专利名称：一种基于时间触发以太网的数据传输方法及节点设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及以太网技术领域，尤其涉及一种基于时间触发以太网 (Time-Triggered-Ethernet, TTE)的数据传输方法及节点设备。
背景技术：
近年来，以太网在工业控制领域取得了长足的发展，成为一种被广泛应用的局域网技术，在工业控制网络中使用以太网可以方便的实现与国际互联网互联。另外，大量的高层协议都被成功的应用在以太网技术之上，例如TCP/IP协议就已经成功的应用在以太网技术上，因此使用以太网可以方便的应用在各种应用中。
时间触发架构(Time-Triggered Architecture, TTA)的总线访问方式是时分多路复用(Time Division Multiple Access, TDMA)方式,TDMA的一个周期包括若干个时隙。在每个周期内，一台交换机最多可以占用一个时隙，每台交·换机在每个周期发送的数据可以不同。
时间触发以太网(Time-Triggered-Ethernet, TTE)是以时间触发代替事件触发， 将通信任务通过合理的调度定时触发发送，从而可以保证数据传输时争用物理链路，保证数据传输的实时性。
现有技术中的TTE虽然可以解决设备之间争用物理链路的问题，确保数据传输的实时性。基于TTE技术中整个网络虽然可以解决设备之间争用物理链路的问题，但是其可能会带来网络带宽资源的大量浪费。
下面结合示图进行说明，图1为现有技术中基于TTE的数据传输示意图。在该网络中包括多台PC (节点)和多台交换机，其中交换机分别为交换机I (switchl)、交换机2 (switch2)、交换机 3 (switch3)和交换机 4 (switch4)，PC 分别为 Pl P4。其中，PCl 和 PC2 之间需要进行实时数据传输，PC2和PC3之间需要进行实时数据传输，PC3和PC4之间需要进行实时数据传输。在每个调度周期内，主节点为每个节点分配时隙，节点在其被分配的时隙内，独占其所在的局域网的整个物理链路。
例如，PCl和PC2之间、PC2和PC3之间以及PC3和PC4之间需要进行实时数据传输，分别通过switchl switch2、switch2 switch3以及switch3 switch4实现。主节点在每个调度周期内，按照时间先后顺序分别为PC1、PC2和PC3分配了时隙。PCl在进行数据的发送时，在其被分配的时隙内通过物理链路switchl"switch2实现。
在TTE机制中，针对同一主节点，在一个时隙只能调度一个节点，即使其他节点当前所在的物理链路没被占用，因为当前其他节点没被分配时隙，其物理链路也只能空闲。例如此时PCl占用了物理链路switchf switch2，其所在的局域网的整个物理链路switchl switch2 switch3 switch4被其占用，因此此时即使switch2 switch3和 switch3"switch4空闲,但是其他节点也不能使用，从而造成极大的网络带宽的浪费，并且当局域网的物理链路中的节点较多时，网络带宽的浪费表现的更加的严重。发明内容
本发明实施例提供一种基于时间触发以太网的数据传输方法及节点设备，用以解决现有技术中基于TTE在进行数据传输时，造成的网络带宽浪费的问题。
本发明提供一种基于时间触发以太网TTE的数据传输方法，所述方法包括
各节点接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表；
当节点中存在待发送的事件触发报文时，该节点确定该事件触发报文对应的物理链路；
根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突；
当确定不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
本发明提供一种基于时间触发以太网TTE的数据传输节点设备，所述节点设备包括
接收模块，用于接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表；
确定模块，用于当存在待发送的事件触发报文时，确定该事件触发报文对应的物理链路；
判断模块，用于根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突；
发送模块，用于在所述判断模块判断不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
