[发明专利]基于交换式时间触发网络的时隙分配调度方法

说明书

本发明公开了一种基于交换式时间触发网络的时隙分配调度方法，根据机载网络系统的通信需求，确定机载网络系统中的通信设备和网络调度周期；统计各通信设备需求的时间触发通信流条数，统计各通信设备需求的基于时间触发发送的通信带宽占通信带宽的比例；将网络调度周期按照所有通信设备需求的总的时间触发通信流条数进行等长划分，切割成分立的时隙；根据各通信设备需求的基于时间触发发送的通信带宽占通信带宽的比例将相邻的时隙排列结合为一个整体时隙分配到对应通信设备；各通信设备在各自的整体时隙内发送时间触发通信流，在网络调度周期的剩余带宽内，则按照交换式通信方式，采用流量控制型方式和尽力传输型方式接入传输。

技术领域

本发明属于航空电子系统中的机载总线通信技术领域，特别涉及时间触发通信架构下数据通信交换的设计方法。

背景技术

随着航空电子领域的集成的传感器的种类和数量越来越多，传统的数据通信系统和控制系统相互渗透交联关系密切，同时从系统设计角度而言，减少机载系统中网络类型分布，统一通信接口，实现航电、机电等传统控制系统的统一网络设计将会较大的降低设计复杂度，节省成本和减少多接口类型的现场集成故障。当然不同传感器数据、航电系统和机电控制系统对承载的应用数据传输需求特性不同，就要求该统一网络面向的航空电子通信能够支撑不同安全关键性和实时性的分布式通信。传统的航空机载通信网络如光纤以太网、AFDX以及FC采用基于事件触发通信机制的网络，由于其随机接入传输的方式导致传输竞争，不可避免的给系统带来不可控的延时和抖动，无法满足不同时间安全关键性需求的应用。基于时钟同步基础的时间触发通信机制为提高机载总线的确定性和实时性提供了契机，交换式的时间触发网络属于时间触发架构下的航空机载总线，通过分布式时间同步算法为网络建立全局同步时钟，在全局同步时钟基础上，通过TDMA划分通信带宽，实现数据帧基于全局时钟分配的接收时隙的流量管理和基于发送时隙的时间触发转发传调度，TDMA分配的时隙根据通信流的ID与数据帧绑定，保证无竞争的时间触发通信，满足不同时间关键性等级的应用任务集成。

时间触发网络通信网络采用时间触发通信机制，能够实现在规定时间序列内完成数据的收发，具有很高的确定性和可靠性。当前时间触发网络通信的时隙分配调度算法通常采用SMT的算法进行时隙分配，但该方法对通信输入约束比较严格，在分配角度TT流量的要求下需要数据流的周期尽量按幂次来分布，该配置算法在安排交换端口输出时隙无冲突的条件下，系统内各设备的TT时隙布局分散，不利于系统集成中应用数据接入与网络时隙联合编排，对应编排带来了较大的复杂度，当系统不考虑应用数据接入与该数据对应网络时隙联合编排，对应的通信确定性和时效性很难保障。

本发明是在基于分析当前主流的技术背景条件下，设计一种可满足统一网络系统应用场景下的交换式时间触发网络的时隙分配调度方式，同时便于系统集成时，通信应用的收发时机与对应数据流在网络的收发时隙联合编排，实现数据接入后网络即使调度输出，在极大减少系统集成设备复杂度条件下较好的减少了应用和网络调度异步操作的等待时延，提高了数据端到端的实时性。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于交换式时间触发网络的时隙分配调度方法，用以解决现有基于时间触发网络时隙分配算法下，分配的TT时隙在通信系统过于分散，归属于单设备的TT时隙组成的持续时间粒度细，不利于设备端通信应用的收发时机与对应设备的数据流在网络上的收发时隙联合编排，增加了应用和网络调度异步操作的等待时延的弊端，本方法集中式的分配集成到系统中的各个设备的发送和接收TT时隙，利于设备端通信应用的收发时机与对应设备的数据流在网络上的收发时隙联合编排，较少了应用和网络调度异步操作的等待时延，提高网络系统通信的确定性和减少时延。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于交换式时间触发网络的时隙分配调度方法，包含以下步骤：

步骤一：根据机载网络系统的通信需求，确定机载网络系统中的通信设备和网络调度周期；