一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法技术

本发明专利技术属于航空电子技术领域，公开了一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法基于TTE网络的业务规划和分区调度机制，将时间轴划分为多个基本周期，每个基本周期分为只传输TT的TT段和传输RC/BE的ET段两段。本发明专利技术通过对关键性突发业务的取代和降优先级单向转换，解决了网络对突发消息的承载而不引起丢包，优化的ET调度方法基于突发业务的等级，不但可以保证突发的关键性业务的确定性时延，还不会对原有TT和RC业务带来较多的时延影响，同时还提高了TT段的链路利用率。

A key service burst processing method in airborne avionics network

The invention belongs to the technical field of avionics, discloses a key business avionics network emergency treatment method, the key business of the avionics network emergency processing method based on TTE network business planning and zoning scheduling mechanism, the time axis is divided into a number of basic cycles, each cycle is divided into basic ET TT and RC/BE only transmission transmission of the TT two. The key of bursty traffic and replace the drop priority one-way conversion, solve the network of emergency message bearing without causing packet loss, ET scheduling method based on Optimization of emergency service level, not only can guarantee the delay to determine the key business of the burst, it will not cause delay of the original TT and more RC business, but also improve the link utilization rate of TT segment.

【技术实现步骤摘要】
一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法
本专利技术属于航空电子
，尤其涉及一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法。
技术介绍
机载网络被认为是飞机的“中枢神经”，其将机电、飞控等机载系统互连起来，要求高带宽和严格的端到端时延，是典型的强实时的安全关键控制网络，需要保证混合安全关键业务环境下信息服务的可靠性。网络环境通常具有不可预知性，网络业务突发是指多个业务同时到达使得某个节点端口的缓存队列在极短的时间内溢出，或链路的输入速率大于输出速率引起的速率不匹配阻塞。业务的突发不仅会影响网络中TT业务的实时性和确定性，同时对网络的阻塞和性能也会带来大的影响。关键性业务突发主要包括TT突发和偶发业务的产生，其中TT的突发率和网络各节点的时间同步精度紧密相关，在真实网络中，时钟不同程度的漂移会引起时间同步不精准，进而引起TT数据流在交换机上汇聚的冲突，通常的做法是通过中断传输丢弃突发TT流量；偶发业务一般是有极高时延要求的紧急数据，如报警信号、操作指令信号等，该类数据是通信过程中紧急产生并将对后续操作产生致命影响，其具备最高紧急度和最高优先级，对偶发业务的处理直接关系着系统的后续通信状况，直接丢弃是绝对不可行的。机载网络的高性能要求使得关键性业务突发的处理成为了一项关键技术。综上所述，现有技术存在的问题是：目前大多数的突发处理方式是直接将突发消息丢弃，但突发消息本身可能属于安全关键性消息，直接丢弃将严重影响网络的通信需求，无法保证网络的实时性和确定性，另外像偶发消息这类的紧急消息，并未有专门的处理方法。AS6802规范指出了TTE交换机具有流量类型转换功能，但未对其应用场景及实时性影响进行探讨。而突发除了影响自身和原实时性消息的确定性外，还容易引起网络的拥塞。为了解决关键性业务的突发问题，本专利技术设计了一种取代和降优先级单向转换的突发处理策略，并给出了基于突发业务等级的ET调度方法，目标是在解决突发消息承载的基础上保证突发消息的实时性，同时又最小化影响原网络的实时性消息的传输。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法。本专利技术是这样实现的，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法基于TTE网络的业务规划和分区调度机制，将时间轴划分为多个基本周期，每个基本周期分为只传输TT的TT段和传输RC/BE的ET段两段；TT业务通过静态调度表发送，具有完全的时间确定性，优先级最高；RC业务基于AFDX协议，允许一定时间范围内的延迟和抖动，优先级次之；BE业务基于IEEE802.3协议，无Qos保障，优先级最低。进一步，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法的实现步骤如下：步骤一，初始化；步骤二，交换机检测到达消息的标识位，若为偶发消息，转步骤三；若为TT消息，转步骤四；若为其他消息，进入ET调度。步骤三，寻找TT静态调度表中距离当前时间最近的下一个发送的TT帧，偶发帧取代该TT帧，该TT帧进入类型转换模块转步骤六；步骤四，记录到达的TT帧的VL_ID，若该VL_ID不是接收调度表中的TTVL，则进入类型转换模块转步骤六；否则，转步骤五；步骤五，根据调度表和到达、结束时间窗口[t1,t2]，判断该帧为正常或突发TT，突发则进入类型转换模块转步骤六；否则，进入TT调度；步骤六，类型转换模块通过改变帧格式的type域，将TT类型转化为RC类型，并为其重新分配新VL，所得TT-RC数据放入队列QTT-RC等待ET调度；步骤七，遵从分区调度机制，对TT-RC、RC和BE消息进行ET调度。进一步，所述步骤一具体包括：1)、生成全局TT静态调度表；2)、在每个基本周期开始，初始化已经转发的TT转RC类型的数据帧个数，包括在TT段传输的个数Ntranf_in_TT＝0和在ET段传输的个数Ntranf_in_ET＝0；3)、设置队列QTT-RC向队列QRC跳转的条件N＝Ntranf_in_TT+Ntranf_in_ET≤Nmax，其中Nmax表示一个基本周期内最多处理突发TT的个数。进一步，所述步骤五具体包括：1)、记录数据帧的到达时间t1，查询静态调度表，若不匹配，则将该数据送至类型转换模块；2)、若匹配，则进入TT调度并预测转发结束时间t2，定义时间窗口[t1,t2]；3)、记录下一个到达的VL正确的TT的到达时间，若在时间窗口[t1,t2]内，则进入类型转换模块；否则，进入TT调度；以此反复更新到达时间和时间窗口。进一步，所述步骤七具体包括：1)队列QTT-RC中的消息查找静态调度表的时隙安排情况，若存在空余时隙且该消息能满足安排在TT段空闲时隙发送，则发送数据，并更新已发送的转换消息的个数Ntranf_in_TT＝Ntranf_in_TT+1，重复上述操作；直至队列QTT-RC为空或无法安排在TT段发送；2)查询队列QTT-RC，若不空，直接发送数据，更新已发送的转换消息的个数Ntranf_in_ET＝Ntranf_in_ET+1，并判断是否满足N≤Nmax，若满足则重复2)的操作，若不满足则置N＝0，进入3)的队列QRC查询；3)查询队列QTT-RC，若为空，则查询队列QRC，有数据则发送，为空重复2)和3)的操作。直至队列QTT-RC和队列QRC均空，发送队列QBE的数据。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术基于TTE网络的分区调度机制，针对突发的时间集中性，循环对每个基本周期的业务突发处理。在不改变TT调度策略基础上，网络实现了对突发的安全关键性消息的承载，并优化了ET调度策略改善了突发消息的时延。本专利技术解决了对突发消息的承载，对有极高时延要求的偶发消息和有硬性时延要求的TT消息均给出了突发处理策略，一方面保证了网络对突发消息的容纳，不引起突发消息的丢包，另一方面保证了对原TT和RC消息的影响尽可能小，不会出现原网络TT和RC消息的丢包。本专利技术不但可以保证突发的关键性业务的确定性时延，还不会对原有TT和RC业务带来较多的时延影响。其中突发消息可保证低于100μs的时延，满足安全关键性业务实时性保证；原TT消息基本不受影响，最多增加100μs的时延，亦在TT时延需求标准内；原RC消息个别消息增加10μs左右的时延，影响可忽略。另外，TT段空闲时隙的重利用，还提高了TT段的链路利用率，最高可提高约20％。附图说明图1是本专利技术实施例提供的机载航电网络中关键性业务突发处理方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的机载航电网络中关键性业务突发处理方法实现流程图。图3是本专利技术实施例提供的带突发处理的交换机结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的机载航电网络中关键性业务突发处理方法包括以下步骤：S101：生成全局TT静态调度表；S102：交换机检测到达消息的标识位，若为偶发消息，转步骤S103；若为TT消息，转步骤S104；其他消息进入ET调度；S103：寻找TT静态调度表中距离当前时间最近的下一个发送的TT帧，偶发帧取代该TT帧，该TT帧进入类型转换模块转步骤S106本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法，其特征在于，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法基于TTE网络的业务规划和分区调度机制，将时间轴划分为多个基本周期，每个基本周期分为只传输TT的TT段和传输RC/BE的ET段两段；TT业务通过静态调度表发送，具有完全的时间确定性，优先级最高；RC业务基于AFDX协议，允许一定时间范围内的延迟和抖动，优先级次之；BE业务基于IEEE802.3协议，无Qos保障，优先级最低。