本发明实施例提供了一种基于TTE的数据传输方法及节点设备，该方法中主节点基于时间触发报文确定调度周期表，各节点在存在待发送的事件触发报文时，根据该调度周期表中保存的信息，判断该事件触发报文占用的物理链路与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。由于在本发明中主节点无须再为各节点的事件触发报文单独分配时间，当各节点存在待发送的事件触发报文时，只要该事件触发报文占用的物理链路与当前该时隙对应的物理链路冲突，就可以在该当前时隙发送该事件触发报文，从而有效的提高了数据发送的效率，并且提高了网络带宽的利用率。
图1为现有技术中基于TTE的数据传输示意图2为本发明一具体实施例提供的该基于TTE的数据传输过程示意图3为本发明实施例提供的该主节点生成的调度周期表的结构示意图4为本发明实施例提供的基于TTE的数据传输方法的具体实现过程；
图5为本发明实施例提供的基于TTE的数据传输方法的另一具体实施过程；
图6为本发明实施例提供的一种基于时间触发以太网TTE的数据传输节点设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明为了在基于TTE的数据传输机制中，有效的提高网络带宽的利用率，提供了一种基于TTE的数据传输方法及节点设备。
下面结合说明书附图，对本发明进行详细说明。
图2为本发明一具体实施例提供的该基于TTE的数据传输过程示意图，该过程包括以下步骤
步骤201 :各节点接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表。
在本发明中主节点在确定该调度周期表时，根据各节点在一个周期内发送的时间触发报文包含的字节数信息，及该时间触发报文占用的物理链路信息来确定。即该时间调度表中包含节点的信息、节点被分配的时隙的信息以及该节点在该时隙发送报文占用的物理链路信息的对应关系。
当主节点生成该时间调度表后，将该时间调度表发送给每个节点，以便每个节点在发送事件触发报文时使用。
步骤202 :当节点中存在待发送的事件触发报文时，该节点确定该事件触发报文对应的物理链路。
由于在每个报文中包含该报文发送的源地址信息和目的地址信息，因此可以根据报文确定该报文对应的物理链路。
步骤203 :根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突，当判断不冲突时， 进行步骤204，否则，进行步骤205。
具体的，在本发明中只要该物理链路中至少有一个节点与当前时隙对应的物理链路中的一个节点相同，则确定该两条物理链路冲突。例如，该事件触发报文对应的物理链路为A-B-C，当前时隙对应的物理链路为a-b-c，由于该两条物理链路中的任何一个节点都不相同，则确定该两条物理链路不冲突；而当事件触发报文对应的物理链路为A-B-C，当前时隙对应的物理链路为A-B-c，由于该两条物理链路中都包括A、B节点，因此可以确定该两条物理链路冲突。
步骤204 :在该当前时隙发送该事件触发报文。
当该事件触发报文对应的物理链路，与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，则可以在该当前时隙发送该事件触发报文，并且由于该事件触发报文占用的物理链路与该当前时隙对应的物理链路不冲突，因此该事件触发报文的发送也不会对当前时隙内的报文发送构成影响。
步骤205 :不在该当前时隙发送该事件触发报文。
当该事件触发报文占用的物理链路，与该当前时隙对应的物理链路冲突时，为了保证当年时隙内的报文发送，不能发送该事件触发报文。
在本发明中主节点基于时间触发报文确定调度周期表，该调度周期表中包含为每个节点分配的时隙，及该节点在该时隙内发送时间触发报文时占用的物理链路，将该调度周期表发送给每个节点。当该节点中有事件触发报文需要发送时，每个节点根据本地保存的该调度 周期表，及该事件触发报文占用的物理链路，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突，在不冲突时在该当前时隙发送该事件触发报文。
由于在本发明中主节点无须再为各节点的事件触发报文单独分配时间，当各节点存在待发送的事件触发报文时，只要该事件触发报文占用的物理链路与当前该时隙对应的物理链路冲突，就可以在该当前时隙发送该事件触发报文，从而有效的提高了数据发送的效率，并且提高了网络带宽的利用率。
在本发明中主节点在确定调度周期表时，根据各个节点在一个周期内发送的时间触发报文来确定。具体的，各节点向主节点上报时间触发报文发送请求，其中该发送请求中携带一个周期内该节点发送的时间触发报文包含的字节数信息，及该时间触发报文的源地址及目的地址信息。
