[发明专利]一种航空电子光纤通道网络多协议控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通道(FC，Fibre Channel)技术领域，具体涉及一种航空电子光纤通道网络多协议控制器及其控制方法。

背景技术

光纤通道具有高速度、低延迟、低错位率等特征，且其支持多种上层协议映射，能够很好满足新型航空电子互联系统的要求，已成为航空电子统一网络的主要候选协议。

航空环境下匿名订阅消息协议(FC-AE-ASM，Fibre Channel-AvionicsEnvironment-Anonymous Subscriber Messaging)以其高可靠性、容错性和支持实时控制/响应的确定性行为，适用于传输机载的命令、控制、测试设备、仿真、信号处理和传感器数据。而光纤通道音视频协议(FC-AV，Fibre Channel-Audio Video)通过容器系统规定了数字音、视频到FC帧格式的映射规则，为FC网络传输数字音视频提供了一种标准，能够满足航空电子网络中高速的数字音视频传输需要。

音视频信息数据量大，需要占据较大的网络带宽，控制、命令消息有高实时性要求。现有的交换机未对交换的数据内容进行区分，采用统一的方式进行数据转发和交换，难以同时满足音视频数据的高带宽和控制、命令消息的高实时性要求。在参考文献1：胡嘉罗，志祥，夏鸣等，使用多级交换网络进行大容量光纤通道交换机设计[J]光通信技术，2006，04：11～13中公开了一种流水线并行处理方式的交换机，旨在提高交换容量，但是未考虑不同类型数据的不同需求，虽然交换容量得以提高，但是并不能够同时满足不同类型数据的传输要求。在参考文献2：杨金龙，谢军等，光纤通道交换机接口的设计与实现[J]光通信技术，2010，11：11～13中公开了使用FPGA实现的一种高速交换端口，但是未考虑对不同类型数据进行分别缓存和处理，虽然提高了总的交换端口速率，但是对于具体的消息，传输要求难以满足。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种航空电子光纤通道网络多协议控制器及其控制方法。该多协议控制器和控制方法能够针对不同协议类型数据分配不同的数据缓存队列，采用不同的流量控制方法同时保证音视频数据的高带宽要求与命令、控制数据的高实时性要求。克服在航空电子多协议网络环境下交换机将所有类型数据采用统一处理方式下不能满足不同类型数据不同要求的缺点。

本发明提出的一种航空电子光纤通道网络多协议控制器，为交换机中实现多协议数据处理功能的部分。该控制器包括多个交换端口、多协议数据管理器和交换调度器。所述的交换端口的总个数为2～256，其中1～255个为数据接收交换端口，其中1～255个为数据输出交换端口，数据接收交换端口的个数与数据输出交换端口的个数的总和为交换端口的总个数。数据由数据接收交换端口进入经过处理后由数据输出交换端口输出。

所述的多协议数据管理器包含多协议类型判断模块和多协议数据处理模块。多协议类型判断模块通过光纤通道帧头(FC帧头)判断光纤通道消息(FC消息)的类型；多协议数据处理模块可以根据不同的消息类型，分别将视频消息(AV消息)放入视频数据缓存区(AV数据缓存区)中或将匿名订阅消息(ASM消息)放入匿名订阅消息数据缓存区(ASM消息数据缓存区)中。

所述的数据输出交换端口和数据接收交换端口主要由数据缓存区、信誉管理模块、视频消息信誉计数器(AV信誉计数器)和匿名订阅消息信誉计数器(ASM信誉计数器)组成。所述的数据缓存区由视频数据缓存区(AV数据缓存区)和匿名订阅数据缓存区(ASM数据缓存区)组成。在数据缓存区中，按照该对应的数据接收交换端口的数目对AV消息或ASM消息分别进行虚拟输出排队，形成AV虚拟缓存队列和ASM虚拟缓存队列。AV数据缓存区包含AV虚拟缓存队列，ASM数据缓存区包含ASM虚拟缓存队列。AV虚拟缓存队列和ASM虚拟缓存队列的数目均与交换端口1的总个数相同。

数据接收交换端口接收数据后通过将数据协议类型判断模块传输至多协议数据处理模块进行处理，处理后的数据返回至数据接收交换端口进行处理，经其处理后由交换调度器查看输出至数据输出交换端口。所述的信誉管理模块控制AV信誉计数器和ASM信誉计数器。信誉管理模块具有信誉协商和信誉管理功能。信誉协商功能为：数据接收交换端口配合信誉管理模块为登录设备分别提供独立的ASM消息信誉值和AV消息信誉值，并将协商得到的AV消息信誉值和ASM消息信誉值返回给登录设备；信誉管理功能为：通过监视交换端口数据缓存区的变化控制ASM信誉计数器和AV信誉计数器的计数值数。