[发明专利]一种兼容通用TTE的uTTE网络系统

权利要求书

1.一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，uTTE为简易时间触发以太网，包括uTTE端系统和uTTE交换机，uTTE交换机的其中一个端口连接TTE网络的交换机，uTTE端系统连接在uTTE交换机的端口上，其特征在于在uTTE端系统上包含协议组包和解包模块、时间感知调度功能模块、TT帧核心调度缓存；

协议组包和解包模块将应用产生的数据按照约定的配置进行UDP/IP/MAC三层协议打包以及对接收到的数据进行解包处理，打包好的数据帧按照不同虚通道先完成先进入方式进入到TT帧核心调度缓存等待调度，存在不同虚通道的数据帧包同时完成时，则根据虚通道的先后排列顺序安排优先级高的先进入到TT帧核心调度缓存；其中，MAC层的地址字段采用虚通道ID组成，UDP端口、IP地址以及基于虚通道ID的组成MAC地址由通信端口映射获得；

时间感知调度功能模块在计时器计时到达虚通道对应的TDMA周期中的发送时隙的开始时刻，从TT帧核心调度缓存取出一帧数据帧发送。

2.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于时间感知调度功能模块在uTTE系统同步时钟基础上创建一个周期性的用于发送时隙感知的计时器，计时器计时到达TDMA周期中的发送时隙的开始时刻，启动调度使能，其他时刻调度器被禁能。

3.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于：uTTE网络系统中每条虚通道将对应不同的TDMA周期，在对应TDMA分配一个独立的时间片，所有虚通道的TDMA周期的公倍数构成一个uTTE网络系统的系统调度周期，不同虚通道的数据按照串行顺序进行基于时隙感知的发送。

4.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于：TDMA周期按两种方式来生成：1)、在接入到uTTE交换机上的uTTE端系统的个数基础上，按照带宽均分的方式来定义各设备的时隙的时间宽度，再由各设备端的时隙集装为一个整体的TDMA周期；2)、在接入到uTTE交换机上的uTTE端系统的个数基础上，各设备的时隙的时间宽度按等长设计，同时根据各设备实际负载情况来定义设备在TDMA周期内的时隙个数，再由各设备端的时隙集装为一个整体的TDMA周期。

5.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于uTTE交换机包含时间触发通信配置模块、交换模块、调度缓冲区；

时间触发通信配置模块为每条交换转发的数据流配置接收时隙、转发时隙以及输入输出端口映射的路由信息，并存储在本地供交换模块查询；

交换模块维护一个全局的基于同步时基的计时模块，在各接收端口对应的接收门隙打开门控，使接收端口上的数据有效通过，其它非接收时隙范围内数据视为时间特性异常的数据被丢弃；通过接收时隙的数据帧根据时间触发通信配置模块中的配置信息存入到对应的转发输出端口的调度缓冲区中；各转发端口在对应的转发门隙打开门控，从对应的调度缓冲区调度数据帧转发输出。

6.根据权利要求5所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于调度缓冲区采用单帧缓冲，即有效的转发数据帧按照新数据覆盖旧数据的采样存储模式实现调度缓冲区存放最新数据，最新数据到达时刻满足系统规划时间门控范围，从而实现数据帧进行调度转发进程。

7.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于uTTE端系统还包含端系统接收模块；

端系统接收模块采用二级过滤机制，在第一级过滤机制中，判断到达的数据帧是否在端系统对应的TDMA周期上的接收时隙，是则通过，否则视为无效时间特性的数据帧；在第二级过滤机制中，检查数据的虚通道是否符合本端系接收的虚通道范围，符合范围数据帧送入协议组包和解包模块进行协议解包。

8.根据权利要求1所述的一种兼容通用TTE的uTTE网络系统，其特征在于uTTE端系统上还包含端系统时钟源捕获模块、端系统SF同步授时处理模块，uTTE交换机还包含交换机时钟源捕获模块、交换机SF同步授时处理模块；uTTE网络系统采用二种同步模式：

模式1、uTTE交换机在与标准TTE架构集联情况下采用被动同步模式，uTTE交换 机作为uTTE网络中的主时钟设备，uTTE端系统作为uTTE网络中的从时钟设备；

交换机时钟源捕获模块在收到协议控制帧IN PCF后，将约定的标准的TTE交换机发送IN PCF帧的同步时刻偏移值加上IN PCF所帧携带的透明时钟值后的时钟值来设定本身的同步起始时间，交换机时钟源捕获模块将按照固定的同步周期实施统一步骤进行同步；uTTE交换机在进入同步状态下，在每个同步周期计时器的零时刻点向所有交换端口发送同步帧；

连接在uTTE交换机的所有交换端口上的uTTE端系统接收到SF同步帧后，该SF同步帧进入uTTE端系统的端系统SF同步授时处理模块完成同步授时；

端系统SF同步授时处理模块在接收到SF同步帧时，捕获SF同步帧信号上升沿时刻点到完成SF同步帧处理之间第一时延值，以及预先评估的uTTE交换机零时刻点到SF同步帧上升沿信号到链路的第二时延值，将第一时延值和第二时延值累加后的值设定为从时钟设备的当前同步周期计时开始时刻点；

模式2、当uTTE端系统在连续两个同步周期内都未接收到uTTE交换机发送的SF同步帧时，uTTE网络系统中预先定义好的uTTE端系统作为主时钟设备发起主动同步模式，其它uTTE端系统和uTTE交换机作为从时钟设备；

端系统时钟源捕获模块根据本地工作状态启动周期性的同步计时，在每个同步周期计时器的零时刻点向所有交换端口发送同步帧；

交换机时钟源捕获模块对连接在主时钟设备的端口上接收的数据帧进行分类识别，识别出SF同步帧，该同步帧进入交换机SF同步授时处理模块完成同步授时；

交换机SF同步授时处理模块和其他从时钟设备的端系统SF同步授时处理模块在接收到SF同步帧后的处理过程与被动同步模式下“端系统SF同步授时处理模块”设计一致。