主节点接收到每个节点发送的发送请求后，根据该发送请求中携带的该时间触发报文包含的字节数信息，确定发送该时间触发报文需要的时间，根据该时间，为该节点分配时隙；并且根据该发送请求中携带的该时间触发报文的源地址信息及目的地址信息，确定该时间触发报文占用的物理链路；主节点根据为每个节点分配的时隙，以及每个节点在发送该时间触发报文时占用的物理链路，生成调度周期表，并将该调度周期表发送到每个节点。
每个节点接收并保存主节点发送的调度时间表中,其中该调度时间表中包含每个节点在一个周期内被分配的时隙的信息，及该时隙对应的该节点发送该时间触发报文的物理链路信息。
图3为本发明实施例提供的该主节点生成的调度周期表的结构示意图，该调度周期表中包含节点的信息，为该节点分配的时隙的信息，以及在节点在该时隙内进行报文发送时占用的物理链路的信息。具体的，该节点的信息可以为节点的标识信息，为该节点分配的时隙信息中，可以标识出该时隙的开始时间以及结束时间，该物理链路的信息可以包括构成该物理链路的各节点的标识信息。
本发明中无须重新为事件触发报文分配时间，当节点存在待发送的事件触发报文时，根据主节点为每个节点的时间触发报文的发送确定的调度周期表，判断当前时隙对应的物理链路与自身发送该事件触发报文的物理链路不冲突时，发送该事件触发报文。在本发明中该当前时隙即当前事件对应的时隙。各节点在根据物理链路确定不冲突进行报文的发送时，当某些节点的事件触发报文包含的字节数比较多时，可能会发 送不成功的问题。因此在本发明中为了进一步提高数据发送的效率，以及成功率，进一步提高网络带宽的利用率，在本发明中还可以考虑事件触发报文包含的字节数信息。
图4为本发明实施例提供的基于TTE的数据传输方法的具体实现过程，该过程包括以下步骤
步骤401 :各节点接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表。
步骤402 :当节点中存在待发送的事件触发报文时，该节点确定该事件触发报文对应的物理链路。
具体的，根据该事件触发报文中的源地址信息和目的地址信息，确定该事件触发报文对应的物理链路，也可以称为该事件触发报文占用的物理链路。
步骤403 :根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突，当确定不冲突时， 进行步骤404，否则，进行步骤407。
步骤404:根据当前时间及该当前时隙的结束时间，确定该当前时隙的剩余时间长度。
步骤405 :根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，判断该剩余时间长度内是否能够完成该事件触发报文的发送，当判断该剩余时间能够完成该事件报文的发送时，进行步骤406，否则，进行步骤407。
步骤406 :在该当前时隙发送该事件触发报文。
步骤407 :不在该当前时隙发送该事件触发报文。
为了有效的提高数据传输的效率，提高带宽的利用率，并保证数据传输的成功率， 在本发明的上述实施例中，当节点存在待发送的事件触发报文时，确定该事件触发报文对应的物理链路，并根据本地保存的该调度周期表中记录的信息，判断该物理链路与当前时间对应的当前时隙的物理链路是否冲突，当确定该物理链路与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，该节点还可以继续判断该当前时隙剩余的时间是否足够发送该事件触发报文。
该节点在确定该物理链路与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，根据当前时间以及该当前时隙的结束时间，确定该当前时隙的剩余时间长度；该节点根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，判断该剩余时间长度内是否能够完成该事件触发报文的发送。
具体的，由于事件触发报文中包含的字节数确定，因此节点也可以确定发送该字节数的事件触发报文的时间长度，另外，当前时隙的剩余时间长度也可以确定，因此比较发送该事件触发报文的时间长度，及该剩余时间长度的大小，当发送该事件触发报文的时间长度大于该剩余时间长度时，确定该剩余时间长度内不能够完成该事件触发报文的发送， 反之，当发送该事件触发报文的时间长度不大于该剩余时间长度时，确定该剩余时间长度内能够完成该事件触发报文的发送。当该剩余时间长度内能够完成该事件触发报文的发送时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
当确定该事件触发报文占用的物理链路，与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，为了保证该报文发送的成功率，在本发明中根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，确定是否在该当前时隙发送该事件触发报文。
