[发明专利]一种在时间触发FC网络中业务调度的方法

说明书

本发明公开一种在时间触发FC网络中业务调度的方法，涉及FC网络领域，包括如下步骤：建立网络模型，计算集群周期，确定每一个时间触发消息的单个时隙长度；按照一定的规则确定TT消息的优先级；规划TT消息传输的链路；检测TT消息的可调度性；选取优先级最高的TT消息安排此TT消息的时隙；根据此TT消息的周期性和传输链路，安排其他所有时隙；安排下一个优先级的TT消息，求解出满足所有TT消息在所有链路中无冲突、周期性发送的时隙图；根据全网全业务时隙图，求解出每个终端和交换机中的发送和接收时间调度表。本发明的方法保证了在光纤通道网络中消息确定性的发送和接收，满足复杂应用系统中实时消息调度的需求，使得上层应用系统性能更加确定可靠。

技术领域

本发明涉及FC网络领域，尤其涉及一种在时间触发FC网络中业务调度的方法。

背景技术

随着航空电子系统综合化程度的逐渐提高，航空电子网络朝着大吞吐量、强扩展性、强实时性的方向发展。FC(Fiber Channel)是凭借具有高带宽、高速率和低延迟等优点，目前是较好的航空电子网络解决方案之一。航空电子网络的实时性是近些年研究的热点，目标是确保航电消息从发出到接收，即消息的端到端延时满足一定的时间约束。为支持FC协议在航电系统中的应用，FC协议标准开发委员会专门组织建立一个分委会，该分委会制定出针对航空电子环境下的协议草案，即FC-AE(光纤通道航空电子环境)，其内容就是扩展FC协议，同时发展以光纤通道为基本的航电增强型专用系统[2]。FC-AE-ASM(光纤通道航空电子环境匿名消息)作为FC-AE协议的子集，就是针对航电系统应用而提供的上层协议，用于航电系统各设备间安全和低延迟。为了保障强实时性，近年来时间触发机制开始引入航空电子网络，时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTE) 就是其中的典型。TTE是在交换式以太网的基础上加入时间触发机制升级而来，它引入了全局时钟的概念，能够让消息的发送和转发都是完全按照预先的规划在确定的时刻进行，从而避免了消息的冲突。

TTE已成为众多领域的研究热点，TTE是完全兼容标准以太网，能同时满足实时与非实时应用需要的严格确定性网络，如今在国外已应用到发动机控制系统、风能系统、IMA分布系统、载人飞船和火星探测项目中。目前FC协议现已广泛应用于各个行业领域中，特别是对于稳定可靠性要求非常高的航电领域，FC网络相对于以太网具有稳定性，可靠性更高，时延更小的优势，但是在实时性方面，光纤通道网络的调度算法仍然存在很多不确定性无法满足强实时性消息的要求。因此在FC协议中加入时间触发的机制已满足强实时性的要求在航电或者车载领域是必然的趋势。

目前国内外的研究中，论文“STEINER W.An Evaluation of SMT-based ScheduleSynthesis for Time-Triggered Multi-Hop Networks[C]//2010IEEE 31^st Real-TimeSystems Symposium(RTSS).IEEE,2010:375-384.”，以及论文“POZO F,RODRIGUEZ-NAVASG,HANSSON H et al.SMT-based Synthesis of TTEthernet Schedules:a PerformanceStudy[C]//10^th IEEE International Symposium on Industrial Embedded Systems,IEEE,2015:1-4”中，结合时间触发机制，提出的时间触发以太网TTE中的离线调度算法采用可满足性模型理论 (Satisfiability Modulo Theories,SMT)解析器的TT消息调度表生成算法，这种算法在状态空间中穷尽搜索，导致了调度需花费大量运算时间和空间，算法执行效率低。

专利公开号为CN201110187723.3的发明专利申请“一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法”，这种方法采用左端紧缩的方式，只规划发送端的时隙，未考虑消息若链路无冲突则时隙可冲突情况，导致带宽利用率低。