[发明专利]一种支持时间片搬移的TTE交换系统、方法及应用

说明书

本发明属于通信技术领域，公开了一种支持时间片搬移的TTE交换系统、方法及应用，所述支持时间片搬移的TTE交换系统包括：信令处理模块，输入调度表模块，输入处理模块，缓存区模块，Crossbar交换网络模块，输出调度表模块，输出处理模块；所述支持时间片搬移的TTE交换方法包括：建立硬通路；接收并缓存数据帧；执行警管操作；输出调度信息查询；端口转发和时间片搬移；输出处理操作。本发明在时间触发以太网的基础上，能够实现时间片搬移；通过信令建立端到端的硬通路，可应用于大规模的确定性以太网交换网络，克服现有技术不能支持TT业务时间片搬移的问题，处理TT业务冲突情况，为确定性网络的大规模应用与扩展提供技术支撑。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种支持时间片搬移的TTE交换系统、方法及应用。

背景技术

目前，随着以太网技术的不断发展，网络规模和网络中的数据量越来越大，工业领域的设备对网络的实时性和可靠性的要求也大大提高。但由于传统以太网采用的是统计时分复用方式实现的分组交换与转发，即便使用面向连接的虚电路技术预约了网络传输带宽资源，也仍然无法避免交换节点带来的输出端口冲突，进而引入不确定的排队时延及时延抖动。时间触发以太网(Time-TriggeredEthernet，通常简写为TTE)，利用时间触发技术的实时性和确定性，能够为分组数据提供可靠传输服务。

在现有的TTE网络中，TT业务在传输总线的时间轴上都是不重叠的，各TT业务经过交换节点时，主要完成端口交换而不进行时间片的位移变换，这应该是目前TTE网络不能大规模广泛应用的主要原因。同时由多个这种交换机构成的网络，在进行端到端路由规划时，由于交换机之间是紧耦合，因此必须采用集中式路由规划；随着网络规模的增大，其路由规划难度会指数级增加，为路由规划带来极大的挑战及不确定性。

电子科技大学在其申请的专利文献“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”(申请号：201910749927.8，公开号：CN110460548A)公开了一种时间触发以太网交换机及调度分组处理方法，其交换机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，以太网帧调度模块的TT通道将接收到的TT帧存入TT帧数据FIFO，并在确定的调度发送时刻进行发送。该交换机存在的不足之处是，没有为TT业务设立独立的缓存区，只能完成TT业务的端口交换，不能完成时间片搬移，因此该交换机的TT业务必须采用集中式路由规划避免冲突发生，不适合应用于大规模的交换网络。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)由于传统以太网采用的是统计时分复用方式实现的分组交换与转发，即便使用面向连接的虚电路技术预约了网络传输带宽资源，也仍然无法避免交换节点带来的输出端口冲突，进而引入不确定的排队时延及时延抖动。

(2)现有的TTE网络不能大规模广泛应用，且由于交换机之间是紧耦合，因此必须采用集中式路由规划；随着网络规模的增大，其路由规划难度会指数级增加，为路由规划带来极大的挑战及不确定性。

(3)现有交换机没有为TT业务设立独立的缓存区，只能完成TT业务的端口交换，不能完成时间片搬移，因此该交换机的TT业务必须采用集中式路由规划避免冲突发生，不适合应用于大规模的交换网络。

解决以上问题及缺陷的难度为：为减小因存储转发带来的时延及抖动，需要采用一种无阻塞的转发方式，以避免输出端口发送冲突；集中式路由规划不再适合大规模TTE网络，TTE交换系统需要支持通过信令建立转发通路；缓存区先写入数据可能后读出，对于输入和输出需要分开处理。

解决以上问题及缺陷的意义为：TTE交换系统采用Crossbar交换架构，支持输出端口的无阻塞转发，减小了排队时延及时延抖动；通过信令处理模块，支持硬通路的建立，使TTE网络适合分布式路由规划，简化了网络路由规划复杂度；采用输入调度表和输出调度表独立进行输入输出调度，解决了缓存区数据读写的问题，提高了数据转发的灵活性。

发明内容