当该当前时隙的剩余时间长度不能完成该事件触发报文的发送时，可以在该当前时隙不进行该事件触发报文的 发送。但是为了进一步的提高网络带宽的利用率，有效的提高数据传输的效率，在本发明中还可以考虑该当前时隙的下一时隙，或者下下时隙来判断是否能够发送该事件触发报文。
图5为本发明实施例提供的基于TTE的数据传输方法的另一具体实施过程，该过程包括以下步骤
步骤501 :各节点接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表。
步骤502 :当节点中存在待发送的事件触发报文时，该节点确定该事件触发报文对应的物理链路。
具体的，根据该事件触发报文中的源地址信息和目的地址信息，确定该事件触发报文对应的物理链路，也可以称为该事件触发报文占用的物理链路。
步骤503 :根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突，当确定不冲突时， 进行步骤504，否则，进行步骤507。
步骤504:根据当前时间及该当前时隙的结束时间，确定该当前时隙的剩余时间长度。
步骤505 :根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，判断该剩余时间长度内是否能够完成该事件触发报文的发送，当判断该剩余时间能够完成该事件报文的发送时，进行步骤506，否则，进行步骤507。
步骤506 :在该当前时隙发送该事件触发报文。
步骤507 :根据该事件触发报文包含的字节数，确定发送该事件触发报文的时间长度；
步骤508 :根据该时间长度，及该调度周期表中保存的每个时隙的长度，以该当前时间为起点，确定该时间长度内对应的每个时隙。
步骤509 :判断每个时隙对应的物理链路，是否与该事件触发报文对应的物理链路冲突，当确定该每个时隙对应的物理链路都与该事件触发报文对应的物理链路不冲突时，进行步骤510，否则，进行步骤511。
步骤510 :当该每个时隙对应的物理链路与该事件触发报文对应的物理链路不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
步骤511 :在该当前时隙不进行该事件触发报文的发送。
在本发明的上述实施例中，为了有效保证该事件触发报文的发送，当当前时隙剩余时间长度内不能够完成该事件触发报文的发送时，在考虑该当前时隙的下一时隙，以及下下时隙时，根据该事件触发报文包含的字节数，确定发送该事件触发报文的时间长度，根据该时间长度，以及该调度周期表中包含的每个时隙的长度，以该当前时间为起点，确定该当前时间长度内对应的每个时隙。当该事件触发报文对应的物理链路，与该每个时隙对应的物理链路都不重合时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
下面结合一个具体的实施例，对本发明进行详细说明。
结合图1，主节点确定如下表所示的调度周期表，并将该调度周期表发送给每个节点。
权利要求
1.一种基于时间触发以太网TTE的数据传输方法,其特征在于,所述方法包括各节点接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表；当节点中存在待发送的事件触发报文时，该节点确定该事件触发报文对应的物理链路；根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突；当确定不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
2.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述节点保存所述调度周期表包括节点向主节点上报时间触发报文发送请求，其中该发送请求中携带一个周期内该节点发送的时间触发报文包含的字节数信息，及该时间触发报文的源地址及目的地址信息；接收并保存主节点发送的调度时间表中，其中该调度时间表中包含每个节点在一个周期内被分配的时隙的信息，及该时隙对应的该节点发送该时间触发报文的物理链路信息。
3.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突包括依次针对该物理链路中的每个节点，判断该节点是否与当前时隙对应的物理链路中的每个节点相同；当该物理节点中至少一个节点与该物理链路中的节点相同时，确定该物理链路与当前时隙对应的物理链路冲突。
