[发明专利]基于时间触发架构下的AFDX交换方法及交换机

摘要

本发明公开了一种基于时间触发架构下的AFDX交换方法，包含建立信息表；接收数据帧后查找信息表，取该数据帧的接收校验信息，帧类别以及转发信息；根据帧类别区分数据帧按时间触发方式接收转发和流量控制方式接收转发，同时按照两种不同转发方式提取各自对应的参数。本发明还公开根据上述AFDX交换方法建立的AFDX交换机。本发明实现数据帧在交换机中固定的转发时延，提高网络系统通信的确定性。

主权项

1.一种基于时间触发架构下的AFDX交换方法，包含如下步骤：步骤1、建立第一信息表、第二信息表、第三信息表并写入交换机；其中，第一信息表中包含虚拟逻辑链路VL的ID号、VL索引号、数据类别标识；第二信息表中包含每个VL索引号对应的转发输入端口号和转发输出端口号；第三信息表中包含每个VL索引号的接收时隙开始时刻点偏移、接收时隙结束时刻点偏移、发送时隙开始时刻点偏移、发送时隙结束时刻点偏移以及时间触发TT帧的VL的同步周期的倍数值、流量控制RC帧的VL的信用量值、信用量余量；步骤2、完成交换机的时间同步，建立TT调度周期；步骤3、数据帧通过交换机端口进入交换机后，记录该端口当前的通信簇周期的计时时刻点recv_start_pit，提取数据帧中VL的ID号，通过该ID号查第一信息表获取该数据帧对应的数据类型和VL索引号，若数据类型为TT，则进入步骤4‑1，若数据类型为RC，则进入步骤4‑2；步骤4‑1、提取第二信息表中该VL索引号对应的转发输入端口号和转发输出端口号，以及提取第三信息表中TT VL的接收时隙开始时刻点偏移、接收时隙结束时刻点偏移、发送时隙开始时刻点偏移、发送时隙结束时刻点偏移以及TT VL的同步周期的倍数值；在TT调度周期的计时轴上以接收时隙开始时刻点偏移为中心点，前后各开辟一个网络同步精度的浮动窗口，同时以接收时隙结束时刻点偏移为中心点，前后各开辟一个网络同步精度的浮动窗口，得到新的接收校验时隙；通过当前数据帧对应的通信簇周期的计时时刻点recv_start_pit、以及查表获取的同步周期的倍数值和同步周期，计算当前数据帧在TT调度周期中对应的时刻点＝通信簇周期的计时时刻点/(同步周期的倍数值*同步周期)，用当前数据帧在TT调度周期中对应的时刻点计算后取余的值作为该数据帧的到达时刻点，将该到达时刻点到该数据帧接收完成的时刻点的持续时间定义为一个帧接收持续时隙；判断帧接收持续时隙是否落在接收校验时隙的范围内，落在范围则正常接收并准备请求转发，落在范围外则直接丢弃；步骤4‑2：提取第二信息表中该VL索引号对应的转发输入端口号和转发输出端口号，以及提取第三信息表中RC VL的作为数据帧流量控制的信用量值和信用量余量，若信用量余量大于当前数据帧的信用量值，则直接接收数据帧，并将信用量余量减去当前数据帧的信用量值的剩值写回到第三信息表，否则将该数据帧丢弃，信用量余量保持不变；步骤5：将接收的数据帧的转发信息组织为一个帧元素存放到预存储转发信息队列中进行统一调度；步骤6：在交换机的转发端口建立TT帧和RC帧两个类别的转发调度信息缓冲队列；在接收的数据帧对应的接收端口分配的共享缓存写操作的时间片上，通过判断该数据帧的转发端口对应类别的转发调度信息缓冲队列和数据帧外部缓存是否同时存在可用空间，空间可用则将该数据帧存入到数据帧外部缓存并将该数据帧的帧元素从预存储转发信息队列调入到转发调度信息缓冲队列中；步骤7：转发端口在分配的共享缓存读时间片上首先调度时间触发数据帧，当时间触发数据帧的转发调度信息缓冲队列非空，输出该转发调度信息缓冲队列的一帧元素；将调度簇周期计时值与帧元素的VL调度周期相除取余作为TT帧转发调度使能的计时值，该计时值计时到达帧元素中时间窗口的起始时刻且转发端口的MAC接口空闲，则根据帧元素中数据缓存地址和数据长度取出该数据帧的内容拷贝到MAC层TT帧的转发缓冲区由PHY收发器转发到物理链路，同时在时间触发帧信息输出到帧时间窗口到达之前允许调度RC帧的转发。