[发明专利]AFDX交换机级联端口的业务流整形方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及航空全双工以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet，AFDX)交换机级联端口的业务流整形方法及装置。本发明可用于流量整形方面，能够在系统允许的延时范围内，减少分组交换引入的时延抖动以及保证高优先级分组准时发送，便于系统级联。

背景技术

在分组数据交换机中，交换时延和时延抖动通常都需要被控制到一定的数值之下，以满足用户业务的较高要求。在一些特殊应用中，分组经由交换机转发所引入的时延抖动不但要求尽可能小，而且还必须具有确定性。随着航空航天技术的发展，飞机、航天器等飞行器中会使用数据交换机来逐步取代目前使用的专线连接，其典型代表为AFDX。由于所处的环境和应用领域的特殊，AFDX对数据通过交换机后引入的时延抖动有严格限制。

西北工业大学在提出的专利申请“一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法”(申请日：2011.05.12，申请号：201110123250.0，公告号：CN102201988A)中公开了一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法，用于解决高优先级消息的延迟时间。该方法的实施步骤是：第一，源端系统将要发送的消息封装成标准的以太网帧格式，发送到虚链路上等待传输；第二，将步骤一得到的消息传输到AFDX的交换网络后，AFDX交换机对到来的消息进行过滤，若不满足AFDX帧要求则丢弃，满足要求继续下一步；第三，根据路由配置表，将接受的消息发送到AFDX交换机的输出缓存区；第四，为将要发送的消息建立一个虚拟的输出队列，排队等待转发；第五，计算每一条虚拟输出队列中的消息的紧迫程度，并根据消息进入队列时的截止时间对消息设置初始优先级，具体包括以下步骤：a)在每一个虚拟输出链路中，设置一个技术其，计算每一个进入虚拟输出队列的消息的截止时间di(t)-t，其中di(t)为该消息的任务时限，由发送消息的源端系统决定，t为当前时间；b)比较当前队列中个消息的截止时间大小，对新消息设置初始优先级，截止时间越小的消息初始优先级越高；第六，若当前进入虚拟输出队列的消息的截止时间最短，则初始优先级最高，则转发此消息到物理端口，完成对消息的转发了，若当前进入虚拟输出链路的消息截止时间不是最短，即初始优先级较低，则进入下一步；第七，消息在虚拟输出链路中继续等待，并每隔一个指定的时间段后，对虚拟输出链路中的所有的消息优先级加一，每次选择优先级最高的消息发送；第八，每当虚拟输出队列有新消息到来时，进入步骤五。该方法能够有效地减少高优先级分组的时延。

该方法的不足之处在于，它没有考虑在大业务量负荷条件下，分组的交换时延可能较大的问题，这可能导致实时要求比较高的分组的时延过大；它没有在分组转发的过程中，引入预计发送时间的概念，这可能导致交换机转发分组的时延抖动较大的问题；分组优先级的确定方式是依据分组进入虚拟输出队列的截止时间而定的，而与业务流的实时性无关，当实时分组晚于非实时分组到达AFDX交换机时，可能会导致实时分组的优先级降低，进而无法保证实时性；它提到的调度方法中没有作整形处理，没有协调高、低优先级分组的输出调度，只是尽可能的减少高优先级分组的转发时延，这会无法满足AFDX分组发送到达时间确定性的要求。因此，从本质上看，该方法减少了高优先级分组的延迟时间，但总体上不能提高AFDX交换机的性能。

中国航空无线电电子研究所提出的专利申请“航空全双工交换式以太网终端的无抖动发送调度方法”(申请日：2010.10.09，申请号：201010501532.5，公告号：CN101964750A)中公开了航空全双工交换式以太网终端的无抖动发送调度方法，该方法在带宽分配间隔(Bandwidth Allocation Gap，BAG)和抖动的基础上，提出了周期和偏移两个参数，通过这两个参数将时间轴划分为若干时隙，再将不同的时隙分配给每一条虚拟链路，而且这些时隙的分配在满足各条虚拟链路BAG要求的同时也避免了多条虚拟链路数据在时间轴上的冲突。这样每条虚拟链路就可以按照分配的时隙发送数据帧，实现帧的无抖动传输。该方法能够在保证BAG和发送带宽的情况下，避免任意两条虚链路同时被调度发送，从而能够降低分组转发过程中的时延抖动。

该方法的不足之处在于，该发送调度方法会在源端引入较大的等待时延，待发送的数据分组需要等待其虚链路计数器超时才能发送，这可能会给实时分组引入过大的时延。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种AFDX交换机级联端口的业务流整形方法及装置，可以用于流量整形方面，能够在协议允许的时延范围内最大程度减少数据分组的时延抖动。