4.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述在该当前时隙发送该事件触发报文包括根据当前时间及该当前时隙的结束时间，确定该当前时隙的剩余时间长度；根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，判断该剩余时间长度内是否能够完成该事件触发报文的发送；当该剩余时间长度内能够完成该事件触发报文的发送时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
5.如权利要求4所述的数据传输方法，其特征在于，当该剩余时间长度内不能够完成该事件触发报文的发送时，所述在该当前时隙发送该事件触发报文包括根据该事件触发报文包含的字节数，确定发送该事件触发报文的时间长度；根据该时间长度，及该调度周期表中保存的每个时隙的长度，以该当前时间为起点，确定该时间长度内对应的每个时隙；判断每个时隙对应的物理链路，是否与该事件触发报文对应的物理链路冲突；当该每个时隙对应的物理链路与该事件触发报文对应的物理链路不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
6.一种基于时间触发以太网TTE的数据传输节点设备，其特征在于，所述节点设备包括接收模块，用于接收主节点发送的基于时间触发报文确定的调度周期表；确定模块，用于当存在待发送的事件触发报文时，确定该事件触发报文对应的物理链路；判断模块，用于根据该物理链路，及保存调度周期表中的时隙分配信息、每个时隙对应的物理链路信息，判断该物理链路与当前时隙对应的物理链路是否冲突；发送模块，用于在所述判断模块判断不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
7.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述发送模块，还用于向主节点上报时间触发报文发送请求，其中该发送请求中携带一个周期内该装置发送的时间触发报文包含的字节数信息，及该时间触发报文的源地址及目的地址信息；所述接收模块，还用于接收并保存主节点发送的调度时间表中，其中该调度时间表中包含每个节点在一个周期内被分配的时隙的信息，及该时隙对应的该节点发送该时间触发报文的物理链路信息。
8.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述判断模块，具体用于依次针对该物理链路中的每个节点，判断该节点是否与当前时隙对应的物理链路中的每个节点相同；当该物理节点中至少一个节点与该物理链路中的节点相同时，确定该物理链路与当前时隙对应的物理链路冲突。
9.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述发送模块，具体用于根据当前时间及该当前时隙的结束时间，确定该当前时隙的剩余时间长度；根据该事件触发报文包含的字节数，及该当前时隙的剩余时间长度，判断该剩余时间长度内是否能够完成该事件触发报文的发送；当该剩余时间长度内能够完成该事件触发报文的发送时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
10.如权利要求9所述的节点设备，其特征在于，所述发送模块，还用于当该剩余时间长度内不能够完成该事件触发报文的发送时，根据该事件触发报文包含的字节数，确定发送该事件触发报文的时间长度；根据该时间长度，及该调度周期表中保存的每个时隙的长度，以该当前时间为起点，确定该时间长度内对应的每个时隙；判断每个时隙对应的物理链路，是否与该事件触发报文对应的物理链路冲突；当该每个时隙对应的物理链路与该事件触发报文对应的物理链路不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。
全文摘要
本发明公开了一种基于TTE的数据传输方法及节点设备，解决现有基于TTE在进行数据传输时，造成的网络带宽浪费的问题，该方法中主节点基于时间触发报文确定调度周期表，各节点在存在待发送的事件触发报文时，根据该调度周期表中保存的信息，判断该事件触发报文占用的物理链路与该当前时隙对应的物理链路不冲突时，在该当前时隙发送该事件触发报文。由于在本发明中主节点无须再为各节点的事件触发报文单独分配时间，当各节点存在待发送的事件触发报文时，只要该事件触发报文占用的物理链路与当前该时隙对应的物理链路冲突，就可以在该当前时隙发送该事件触发报文，从而有效的提高了数据发送的效率，并且提高了网络带宽的利用率。
文档编号H04J3/16GK103001722SQ20121048494
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者马化一, 薛百华, 丁杰 申请人:北京东土科技股份有限公司