【技术特征摘要】
1.一种机载航电网络中关键性业务突发处理方法，其特征在于，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法基于TTE网络的业务规划和分区调度机制，将时间轴划分为多个基本周期，每个基本周期分为只传输TT的TT段和传输RC/BE的ET段两段；TT业务通过静态调度表发送，具有完全的时间确定性，优先级最高；RC业务基于AFDX协议，允许一定时间范围内的延迟和抖动，优先级次之；BE业务基于IEEE802.3协议，无Qos保障，优先级最低。2.如权利要求1所述的机载航电网络中关键性业务突发处理方法，其特征在于，所述机载航电网络中关键性业务突发处理方法的实现步骤如下：步骤一，初始化；步骤二，交换机检测到达消息的标识位，若为偶发消息，转步骤三；若为TT消息，转步骤四；若为其他消息，进入ET调度；步骤三，寻找TT静态调度表中距离当前时间最近的下一个发送的TT帧，偶发帧取代该TT帧，该TT帧进入类型转换模块转步骤六；步骤四，记录到达的TT帧的VL_ID，若该VL_ID不是接收调度表中的TTVL，则进入类型转换模块转步骤六；否则，转步骤五；步骤五，根据调度表和到达、结束时间窗口[t1,t2]，判断该帧为正常或突发TT，突发则进入类型转换模块转步骤六；否则，进入TT调度；步骤六，类型转换模块通过改变帧格式的type域，将TT类型转化为RC类型，并为其重新分配新VL，得到的TT-RC数据放入队列QTT-RC等待ET调度；步骤七，遵从分区调度机制，对TT-RC、RC和BE消息进行ET调度。3.如权利要求2所述的机载航电网络中关键性业务突发处理方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：1)、生成全局TT静态调度表；2)、在每个基本周期开始，初始化已经转发的TT转RC类型的数据帧个数，包括在TT段传输的个数N...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明旿，史春燕，宋吉庆，王世奎，王红春，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61