一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，该构建方法首先对周期性的时间触发信息进行排序，然后初始化时刻调度表格式，最后依据转发时刻策略配置时间触发信息的转发时刻，直至所有时间触发信息的转发时刻都规划完成，致使构建得到时刻调度表。本发明所述的SpaceWire网络调度方法与“事件触发”的SpaceWire网络调度方法相比，既保留了“事件触发”调度简单、灵活的特性，同时“时间触发”保证了数据传输时延的确定性。
【专利说明】—种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种时刻调度表的构建方法，更特别地说，是指一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法。构建得到的时刻调度表能够对时间触发的SpaceWire网络进行调度，属于星载航空通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]Spaceffire总线是欧洲空间局(ESA)提出的一种串行、高速、点对点、全双工的数据网络标准，应用于现代星载设备间高速数据传输。其前身是IEEE 1355?1995,2003年正式被ESA贯标，后经过三次修订，于2008年7月发布了最新版本规范ECSS-E-ST-50-12C。Spaceffire总线具有通信速率高、容错性强、拓扑结构灵活等优点，能很好地满足当今航天任务的需求，得到了各航天大国的重视和应用。
[0003]基于ECSS-E-ST-50-12C标准规范建立的SpaceWire网络为事件触发的通信网络，其多源、异步的特性使它难以提供确定的数据传输时延。确定性的数据传输需要在预定的时间约束条件下传输数据。基于此目的需要预先了解数据的传送时间，以及此传送时间的不确定程度。因此可以以时间触发代替事件触发，如果定时发送和定时转发的触发是调度合理的，则避免了数据帧争用物理链路，从而保证了传输的时间确定性。
[0004]在星载航空通信【技术领域】中，星载网络通信通常具有一定的周期性特点，Spaceffire网络的节点可以根据通信的周期属性进行发送规划。周期性的时间触发信息(也称为周期信息P)的发送活动是严格按照时刻调度表的规划时刻来触发，可以用来承载时间关键的信息；非周期的事件触发信息优先级低于周期的时间触发信息，在保障时间触发信息按规划传输的基础上，才能进行传输，可以用来承载非时间关键信息。
【发明内容】
[0005]针对现有技术只提供端系统中确定性数据传输的方法，而不能保证整个Spaceffire网络，特别是路由器方面的实时性和确定性的不足，本发明提供出了一种适用于Spaceffire网络的时刻调度表的构建方法。本发明方法采用时间触发方式，分别在端系统和路由器中进行周期消息的调度并构建时刻调度表。由该方法所得的调度表有效弥补了Spaceffire网络难以提供确定的数据传输时延的不足，增强了数据传输时延的确定性。
[0006]本发明的一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法,其时刻调度表的构建包括有下列步骤:
[0007]步骤A:对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照Mk的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息iVMf ;然后将NMpk分别输出给步骤F和步骤G ；
[0008]步骤B:对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照通信周期P从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息Mff ;然后将iVMf分别输出给步骤F和步骤G ；
[0009]步骤C:对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照Mk的数据包的长度严*从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息；然后将RM【分别输出给步骤I和步骤J ；
[0010]步骤D:对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照通信周期P从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将皿分别输出给步骤I和步骤J ；
[0011]步骤E:初始化端系统时刻调度表格式，配置任意一周期性的时间触发信息Mk的信息个数S、以及配置端系统帧长Li ；
[0012]初始时,令S = I,令Li = Ltc,且I ( i ;LTC表示同步帧时间码的帧长；
[0013]步骤F:第一方面依据步骤E配置的时刻调度表将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在上；第二方面依据配置的时刻调度表中信息个数S的条件，即S ( n，采用端系统转发时刻策略来配置iVMf的转发时刻；
[0014]步骤G:第一方面依据步骤E配置的时刻调度表将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在上；第二方面依据配置的时刻调度表中信息个数S的条件，即S > n，结束端系统中所有周期信息的转发时刻，从而完成时刻调度表Tab端系统的配直；
[0015]步骤H:初始化路由器时刻调度表格式，配置任意一周期性的时间触发信息Mk的信息个数S ；
[0016]初始时，令S = I;
[0017]步骤1:第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在TabK_上；第二方面依据配置的时刻调度表TabK_中信息个数S的条件，即S ( n，则按照所经过的路由器的顺序，配置AMf在相应路由器的转发时刻；
[0018]步骤J:第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在TabK_上；第二方面依据配置的时刻调度表TabK_中信息个数S的条件，即S > n，结束路由器中所有周期信息的转发时刻，从而完成对时刻调度表
Tab路由器的配置。
[0019]本发明构建时刻调度表的优点在于:
[0020]①本发明所述SpaceWire网络的时刻调度表构建方法，对周期信息通过时间触发的方法进行调度，可以有效防止网络资源的利用产生冲突，因而保障了信息传输时延的确定性。周期性的通信任务被安排，产生时刻调度表，并同步网络上的所有节点，使他们都遵循时间调度表。
[0021]②本发明所述SpaceWire网络的时刻调度表构建方法，对非周期信息通过事件触发进行调度，保留了 SpaceWire作为多源、异步网络的灵活性。周期性的TT信息，保障时间关键信息的确定性；非周期的ET信息，可以用来承载非时间关键信息，保留了 SpaceWire网络的灵活性。[0022]③本发明所述的SpaceWire网络调度方法与“事件触发”的SpaceWire网络调度方法相比，既保留了“事件触发”调度简单、灵活的特性，同时“时间触发”保证了数据传输时延的确定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明时刻调度表的构建流程示意图。
[0024]图2是SpaceWire时间码结构示意图。
[0025]图3是SpaceWire网络中端系统的时刻调度表结构示意图。
[0026]图4是SpaceWire网络中路由器的时刻调度表结构示意图。
[0027]图5是实施例中列举的SpaceWire网络中包含的端系统和路由器传输框图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0029]本发明设计的适用于SpaceWire网络的时刻调度表构建方法包括端系统时刻调度算法和路由器调度算法两部分。并且能对确定的时间触发(TTJime-Triggered)通信和不确定的事件触发(ET, Event-Triggered)通信进行兼容。SpaceWire网络的各个端系统和路由器按照转发时刻调度表的规划来发送TT信息，在未安排发送TT的空闲时间段以轮询调度的方式发送ET信息。对于时间触发SpaceWire网络，首先分别执行各个端系统内部的转发时刻调度算法，配置各个端系统的发送调度时刻表；然后执行路由器转发时刻调度算法，统一配置所有路由器内部所有端口的转发调度时刻表。由每个端系统的发送端口维持端系统时刻调度表Tab 每个路由器的转发端口维护各自的时刻调度表Tab
