抑制广播风暴对EPA确定性调度的影响

以太网由于采用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）介质访问控制机制,因此具有通信＂不确定性＂的特点,网络设备间通信时会出现乱序、丢包、数据冲突等不确定性问题,本文对EPA以太网确定性调度实现方法进行研究,提出抑制广播风暴的方法,并采用白噪声法对网络系统确定性调度进行仿真,仿真结果表明采用改进方法后系统的确定性得到了提高。     

基于门控制的星载时间敏感网络调度算法

空间信息网络中时间敏感业务的实时性、确定性和可靠性要求对基于存储转发方式的传统以太网交换提出巨大挑战。提出一种基于门控制的星载时间敏感网络调度算法,设计星载时间敏感网络交换方案;针对卫星业务突发的特点,提出一种基于时分复用的门控制列表生成方法,对该调度算法在不同业务流量特征背景下的确定性时延及时延抖动性能进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法的最小时延减小至10 μs量级,最小时延抖动为0,满足空间时间时敏业务的确定性传输要求,提高了空间信息网络业务传输的确定性、可靠性、灵活性。     

机载光纤通道航电网络确定性传输方法

综合化航空电子系统变得越来越复杂，对总线速率和确定性的要求也越来越高，而时间触发传输可以使光纤通道总线具有确定性。针对采用通用时间调度算法较复杂的问题，提出了一种基于分区域调度的时间触发确定性传输方案，采用循环移位调度的通用化方法生成时间调度表。详细介绍了时间确定性传输方法的基本原理、循环移位调度方法以及具体实现方案，最后通过仿真验证表明该方法正确可行。该方法简单易行，可应用于综合化航空电子系统中。     

浅析工业以太网确定性通信实现方案

随着社会的进步和科学技术的发展，越来越多的业内工作者开始研究以太网工作的确定性问题。传统意义上的以太网其通信受到本质的影响是存在不确定性的，因此，在工业自动化领域进行以太网技术的直接应用时往往难以满足实时性的要求。本文将在以太网技术的基础上进行详细分析，提出相应的现场总线确定性通信方案，促进以太网技术在工业自动化领域的应用和改进。     

EPA工业以太网数据传输效率研究

EPA工业以太网的数据传输效率是影响其通信性能的关键指标。本文根据EPA确定性调度特征,从单个报文的数据传输效率入手,分别对周期报文和非周期报文的数据传输效率进行了分析,建立了数学模型,为EPA通信性能的定量研究提供了理论基础,并且提出了采用集总帧方式提高数据传输效率的方法。     

基于OPNET的混合关键性网络建模与仿真分析

混合关键性网络是一种新型的通信架构,可以满足非实时性和实时性业务的需求.为分析其网络性能,提出在OPNET网络仿真环境中建模的方法.以开放式系统互联模型为基础,采用层次化建模,构建网络的节点模型和进程模型.该模型考虑了事件触发和时间触发消息的特点,通过设计调度算法和容错方式,实现了仿真实验的灵活配置和端到端延迟抖动等性能指标的验证.对仿真结果的性能分析表明,混合关键性网络能够保证实时业务的确定性以及兼容标准以太网的非实时业务.     

ARINC825总线协议研究与实现

ARINC825规范是在CAN总线相关标准的基础上,基于民用飞机高安全性的要求,在通信调度、完整性协议、冗余等方面对CAN协议做了适应性改进而形成的一个机载总线标准,在高层协议中增加了基于主时间片和次时间片的通信调度,从而保证了确定性。对ARINC825的确定性进行分析,提出了基于FPGA的设计方法,并分别通过仿真和测试方法对该设计以及端到端传输延时进行了分析,结果表明能够满足确定性要求。     

工业以太网实时性的解决方案

解决以太网在工控领域的实时性问题通常有两种方案:一种是通过软件和硬件的方法来改进,另一种是通过修改以太网的数据链路层协议MAC或在此之上增加确定性调度层.文章就每一种方案详细分析说明.提出将两者结合使用的解决方案,并依此对交换式以太网技术存在的问题,运用EPA给出了较为合理的解决方案.     

