以太网双引擎数据处理方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及以太网技术领域，公开了一种以太网双引擎数据处理方法、系统及装置，以进一步提高数据传输的灵活性和实时性。本实施例方法包括：将数据帧进行了细粒度的划分，并针对高优先级的超级数据帧，由终端节点根据配置表的收发时刻进行收发以避免数据冲突，在中间转发过程中，支持其以抢占模式直接利用转发资源，确保超级数据帧传送的高实时性；而且，基于系统各节点特定的硬件结构和相应的硬件加密及认证措施确保了系统安全性以避免被攻击。其中，在中间节点的转发过程中，在一个时间窗的调度过程中，在优先安插超级数据帧后，还可在剩余资源中填充普通数据帧的切片，提高了带宽的利用率，也提高了数据传输的灵活性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
以太网双引擎数据处理方法、系统及装置
本专利技术涉及以太网
，尤其涉及一种以太网双引擎数据处理方法、系统及装置。
技术介绍
TCN列车通信网络是国际电工委员会专门为列车通信网制定的标准，作为一种面向控制、连接车载设备的数据通信协议，TCN列车通信网络是分布式列车控制系统的核心。该标准将通信网络分成用于连接各节可动态编组的车辆的列车级通信网络WTB(绞线式列车总线)和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB(多功能列车总线)。其不足之处在于网络控制、制动、门控等各系统分立，给系统的维护管理造成了诸多不便。目前，列车通信网络的主要研究方向在支持低延时及基于时间同步数据传输的TSN(TimeSensitiveNetwork，时间敏感网络)，其可有效促进系统融合，如西门子公司的Profinet协议等。但现有的列车通信网络，其数据帧处理大多基于统一的缓冲及排序等规则，使得传输发生在特定的时隙，且只有通过严格的调度才能保证及时响应外部事件，从而也在一定程度上造成了灵活性及实时性欠缺等不便。
技术实现思路
本专利技术目的在于公开一种以太网双引擎数据处理方法、系统及装置，以进一步提高数据传输的灵活性和实时性。为实现上述目的，本专利技术公开了一种以太网双引擎数据转发节点，包括：输入输出物理端口；与至少一个所述输入输出物理端口连接的第一数据引擎处理电路和第二数据引擎处理电路，且所述第一数据引擎处理电路与所述第二数据引擎处理电路共享数据转发资源和所述输入输出物理端口；与所述第一、第二数据引擎处理电路连接的时钟同步电路，用于向所述第一、第二数据引擎处理电路提供以太网全局同步时钟以进行时间窗调度；所述第一数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取普通数据帧并以队列缓存后时间触发的处理方式进行普通数据帧处理，所述处理包括对被挤压的普通数据帧进行切片和/或对切片进行重组以恢复普通数据帧；所述第二数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取超级数据帧并与所述第一数据引擎处理电路进行协商并以抢占的处理方式进行超级数据帧处理；其中，所述抢占的数据帧处理方式包括：在一个时间窗的调度过程中，对已占用所述共享数据转发资源的至少一个普通数据帧进行中断及资源重分配处理，并在所述重分配的资源中优先安插所述超级数据帧，且在剩余资源中填充至少一个被中断普通数据帧的切片。为实现上述目的，本专利技术还公开了一种终端节点，包括：连接用户界面的用户接口；时钟同步单元；硬件加密芯片，用于与配套有超级数据帧处理能力的转发节点进行安全认证，并在检验通过后，获取执行超级数据帧处理的配置表，所述配置表包括用于收发超级数据帧的特征码、及根据全网时钟同步所确定的相应超级数据帧的收发时刻；数据帧处理单元，用于设置超级数据帧的优先级高于普通数据帧，并在对应所述超级数据帧的收发时刻，中断普通数据帧的处理，并根据所述特征码封装或解封装相应的超级数据帧以发送到所述用户界面或下一跳转发节点。本专利技术中，基于上述以太网双引擎数据转发节点和终端节点可以构建一个以太网双引擎数据处理系统。为达上述目的，本专利技术还公开一种以太网双引擎数据处理方法，各节点基于以太网全局时钟同步进行时间窗调度，将以太网数据帧分为以抢占方式处理的超级数据帧和支持切片且以队列缓存后时间触发方式处理的普通数据帧；所述方法还包括：终端节点的硬件加密芯片与配套有超级数据帧处理能力的转发节点进行安全认证，并在检验通过后，获取执行超级数据帧处理的配置表，所述配置表包括用于收发超级数据帧的特征码、及根据全网时钟同步所确定的相应超级数据帧的收发时刻；所述终端节点的数据帧处理单元设置超级数据帧的优先级高于普通数据帧，并在对应所述超级数据帧的收发时刻，中断普通数据帧的处理，并根据所述特征码封装或解封装相应的超级数据帧以发送到用户界面或下一跳转发节点；在超级数据帧的传送过程中，在源终端节点与目标终端节点之间的转发节点基于双引擎机制进行数据转发，所述双引擎机制在各转发节点内部以共享数据转发资源的第一和第二数据引擎处理电路分开处理普通数据帧和超级数据帧，且在处理过程中，所述第二数据引擎处理电路与所述第一数据引擎处理电路进行协商并以抢占方式进行超级数据帧处理；其中，所述抢占方式包括：对已占用所述共享数据转发资源的至少一个普通数据帧进行中断及资源重分配处理，并在所述重分配的资源中优先安插所述超级数据帧，且在剩余资源中填充至少一个被中断普通数据帧的切片。本专利技术具有以下有益效果：将数据帧进行了细粒度的划分，并针对高优先级的超级数据帧，由终端节点根据配置表的收发时刻进行收发以避免数据冲突，在中间转发过程中，支持其以抢占模式直接利用转发资源，确保超级数据帧传送的高实时性；而且，基于系统各节点特定的硬件结构和相应的硬件加密及认证措施确保了系统安全性以避免被攻击。同时，在中间节点的转发过程中，在一个时间窗的调度过程中，在优先安插超级数据帧后，还可在剩余资源中填充普通数据帧的切片，藉此，在确保超级数据帧高实时性传输的同时，也兼顾了普通数据帧的传输效率，并提高了带宽的利用率。