一种嵌入于时间触发以太网交换机的中心保卫仲裁系统技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入于时间触发以太网交换机的中心保卫仲裁系统，该系统包括有固定TT流量通断中心保卫模型CGM和可变TT流量仲裁模型AM。利用本发明专利技术系统可以防止端系统出现任意失效，并且当多个端系统争用同一条物理链路发送动态事件触发的流量申请消息时，可以提供仲裁，避免直接发送可变TT流量发生的冲突。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于时间触发以太网交换机中进行TT流量传输的处理方法，更特别地说，是指一种采用可变时间触发流量仲裁的中心保卫机制以防止多个外联端系统争用一条链路时出现的路径访问冲突。
技术介绍
《电光与控制》于2014年12月第21卷第12期公开了“时间触发以太网时钟同步的仿真与性能验证”，作者王梦迪等。在图1中介绍了单通信信道时间触发以太网(Time-TriggeredEthernet，TTE)网络的物理拓扑结构，端系统(EndSystem，ES)和交换机(switch)通过双向通信链路连接。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”。TTE的时钟同步机制可以保障网络中各个设备的时钟是完全同步的，为建立按照时刻表发送周期性调度提供了必备条件，在特里的时刻表的设计下，可以保证帧之间绝对不会发生争用物理链路的情况。在实际应用中，TTE网络除了支持特有的时间触发数据帧TT外还兼容速率受限(RC，ratecontrol)流量以及普通的以太网“尽力传”(BE，besteffort)流量。其中RC流量的优先级高于BE流量，而TT流量可以与RC和BE流量分时占用物理链路。时间触发以太网的时间触发流量的调度策略是基于时分多路复用(TDMA)，对于不同节点的时间触发流量中消息，都有自己的调度时刻点。每条TT流量传输时占据一个或多个时间槽(slot)，每个时刻仅有一个时间槽。所有节点维持一个全局时间轴，并且都有一个统一的集成周期(integrationcycle)，一个或者多个集成周期组成了一个集群周期(ClusterCycle)。各个节点在一个集群周期内发送的TT流量的调度时刻点组成了TT流量的离线调度表(offline-schedulelist，简称“OSL”)。时间触发以太网中的交换机通过配置来执行中心保卫功能，所谓“中心保卫功能”是通过交换机对流量进行检查和过滤，达到屏蔽一条或多条具有冲突或具有潜在冲突的流量对整体系统的影响的作用。201031stIEEEReal-TimeSystemsSymposium公开的“AnEvaluationofSMT-basedScheduleSynthesisForTime-TriggeredMulti-HopNetworks”，提出将TT流量未用到的剩余时间资源根据“调度解释”(scheduleinterpretation)转供RC流量使用。2010年10月27日，AutomaticControlandRobotics公开的“NETWORKEDCONTROLSYSTEMS”，在图11介绍了流量占用时间轴的典型分配。已有的中心保卫功能包含用于TT通信流量的语义过滤器和用于RC通信流量的漏桶算法。文献TTEthernetSpecification第79页中介绍了保卫功能。其中，语义过滤器(SemanticFilter)检查协议控制帧(ProtocolControlFrame)的内容，将不符合语义的帧丢弃。漏桶算法(LeakyBucket)针对事件触发中的RC流量，防止其无意义发送。文献SAEAS6802，第104页中介绍了指令器/监视器对(Commander/MonitorPair)，用于高完整性设计的设备，这种诊断机制用于检测设备的不一致故障。文献SAEAS6802中的故障封闭提出窗口强制(windowenforcement)和速率强制(rateenforcement)的概念，通过例子给出了的窗口强制算法(window-enforcementalgorithm)在接收设备接收TT流量时执行，接收设备仅转发窗口内的TT流量。