一种时间触发统一网络传输端系统调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法，包括时间调度表配置，包括静态配置和在线加载配置；时钟同步，按照交换机压缩处理后的时间固化点完成本地时钟的动态修正；数据调度，数据类型按照优先级别从高到低分为时间同步协议控制帧、TT消息数据帧、RC消息数据帧、BE消息数据帧；数据传输可靠性检查，包括端系统对TT消息的时间窗口符合性检查。本发明专利技术的有益效果是通信服务提供了时间同步的服务，保证不同消息数据的高可靠、时间确定、强实时统一网络传输，减少了不同网络协议转换的开销，提高了系统的可靠性，适应了航天冗余传输的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种时间触发统一网络传输端系统调度方法及装置
本专利技术属于时间确定性网络航天通信
，尤其涉及一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法及装置。
技术介绍
目前，航天器普遍采用传统的1553B、CAN等低速总线传输卫星平台类数据，这类通信传输可靠性高且能满足强实时要求，但这类数据要求从100kbps量级增加到Mbps量级，乃至几十Mbps，低速总线已不能满足未来航天器应用需求，采用高速交换式以太网技术可以将通信延时提高到us级并满足数据通信量要求，但由于以太网事件触发的机制，交换机形成先来先执行的状态，不能够保证平台控制数据按照时间逻辑顺序传输，这种传输不确定状态是航天器控制平台不能忍受的。时间触发以太网(Time-TriggeredEthernet)是在标准IEEE802.3以太网上实现的时间触发网络协议，引入了透明时钟和时钟同步的概念，可以在接收端重新建立消息的发送顺序，支持TT消息、RC(Rate-Constrained)和尽力发送(Best-Effort)三种消息报文，。航天应用数据业务大体上可分为平台控制类数据和载荷数据，前者数据量相对较小，数据传输实时性、可靠性要求高，可采用时间确定性好的TT消息传输，后者数据量大，具有突发性，实时性要求略低，可采用速率受限的RC消息传输，上述数据均可根据任务规划不同的虚拟链路实现数据的隔离传输，以提高可靠性。时间触发以太网还支持尽力传BE消息传输，三种报文统一网络传输能满足不同安全等级数据的传输要求，达到航天器减重的目的。这就离不开实现多任务管理的时间调度的统一管理，且必须具有时钟同步技术保障，主要依靠静态调度的方式生成离线的时间调度表，但工程应用中灵活性差,系统调试过程中需多次调整时间调度表，反复下载到系统硬件的PROM中，影响系统开发验证效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法及装置，目的是用于收发统一网络中传输的多业务数据，并识别和发送时间同步协议控制帧，提供时间同步服务，提高数据传输的可靠性，满足航天应用需求。本专利技术的技术方案为：一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法，包括以下步骤，步骤1、时间调度表配置，包括静态配置和在线加载配置；所述在线加载配置是在端系统上电初始化后，由网络中其他端系统发送配置信息帧，通过预分配的时间调度表加载的调度表加载的虚拟链路，实现动态在线加载，完成调度表配置；步骤2、时钟同步；端系统提取传输数据中的时间同步控制信息，判断是否有启动请求，若有则响应该请求，将本地时钟信息填入时间同步协议控制(PCF)帧发出供交换机进行压缩处理，根据返回的时间固化点完成本地时钟修正；若在一定时间内无启动请求信号，则主动发出冷启动请求帧，开始时钟同步工作；步骤3、数据调度；数据类型按照优先级别从高到低分为时间同步协议控制(PCF)帧、TT消息数据帧、RC消息数据帧、BE消息数据帧；步骤4、数据传输可靠性检查；包括端系统对TT消息的时间窗口符合性检查，确保每个虚拟链路的TT消息都在其对应的唯一通信窗口中发送。进一步地，步骤4中所述数据传输可靠性检查还包括时间同步协议控制(PCF)帧检查，具体为在时间同步协议控制帧中类型域后的保留字段40bit中，添加关键虚拟链路的数据传输错误标识和虚拟链路号，数据发送端根据数据传输错误标识和虚拟链路号判定数据传输的正确性，决定是否重传数据。进一步地，所述保留字段40bit分别5个字节，每个字节代表一条虚拟链路，每字节的最高位用作数据传输错误标识默认值为0，当接收端判定帧序号不连续或TT消息不在时间窗口内，将错误标识置为‘1’，并将对应虚拟链路号填充到错误标识位后。进一步地，步骤4中所述TT消息的时间窗口符合性检查，具体为端系统的时序检查模块负责读取时间调度表配置信息进行TT消息通信窗口检索，确保每个虚拟链路的TT消息都在其对应的唯一通信窗口中发送；一旦超出时间窗口，则认为该条消息有误不满足发送条件，关闭发送，将故障消息封闭在端节点中。进一步地，步骤1中所述在线加载配置还可在端系统装置不断电的情况下进行在线加载，修改同步或通信网络配置参数。进一步地，步骤4中所述数据传输可靠性检查还包括数据帧顺序号管理、数据帧CRC校验管理、冗余通信管理；具体为发送端在数据帧的末尾增加一个字节的帧顺序号标识，从1～255循环递增(其中，0表示复位)，接收端检查帧顺序号加一则认为该帧为有效帧，再对数据内容进行数据帧CRC校验完成后续接收完整性检查，最后若统一网络是多冗余物理通道，则先到达的且通过帧顺序号和CRC校验的数据帧视为有效帧，完成该帧接收，后到达的数据帧视为无效帧丢弃。