专利名称：一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法
技术领域：
本发明涉及一种以太网交换机调度方法。
背景技术：
航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是在商用以太网的基础上演变而来的，它在传统以太网的基础上增加了“确定性网络”的实时性保证机制、双冗余管理的可靠性机制来满足现代航空电子的需求，成为新一代的航空电子系统总线。对于飞机网络，每个网络传输请求必须得到服务，而且必须保证每一个传输的端到端时延，这就涉及到航空电子各系统之间消息合理、高效的调度问题。在AFDX端系统间的消息传输过程中，首先为消息的传输定义一条合适的单向虚拟链路(VL)，消息依次经过 UDP头、IP头、以太网帧头封装成为标准的以太网帧格式，通过流量规整、调度策略，使其成为满足该VL要求的帧，消息帧被送至源端系统的输出端口，然后被发送到AFDX双余度的交换网络，AFDX交换机接收到所要传输的消息帧后，首先通过交换机中的过滤与管制模块对来自各端系统的消息帧在完整性、帧长度、流量预算以及可接受的目的地址等方面进行过滤，丢弃不符合要求的帧。对符合要求的帧，进入交换机的交换功能模块，根据配置表查找消息帧的目的地址(虚拟链路标识符)，然后对该缓存区等待的消息帧进行调度，确定消息帧输出的先后顺序，将帧转发到合适的物理端口，消息帧通过交换机输出端口，输出到目的端口，目的端系统对接收到的消息帧进行完整性检测后处理消息帧。这是一个消息帧完整的传输过程。目前对AFDX网络调度算法的研究主要集中在对端系统VL调度方面，而AFDX交换机的优劣是影响AFDX网络性能的一个重要指标。AFDX交换机的交换功能模块处理消息帧时，交换机采用的不同调度算法会使消息帧的转发延迟有所差异。目前的交换机的调度主要采用轮询调度算法，该方法能使消息均等的得到服务，但是航电系统中往往会有一些紧急度较高的消息需要立即得到服务，轮询算法的均等性就不能满足对紧急消息的调度需求。
发明内容
为了克服现有技术不能满足紧急消息调度需求的不足，本发明提供一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法，按照各消息帧的不同截止时间，优先发送截止时间较小的紧急消息，使紧急消息能够在需要传输时立即得到服务，减小延迟时间。根据消息帧的不同截止时间发送消息，不但能够保证各消息在本身的截止时间之前得到服务，而且能很好的满足紧急度较高的消息要求，可以有效的减少紧急度较高的消息在AFDX网络中的传输时延，提高整个航电网络对消息处理的服务质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在消息进入交换机输入端的缓冲队列以后，按照消息帧的截止时间，对消息赋予不同的优先级，对截止时间最早的消息帧赋予最高的优先级，使其尽可能早的得到服务，减少其在网络中传输的延迟时间。具体包括以下步骤步骤一、源端系统将要发送的消息封装成标准的以太网帧格式，发送到VL上等待传输。步骤二、将步骤一得到的消息传输到AFDX的交换网络后，AFDX交换机对到来的消息进行过滤，若不满足AFDX帧要求则丢弃，满足要求继续下一步。步骤三、根据路由配置表，将接收的消息发送到AFDX交换机的输出缓冲区。步骤四、为将要发送的消息建立一个虚拟的输出队列(VQQ)，排队等待转发。步骤五、计算每一条VQQ中的消息的紧迫程度，并根据消息进入VQQ时的截止时间对消息设置初始优先级，具体包括以下步骤1 在每一个VQQ中，设置一个计数器，计算每一个进入VQQ的消息的截止时间 diW-t, Cli (t)为该消息的任务时限，由发送消息的源端系统决定，t为当前时间。2:比较当前队列中各消息的截止时间大小，对新消息设置初始优先级，截止时间越小的消息初始优先级越高。步骤六、若当前进入VQQ的消息截止时间最短，即初始优先级最高，则转发此消息到的物理端口，完成对消息的转发。若当前进入VQQ的消息截止时间不是最短即初始优先级较低，则进入下一步。步骤七、消息在VQQ中继续等待，并每隔一个指定的时间段后，对VQQ中的所有的消息优先级加一，每次选择优先级最高的消息发送。步骤八、每当VQQ有新消息到来时，进入步骤五。本发明的有益效果是在AFDX网络的消息传输中，通过对AFDX交换机采用动态的最早截止时间最先调度算法(EDF)，使得交换机优先发送紧急度较高的消息，有效减少了高优先级消息的延迟时间，提高了 AFDX网络的服务质量。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是EDF调度算法在AFDX交换机中的实施流程图。
