[發(fā)明專利]一種交換式以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)精確時延傳輸控制的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310281888.6
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103607359B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王健;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 王健;張海霞
• 主分類號: H04L12/875
• 分類號: H04L12/875
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種交換式以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)精確時延傳輸控制的方法，可以實現(xiàn)交換式以太網(wǎng)工作于鏈路層通信方式的精確時延控制，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以太網(wǎng)通信技術(shù)由于其成本低廉、開放性好、接口方便等顯著優(yōu)點，在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)基于以太網(wǎng)通信技術(shù)承載。基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)一般采用以太網(wǎng)交換機作為網(wǎng)絡(luò)層傳輸設(shè)備，其交換原理主要采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，通信方式一般采用以太網(wǎng)OSI四層協(xié)議(傳輸控制層)TCP/UDP方式，對于大部分常見數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)可以滿足傳輸要求。隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的縱深應(yīng)用，部分對實時性要求較高的業(yè)務(wù)，如高速運動控制、電力系統(tǒng)智能變電站過程層數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘W(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的實時性提出了嚴(yán)格的要求，為提高傳輸效率，一般采用基于以太網(wǎng)OSI二層協(xié)議(數(shù)據(jù)鏈路層通信)方式，以靈活的組播方式提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，并要求支持VLAN(IEEE802.1Q)、優(yōu)先級(IEEE802.1P)協(xié)議等。但由于普通的以太網(wǎng)交換機基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換原理，理論上分析，傳輸時延的精確控制比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種交換式以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)精確時延傳輸控制的方法，克服普通以太網(wǎng)交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)工作機理導(dǎo)致的信源到信宿端傳輸時延不可控(不確定)問題，在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)精確的傳輸時延控制，從而提高網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)質(zhì)量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種交換式以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)精確時延傳輸控制的方法，適用于基于交換式以太網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)、應(yīng)用鏈路層通信方式、且對數(shù)據(jù)傳輸實時性有較高需求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：信源設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換傳輸設(shè)備、信宿設(shè)備，還包括：從信源設(shè)備發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀報文經(jīng)過各級中間層網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀報文的鏈路層預(yù)留字節(jié)存儲各級鏈路時延及存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延，信宿端設(shè)備通過獲取各級鏈路時延及存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延信息得到從信源到信宿的精確時延，從而實現(xiàn)交換式以太網(wǎng)工作于鏈路層通信方式的精確時延控制。

進一步，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備所存儲的傳輸時延包括兩部分：累計傳輸時延(從信源到該級/跳網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備的時延)和本級交換時延。為確保傳輸時延的精度，采用精度標(biāo)識選擇和標(biāo)度化時延數(shù)值相結(jié)合的方法。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.對每一幀以太網(wǎng)鏈路層數(shù)據(jù)報文均能實現(xiàn)精確的傳輸時延控制；

2.可對從信源經(jīng)中間若干級傳輸設(shè)備到信宿的以太網(wǎng)鏈路層報文每一跳(HOP)進行精確的時延控制；

3.不增加硬件成本，實現(xiàn)了以太網(wǎng)鏈路層數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)木_時延控制；

4.不增加額外軟件開銷，實現(xiàn)了以太網(wǎng)鏈路層數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)木_時延控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工作原理連接示意圖；

圖2為以太網(wǎng)鏈路層數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；

圖3預(yù)留字節(jié)位定義示意圖；

圖4時延存放示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例來具體說明本發(fā)明。

實施例

如圖1所示，為本發(fā)明的技術(shù)方案示意圖，提供一種交換式以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)精確時延傳輸控制的方法，包括信源設(shè)備、中間若干網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、及信宿設(shè)備，還包括：從信源設(shè)備發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀報文經(jīng)過各級中間層網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)傳輸載體設(shè)備利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀報文的鏈路層預(yù)留字節(jié)存儲各級鏈路時延及存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延，信宿端設(shè)備通過獲取各級鏈路時延及存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延信息得到從信源到信宿的精確時延，從而實現(xiàn)交換式以太網(wǎng)工作于鏈路層通信方式的精確時延控制。

以太網(wǎng)鏈路層通信數(shù)據(jù)幀格式定義。如圖2所示，其第31～32字節(jié)和33～34字節(jié)為以太網(wǎng)報文頭的四個預(yù)留字節(jié)，在特定的業(yè)務(wù)應(yīng)用場合，在不失通用定義，兼容普通以太網(wǎng)報文數(shù)據(jù)幀格式的基礎(chǔ)上，為達(dá)到傳輸時延信息的精確控制，可以將這四個字節(jié)進行專有定義，這也是本發(fā)明的關(guān)鍵點之一。

四個字節(jié)可以分成兩個字節(jié)一組，分別用于某級/跳存放中間網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的累計鏈路傳輸時延(從信源到該級/跳傳輸設(shè)備間的所有傳輸時延累加)和本級/跳傳輸設(shè)備的交換延時(此值取決于傳輸設(shè)備所采用的數(shù)據(jù)交換機理，如存儲轉(zhuǎn)發(fā)，或者地址透傳等)，詳細(xì)描述如圖3所示。