[發明專利]基于1394b多子網傳輸結構的子網劃分方法

有效

• 申請號: 201410222001.0
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103986633B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 伊小素;張量;王明;張春熹;宋凝芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 祗志潔

技術領域

本發明屬于網絡信息通信技術領域，具體涉及一種基于1394b多子網傳輸結構的子網劃分方法。

背景技術

IEEE1394總線由Apple公司在1986年開發并在1987年形成標準。最初Apple公司將其命名為Firewire(火線)。1995年電器和電子工程師協會(IEEE)將FireWire規范為IEEE1394-1995；在2000年IEEE對該協議進一步完善推出IEEE1394a；2002年IEEE基于IEEE1394-1995和IEEE1394a推出了IEEE1394b，該協議支持光纖傳輸，帶寬支持3.2Gbps，極大提高了傳輸性能。由于IEEE1394b總線的實時性好、傳輸速率高、拓撲靈活、擴展容易以及支持熱插拔，成為下一代航空航天、工業控制領域的候選總線技術之一。

但是1394b總線是一種傳統的總線共享式的傳輸協議，其數據通過共享總線傳輸，無法實現多路數據傳輸。國內雖然對1394b總線有所研究，但是關于1394b多路傳輸技術的研究幾乎沒有。隨著軍事領域應用中大容量數據多路傳輸的需求越來越高，對1394b傳輸系統的多路傳輸技術的研究勢在必行。

與傳統交換式網絡的不同，1394b多子網交換結構中，所有子網通過交換機的端口組互聯從而組成整個數據傳輸系統，而每個子網中的節點通過環形、鏈型、星型或樹型拓撲的共享式1394b光纖總線進行互聯，如圖1所示。每個子網都是采用傳統的1394b光纖總線互聯結構。當子網內部節點相互傳輸數據時，所有子網相互獨立進行數據傳輸；當不同子網的節點之間有數據傳輸時，數據通過交換機從一個子網中的源節點到另一個子網中的目標節點。根據上述情況，將多子網交換結構的數據傳輸分為兩類：子網內傳輸和子網間傳輸。子網內傳輸即傳統的1394b光纖總線傳輸，這種傳輸方式具有共享式總線技術的實時性和確定性。子網間傳輸則是通過交換機實現，其傳輸性能由交換機決定。

IEEE于2004年推出了1394.1協議(1394.1^TM?IEEE?Standard?for?High?Performance?Serial?Bus?Bridges,Microprocessor?and?Microcomputer?Standards?Committee)，其定義了1394橋的概念，如圖2所示，通過1394橋可將多條1394總線組成一個互通的網絡，多條總線能夠獨立進行數據傳輸而不互相影響，并且數據也能通過1394橋傳輸到其他總線上，實現了1394b網絡并行交互數據的傳輸。

上述1394橋式結構存在缺陷，當數據包通過橋傳輸到其他總線上時，其將到達所有總線，占用所有總線的帶寬，包括不希望得到該數據包的總線，從而導致整個網絡效率較低。該協議沒有得到廣泛應用，也沒有支持該協議的相關研究和產品。

發明內容

本發明針對1394b多路傳輸時總線帶寬占用率高、網絡傳輸效率較低的問題，基于排隊論，提出了一種基于1394b多子網傳輸結構的子網劃分方法。

本發明的基于1394b多子網傳輸結構的子網劃分方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取網絡節點間傳輸帶寬，表示為矩陣A如下：

n表示節點個數，矩陣A中第i行第j列元素a_ij代表節點i向節點j發送信息的帶寬大小；

步驟2：設第i個子網用P_i表示，則網絡拓撲矩陣X＝(P₁,…,P_i,…,P_n)_1×n，P_i為一n×1的列向量，當某個子網向量為0向量時，表示該子網不存在；當第r個節點在子網P_i內時，則列向量P_i的第r個行元素的值為1，否則為0；

步驟3：設置各節點所屬子網，列舉所有網絡拓撲矩陣；

步驟4：對每個網絡拓撲矩陣，計算該網絡拓撲下各子網內及子網間的延時，并獲取整個網絡的平均延時；

其中，各子網內及子網間的延時用矩陣T表示：

矩陣T中元素T_ii代表子網P_i內延時，μ為總線平均服務率，λ_ii為子網P_i內、子網P_i與其他子網間傳輸帶寬總量，