[發明專利]基于時間觸發以太網絡中的數據包轉發與容錯方法及裝置

在審

• 申請號: 201810469648.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108631899A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 呂士云;耿宏楊;郇戰
• 申請（專利權）人: 常州海德克智能科技有限公司;常州社家通未來通信研究院有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L12/24;H04L12/703
• 代理公司: 常州興瑞專利代理事務所(普通合伙) 32308
• 代理人: 肖興坤

1.一種網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，離線規劃；

步驟S2，執行時間同步機制；

步驟S3，轉發數據包；以及

步驟S4，在通信鏈路異常時，啟用容錯機制。

2.根據權利要求1所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

所述步驟S1中離線規劃的方法包括：

在時間觸發以太網絡處于離線情況下，先把數據包的收發時段劃分成一個周期，并將該周期分成多個時隙，再創建數據包收發的時隙表和時間路由轉發表，同時確定時隙長度。

3.根據權利要求2所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

所述步驟S2中執行時間同步機制的方法包括：

通過所述時間觸發以太網絡進行時間同步以形成全局統一的時間基準。

4.根據權利要求3所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

所述步驟S3中轉發數據包的方法包括：

在節點發送端，通過查詢時隙表發送數據包；

在交換機接收端，根據時間路由轉發表中的時隙比特位圖判斷數據包是否在轉發時隙內，若在轉發時隙內則轉發數據包，否則降低TT幀的優先級，使其僅大于非TT幀，等待發送。

5.根據權利要求4所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

所述步驟S4中在通信鏈路異常時，啟用容錯機制的方法包括：

在所述時間觸發以太網絡中的交換機和端節點均根據反饋結果判定相關通信鏈路是否正常；若不正常，則返回異常信息給源節點，啟用備用鏈路，同時發送異常信息至服務器報警。

6.根據權利要求2所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

對所述時隙表進行配置的方法包括：

對于交換機接收端，將接收到的TT幀的預算時刻與目的端口和源端口地址信息相結合，并使每個不同的時隙分別對應多位二進制數的比特位；其中

每個比特位與時隙一一對應；以及

根據時間觸發以太網絡的節點數量和各個節點占用的時間長度為其分配滿足傳輸要求的時隙，即生成時隙表。

7.根據權利要求4所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

對轉發數據包的方法還包括：

當交換機發生兩個或多個數據幀同時競爭一條鏈路時，計算其除去到達目的節點的時間后的剩余時間裕度，選擇剩余時間裕度最少的優先發送；

對異常超時的TT幀，改變其優先級，使其僅高于非TT幀發送，并等待進一步發送。

8.根據權利要求5所述的網絡數據包轉發與容錯方法，其特征在于，

所述時間觸發以太網絡中的交換機和端節點均根據反饋結果判定相關通信鏈路是否正常；若不正常，則返回異常信息給源節點，啟用備用鏈路的方法包括：

數據包傳輸正常，即

源節點已正確發送數據并接收到正常反饋信息且無超時記錄，則注銷路徑記錄表中此條路徑數據；以及

數據包傳輸異常，即

源節點已正確發送數據但未收到正常反饋信息，此時記錄異常鏈路信息，從發送超時處通過查詢路徑記錄表，刪除當前一個路徑信息并回溯到前一個發送方，最終回到源節點整合異常信息發送至主節點，再由主節點提交異常信息到服務器，同時獲得異常鏈路信息的節點修改數據包內的路由信息并且選擇備用路徑重發數據包。

9.一種網絡數據包轉發與容錯裝置，其特征在于，包括：

輸入模塊、PCI模塊以及交換模塊，其中

所述輸入模塊包含時鐘同步模塊以及幀解析模塊；

所述PCI模塊適于負責數據幀交互，以及還適于對交換機的通信鏈路故障進行報警；

所述交換模塊包含調度模塊以及開關模塊。

10.根據權利要求9所述的網絡數據包轉發與容錯裝置，其特征在于，

所述時鐘同步模塊適于完成各節點及交換機之間的時間同步，得到時間觸發以太網絡中每個端口的時隙表；

所述幀解析模塊適于對輸入的TT幀進行解析，并將符合時隙要求的TT幀傳輸至交換模塊，若不符合則將TT幀優先級降低，使其僅大于非TT幀，等待發送；并且所述幀解析模塊還適于對數據幀的類型判斷以及對數據幀發生故障的檢測處理；以及

所述調度模塊適于對緩沖區的幀信息進行有序調度，使得TT幀和非TT幀實現無沖突調度；并且

所述開關模塊適于控制開關通斷，以使TT幀和非TT幀實時調度，并輸出。