协议控制帧无冲突传输方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010482398.2 (22)申请日 2020.05.28 (71)申请人 中国航空工业集团公司西安航空计 算技术研究所 地址 710065 陕西省西安市高新区锦业二 路15号 (72)发明人 张志平孔维刚刘智武贾世伟 王晨博周耿 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 王凯敏 (51)Int.Cl. H04L 1/00(2006.01) H04J 3/06(2006.01) (54)发明名称 协议控制帧无冲突传输方法 (57)摘要 为了。

2、解决PCF帧和TT、 RC、 BE消息的传输冲突 问题， 本发明提出了一种协议控制帧无冲突传输 方法。 本发明通过统一编排TT消息和PCF帧发送 计划表， 解决了PCF帧和TT消息的传输冲突问题； 通过计算PCF计划时间点之前允许的发送数据帧 长， 比较待发送的RC、 BE消息帧长， 使能或禁止其 传输， 解决PCF帧和RC、 BE消息的传输冲突问题， 避免了通信链路被占用而导致PCF帧的发送等待 引起的时延， 将动态发送延时降低为零， 使其不 必在网络运行过程中动态测量， 简化了协议控制 帧的传输装置。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 111698059 A 2020.09.22。

3、 CN 111698059 A 1.协议控制帧无冲突传输方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 1)判断同步控制器SM的状态， 若处于定时状态， 则进入步骤2)； 若处于非定时状态， 则 进入步骤6)； 2)判断同步状态机定时器是否超时， 若同步状态机定时器未超时， 则进入步骤3)； 若同 步状态机定时器超， 则进入步骤5)； 步骤3)计算len(t)(t-tex)*Nbw， 其中， t表示当前定时器超时剩余时间； tex表示非PCF 帧发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； Nbw表示网络传输速率； 步骤4)将待发送的RC、 BE消息帧长度与步骤2)计算的len(t)进行比较， 当待发送的R。

4、C、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送； 步骤5)按同步状态机动作要求发送对应协议控制帧； 步骤6)在时间触发的发送计划表中， 按整合周期数目增加PCF帧的发送时间点sm_ dispatch_pit， 且该PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit与TT帧的发送时间点不冲突； 步骤7)当端系统等待PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 计算len(t)(t-tex)* Nbw， 其中， t表示当前时刻到PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit的剩余时间； tex表示RC、 BE消息发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； N。

5、bw表示网络传输速率； 步骤8)将待发送的送的RC、 BE消息帧长度与步骤7)计算的len(t)进行比较， 当待发送 的RC、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送； 步骤9)当本地时钟为PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 按同步状态机动作要求 发送对应协议控制帧。 2.根据权利要求1所述的协议控制帧无冲突传输方法， 其特征在于： 所述步骤6)具体为： 在每个整合周期中， 本地时钟为sm_dispatch_pit时， 配置一条PCF 帧发送计划表； 该发送计划表采用离线静态配置， 保证PCF帧和TT帧的发送时间点不冲突， 且按照PCF帧和TT。

6、发送时间点的前后顺序排列， 依次等待各自发送时间点的到达。 3.根据权利要求1所述的协议控制帧无冲突传输方法， 其特征在于： 同步控制器SM处于INTEGRATE、 UNSYNC、 FLOOD、 WAIT_4_CYCLE_START_CS或WAIT_4_ CYCLE_START时， 为定时状态； 同步控制器SM处于TENTATIVE_SYNC、 SYNC或STABLE时， 为非定 时状态。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111698059 A 2 协议控制帧无冲突传输方法 技术领域 0001 本发明属于网络通信技术领域， 涉及一种协议控制帧无冲突传输方法。 背景技术 0002 时间触发以太。