而且，无论是普通数据帧还是超级数据帧，都相应提高了数据传输的灵活性和实时性。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例的双引擎数据处理系统框图；图2是本专利技术实施例转发节点的内部结构框图；图3是本专利技术终端节点的内部结构框图；图4为本专利技术实施例方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种以太网双引擎数据处理系统，如图1所示，包括：第一终端节点100、第二终端节点300、以及位于第一和第二终端节点之间的转发节点200。此外，在双向的数据传输过程中，同一终端节点往往集成了数据的收发功能，故通常意义上的终端节点是源和宿相对不同传送数据的合体。本实施例系统中，如图2所示，转发节点包括：输入输出物理端口31。与至少一个所述输入输出物理端口连接的第一数据引擎处理电路32和第二数据引擎处理电路33，且所述第一数据引擎处理电路与所述第二数据引擎处理电路共享数据转发资源34和所述输入输出物理端口。与所述第一、第二数据引擎处理电路连接的时钟同步电路35，用于向所述第一、第二数据引擎处理电路提供以太网全局同步时钟以进行时间窗调度。所述第一数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取普通数据帧并以队列缓存后时间触发的处理方式进行普通数据帧处理，所述处理包括对被挤压的普通数据帧进行切片和/或对切片进行重组以恢复普通数据帧。其中，可选的，有关切片的技术实现可参照CN100581090C所公开的数据帧的切片方法和光网络单元。本实施例中，优选地，切片后的普通数据帧在帧前缀和帧开始符之外的最大净荷长度为127字节。所述第二数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取超级数据帧并与所述第一数据引擎处理电路进行协商并以抢占的处理方式进行超级数据帧处理；其中，所述抢占的数据帧处理方式包括：在一个时间窗的调度过程中，对已占用所述共享数据转发资源的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以太网双引擎数据转发节点，其特征在于，包括：输入输出物理端口；与至少一个所述输入输出物理端口连接的第一数据引擎处理电路和第二数据引擎处理电路，且所述第一数据引擎处理电路与所述第二数据引擎处理电路共享数据转发资源和所述输入输出物理端口；与所述第一、第二数据引擎处理电路连接的时钟同步电路，用于向所述第一、第二数据引擎处理电路提供以太网全局同步时钟以进行时间窗调度；所述第一数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取普通数据帧并以队列缓存后时间触发的处理方式进行普通数据帧处理，所述处理包括对被挤压的普通数据帧进行切片和/或对切片进行重组以恢复普通数据帧；所述第二数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取超级数据帧并与所述第一数据引擎处理电路进行协商并以抢占的处理方式进行超级数据帧处理；其中，所述抢占的数据帧处理方式包括：在一个时间窗的调度过程中，对已占用所述共享数据转发资源的至少一个普通数据帧进行中断及资源重分配处理，并在所述重分配的资源中优先安插所述超级数据帧，且在剩余资源中填充至少一个被中断普通数据帧的切片。

【技术特征摘要】
1.一种以太网双引擎数据转发节点，其特征在于，包括：输入输出物理端口；与至少一个所述输入输出物理端口连接的第一数据引擎处理电路和第二数据引擎处理电路，且所述第一数据引擎处理电路与所述第二数据引擎处理电路共享数据转发资源和所述输入输出物理端口；与所述第一、第二数据引擎处理电路连接的时钟同步电路，用于向所述第一、第二数据引擎处理电路提供以太网全局同步时钟以进行时间窗调度；所述第一数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取普通数据帧并以队列缓存后时间触发的处理方式进行普通数据帧处理，所述处理包括对被挤压的普通数据帧进行切片和/或对切片进行重组以恢复普通数据帧；所述第二数据引擎处理电路，用于从所述输入输出物理端口中提取超级数据帧并与所述第一数据引擎处理电路进行协商并以抢占的处理方式进行超级数据帧处理；其中，所述抢占的数据帧处理方式包括：在一个时间窗的调度过程中，对已占用所述共享数据转发资源的至少一个普通数据帧进行中断及资源重分配处理，并在所述重分配的资源中优先安插所述超级数据帧，且在剩余资源中填充至少一个被中断普通数据帧的切片。2.一种终端节点，其特征在于，包括：连接用户界面的用户接口；时钟同步单元；硬件加密芯片，用于与配套有超级数据帧处理能力的转发节点进行安全认证，并在检验通过后，获取执行超级数据帧处理的配置表，所述配置表包括用于收发超级数据帧的特征码、及根据全网时钟同步所确定的相应超级数据帧的收发时刻；数据帧处理单元，用于设置超级数据帧的优先级高于普通数据帧，并在对应所述超级数据帧的收发时刻，中断普通数据帧的处理，并根据所述特征码封装或解封装相应的超级数据帧以发送到所述用户界面或下一跳转发节点。3.一种以太网双引擎数据处理系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的以太网双引擎数据转发节点；如权利要求2所述的终端节点。4.根据权利要求3所述的以太网双引擎数据处理系统，其特征在于，切片后的普通数据帧在帧前缀和帧开始符之外的最大净荷长度为127...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍芳，
申请(专利权)人：湖南铁路科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43