[发明专利]基于多平面的时间触发以太网交换机及调度分组交换方法

说明书

本发明公开了基于多平面的时间触发以太网交换机及调度分组交换方法，涉及时间触发以太网交换机领域；其交换机配置为SC模式时，包括以太网帧分类模块、时间同步模块、PCF帧交换平面、TT帧交换平面、ET帧交换平面和以太网帧调度模块；以太网帧分类模块将接收的以太网帧分为TT帧、PCF帧和ET帧后，分别送入对应的交换平面和时间同步模块；各类帧的交换平面分别完成各自的交换逻辑，再输出帧到以太网帧调度模块；以太网帧调度模块对送入的TT帧、PCF帧和ET帧做统一调度发送；本发明新增PCF帧交换平面、优化TT帧调度逻辑，进一步提高时间触发TT业务的确定性与实时性，提高了网络的扩展性和灵活性，减少了TT帧的转发延时和抖动。

技术领域

本发明涉及时间触发以太网交换机领域，尤其是基于多平面的时间触发以太网交换机及调度分组交换方法。

背景技术

近年来，分布式网络被广泛应用到工业系统中，系统中各个设备间通过特定的网络进行通信，这要求网络在实时性、低延时、高带宽、强容错、无冲突等方面有很好的性能。传统以太网因为其高带宽、高灵活性和低成本等特别也被列入考虑范围。而时间触发以太网的提出，不仅继承了传统以太网的上述优点，也弥补了传统以太网的一些缺点，在实时性、低延时、强容错和无冲突方面有着很好的性能，被在国外被广泛应用到各类工业系统中。

时间触发以太网交换机是整个时间触发以太网系统中实现数据交互的核心。现有技术中专利号：CN201810509357.0、专利名称：基于双平面的时间触发以太网交换机及分组交换方法提供了一种基于双平面的时间触发以太网交换机及分组交换方法，其交换机包括：输入分流模块、时钟同步器、时间触发TT交换平面、事件触发ET交换平面和输出仲裁模块。输入分流模块分别与时钟同步器、TT交换平面、ET交换平面连接，以分别完成交换机时钟同步、转发TT业务帧与ET业务帧；TT交换平面和ET交换平面均与输出仲裁模块连接，以选择优先发送的业务帧，完成数据发送。该交换机的存在以下问题：交换机缓存了一整个TT帧后才会调度发送，增大了交换机TT帧的转发时延；没有协议控制帧PCF帧的交换逻辑，交换机作为协议控制帧PCF帧的中继设备SC时需要完成对PCF帧的交换转发，只能实现交换机与节点卡端口到端口间的PCF帧交互；PCF帧的发送对于TT帧的调度是透明的，造成TT帧传输时延的抖动。因此，需要一种交换机及分组交换方法可以克服以上问题。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了基于多平面的时间触发以太网交换机及调度分组交换方法，解决现有交换机存在TT帧时延大、时延抖动的问题，实现TT帧最高优先级调度，减少了TT帧的转发延时和抖动。

本发明采用的技术方案如下：

基于多平面的时间触发以太网交换机，交换机配置为SC模式和CM模式时，均包括以太网帧分类模块、时间同步模块、TT帧交换平面、ET帧交换平面和以太网帧调度模块，交换机配置为SC模式时，还包括PCF帧交换平面，其中，

以太网帧分类模块，用于将交换机端口接收的以太网帧分为PCF帧、TT帧和ET帧后，将TT帧发送至TT帧交换平面；将ET帧发送至ET帧交换平面；交换机被配置为SC模式时，将PCF帧送往PCF帧交换平面和时间同步模块；交换机被配置为CM模式时，将PCF帧发送至时间同步模块；

时间同步模块，用于接收以太网帧分类模块发送的PCF帧修正本地时钟，并为TT帧交换平面和以太网帧调度模块提供本地时间；交换机被配置为CM模式时，并生成PCF帧，将PCF帧和当前时刻计时器值发送至以太网帧调度模块；

PCF帧交换平面，用于交换机被配置为SC模式时，接收以太网帧分类模块发送的PCF帧，将其转发到对应端口，再将PCF帧和存储的计时器值发送至以太网帧调度模块；

TT帧交换平面，用于接收以太网帧分类模块发送的TT帧，根据TT帧接收调度表进行过滤交换后，将TT帧发送至以太网帧调度模块；