[发明专利]一种基于以太网链路层通信传输方式的传输时延监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于以太网链路层通信传输方式的传输时延监测方法，属于通信技术领域。

背景技术

以太网通信技术由于其成本低廉、开放性好、接口方便等显著优点，在网络通信领域得到了迅猛发展，越来越多的数据传输业务基于以太网通信技术承载。基于以太网的通信网络一般采用以太网交换机作为网络层传输设备，其交换原理主要采用存储转发方式，通信方式一般采用以太网OSI四层协议（传输控制层）TCP/UDP方式，对于大部分常见数据传输业务可以满足传输要求。随着以太网技术在工业控制领域的纵深应用，部分对实时性要求较高的业务，如高速运动控制、电力系统智能变电站过程层数据传输等对网络通信系统的实时性提出了严格的要求，为提高传输效率，一般采用基于以太网OSI二层协议（数据链路层通信）方式，以灵活的组播方式提高网络数据传输的实时性，并要求支持VLAN（IEEE802.1Q）、优先级（IEEE802.1P）协议等。但由于普通的以太网交换机基于存储转发的交换原理，理论上分析，传输时延的精确监测比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于以太网链路层通信传输方式的传输时延监测方法，以解决以太网交换机存储转发工作机理导致的信源到新宿端传输时延无法精确监测的问题。

本发明为解决上述技术问题而一种基于以太网链路层通信传输方式的传输时延监测方法，从信源设备发出的以太网数据帧报文经过各级中间层网络传输载体设备时，将传输时延存储到以太网数据帧报文的链路层预留字节中，供各级中间层网络传输载体设备或信宿端设备获取，各级中间层网络传输载体设备和信宿端设备通过获取该信息得到从信源到信宿的精确时延。

所述的预留字节分为两组，其中一组用于某级/跳存放中间网络传输设备的累计链路传输时延即从信源到该级/跳传输设备间的所有传输时延累加，另一组用于存放本级/跳传输设备的交换延时。

所述的沿途累计链路时延和本级交换时延是采用标度化方式进行存放。

所述的标度化方式指的是的预留字节中的字节高2位用于标度化类型定义，分为4种，分别代表1微秒，0.1微秒，0.01微秒，0.001微秒；剩余的字节位用于标度化后的数值存放，存放时采用无符号整数方式。

本发明的有益效果是:本发明利用以太网数据帧报文的链路层预留字节存储传输时延，使每一帧以太网链路层数据报文均能实现精确的传输时延控制；而信宿端设备通过获取该信息也能得到从信源到信宿的精确时延，从而实现交换方式以太网工作于链路层通信方式的精确时延控制，提高了网络通信系统数据传输服务质量。此外本发明在不增加硬件成本的基础上，在精确时延监测方面达到专业的网络传输设备性能指标。

附图说明

图1是交换方式以太网工作于链路层通信方式的工作原理连接示意图；

图2是以太网链路层的数据帧结构示意图；

图3是以太网链路层数据帧中预留字节位定义示意图；

图4是本发明的时延存放示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的基于以太网链路层通信传输方式的传输时延监测方法适用于基于交换式以太网技术组网、应用链路层通信方式以及对数据传输实时性有较高需求的业务数据传输系统，如图1所示，包括信源设备、中间若干网络传输设备和信宿设备，从信源设备发出的以太网数据帧报文经过各级中间层网络传输载体设备时，网络传输载体设备利用以太网数据帧报文的链路层预留字节存储各级链路时延及存储转发时延，信宿端设备通过获取该信息得到从信源到信宿的精确时延，从而实现交换式以太网工作于链路层通信方式的精确时延监测。

以太网链路层通信数据帧格式定义如图2所示，其第31～32字节和33～34字节为以太网报文头的四个预留字节，在特定的业务应用场合，在不失通用定义，兼容普通以太网报文数据帧格式的基础上，为达到传输时延信息的精确监测，可以将这四个字节进行专有定义，这也是本发明的关键点之一。

四个字节可以分成两个字节一组，分别用于某级/跳存放中间网络传输设备的累计链路传输时延（从信源到该级/跳传输设备间的所有传输时延累加）和本级/跳传输设备的交换延时（此值取决于传输设备所采用的数据交换机理，如存储转发，或者地址透传等），详细描述如图3所示。