具体实施例方式消息是通过虚拟链路在两个端系统中传输的。考虑一个端系统A(源端系统)需要发送消息E到端系统B (目的端系统)，假设VL的ID号为10的虚拟链路传输该消息。步骤一、端系统A封装好消息帧并将其规整调度为满足VLIDlO的要求，将消息E 发送至VLIDlO上等待传输。步骤二、消息E发送至AFDX交换网络，假设消息E为符合要求的帧。步骤三、消息E进入交换机Rx缓冲区，按照配置表，确定消息的输出缓冲区。步骤四、确定消息E输入到输出的VQQ。步骤五、该VQQ中的计数器计算消息E的截止时间，并赋予消息E初始优先级。假设此时该VQQ队列中有4个消息在排队等待发送，截止时间(dJO-t)分别为消息截止时间(ms)A0. 07B0. 03C0. 02D0. 04步骤六、两种情况1 假设新进消息E的截至时间为0. Olms0那么此时VQQ中的5个消息的优先级就设置为(优先级1最高)
消息截止时间(ms)优先级A0. 075B0. 033C0. 022D0. 044E0. 011则此时队列中的新进的消息初始E优先级最高，说明此时队列中的消息E紧急度最高，则转发消息E到对应的输出端口。完成消息E在交换机中的传输。2 假设新进消息E的截至时间为0. 05ms。那么此时VQQ中的5个消息的优先级就设置为
消息截止时间(ms)优先级A0. 075B0. 032C0. 021D0. 043E0. 054 步骤七、此时VQQ队列中的消息C优先级最高，最先得到传输，而新消息E和队列中的其余三个消息继续等待，隔一个时间片(假设为0.01ms)后消息的优先级动态更新为
权利要求
1. 一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法，其特征在于包括下述步骤 步骤一、源端系统将要发送的消息封装成标准的以太网帧格式，发送到VL上等待传输；步骤二、将步骤一得到的消息传输到AFDX的交换网络后，AFDX交换机对到来的消息进行过滤，若不满足AFDX帧要求则丢弃，满足要求继续下一步；步骤三、根据路由配置表，将接收的消息发送到AFDX交换机的输出缓冲区； 步骤四、为将要发送的消息建立一个虚拟的输出队列VQQ，排队等待转发； 步骤五、计算每一条VQQ中的消息的紧迫程度，并根据消息进入VQQ时的截止时间对消息设置初始优先级，具体包括以下步骤1)在每一个VQQ中，设置一个计数器，计算每一个进入VQQ的消息的截止时间Cli(t) -t， Cli (t)为该消息的任务时限，由发送消息的源端系统决定，t为当前时间；2)比较当前队列中各消息的截止时间大小，对新消息设置初始优先级，截止时间越小的消息初始优先级越高；步骤六、若当前进入VQQ的消息截止时间最短，即初始优先级最高，则转发此消息到的物理端口，完成对消息的转发；若当前进入VQQ的消息截止时间不是最短即初始优先级较低，则进入下一步；步骤七、消息在VQQ中继续等待，并每隔一个指定的时间段后，对VQQ中的所有的消息优先级加一，每次选择优先级最高的消息发送；步骤八、每当VQQ有新消息到来时，进入步骤五。
全文摘要
本发明公开了一种航空电子全双工交换式以太网交换机调度方法，将要发送的消息封装成标准的以太网帧格式并进行过滤，根据路由配置表将过滤后的消息发送到AFDX交换机的输出缓冲区并建立一个虚拟的输出队列VQQ，计算每一条VQQ中的消息的紧迫程度并设置初始优先级，按照优先级的顺序发送信息。本发明有效减少了高优先级消息的延迟时间，提高了AFDX网络的服务质量。
文档编号H04L12/56GK102201988SQ201110123250
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者史国庆, 吴勇, 张建东, 时洋洋, 李杜娟 申请人:西北工业大学