[发明专利]基于字节的AFDX交换机的过滤警管系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空电子网络交换领域，特别是涉及一种基于字节的航空全双工交换式以太网AFDX交换机的过滤警管系统及方法，可用于对交换网络中数据帧进行过滤及流量控制。

背景技术

航空全双工交换式以太网AFDX最早是由空中客车公司基于802.3以太网技术设计的用于A380型大型客机的新一代管理数据网络ADN。尽管802.3以太网可以提供很高的传输速度和低成本以及良好的商用性，但是802.3以太网缺乏对于带宽和服务质量的保障，这恰恰是航空通信网所必须的。因此AFDX引入异步传输模式ATM中的虚链接VL概念，以实现任务的带宽和服务质量QoS保障。

根据航空总线标准ARINC 664协议第七部分，一个AFDX交换机有16个端口，每个端口可为256条VL提供服务，数据帧用不同的VL进行标识，一条VL代表着一条传输相同特性数据帧的链路，即相同的目的地址、最小帧间隔、和帧长。具有相同VL的相邻两个帧之间的最小时间间隔称为BAG，允许帧有抖动Jitter，每条VL分配的带宽是通过设置帧间隔BAG实现的，所有VL的总带宽不能超过网络的限制，同时，VL上的数据流在传输过程中必须保证正确的相关的特性。在交换网络的前端对不同VL的数据帧进行过滤和流量控制，确保正确的帧能迅速的通过交换网络，并能及时的阻止错误帧占用网络资源。

在AFDX中，数据帧的过滤和流量控制功能是由过滤警管方法实现的，现有的AFDX的过滤警管方法，均是基于帧的过滤警管。如利用令牌桶算法，当一帧到达时，不管到达帧的帧长是多少，令牌数ACi减少的量是协议允许范围内设定的最大帧长Simax，从而达到过滤和流量控制的目的。

基于上述的理论基础，人们还提出一种基于帧的过滤警管改进方法，即利用同一个VL的相邻到达帧的时间差值T作为过滤警管的依据，即满足BAG-Jitter＜T＜BAG+Jitter，表示该帧满足过滤警管要求，否则，丢弃该帧，可以通过该方法实现过滤和流量控制功能。

上述两种基于帧的过滤警管方法有利于保证时间间隔稳定的数据帧通过，但在抖动较大、不同帧长的数据交替到达的情况下，一个帧到达后，易造成短时间间隔内到达的帧丢弃，如图1所示，每个长帧后面出现一个短帧，即短帧1，短帧2和短帧3，当一个帧到达时，计数值ACi要减去一个定义的最大帧长Simax，并保证结果大于0。但在短帧1和长帧2到达的时刻，由于计数值ACi＜Simax，该两个短帧会被丢弃，从而造成正确的数据丢失。

由此可见，基于帧的过滤警管方法需要占用较大的时间资源，且对不同特征的数据帧的适应能力有限，特别是对抖动较大、帧长不同的数据帧的处理能力较差，限制了链路带宽，影响了交换网络的容量提升。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于字节的AFDX交换机的过滤警管系统及方法，以解决在抖动较大、帧长不同的情况下的帧丢失问题，从而满足不同链路中的数据传输要求，扩大数据传输带宽，提升AFDX交换网络的容量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一、术语说明

VL：代表AFDX交换机内部的一条交换链路，用数据帧中的16位比特表示。

过滤参数表：由256个VL和过滤参数组成的一组表项，其中，1个VL对应1个过滤参数。

警管参数表：由256个VL和警管参数组成的一组表项，其中，1个VL对应1个警管参数。

Constant域值：表示数据帧的传输时延，用数据帧中的32位比特表示。

二、本发明提出一种基于字节的AFDX交换机的过滤警管系统，包括：

缓存器，用于存储从网络中接收到的数据帧，提取数据帧的虚链路VL和帧信息，并分别发送到查找表、过滤模块和警管模块，同时接收判决模块的控制信息，清除或输出数据帧；

查找表，用于存储与VL相对应的过滤参数，并将过滤参数发送到过滤模块，该过滤参数包括输出端口号、Constant域值、设定的最大帧长S1、设定的最小帧长S2、设定的帧长范围S3；

过滤模块，用于接收从缓存器发送的帧信息和从查找表发送的过滤参数，进行帧信息和过滤参数的比较操作，并向判决模块输出数据帧的过滤结果信息；

警管模块，用于接收从缓存器发送的VL和帧信息，通过对帧到达时可用字节数C和帧长S的比较运算，进行数据帧流量控制操作，获得数据帧的警管结果信息，并发送到判决模块；