(19)中华人民共和国国家知识产权局
*CN102970247A*
(10)申请公布号 CN 102970247 A(43)申请公布日 2013.03.13
(12)发明专利申请
(21)申请号 2012105414.4(22)申请日 2012.12.13
(71)申请人中国航空无线电电子研究所
地址200233 上海市徐汇区桂平路432号(72)发明人徐晓飞 郭骏 张隐逊 曹晨(74)专利代理机构上海和跃知识产权代理事务
所(普通合伙) 31239
代理人杜林雪(51)Int.Cl.
H04L 12/861(2013.01)H04L 12/757(2013.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种有效的时间触发网络通信时间调度方法(57)摘要
本发明公开了一种时间触发网络的通信时间调度方法。该方法通过重新定义时间触发网络的基本周期，来实现本发明的目的。其中基本周期包含且仅包含一个固定时间长度的时间区，每一个时间区的长度只可以传输一个网络最大长度的数据帧。通信时间调度方法只对实时通信任务进行通信调度，在网络运行过程中，空闲的基本周期可动态提供给非实时通信任务使用。通过本方法，大大减少了可调度的系统通信任务数量，有效地降低了通信时间调度方法的实现复杂度，增加了通信时间调度方法的可扩展性，为支持更大规模时间触发网络、更多消息流的实时系统创造了条件。CN 102970247 ACN 102970247 A
权 利 要 求 书
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1.一种有效的时间触发网络通信时间调度方法，其特征在于，包括如下步骤：1）首先进行初始化：根据网络拓扑结构和物理参数，确定基本周期的大小，形成配置表生成进程，通信系统中的每一个通信配置表都由一个配置表生成进程来生成，所述基本周期包含且仅包含一个固定时间长度的时间区，每一个时间区的长度可以传输网络最大长度的数据帧；
2)初始化完成后，仅检查所有实时通信任务参数，观察所有的实时通信任务的通信周期是否是基本周期的2的幂次方，根据实时通信任务的周期，计算出所有通信周期的最小公倍数，该计算结果即是集群周期，如果参数检查失败，则本次通信时间调度计算失败，流程结束；
3）依据实时通信任务的数据传递路径，由每一个实时通信任务的源节点配置表生成进程为实时通信任务安排基本周期，若当前配置表无法为通信任务安排基本周期，则通信时间调度计算失败，流程结束，否则执行步骤4；
4）如果本路径连接的是目的端口，则本实时通信任务计算正常完成，执行步骤5）；否则把安排的时间发送给实时通信路径中的下一个配置表生成进程；接收请求的配置表生成进程在自己配置表中安排基本周期，若出现配置时间冲突，无法进行时间的正常安排，则释放已经为本通信任务安排的基本周期，重复执行步骤3操作，否则重复执行步骤4操作，直至本实时通信任务所有路径都配置安排完成后执行步骤5操作；
5）所有的实时通信任务都能完成配置表的生成，则表示本次通信时间调度正常完成，计算结束，否则表示计算失败。
2.根据权利要求1所述的一种有效的时间触发网络通信时间调度方法，其特征在于，所述1）步骤中的初始通信配置表为空，一个基本周期也最多调度一个时间触发消息，每一个时间触发消息只在一个基本周期内传输完成。
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说 明 书
一种有效的时间触发网络通信时间调度方法
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技术领域
本发明涉及分布式实时系统中时间触发网络的通信技术领域，尤其涉及在时间触
发网络中，同时还需要支持大量非实时通信任务的通信时间调度方法。
[0001]
背景技术
与传统事件触发网络相比，时间触发网络（TT网络）具有良好的通信确定性，可满足实时系统硬实时通信的需要，在航空航天、高速铁路、汽车电子等实时系统中具有广阔的应用空间。时间触发网络通常都要求同时支持时间触发消息和事件触发消息的传输，以同时满足实时数据和非实时数据混合传输的需要。时间触发网络基于配置表的配置时间来驱动时间触发消息的收发，时间调度方法则根据应用通信任务来生成网络通信配置表。[0003] 随着应用范围的增加，系统中的消息流数量和网络规模在不停地增加，导致时间触发网络的时间调度方法越来越复杂，这就要求时间触发网络的通信时间调度方法要具有良好的可扩展性。目前存在的时间调度方法尚不能很好地满足应用的需要。
[0002]
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种有效的时间触发网络通信
