[发明专利]一种速率受限业务规划调度的系统、方法及应用

说明书

本发明属于速率受限业务调度技术领域，公开了一种速率受限业务规划调度的系统、方法及应用，所述速率受限业务规划调度方法按业务规划表来进行规划，根据调度表，控制每条速率受限业务的周期和偏移参数，对速率受限业务进行调度。所述速率受限业务规划调度系统包括：队列管理模块、发送调度模块、BAG表、RC发送调度表；其中，所述发送调度模块包括：RC流量整形模块、RC调度模块和BE与同步调度模块。本发明通过实现速率受限业务规划调度的系统和方法，保留其灵活性的特点，同时可控性与确定性更强；在有规划的处理速率受限RC业务的同时，还能不冲突的处理固定性业务与普通以太网BE业务，满足不同业务需求，还能更大限度地提升带宽利用率。

技术领域

本发明属于速率受限业务调度技术领域，尤其涉及一种速率受限业务规划调度系统、方法及应用。

背景技术

目前，随着航空航天电子系统等复杂性系统的发展，对数据传输带宽、实时性、可靠性提出了更高的要求，航空电子全双工交换式以太网(AFDX)网络、时间触发以太网(TTE)等确定性网络已广泛应用于航空航天电子控制系统及汽车网络等领域，速率受限(rate-constrained)业务，简称RC业务，作为一种事件触发型业务，具有灵活性、动态性的优点，通过建立最大化带宽利用的周期通信来保证在复杂的网络中有限的传输时延，已成为确定性交换式以太网的主流通信业务之一。

对于速率受限(RC)业务来说，时延与抖动是其业务性能与网络服务质量(QoS)的关键，传统速率受限(RC)业务的调度方式主要有以下几种：

普通FIFO缓存。系统利用FIFO先进先出的特点，对到达的数据帧进行缓存，并依次读取，进行调度处理，这种调度方法易于实现，队列管理简单，但是无法对不同需求的业务区别对待，提供区分服务，可能导致系统中业务平均延迟较大，不能满足某些场景的实时性要求。

简单轮询的调度方法。通过对虚链路进行轮流选择，对所有队列公平地分配带宽资源，虽然保证公平性，但是效率较低，且某些数据帧会因为等待多个长帧发送而被延迟，且延迟时间不可控，这在航空航天的某些应用场景下是不被允许的。

基于优先级的调度方法，主要有静态优先级队列调度算法AVLSP，索引表静态优先级调度方法AISP等，都是通过不同的算法来设置优先级，尽可能减小平均时延，但是速率受限(RC)业务的传输仍是随机的。

对于速率受限(RC)业务来说，对其调度方式的研究，都是在保持调度时间的确定性的基础上，进一步提高其实时性，是以太网发展的重要研究方向。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)传统速率受限(RC)业务的调度方式，普通FIFO缓存无法对不同需求的业务区别对待，提供区分服务，可能导致系统中业务平均延迟较大，不能满足某些场景的实时性要求。

(2)简单轮询的调度方法的效率较低，且某些数据帧会因为等待多个长帧发送而被延迟，且延迟时间不可控，这在航空航天的某些应用场景下是不被允许的。

(3)基于优先级的调度方法通过不同的算法来设置优先级，尽可能减小平均时延，但是速率受限(RC)业务的传输仍是随机的。

解决以上问题及缺陷的难度为：速率受限业务，作为一种事件触发型业务，具有灵活性、动态性的优点，但事件触发型业务随机无规律，对系统及业务传输性能影响很大，让每条业务都变得可控，提高业务确定性变得至关重要，如何将灵活性、动态性和可控性、确定性进行结合，从中找到一个平衡，是解决以上问题及缺陷的最大难度。

解决以上问题及缺陷的意义为：速率受限业务，已成为确定性交换式以太网的主流通信业务之一，在航空航天电子系统等复杂性系统中应用广泛，这对数据传输带宽、实时性、可靠性提出了更高的要求，通过对调度方法与系统的研究，可以进一步保证业务在复杂的网络中有限的传输时延，在保持调度时间的确定性的基础上，进一步提高其实时性，是以太网发展的重要研究方向，从而推动确定性交换式以太网和速率受限业务的发展。