[发明专利]基于时间压力的时间确定性数据交换方法及交换装置

权利要求书

1、一种基于时间压力的时间确定性数据交换方法，其特征在于：在由交换节点构建的网络环境中，实时测量数据帧经过各交换节点传输所产生的总交换时延以及所经过的交换节点数，并记录到数据帧一并进行传递，每个交换节点根据数据帧的实际传输时延要求和数据帧中所记录的上述总交换时延与交换节点数计算出该数据帧的交换时间压力，并基于该时间压力对数据帧的交换优先级进行调节控制，从而保证数据帧的所需的传输时延要求。

2、根据权利要求1所述的基于时间压力的时间确定性数据交换方法，其特征在于步骤为：

①获得链路平均交换时延；由源节点发送连接帧至目的节点，目的节点在收到连接帧后发回应答帧，源节点收到应答帧后初始交换得到初始交换时延数据：初始交换时延d_all和交换节点数量c_SW，其中d_all为连接帧经过所有交换节点的时延总和，交换节点数量c_SW为连接帧所经过的交换节点数量，计算链路平均交换时延τ_avg＝d_all/c_SW；

②发送数据帧；根据每个数据帧的传送需要设定期望平均交换时延T_avg，该期望平均交换时延T_avg不能够小于链路平均交换时延，源节点将带有上述期望平均交换时延T_avg、初始化数据帧的总交换时延D_all＝0和交换节点数C_SW＝0，依次发送给每一个交换节点，其中T_avg为该数据帧经过每个交换节点所期望的平均时延，D_all为数据帧所经过的交换节点产生的交换时延和，C_SW为数据帧所经过的交换节点数量；

③交换优先级调节；每一个交换节点接收到数据帧后根据总交换时延信息得到该数据帧的时间压力值：W＝T_avg-D_all/C_SW(C_SW＞0)或W＝T_avg(C_SW＝0)，W越小表示数据帧越紧迫，也就越需要尽快被交换，每一个交换节点根据所接收到的数据帧的时间压力值W对其交换优先级进行调节控制，同时，在交换节点将数据帧调度输出时，测量该数据帧经过交换节点时产生的实际交换时延τ_SW，计算D_all＝D_all+τ_SW以及C_SW＝C_SW+1；

④传送完毕；其余依次排列的各交换节点接收到数据帧后，重复步骤(3)，直至数据帧传送到目的节点。

3、根据权利要求2所述的基于时间压力的时间确定性数据交换方法，其特征在于所述步骤(3)中交换优先级调节的步骤为：

①于交换节点中建立与每个输入端口对应的VOQ队列以及与每个输出端口唯一对应的调度链表和时延链表，输入端口与输出端口之间设有缓存交叉链路；

②交换节点根据所接收到数据帧的时间压力在VOQ队列中找一个最佳放置位置，然后从与输出端口对应调度链表的最后一项开始向前查询放置位置，当查询到第一个无效放置位置时，在该无效位置与相邻前一个有效位置之间插入新位置作为最佳插入位置，否则把最前面时间压力最大的表项位置作为最佳插入位置，并结束查找过程，然后更新已查找到的最佳放置位置表项之后的各个数据帧时间压力值，即将最后一个表项到查找到的最佳放置位置表项之间数据帧时间压力值都减去接收数据帧调度时间(当结果小于零时，置数据帧时间压力值为0)，其中数据帧调度时间＝数据帧长度*交叉链路调度1字节数据所需的时间；

③将VOQ队列中的数据帧依次调度到缓存交叉链路的交叉节点缓存中；

④将交叉节点缓存中的数据帧依次调度给交换节点的输出端口。