[0030]参见图1所不,本发明的一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法,包括有下列步骤:
[0031]步骤A:
[0032]在SpaceWire网络中，对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk,按照Mk的数据包的长度/=从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息iVMf ;然后将NMpk分别输出给步骤F和步骤G ；
[0033]k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k e η，η表示周期性的时间触发信息Mk的总个数；
[0034]步骤B:
[0035]在SpaceWire网络中，对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk,按照通信周期P从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息iVMf ;然后将iVMf分别输出给步骤F和步骤G ;
[0036]k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k e η，η表示周期性的时间触发信息Mk的总个数；
[0037]步骤C:
[0038]在SpaceWire网络中，对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk,按照Mk的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息RMζ ;然后将RMj；分别输出给步骤I和步骤J ；
[0039]k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k e η，η表示周期性的时间触发信息Mk的总个数；
[0040]步骤D:
[0041 ] 在SpaceWire网络中，对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk,按照通信周期P从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息;然后将分别输出给步骤I和步骤J ;
[0042]k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k e η，η表示周期性的时间触发信息Mk的总个数；
[0043]步骤E:
[0044]在步骤E中，初始化端系统时刻调度表Tab ^格式(所述Tab 格式如图3所示)，配置任意一周期性的时间触发信息Mk的信息个数S、以及配置端系统帧长Li ；
[0045]在本发明中，端系统帧长Li是指端系统中时刻调度表在时钟同步周期上的帧长，i表示时刻调度表上的时钟同步周期\的标识号。
[0046]初始时,令S = I,令Li = Ltc,且I<i ;LTC表示同步帧时间码的帧长。
[0047]在本发明中，时刻调度表的基本通信周期记为
【权利要求】
1.一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法,其特征在于所述时刻调度表的构建包括有下列步骤: 步骤A:对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照Mk的数据包的长度匕从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息ArMf ;然后将分别输出给步骤F和步骤G ； 步骤B:对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照通信周期P从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息；然后将iVMf分别输出给步骤F和步骤G ; 步骤C:对通信周期P相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照Mk的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息;然后将及分别输出给步骤I和步骤J ； 步骤D:对通信周期P不相同的任意一周期性的时间触发信息Mk，则按照通信周期P从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息皿f ；然后将分别输出给步骤I和步骤J ； 步骤E:初始化端系统时刻调度表格式，配置任意一周期性的时间触发信息Mk的信息个数S、以及配置端系统帧长Li ； 初始时，令S= I,令Li = Ltc,且I ( i ；LTC表示同步帧时间码的帧长； 步骤F:第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab 上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab 中信息个数S的条件，即S ( n，采用端系统转发时刻策略来配置iVMf的转发时刻； 步骤G:第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab 上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab 中信息个数S的条件，即S > n，结束端系统中所有周期信息的转发时刻，从而完成时刻调度表Tab#系统的配置； 步骤H:初始化路由器时刻调度表Tab 格式，配置任意一周期性的时间触发信息Mk的信息个数S ； 初始时，令S=I; 步骤1:第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在TabM:上；第二方面依据配置的时刻调度表信息个数S的条件，即S ( n，则按照所经过的路由器的顺序，配置RV/:在相应路由器的转发时刻； 步骤J:第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在TabM:上；第二方面依据配置的时刻调度表信息个数S的条件，即S > n，结束路由器中所有周期信息的转发时刻，从而完成对时刻调度表Tab路由器的配置。
2.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于:在步骤F中，若S ( n，则依据转发时刻策略来配置
3.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于:在步骤D中，若S > n，则该端系统中，所有周期信息的转发时刻都规划完成。
4.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于:在步骤I中，若S<n，则按照所经过的路由器的顺序，配置在相应路由器的转发时刻；所述路由器转发时刻策略包括下列步骤: 步骤901:在周期信息传输过程中，若路由器的上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h2 ；
5.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于:构建得到的端系统时刻调度表结构为，在时刻调度表的基本通信周期τ = U1, t2,…t”...}里，时间码以任意一时钟同步周期\为周期接收SpaceWire网络的传输数据，并根据时间码周期性的特点构造调度表TabgSgE，该调度表由f数量的时钟同步周期组成，调度表每个时钟同步周期都在开头预留一个用于时钟同步的时间码。
6.根据权利要求1所述 的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于:构建得到的路由器时刻调度表结构为，不分时钟同步周期，且以基本通信周期为时间跨度的调度表。
【文档编号】H04L12/407GK103457815SQ201310368176
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】何锋, 韩煜, 王琪, 代真, 熊华钢 申请人:北京航空航天大学