时间调度方法，该方法是提高时间触发网络通信时间调度方法的可扩展性，来满足时间触发网络应用范围不断增加的需要。[0005] 在实际应用中，实时消息流对实时传输要求很高，而更多的消息流则对实时性要求其实并不高，根据实时系统消息流的这一特点，本发明通过重新定义时间触发网络的基本周期，来实现本发明的目的。
[0006] 本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。[0007] 一种有效的时间触发网络通信时间调度方法，包括如下步骤：[0008] 1）首先进行初始化：根据网络拓扑结构和物理参数，确定基本周期的大小，形成配置表生成进程，通信系统中的每一个配置表都由一个配置表生成进程来生成，初始通信配置表为空；
[0009] 2)初始化完成后，检查所有实时通信任务参数，观察所有的通信任务的通信周期是否是基本周期的2的幂次方，根据通信任务的周期，计算出所有通信周期的最小公倍数，该计算结果即是集群周期，如果参数检查失败，则本次通信时间调度计算失败，流程结束；[0010] 3）依据实时通信任务的数据传递路径，由每一个实时通信任务的源节点配置表生成进程为通信任务安排基本周期，若当前配置表无法为实时通信任务安排基本周期，则通信时间调度计算失败，流程结束，否则执行步骤4；[0011] 4）如果本路径连接的是目的端口，则本实时通信任务计算正常完成，执行步骤5；否则把安排的时间发送给通信路径中的下一个配置表生成进程；接收请求的配置表生成进程在自己配置表中安排基本周期，若出现配置时间冲突，无法进行时间的正常安排，则释放已经为本通信任务安排的基本周期，重复执行步骤3操作，否则重复执行步骤4操作，直至
[0004]
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本实时通信任务所有路径都配置安排完成后执行步骤5操作；[0012] 5）所有的实时通信任务都能完成配置表的生成，则表示本次通信时间调度正常完成，计算结束，否则表示计算失败。
[0013] 每一个时间触发消息只在一个基本周期内传输完成，一个基本周期也最多调度一个时间触发消息。
[0014] 服务器采用离线方式，依据本发明的通信时间调度方法，对输入的实时通信任务进行调度，生成通信配置表。时间触发网络通信设备（包括节点机和交换机）需要严格依据所生成的配置表进行数据收发。[0015] 本发明的有益效果为：本发明通过每一个基本周期只包含一个固定时间长度的时间区，有效地降低了通信时间调度方法的实现复杂度。通信时间调度方法只对实时通信任务进行调度，而不考虑非实时通信任务，大大减少了可调度的系统通信任务数量。这些措施有利于增加通信时间调度方法的可扩展性，为支持更大规模时间触发网络、更多消息流的实时系统创造了条件。附图说明
图1为本发明时间触发网络的结构示意图；
[0017] 图2为本发明的基本周期的定义图；
[0018] 图3为本发明通信时间调度方法流程框图。
[0016]
具体实施方式
[0019] 下面结合附图1-图3进一步说明本发明是如何实现的。[0020] 实施例
[0021] 如图1所示，交换机连接了三台TT节点机和一台离线计算的服务器节点。在网络运行之前，服务器节点依据通信时间调度方法采用离线方式来生成通信配置表，并完成对通信节点机和交换机的数据加载，服务器节点不参与时间触发通信。
[0022] 通过交换机101连接的TT网络系统。该系统包括3个节点机111、112、113，其通过物理线路连接到交换机101中。交换机101可通过线100和其它交换机连接，从而可以成为包括多个交换机的时间触发网络的一部分。组成TT网络的所有通信节点（包括交换机和节点机）假定是具有共同的高精确度的时间基础。节点机111、112、113包括TT配置表121、122、123，交换机对应端口的TT配置表分别为131、132、133。节点机依据节点机TT配置表发送TT数据，交换机依据自己端口的TT配置表转发TT数据。若TT数据早于配置表配置的时间到达节点机或者交换机端口，则需要进行缓冲，直至到达配置表规定的时刻进行数据通信。由于TT数据传输都依据配置表来驱动，所以交换机在数据交换过程中没有通信冲突，保证了实时数据的传输。图1中，节点机111依据配置表121的定义，来发送TT数据，与节点机111连接的交换机端口依据配置表131转发数据。[0023] 若节点机111有非TT数据需要发送到节点机112，则节点机动态判断发送的时刻有没有与节点机111中TT数据相冲突，若没有冲突则发送非TT数据到交换机，否则非TT数据需要缓冲，直至没有冲突为止。交换机采用节点机类似的方法，判断连接节点机112的通路是否和TT数据冲突，没有冲突则转发数据，否则缓冲该通信数据，在链路空闲时转发
