本发明属于航空通信,涉及一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法。
背景技术:
1、从2005年arinc664p7协议标准化以后,包括空客、波音、商飞都选用afdx技术作为机载网络的首选技术。afdx(avionics full-duplex ethernet,全双工以太网通信协议)以百兆以太网作为基础技术,叠加了航空确定性需求。然而,由于民航飞机数量不大,随着时间的发展,afdx网络还是日益暴露出成本高、功能弱(主要指抖动)等缺点。
2、目前在工业领域把tsn(时间敏感网络)技术用于实时控制网络,其本身的技术特性和市场规模,使得其相比其他网络技术,成本低、功能强(抖动、时延等方面)。然而,想要在航空领域使用tsn技术代替现有afdx技术还存在以下困难:对于evtol(electricvertical take-off and landing,电动垂直起降飞行器)飞机来说,其传感器会更多的借用传统行业的传感器,如ip camera(网络摄像机)、激光雷达等,其均可视作普通以太网终端,如果用tsn替代afdx,需要支持普通以太网终端和tsn终端的混合互通,而由于afdx网络在mac层有特殊的格式定义,tsn终端不能直接套用,现有工业tsn终端也并不支持a653端系统相关分区操作系统业务,即现有技术并不支持普通以太网与tsn终端互通。
3、因此,亟需一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,能够解决现有技术中不支持普通以太网与tsn终端互通的技术问题。
2、为缓解上述技术问题,本发明是采用下述技术方案实现的:
3、第一方面,本发明提供了一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,包括:
4、获取以tsn终端分区ip地址为目的主机的第一通信报文;
5、控制交换机将所述第一通信报文转发到tag端口添加802.1q标签,获得tsn报文,将所述tsn报文发送至fpga;
6、控制所述fpga从所述tsn报文的目的mac中分离出vc信息,根据所述vc信息将所述tsn报文发送到cpu;
7、控制所述cpu,根据所述cpu中的vc信息、802.1q标签和数据净荷构建第二通信报文;
8、控制所述cpu,将所述第二通信报文发送到fpga,并控制所述fpga发送所述第二通信报文至交换机;
9、控制所述交换机将所述第二通信报文转发到untag端口去除802.1q标签,将所述去除802.1q标签的第二通信报文发送至普通以太网终端,完成通信。
10、进一步地,所述802.1q标签为用于帧计数的802.1cb标签和802.1q标签。
11、进一步地,从所述tsn报文的目的mac中分离出vc信息,根据所述vc信息将所述tsn报文发送到cpu包括:
12、根据所述tsn报文目的mac中的mac地址,识别所述tsn报文的通信来源;
13、当且仅当所述通信来源是普通以太网终端时,将所述tsn报文发送到cpu。
14、进一步地,还包括:
15、当所述通信来源是普通以太网终端时,在普通以太网终端上,根据所述tsn终端中预配置的逻辑连接通道id,配置与所述tsn终端中通信应用所在分区对应的静态ip地址和与所述静态ip地址绑定的mac地址,并设置一条静态arp记录,将应用的静态ip地址映射到其绑定的mac地址,用于防止arp欺骗攻击,确保数据传输的稳定性。
16、进一步地,所述数据净荷为通过所述cpu实现mac层功能、ip层分片重组功能和udp层功能的tsn报文。
17、进一步地,根据所述cpu中的vc信息、802.1q标签和数据净荷构建第二通信报文包括:
18、根据所述vc信息中的原端口号和目的端口号,以及所述数据净荷,构建udp层报文;
19、根据所述vc信息中的原ip和目的ip,以及所述udp报文构建ip层报文;
20、根据所述vc信息中的原mac、目的mac和vlan信息,以及所述mac层报文构建mac层报文,根据所述mac层报文和802.1q标签构建第二通信报文。
21、进一步地,在控制所述cpu,将所述第二通信报文发送到fpga之前:
22、根据udp通信特点,在知名端口和非知名端口协议的逻辑链路上,动态绑定所述udp层报文的端口号。
23、第二方面,本发明提供了一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信置,包括:
24、获取模块,获取以tsn终端分区ip地址为目的主机的第一通信报文;
25、标签添加模块,用于控制交换机将所述第一通信报文转发到tag端口添加802.1q标签,获得tsn报文,将所述tsn报文发送至fpga;
26、信息分离模块,用于控制所述fpga从所述tsn报文的目的mac中分离出vc信息,根据所述vc信息将所述tsn报文发送到cpu;
27、第二通信报文构建模块,用于控制所述cpu,根据所述cpu中的vc信息、802.1q标签和数据净荷构建第二通信报文;
28、转发模块,用于控制所述cpu,将所述第二通信报文发送到fpga,并控制所述fpga发送所述第二通信报文至交换机;
29、去除发送模块,用于控制所述交换机将所述第二通信报文转发到untag端口去除802.1q标签,将所述去除802.1q标签的第二通信报文发送至普通以太网终端,完成通信。
30、第三方面,本发明提供一种电子终端,包括处理器与所述处理器连接的存储器,在所述存储器内存储有计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,执行如第一方面任一项所述方法的步骤。
31、第四方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
32、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果:
33、本发明通过在tag端口将以tsn终端分区ip地址为目的主机的通信报文添加802.1q标签,将添加802.1q标签后的tsn报文发送到cpu 处理后,根据vc信息、802.1q标签和数据净荷构建第二通信报文,将第二通信报文再转发至fpga和交换机,去除802.1q标签后将第二通信报文发送到普通以太网终端,实现了普通以太网与tsn终端互通,从而解决了传统基于afdx网络,不能接入普通以太网终端,不能实现普通以太网传感器与基于afdx技术的航空分区应用通信的问题;
34、现有普通以太网终端与支持a653的终端通信,无需修改mac,可最大程度利用现有以太网生态圈。
35、现有普通以太网终端与支持a653的终端通信,无需修改交换机硬件和软件,可最大程度利用现有tsn生态圈。
1.一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,所述802.1q标签为用于帧计数的802.1cb标签和802.1q标签。
3.根据权利要求1所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,从所述tsn报文的目的mac中分离出vc信息,根据所述vc信息将所述tsn报文发送到cpu包括:
4.根据权利要求3所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,还包括:
5.根据权利要求1所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,所述数据净荷为通过所述cpu实现mac层功能、ip层分片重组功能和udp层功能的tsn报文。
6.根据权利要求1所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,根据所述cpu中的vc信息、802.1q标签和数据净荷构建第二通信报文包括:
7.根据权利要求1所述的tsn终端与普通以太网终端间的网络通信方法,其特征在于,在控制所述cpu,将所述第二通信报文发送到fpga之前:
8.一种tsn终端与普通以太网终端间的网络通信装置,其特征在于,包括:
9.一种电子终端,其特征在于,包括处理器与所述处理器连接的存储器,在所述存储器内存储有计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,执行如权利要求1~7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一项所述方法的步骤。