[发明专利]一种时间触发以太网调度表生成及动态更新的方法

说明书

本发明涉及一种时间触发以太网调度表生成及动态更新的方法，属于网络技术领域。本发明将链路资源抽象为“空箱子”，且将时间触发任务抽象为“二维物品”，利用不重叠装箱问题本身的特性满足时间触发数据帧有序、无冲突传输，因此可利用现有成熟的装箱算法，本方案极大的降低了算法代码实现的难度，进一步，本发明利用虚拟链路路径对通讯任务进行整合，提供了一种在线动态更新调度表的方法，即可以不影响当前通讯任务的调度表工作，只需要对新添加的通讯任务计算其对应的调度表，之后把该新任务的调度表发送到对应的网络节点即可完成网络调度表的动态更新。本发明在网络中同时存在较多通讯任务时可降低时间触发数据帧占用的链路资源。

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体涉及一种时间触发以太网调度表生成及动态更新的方法。

背景技术

时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet，TTE)是众多时间触发协议中的一种。因为和传统以太网的完全兼容，以及可以提供时间确定性和可靠性而越来越受到航空航天领域和工业控制领域的重视，目前在航空电子系统中已经有了成功的应用案例，例如波音787Dreamline飞机和NASA Orion太空船。

时间触发以太网支持三种类型的数据帧(时间触发数据帧，速率受限数据帧和尽力而为数据帧)，其中时间触发数据帧具有最高的优先级以及最低的时延和抖动，这种数据类型可以满足安全关键性系统中越来越严苛的实时性和可靠性要求。时间触发数据帧在一张全局调度表的控制下，依据准确的全局时钟进行工作，因此调度表的生成和分发对于时间触发以太网的应用至关重要。

中国专利“CN201710263462.6一种时间触发业务静态调度表生成方法”提供了一种生成时间触发以太网静态调度表的方法。此专利将时间触发以太网的基本周期等分为多个固定的时隙，每个时隙满足最大以太网帧在一跳链路的传输。根据时间触发任务的周期大小和数据帧长度来决定任务调度的顺序，对时间触发任务进行调度优先级排序，依次为每一个时间触发任务在其传输路径上的每一条链路安排最靠左的传输时隙，最大程度减小时间触发任务占据的时间区间长度，保证所有时间触发任务有序，无冲突的传输。

中国专利“CN201811534699.4基于时间触发以太网的静态调度表生成方法，航电系统”同样提供了生成静态调度表的方法。此专利主要致力于在生成调度表的过程中加入“孔隙度”的概念，使得速率受限数据帧和尽力而为数据帧可以在孔隙中进行传输，有利于降低事件触发数据帧的时延和抖动。

然而，中国专利“CN201710263462.6-一种时间触发业务静态调度表生成方法”所述的技术方案虽然可以保证时间触发数据帧的有序无冲突传输，但是当系统中需要添加一个新的时间触发任务时需要停止系统的工作，重新生成调度表并分发到各个网络节点，之后系统才可以在新调度表的约束下正常工作。此外该专利中使用了固定时隙的方法来传输数据帧，在实际应用中大多数数据帧的长度并不固定，因此采用固定时隙方法势必会造成一定程度的时隙浪费。

而在中国专利“CN201811534699.4基于时间触发以太网的静态调度表生成方法，航电系统”中，航电系统的时间触发任务相对确定，因此使用静态调度表生成方法可以很好的满足应用需求，但是当时间触发以太网运用于工业控制网络或者医疗监护网络等混合安全关键性网络中时，使用静态调度表生成方法限制了时间触发以太网的灵活性，无法满足实际应用中复杂多变的时间触发任务需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提出一种既能够保证时间触发数据帧有序、无冲突传输，同时能够实现调度表动态更新的方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种时间触发以太网调度表生成及动态更新的方法，先对该方法中使用的概念和符号说明如下：