7、网采用协议控制帧(Protocol Control Frame,PCF)来实现全网的 时钟同步， 在网络运行的每个周期起始， 通过PCF帧发起同步过程， 达到同步状态后， 开始进 行时间触发TT、 速率限制RC和尽力而为BE等三种业务的传输。 0003 PCF帧格式符合标准以太网帧格式定义， 其以太网类型字段为0 x891d， 以太网 Payload中包含PCF帧类型、 透明时间等字段。 PCF帧类型标识PCF帧的类型： 0 x4代表冷启动 帧(CS)， 0 x8代表冷启动确认帧(CA)， 0 x2代表整合帧(IN)。 透明时间记录该PCF帧从它的发 送方到最终接收方传输过程中的累积延迟， 最。

8、低有效位代表2-16ns(即0 x10000代表1ns)， 但 该字段的更新在实现中可按照纳秒或微秒的粒度进行。 0004 透明时间是PCF帧在传输过程中Transparent Clock字段记录的传输累积时延， 由 PCF帧传输的过程中的发送时延、 转发时延、 接收时延、 线延迟组成。 在发送端， 透明时间即 PCF帧从派发时间点dispatch_pit到发送时间点send_pit所需的时间， 由动态发送延迟和 静态发送延迟构成： 0005 a.动态发送延时(dynamic_send_delay)： 在PCF帧发送时刻， 由于当前通信链路被 其它帧占用而导致PCF帧的发送等待引起的时延。 一。

9、般来说， 该时延需在网络运行过程中动 态进行测量， 致使协议控制帧的传输装置较为复杂。 0006 b.静态发送延时(static_send_delay)： PCF帧发送过程中所需消耗的固定的时 延， 主要是PCF帧在发送端的组织、 处理并提交发送所需的时间。 一般来说， 该时延结合具体 的实现方式通过静态测量获取并作为网络配置参数进行配置。 发明内容 0007 为了解决PCF帧和TT、 RC、 BE消息的传输冲突问题， 避免通信链路被占用而导致PCF 帧的发送等待引起的时延， 将动态发送延时降低为零， 使其不必在网络运行过程中动态测 量， 简化协议控制帧的传输装置， 本发明提出了一种协议控制帧。

10、无冲突传输方法。 0008 本发明的技术方案是： 0009 协议控制帧无冲突传输方法， 其特殊之处在于， 包括以下步骤： 0010 1)判断同步控制器SM的状态， 若处于定时状态， 则进入步骤2)； 若处于非定时状 态， 则进入步骤6)； 0011 2)判断同步状态机定时器是否超时， 若同步状态机定时器未超时， 则进入步骤3)； 若同步状态机定时器超， 则进入步骤5)； 0012 步骤3)计算len(t)(t-tex)*Nbw， 其中， t表示当前定时器超时剩余时间； tex表示 非PCF帧发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； Nbw表示网络传输速率； 0013 步骤4)将待发送的RC、 。

11、BE消息帧长度与步骤2)计算的len(t)进行比较， 当待发送 说明书 1/3 页 3 CN 111698059 A 3 的RC、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送； 0014 步骤5)按同步状态机动作要求发送对应协议控制帧； 0015 步骤6)在时间触发的发送计划表中， 按整合周期数目增加PCF帧的发送时间点sm_ dispatch_pit， 且该PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit与TT帧的发送时间点不冲突； 0016 步骤7)当端系统等待PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 计算len(t)(t- tex)*Nbw， 其。

12、中， t表示当前时刻到PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit的剩余时间； tex表示 RC、 BE消息发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； Nbw表示网络传输速率； 0017 步骤8)将待发送的送的RC、 BE消息帧长度与步骤7)计算的len(t)进行比较， 当待 发送的RC、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送； 0018 步骤9)当本地时钟为PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 按同步状态机动作 要求发送对应协议控制帧。 0019 进一步地， 所述步骤6)具体为： 在每个整合周期中， 本地时钟为sm_dispatch_pi。