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数据。
对于在通信中出现的不符合配置表配置要求的TT数据处理方式则可以有多种，
可以丢弃，也可以延迟发送。
[0025] 图2为本发明基本周期的定义。时间触发网络把整个网络运行时间划分成一个个集群周期，集群周期再由多个基本周期组成。每一个集群周期的时间长度和配置内容都相同，网络运行过程中的通信任务在每一个集群周期中重复进行。通信配置表定义了一个集群周期内消息的传输时刻。
[0026] 每一个基本周期包含且仅包含一个固定时间长度的时间区，如图2所示。时间区的长度只可以传输一个网络最大长度的数据帧。在通信时间调度时，以基本周期为单位进行时间的分配。每一个时间触发消息只在一个基本周期内传输完成，一个基本周期也最多调度一个时间触发消息。基本周期的长度包括通信调度开销和最长数据帧传输时间。最长数据帧的传输时间可以通过网络的最大帧长和网络信号传输带宽共同确定，为常量。通信调度开销是网络实现过程中的通信固有时间开销，也为常量。所以在通信时间调度之前，根据网络的传输参数，可以确定调度的基本周期。[0027] 有些基本周期用于时间触发消息传输，有些则用于事件触发消息传输。区别于其它通信时间调度方法，一个基本周期没有包括多个更小单位的时间区的划分，即一个基本周期就一个时间区，是通信时间调度算法的最小时间单位。在实际应用中可以以基本周期作为时间单位，其它通信任务的周期与它形成2的幂次的关系，最大周期为集群周期。[0028] 通信时间调度方法的主要内容如下：[0029] 1）为通信系统中的每一个配置表都由一个配置表生成进程来生成。[0030] 2）依据通信任务的数据传递路径，由每一个配置表生成进程逐步生成对应的配置表。
[0031] 3）若当前配置表无法为通信任务安排基本周期，则由通信任务的源节点重新安排新的基本周期，直至完成通信时间调度或者计算失败。[0032] 图3为本发明通信时间调度方法的具体流程：[0033] 1）首先进行初始化。根据网络拓扑结构和物理参数，确定基本周期的大小，形成配置表生成进程。一个通信配置表对应一个配置表生成进程。初始通信配置表为空。[0034] 2)初始化完成后，检查所有实时通信任务参数，观察所有的通信任务的通信周期是否是基本周期的2的幂次方。根据通信任务的周期，计算出所有通信周期的最小公倍数，该计算结果即是集群周期。如果参数检查失败，则本次通信时间调度计算失败，流程结束。[0035] 3每一个通信任务源节点对应的配置表生成进程，首先在自己的配置表中为通信任务安排基本周期。如果时间安排失败，则通信时间调度计算失败，流程结束，否则执行步骤4。
[0036] 4）如果本路径连接的是目的端口，则本通信任务计算正常完成，执行步骤5。否则把安排的时间发送给通信路径中的下一个配置表生成进程。接收请求的配置表生成进程在自己配置表中安排基本周期，若出现配置时间冲突，无法进行时间的正常安排，则释放已经为本通信任务安排的基本周期，重复执行步骤3操作，否则重复执行步骤4操作，直至本通信任务所有路径都配置安排完成后执行步骤5操作。[0037] 5）所有的通信任务都能完成配置表的生成，则表示本次通信时间调度正常完成，
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计算结束。否则表示计算失败。[0038] 由于在时间触发网络中，更多的消息是非实时消息，考虑到应用的可扩展性，通信时间调度方法只针对于实时通信消息进行调度。所以在本发明中通信时间调度方法只对实时通信任务进行通信调度，在网络运行过程中，空闲的基本周期空闲可以动态供非实时通信任务使用，有效地降低了通信时间调度的消息数量。依据本发明的通信时间调度方法来生成通信配置表，时间触发网络节点机和交换机需要严格依据所生成的配置表进行数据收发。
[0039] 本发明的目的是要提高时间触发网络通信时间调度方法的可扩展性，来满足时间触发网络应用范围不断增加的需要。本发明通过重新定义时间触发网络的基本周期，来实现本发明的目的。其中基本周期包含且仅包含一个固定时间长度的时间区，每一个时间区的长度可以传输网络最大长度的数据帧，每一个时间触发消息只在一个基本周期内传输完成，一个基本周期也最多调度一个时间触发消息。通信时间调度方法只对实时通信任务进行通信调度，在网络运行过程中，在基本周期空闲时，可动态提供给非实时通信任务使用。[0040] 本发明也可以与其它非TT消息的通信调度方法配合使用。
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