[发明专利]一种实时数据的传输方法及节点设备

说明书

技术领域

本发明涉及实时数据传输技术领域，尤其涉及一种实时数据的传输方法及节点设备。

背景技术

在网络控制系统中，根据消息传输方式的不同，可以分为事件触发方式和时间触发方式。事件触发方式主要适用于报警、管理等非周期性消息的传输；时间触发方式主要适用于传感器数据、控制变量等硬实时周期性消息的传输。

时间触发（Time-Triggered，TT）机制，是指将时间域分成大量的离散时间间隔（成为时间片或者时间窗口），通过同步机制将消息的传输分配在一定的时间片内完成，因此通过以时间触发代替事件触发，将通信任务通过合理的调度定时触发发送，通过时间触发流量，可避免数据帧争用物理链路，从而保证数据传输的实时性。

目前基于CAN总线的时间触发机制广泛的应用于自动化和工业控制领域，基于CAN的底层协议，通过引入时间触发机制，设计消息的时间触发方案，从而能更好地对网络中消息进行管理与调度，保证控制系统的性能，提高了网络的带宽利用率。上述方案在航空航天电子控制及汽车网络两大领域已经非常成熟，如：Honeywell公司的在Boeing777上的航空总线控制SAFEbusm，及BMW等汽车公司应用于汽车控制FlexRay等。

近年来，随着自动化及工业控制领域的飞速发展，数据传输网络的拓扑越来越复杂和庞大，这就为时间触发机制的时间调度能力提出了更高的要求。现有的时间触发机制是基于建立全局时间调度表，通过为每个节点统一分配时间片来保证每个节点的数据传输的实时性的。因为每个节点在分配给自身的时间片内单独使用整个链路，即使该节点的数据传输只占用了整个链路的一小部分，在门配给该节点的时间片内其他节点仍然需要等待，所以这就造成了网络带宽的极大浪费；同时为了保证数据传输的实时性，时间触发机制必须保证在一个调度周期内组网内的所有节点的实时数据都需要传输完成，但是总的网络带宽资源是有限的，当网络中存在大量传输路径较短的节点时，就会严重限制该网络的组网规模。

下面结合示图进行说明，图1为现有技术中基于TTE的数据传输示意图。在该网络中包括多台PC（节点）和多台交换机，其中交换机分别为交换机1（switch1）、交换机2（switch2）、交换机3（switch3）和交换机4（switch4），PC分别为P1~P4。其中，PC1和PC2之间需要进行实时数据传输，PC2和PC3之间需要进行实时数据传输，PC3和PC4之间需要进行实时数据传输。在每个调度周期内，主节点为每个节点分配时隙，节点在其被分配的时隙内，独占其所在的局域网的整个物理链路。

例如，PC1和PC2之间、PC2和PC3之间以及PC3和PC4之间需要进行实时数据传输，分别通过switch1~switch2、switch2~switch3以及switch3~switch4实现。主节点在每个调度周期内，按照时间先后顺序分别为PC1、PC2和PC3分配了时隙。PC1在进行数据的发送时，在其被分配的时隙内通过物理链路switch1~switch2实现。

在TTE机制中，针对同一主节点，在一个时隙只能调度一个节点，即使其他节点当前所在的物理链路没被占用，因为当前其他节点没被分配时隙，其物理链路也只能空闲。例如此时PC1占用了物理链路switch1~switch2，其所在的局域网的整个物理链路switch1~switch2~switch3~switch4被其占用，因此此时即使switch2~switch3和switch3~switch4空闲，但是其他节点也不能使用，从而造成极大的网络带宽的浪费，并且当局域网的物理链路中的节点较多时，网络带宽的浪费表现的更加的严重。

发明内容

本发明实施例提供一种实时数据的传输方法及节点设备，用以解决现有技术中基于TTE机制在进行数据传输时，造成的网络带宽资源浪费的问题。

本发明实施例提供了一种实时数据的传输方法，该方法包括以下步骤：

主节点接收各节点发送的报文发送请求；

根据所述报文发送请求中携带报文发送的源地址信息及目的地址信息，确定发送该报文的物理链路；

根据每个节点发送其报文的物理链路，将物理链路不同的节点划分在一组，其中每个节点只唯一位于一个组中；

根据所述报文发送请求中携带的该节点在一个调度周期内待发送报文包含的总字节信息，确定待分配给该节点的时隙长度；

根据每个组中每个节点待分配的时隙长度，确定每个组的时隙，并通知每个节点根据其所在组被分配的时隙进行数据传输。