13、t 时， 配置一条PCF帧发送计划表； 该发送计划表采用离线静态配置， 保证PCF帧和TT帧的发送 时间点不冲突， 且按照PCF帧和TT发送时间点的前后顺序排列， 依次等待各自发送时间点的 到达。 0020 进一步地， 同步控制器SM处于INTEGRATE、 UNSYNC、 FLOOD、 WAIT_4_CYCLE_START_CS 或WAIT_4_CYCLE_START时， 为定时状态； 同步控制器SM处于TENTATIVE_SYNC、 SYNC或STABLE 时， 为非定时状态。 0021 本发明的有益效果： 0022 本发明通过统一编排TT消息和PCF帧发送计划表， 解决了PCF帧和TT消。

14、息的传输冲 突问题； 通过计算PCF计划时间点之前允许的发送数据帧长， 比较待发送的RC、 BE消息帧长， 使能或禁止其传输， 解决PCF帧和RC、 BE消息的传输冲突问题， 避免了通信链路被占用而导 致PCF帧的发送等待引起的时延， 将动态发送延时降低为零， 使其不必在网络运行过程中动 态测量， 简化了协议控制帧的传输装置。 附图说明 0023 图1是与定时器、 本地时钟、 PCF帧发送相关的状态机。 具体实施方式 0024 下面对本发明做进一步描述。 0025 根据AS 6802时间触发以太网标准， 同步控制器SM状态机中涉及PCF帧发送的状态 及其转换过程如附图1所示。 同步控制器SM在。

15、以下两种情况下发送PCF帧： 0026 A.当同步控制器SM处于INTEGRATE、 UNSYNC、 FLOOD、 WAIT_4_CYCLE_START_CS、 WAIT_4_CYCLE_START这些定时状态时， 定时器超时触发协议控制帧传输。 0027 B.当同步控制器SM处于TENTATIVE_SYNC、 SYNC、 STABLE这些非定时状态时， 本地时 钟触发协议控制帧传输。 0028 针对上述两种情况， 本发明分别设计了协议控制帧的无冲突传输方法。 0029 1.对于定时状态， 协议控制帧的无冲突传输方法为： 0030 步骤1)判断同步状态机定时器是否超时， 若同步状态机定时器未超。

16、时， 则进入步 说明书 2/3 页 4 CN 111698059 A 4 骤2)； 若同步状态机定时器超， 则进入步骤4)； 0031 步骤2)计算len(t)(t-tex)*Nbw， 其中， t表示当前定时器超时剩余时间； tex表示 非PCF帧发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； Nbw表示网络传输速率； 0032 步骤3)将待发送的RC、 BE消息帧长度与步骤2)计算的len(t)进行比较， 当待发送 的RC、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送， 以确保发送的RC、 BE消 息不占用PCF帧的物理链路资源。 0033 步骤4)按同步状态机动作要求发。

17、送对应协议控制帧。 0034 2.对于非定时状态， 协议控制帧的无冲突传输方法为： 0035 步骤1)在时间触发的发送计划表中， 按整合周期数目增加PCF帧的发送时间点sm_ dispatch_pit， 在每个整合周期中， 本地时钟为sm_dispatch_pit时， 配置一条PCF帧发送计 划表； 该发送计划表采用离线静态配置， 保证PCF帧和TT帧的发送时间点不冲突， 且PCF帧和 TT发送时间点的前后顺序排列， 依次等待各自发送时间点的到达， 确保发送的TT帧不占用 PCF帧的物理链路资源。 0036 步骤2)当端系统等待PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 计算len。

18、(t)(t- tex)*Nbw， 其中， t表示当前时刻到PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit的剩余时间； tex表示 RC、 BE消息发送完成到PCF帧开始发送的最小时间差； Nbw表示网络传输速率。 0037 步骤3)将待发送的送的RC、 BE消息帧长度与步骤2)计算的len(t)进行比较， 当待 发送的RC、 BE消息帧长度低于len(t)时， 允许其发送； 否则， 禁止其发送， 以确保发送的RC、 BE消息不占用PCF帧的物理链路资源。 0038 当本地时钟为PCF帧的发送时间点sm_dispatch_pit时， 按同步状态机动作要求发 送对应协议控制帧。 说明书 3/3 页 5 CN 111698059 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111698059 A 6 。