航天以太网时间触发兼容总线体系架构通信方法与流程

文档序号:12865894阅读:679来源:国知局

本发明属于航天通信领域,航天以太网领域。具体讲,涉及航天以太网时间触发兼容总线体系架构通信方法。



背景技术:

随着航天科技的不断发展进步,航天技术已在民用领域广泛造福于全人类,尤其在空间探测、卫星导航、气象观测以及地外生命探索等领域达到了前所未有的高度。但同时也造成了航天器整体系统的日益复杂,虽经历了电子技术的多次更新换代,每一个单机设备的处理能力得到了巨大提升,但设备间的互联传输系统略显落后。

时间触发以太网的优势在于时间确定性、容错故障机制、高实时性和传统尽力而为业务相结合。具备对标准以太网的完全兼容性、访问控制的有效管理、有效的资源利用率、可扩展的容错机制及精确的系统诊断和良好的综合性等。

ethernet技术发展30多年来,其带宽大、成本低、结构简单成为大家的共识,应用范围已渗透到了社会的各行各业:生产控制、船舶、机载、车载、办公场所、安全关键系统等,应用前景不可估量。但ethernet应用于高实时性、安全关键系统无法解决实时性和确定性问题,对此ethernet应用于这些场合必须解决这一关键问题。tte技术的提出解决了ethernet的实时性和确定性问题,同时支持多种(单或多通道)通信方案供用户选择,能够满足高实时要求、安全关键系统的需求,是极具发展前景的实时网络技术。

以太网具有传输速度高、低功耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,并支持几乎所有流行的网络协议,所以多年来被广泛采用。现有的总线系统标准不统一、兼容性差。传统的以太网采用总线式拓扑结构,在条件较为恶劣的工业环境中,网络的故障可能会引起大范围的网络瘫痪,因此对以太网的研究具有工程实用价值。



技术实现要素:

为克服现有技术的不足,本发明旨在提出统一的融合传输网络总线新架构,在同一网络总线中既可以实时、可靠地完成控制信息传输,又可以高速的完成大数据量信息的传输。为此,本发明采用的技术方案是,航天以太网时间触发兼容总线体系架构通信方法,传输三种不同优先级的数据帧:命令相应数据、it应用数据和时间触发数据,三种不同类型的数据在mac层和ip层之间通过多业务调度实现不同优先级的传输,所述三种数据帧都采用标准以太网帧格式,只不过因为经过不同协议的封装导致type域的值有所不同,具体地:

(1)时间触发数据

在该架构所支持的三种数据流中,时间触发数据在整个系统具有最高优先等级,该类型以太网帧采用抢占模式传输。时间触发数据既可以通过时间触发服务直接传入底层,也可以通过传统的tcp/ip协议传入底层,当节点时钟到达配置传输时间触发数据时间点,通信链路将会腾空所有正在传输的数据,转入为时间触发数据服务,保证时间触发数据能无冲突、无等待传输;

(2)命令响应数据

命令响应数据有可能在网络交换机中排队等待,以保证时间触发数据的无冲突无等待传输,命令响应数据既可以通过传输控制协议直接进入底层也可以先通过传统的tcp/ip协议再进入底层;

(3)it应用数据

it应用数据是最简单的服务数据,优先级最低,it应用数据不需要高实时性,通过基本的tcp/ip协议传入底层,以保证时间触发数据高实时,高可靠的传输。

进一步地:

(1)时间触发数据在整个系统具有最高优先等级,时间触发数据既可以通过时间触发服务直接传入底层,也可以通过传统的tcp/ip协议传入底层;

(2)命令响应数据既可以通过传输控制协议直接进入底层也可以先通过传统的tcp/ip协议再进入底层;

(3)it应用数据不需要高实时性,因此可以通过基本的tcp/ip协议传入底层,以保证时间触发数据高实时,高可靠的传输。

本发明的特点及有益效果是:

本发明提出了统一的时间触发兼容传输网络总线架构,在同一网络总线中既可以实时、可靠地完成控制信息传输,又可以高速的完成大数据量信息的传输,同时具有安全可信措施,保证关键信息传输的安全性和可靠性。

附图说明:

图1时间触发兼容协议总线架构。

具体实施方式

时间触发兼容协议总线架构如图1所示。

时间触发兼容协议架构支持各种实时和安全需求的网络模型,例如采用在tcp/ip层上进行的实时数据交换,以太网mac层的集中调度实时性网络体系,并且兼容标准以太网协议。

时间触发兼容协议架构传输三种不同优先级的数据帧:命令相应数据、it应用数据和时间触发数据。三种不同类型的数据在mac层和ip层之间通过多业务调度实现不同优先级的传输。

这三种帧都采用标准以太网帧格式,只不过因为经过不同协议的封装导致type域的值有所不同。

(1)时间触发数据

在该架构所支持的三种数据流中,时间触发数据在整个系统具有最高优先等级,该类型以太网帧采用抢占模式传输。时间触发数据既可以通过时间触发服务直接传入底层,也可以通过传统的tcp/ip协议传入底层。当节点时钟到达配置传输时间触发数据时间点,通信链路将会腾空所有正在传输的数据,转入为时间触发数据服务。保证时间触发数据能无冲突、无等待传输。

(2)命令响应数据

命令响应数据与时间触发数据相比实时性较低,因此命令响应数据有可能在网络交换机中排队等待,以保证时间触发数据的无冲突无等待传输。命令响应数据既可以通过传输控制协议直接进入底层也可以先通过传统的tcp/ip协议再进入底层。

(3)it应用数据

it应用数据是最简单的服务数据,因此它的优先级最低。it应用数据不需要高实时性,因此可以通过基本的tcp/ip协议传入底层,以保证时间触发数据高实时,高可靠的传输。

本发明的一个实例中:

(1)时间触发数据在整个系统具有最高优先等级,时间触发数据既可以通过时间触发服务直接传入底层,也可以通过传统的tcp/ip协议传入底层。

(2)命令响应数据既可以通过传输控制协议直接进入底层也可以先通过传统的tcp/ip协议再进入底层。

(3)it应用数据不需要高实时性,因此可以通过基本的tcp/ip协议传入底层,以保证时间触发数据高实时,高可靠的传输。



技术特征:

技术总结
本发明属于航天通信领域,为提出统一的融合传输网络总线新架构,在同一网络总线中既可以实时、可靠地完成控制信息传输,又可以高速的完成大数据量信息的传输。为此,本发明采用的技术方案是,航天以太网时间触发兼容总线体系架构通信方法,传输三种不同优先级的数据帧:命令相应数据、IT应用数据和时间触发数据,三种不同类型的数据在MAC层和IP层之间通过多业务调度实现不同优先级的传输,所述三种数据帧都采用标准以太网帧格式,只不过因为经过不同协议的封装导致type域的值有所不同。本发明主要应用于航天通信场合。

技术研发人员:汪清;李萌;滕立平;赵爽;高丽蓉
受保护的技术使用者:天津大学
技术研发日:2017.06.29
技术公布日:2017.11.03
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