[发明专利]一种时间触发网络中数据包的转发方法及装置

说明书

本发明公开了一种时间触发网络中数据包的转发方法及装置，首先根据网络的业务流量和拓扑结构计算出时间路由转发表并配置到交换机中，数据包到达时，根据数据包中的特征字段的HASH运算的结果查询时间路由转发表得到该数据包允许到达时隙和其输出端口号，比较数据包的到达时隙和允许到达时隙，如果相符则转发，否则丢弃。相对现有技术，本发明降低了时间触发网络交换机设计的复杂性，能实现网络容错，并可降低数据包的转发延迟，可应用于光纤通道网络及以太网等场景中，它使网络各节点具备时间同步、无冲突、低延时、确定性的通信功能，能满足航空航天、医疗技术、轨道交通、汽车等领域对高速、实时、容错通信应用的需求。

技术领域

本发明涉及航电网络的大容量实时数据的处理及转发领域，具体涉及一种时间触发网络中数据包的转发方法及装置。

背景技术

时间触发网络可为可能争用物理链路的数据帧分配好互不冲突的时隙，保证了网络实时性，而航电网络对实时性和可靠性要求较高。将时间触发网络传输的实时性、确定性、容错能力等特点与航电网络相结合，可以满足工业实时通信的需要。由于时间触发网络由至少一个交换机组成，为了保证时间触发交换机的强实时特性，需要对时间触发数据包转发方法以及时间同步方式进行优化。

现有技术中，只有关于时间触发的以太网装置设备，在数据包转发方法上，通过一张离线配置时间调度表控制交换机，为不同时刻到达的数据包安排不同的时隙进行转发。这种表由子表项组成，包含1bit的子表项有效域，6bit的源端口，6bit的目的端口和64bit传输窗口时长，使用这种交换机数据包转发方法，可能使得交换机设计架构变得复杂，降低转发效率。

现有技术在时间同步方式上采用AS6802同步协议，在2011年发布的SAE AS6802是一种使普通以太网具备无冲突同步通信的时间同步协议。AS6802协议中采用透明时钟和固化函数相结合的方法，在实际情况中使用该方法很多因素影响同步时钟精度，包括透明时钟的精确度、节点晶振的稳定性、MAC和PHY芯片的选型、同步周期的设置、接收点的获得方式等等。此实现方式相对较复杂且只能实现亚微秒级(理论上)的同步精度。

现有技术中，只有时间触发以太网交换机的相关装置，还没有出现成熟的时间触发的光纤通道交换机装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时间触发网络中数据包的转发方法及装置，可用于FC或以太网等协议的交换机的设计与实现中，可以用于实现时间触发光纤通道交换机，并且可以简化时间触发以太网交换机的设计，提高转发性能

本发明通过下述技术方案实现：

一种时间触发网络中数据包的转发方法，包括以下步骤：

(a)首先进行预先的离线规划：将所有节点数据包的发送和接收时间划分成周期，一个周期划分成多个时隙，在节点发送端，根据业务流的流量特征建立发送时隙表，在节点接收端，根据数据包的发送时隙建立接收时隙表，根据发送时隙表和接收时隙表，建立交换机的时间路由转发表，然后根据要处理的业务流特征确定时隙长度；

(b)在系统上电之后完成下面的各节点及交换机之间的原语时间同步：由主节点向从节点发送时间同步原语，从节点收到后立即将此原语返回，主节点再收到发出的原语，根据发送和接收的时刻得到两节点间的延时，再用原语将此延时信息通知从节点以使其调整时钟完成同步；

(c)最后进行帧的发送、转发和接收：在节点发送端，根据发送时隙表发送数据包；在交换机，根据接收的数据包对应的特征字段，进行HASH运算后查表得到时间路由转发表的时隙比特位图，若帧到达时刻对应的时隙在时间路由转发表的比特位图表示的可以转发的时隙范围内，则进行转发输出，否则丢弃。