速率强制算法用于RC流量，漏桶算法是速率强制算法的一种。上述文献都没有根据加载的离线调度表制定先验的中心保卫功能。交换机在同一个接收窗内可能会接收到多个外联设备发送的TT流量，这可能引起的路径访问冲突。网络中多个节点设备可能复用同一物理链路，这可能引起流量冲突。为了保持TTE网络对于故障的隔离，上述文献未公开不同TT流量情况下的、有针对性的中心保卫机制。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计了一种嵌入于时间触发以太网交换机的可变时间触发流量仲裁中心保卫系统，该中心保卫仲裁系统能够保证交换机所连接的端系统不出现TT流量冲突，并且当多个端系统争用同一条物理链路传输可变TT流量时，不会出现路径访问冲突的现象。本专利技术中心保卫仲裁系统在端系统需要发送可变TT流量时，首先在源端系统将申请的时间封装在数据包中，并以BE流量的形式，向发送TT流量的数据包传输路径上的各个交换机发送申请数据包进行链路申请。交换机收集各个申请端系统发送的数据包，根据其中的申请时刻点、申请发送数据包的时刻点t发和目的端系统进行比较是否存在路径重合。申请时间越早，延迟越大，申请发送的优先级越高。交换机确定好各个端系统的发送优先级，然后按原数据包传输路径发回一个确认申请数据包，告知申请的端系统是否可以发送TT流量。本专利技术的中心保卫功能可以与已有的固定TT通信流量的语义过滤器、用于RC通信流量的漏桶算法在TTE网络交换机中共存，互不影响。本专利技术的一种适用于时间触发以太网交换机的中心保卫仲裁系统，其内嵌在时间触发以太网交换机中，其特征在于：所述中心保卫仲裁系统包括有固定TT流量通断中心保卫模型CGM和可变TT流量仲裁模型AM；时间触发以太网交换机一方面根据布尔型变量来选择断开或者连接对应的物理链路，另一方面根据设置在时间触发以太网交换机中的离线调度表中的来执行中心保卫模型CGM；固定TT流量通断中心保卫模型CGM在传输保卫窗开启t启时，时间触发以太网交换机对布尔型变量进行二进制赋值，开启赋值为1，关闭赋值为0，用数学形式表达为flagESmSn={0,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于时间触发以太网交换机的中心保卫仲裁系统，其内嵌在时间触发以太网交换机中，其特征在于：所述中心保卫仲裁系统包括有固定TT流量通断中心保卫模型CGM和可变TT流量仲裁模型AM；时间触发以太网交换机一方面根据布尔型变量来选择断开或者连接对应的物理链路，另一方面根据设置在时间触发以太网交换机中的离线调度表中的来执行中心保卫模型CGM；固定TT流量通断中心保卫模型CGM在传输保卫窗开启t启时，时间触发以太网交换机对布尔型变量进行二进制赋值，开启赋值为1，关闭赋值为0，用数学形式表达为flagESmSn={0,1};]]>当时，时间触发以太网交换机Sn的端口上连接的端系统ESm能够进行TT消息的传输，同时，按照离线调度表中的来执行中心保卫模型CGM，达到同一条物理链路只允许一个端系统ESm发送TT流量；当时，时间触发以太网交换机Sn的端口上连接的端系统ESm为断开；可变TT流量仲裁模型AM是在收到确认‑申请BE流量时，任意一时间触发以太网交换机Sn将可变TT流量加入到离线调度表中，并采用来更新最后用更新后的来调度可变TT流量，从而避免可变产生的TT流量争用同一条物理链路时出现的访问冲突；当时，端系统ESm不能在申请‑发送时刻经传输路径发送可变TT流量。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于时间触发以太网交换机的中心保卫仲裁系统，其内嵌在时间
触发以太网交换机中，其特征在于：所述中心保卫仲裁系统包括有固定TT流量通断
中心保卫模型CGM和可变TT流量仲裁模型AM；
时间触发以太网交换机一方面根据布尔型变量来选择断开或者连接对应的物理
链路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峭，汤雪乾，卢广山，熊华钢，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11