未来机载航电网络的实时业务交换与调度

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未来机载航电网络是一种安全、实时、可靠、开放且标准化的综合化通信网络。作为一种基于时间触发协议的新型实时网络技术,TTE兼容传统以太网、AFDX等机载网络,支持多种混合关键性业务的传输,可满足未来航空电子系统的发展要求,是一种理想的机载网络技术。实时业务的交换与调度是系统实现的关键,直接影响航电系统的整体性能。本文主要致力于不同调度方式下静态调度表的构建,以及实时业务的延迟性能研究。以减小RC业务等待延迟为出发点,本文提出一种基于单调速率和左端紧靠相结合的分区调度算法(RM-LC),并通过网络演算对TTE网络性能进行理论分析,得到实时业务TT、RC单条流理论延迟上界;通过“一次性突发”原则改善了理论计算的悲观性;同时给出RCVL在FIFS和SPS两种排队策略下的理论延迟。本文通过OPNET平台仿真验证了RM-LC算法的可行性及相关理论分析模型的正确性。与一般RMS算法对比,RM-LC在所有RCVL的延迟均值和最大延迟方面均有所改善。相比于FIFS,SPS以牺牲低优先级RCVL延迟性能为代价,来保证高优先级RCVL的实时性,并减小延迟抖动。为解决TT业务持续传输可能造成的饥饿问题,有学者提出多孔调度的概念,但目前并没有针对多孔调度的具体算法实现及理论分析。本文提出一种基于“孔隙数量最大化”的多孔调度算法(MNP),同时对多孔下的理论延迟性能进行分析,并仿真验证了MNP算法的可行性。为进一步对比分区和多孔调度的性能优劣,本文通过网络演算对RC聚合流在两种调度方式下的交换机延迟进行建模,在保证TT业务完全可调度的情况下,以所有RCVL的延迟均值作为评价指标,分析比较两种调度方式在不同参数下的性能差异,最后通过仿真进行验证。结果表明:当保护间隔(GI)或突发度改变时,分区调度和带GI的多孔调度的相对优劣性会发生变化,但没有GI的多孔调度的延迟性能总是最优。
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