本专利技术还公开了一种时间触发统一网络传输端系统的调度装置，包括以太网MAC模块、调度表配置管理模块、时钟同步管理模块、发送调度管理模块、接收预处理模块、帧完整性检查模块、主机接口管理模块及时钟管理模块；其中，以太网MAC模块负责以太网数据的发送和接收传输；调度表配置管理模块负责读取时间调度表配置信息；时钟同步管理模块根据调度配置参数，进行时间同步协议控制(PCF)帧的收发及本地时钟的管理，实现网络时间同步的功能；发送调度管理模块根据任务调度配置信息完成消息类型识别，添加组帧工作后，存入发送数据缓存区；接收预处理模块根据数据帧的网络类型域，区分该帧是时间同步协议控制帧还是数据帧；若是时间同步协议控制帧，则送入时钟同步管理模块处理；若是消息数据帧，则存入接收缓存区中等待处理；帧完整性检查模块对接收到的TT\RC数据帧进行帧顺序号正确性检查，对数据内容进行CRC校验检查，若通信为多冗余链路，则还对数据帧进行先到先得的有效性判断，并提出中断请求给主机接口。进一步地，还包括时序检查模块，负责在发送端数据组帧完成发送前的时间窗口符合性检查，通过读取时间调取表配置信息进行TT消息通信窗口检索。本专利技术的有益效果：基于时间触发以太网的通信网络，通信服务提供了时间同步的服务，保证不同消息数据的高可靠、时间确定、强实时统一网络传输，替代了高速网与低速网并存的现状，减少了不同网络协议转换的开销，同时该网络的冗余容错管理也提高了系统的可靠性，适应了航天冗余传输的需求；大改善现有航天主干网络局限的现状，具有较高的技术和价值。附图说明图1是本专利技术端系统装置的FPGA功能框图；图2是本专利技术时间调度表配置的流程图；图3是本专利技术时钟同步的流程示意图；图4为本专利技术调度管理的流程图；图5为本专利技术数据传输可靠性检查的流程图；图6为本专利技术时间窗口符合性检查的流程图。具体实施方式一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法，包括以下步骤，步骤1、时间调度表配置，包括静态配置和在线加载配置；所述在线加载配置是在端系统上电初始化后，由网络中其他端系统发送配置信息帧，通过预分配的时间调度表加载的调度表加载的虚拟链路，实现动态在线加载，完成调度表配置；步骤2、时钟同步；端系统提取传输数据中的时间同步控制信息，判断是否有启动请求，若有则响应该请求，将本地时钟信息填入时间同步协议控制帧发出供交换机进行压缩处理，根据返回的时间固化点完成本地时钟修正；若在一定时间内无启动请求信号，则主动发出冷启动请求帧，开始时钟同步工作；步骤3、数据调度；数据类型按照优先级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、时间调度表配置，包括静态配置和在线加载配置；所述在线加载配置是在端系统上电初始化后，由网络中其他端系统发送配置信息帧，通过预分配的时间调度表加载的调度表加载的虚拟链路，实现动态在线加载，完成调度表配置；步骤2、时钟同步；端系统提取传输数据中的时间同步控制信息，判断是否有启动请求，若有则响应该请求，将本地时钟信息填入时间同步协议控制帧发出供交换机进行压缩处理，根据返回的时间固化点完成本地时钟修正；若在一定时间内无启动请求信号，则主动发出冷启动请求帧，开始时钟同步工作；步骤3、数据调度；数据类型按照优先级别从高到低分为时间同步协议控制帧、TT消息数据帧、RC消息数据帧、BE消息数据帧；步骤4、数据传输可靠性检查；包括端系统对TT消息的时间窗口符合性检查，确保每个虚拟链路的TT消息都在其对应的唯一通信窗口中发送。

【技术特征摘要】
1.一种时间触发统一网络传输端系统的调度方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、时间调度表配置，包括静态配置和在线加载配置；所述在线加载配置是在端系统上电初始化后，由网络中其他端系统发送配置信息帧，通过预分配的时间调度表加载的调度表加载的虚拟链路，实现动态在线加载，完成调度表配置；步骤2、时钟同步；端系统提取传输数据中的时间同步控制信息，判断是否有启动请求，若有则响应该请求，将本地时钟信息填入时间同步协议控制帧发出供交换机进行压缩处理，根据返回的时间固化点完成本地时钟修正；若在一定时间内无启动请求信号，则主动发出冷启动请求帧，开始时钟同步工作；步骤3、数据调度；数据类型按照优先级别从高到低分为时间同步协议控制帧、TT消息数据帧、RC消息数据帧、BE消息数据帧；步骤4、数据传输可靠性检查；包括端系统对TT消息的时间窗口符合性检查，确保每个虚拟链路的TT消息都在其对应的唯一通信窗口中发送。2.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于：步骤4中所述数据传输可靠性检查还包括时间同步协议控制帧保留域检查，具体为在时间同步协议控制帧中类型域后的保留字段40bit中，添加关键虚拟链路的数据传输错误标识和虚拟链路号，数据发送端根据数据传输错误标识和虚拟链路号判定数据传输的正确性，决定是否重传数据。3.根据权利要求2所述的调度方法，其特征在于：所述保留字段40bit分别5个字节，每个字节代表一条虚拟链路，每字节的最高位用作数据传输错误标识默认值为0，当接收端判定帧序号不连续或TT消息不在时间窗口内，将错误标识置为‘1’，并将对应虚拟链路号填充到错误标识位后。4.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于：步骤4中所述TT消息的时间窗口符合性检查，具体为端系统的时序检查模块负责读取时间调度表配置信息进行TT消息通信窗口检索，确保每个虚拟链路的TT消息都在其对应的唯一通信窗口中发送；一旦超出时间窗口，则认为该条消息有误不满足发送条...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛小芳，刘志远，曲志超，高丁，程显富，张明，赵庆，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37