位、报文序列号sequence和数据负载长度length，其中，flow-id、length各占16位，sequence占32位，flow-id的最高位为is-copy标识位。当flow-id的最高位为1时，表示该数据帧为“由实时报文转换后的非实时报文”。当flow-id的最高位为0时，表示该报文为未经处理的由发送端发出的实时报文。在实时报文的传输过程中，需要将网络拓扑结构和待传输实时报文输入离线求解器，例如基于可满足性理论的增量式求解器，通过离线求解器生成对应的离线调度表，如图3(a)所示，以保证在实时报文传输过程中，传输效果最差时，实时报文传输的实时性，其中，flow-id为数据唯一标识，sequence是报文序列号，表示该实时报文在调度周期内的报文发出序号，flow-id和sequence共同定义了一条数据上的唯一报文。length表示数据负载，单位为Byte。input-port和output-port指报文的接收端口和发送端口。arrival-start和arrival-end是该数据报文到达交换机的时间窗口。offset是该数据报文发送的时间点。任一个实时数据报文对应于离线调度表中的一行数据。进一步地，步骤10之后，该方法还包括：步骤11，根据离线调度表，判断待传输实时报文是否有效，若是，执行步骤12，若否，执行步骤20；步骤12，丢弃待传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传输实时数据的实时以太网调度方法，其特征在于，该方法包括：步骤10，根据网络拓扑结构和待传输实时报文，生成离线调度表；步骤20，根据所述离线调度表和所述待传输实时报文，生成转换报文，其中，所述转换报文为非实时报文；步骤30，根据对应的传输规则，发送所述待传输实时报文和所述转换报文；步骤40，根据所述离线调度表，滤除接收到的重复报文，其中，所述重复报文为具有相同数据唯一标识的所述待传输报文或具有相同所述数据唯一标识的所述转换报文。

【技术特征摘要】
1.一种传输实时数据的实时以太网调度方法，其特征在于，该方法包括：步骤10，根据网络拓扑结构和待传输实时报文，生成离线调度表；步骤20，根据所述离线调度表和所述待传输实时报文，生成转换报文，其中，所述转换报文为非实时报文；步骤30，根据对应的传输规则，发送所述待传输实时报文和所述转换报文；步骤40，根据所述离线调度表，滤除接收到的重复报文，其中，所述重复报文为具有相同数据唯一标识的所述待传输报文或具有相同所述数据唯一标识的所述转换报文。2.如权利要求1所述的传输实时数据的实时以太网调度方法，其特征在于，所述步骤20，具体包括：步骤21，根据所述离线调度列表中的所述数据唯一标识、报文序列号、输入端口标识和输出端口标识，生成静态路由表；步骤22，根据所述静态路由表，判断所述待传输实时报文是否发生篡改，若是，丢弃所述待传输实时报文，若否，执行步骤23；步骤23，将所述待传输实时报文转换为所述转换报文，并将所述转换报文对应的所述数据唯一标识的最高位置为1，其中，所述待传输实时报文的所述数据唯一标识的所述最高位为0。3.如权利要求2所述的传输实时数据的实时以太网调度方法，其特征在于，所述步骤30，具体包括：步骤31，根据所述离线调度表中的所述数据唯一标识和报文序列号，生成序列号表；步骤32，根据所述序列号表，判断数据报文是否为丢弃报文，若是，丢弃所述数据报文，若否，执行步骤33，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：万海，李宗辉，张世钱，赵曦滨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11