交换机的时间感知整形器的设计

时间敏感网络（TSN）是应用于未来工业网络实时性的一种增强型以太网技术。作为主要关键技术之一,流量调度机制决定了时间敏感网络数据传输的确定性和实时性,对其进行研究是非常具有价值的。在研究了802.1Qbv标准中所定义的时间感知整形器的实现机制和完整的处理流程的基础上,提出了一种时间感知整形器调度机制的设计。将整个设计在自研的TSN交换机平台上进行组网测试,验证了调度器可支持时间敏感业务流的确定性传输。     

EPA工业以太网带宽利用率研究

EPA工业以太网的带宽利用率是影响其通信实时性能的关键指标。本文根据EPA确定性调度特征,分别对周期报文和非周期报文传输的带宽利用率进行了分析,建立了数学模型,并且提出了带宽利用率的测试方法以及改进措施。     

时间敏感网络中基于EDWF-MTTF的启发式调度算法

随着工业控制和信息网络的快速融合发展,基于以太网的时间敏感网络受到了广泛关注。时间敏感网络采用时间触发通信调度来保证数据传输的确定性。然而,现有调度算法难以快速计算大规模周期性流量的调度表。因此,设计了基于带权重的最早截止时间-最大传输时间优先的启发式调度算法,通过灵活适配流量排序权重以及回溯增强等方法,可以在较短时间内解决工业自动化场景中大规模流量的调度问题。实验结果表明,相比经典整数线性规划方法,带权重的最早截止时间-最大传输时间优先的启发式调度算法能更快地计算出大规模周期性流量调度表的较优解。     

AFDX实时流量的时间确定性中间件接入模型研究

为保证COTS平台下的航空电子应用在航空电子全双工以太网(AFDX)上的时间确定性接入,设计了AFDX网络实时流量的中间件接入模型。通过基于中间层驱动过滤机制的协议转换,实现了双边网络的协议对接,并给出了帧顺序号(SN)的插入方法;通过对虚拟链路(VL)在时间上进行有效分配,避免了速率受限的数据流对物理链路的争用,在实现单条VL的BAG整形基础上提出了使实时流量抖动最小的VL复合时间调度算法。搭建典型实验环境对该模型进行仿真实验,结果表明,中间件模型能准确地实现数据帧TCP/IP协议与AFDX协议格式的相互转换,且该时间调度算法大大减小了VL复合所产生的抖动,保证了数据流传输的时间确定性。     

基于OMNeT++的大规模确定性网络仿真实践

时间敏感网络（TSN）和确定性网络（DetNet）是确定性网络整体解决方案的重要组成部分,目前产业界还缺少这两种技术在大规模联合组网方面的研究。在OMNeT++仿真平台基于时隙调度实现了TSN和DetNet联合组网的确定性转发,并打通了控制器和仿真系统的通道,实现了转控协同的确定性仿真网络。重点介绍了对于仿真系统的改造,以及基于此的大规模跨域场景下确定性业务的端到端时延和抖动性能研究。结果表明,在大规模跨域场景下,时隙调度的机制可以提供端到端的确定性业务保障。     

确定性并行编程模型下任务调度策略的研究

并行程序执行的不确定性给并行程序的开发、调试和测试带来了挑战,严重阻碍了并行软件的发展。确定性并行编程模型是保证并行程序确定性的途径之一,但是程序可能因保证确定性而带来性能损失。文章以dedup基准程序为案例,探索确定性共享内存并行编程模型DetSM下的任务调度策略。文章首先分析了原dedup的程序架构和调度模型,然后结合DetSM的特点,将两种确定性的调度策略--"轮询"和"一对一"相结合来设计适合本应用的任务调度策略。实验结果表明,本文最后改进的调度策略是很有效的,它使得改写的dedup在性能上可以和原dedup相比较,甚至超越原dedup。     

AFDX实时流量的时间确定性中间件接入模型研究

为保证COTS平台下的航空电子应用在航空电子全双工以太网（ AFDX）上的时间确定性接入，设计了AFDX网络实时流量的中间件接入模型。通过基于中间层驱动过滤机制的协议转换，实现了双边网络的协议对接，并给出了帧顺序号（ SN）的插入方法；通过对虚拟链路（ VL）在时间上进行有效分配，避免了速率受限的数据流对物理链路的争用，在实现单条VL的BAG整形基础上提出了使实时流量抖动最小的VL复合时间调度算法。搭建典型实验环境对该模型进行仿真实验，结果表明，中间件模型能准确地实现数据帧TCP/IP协议与AFDX协议格式的相互转换，且该时间调度算法大大减小了VL复合所产生的抖动，保证了数据流传输的时间确定性。     

时间触发以太网时钟同步的仿真与性能验证

TTE 全局时钟同步机制是其时间确定性保障的基本使能技术,对 TTE 时钟同步机制开展了建模仿真研究：提出 TTE 协议模块化的建模仿真方法,构建具有时钟漂移的设备时钟模型,采用离散事件调度的方法对 TTE 系统启动和重启动状态机以及时钟同步过程进行了系统模拟,研究了典型参数配置下 TTE 网络的时钟同步的性能,实现了对 TTE 时钟同步精度范围内微秒级同步的验证。     

交换式工业以太网的队列调度算法分析

为了保证交换式工业以太网中实时数据端到端的传输时延和业务流传输的公平性,避免网络拥塞的出现,在对工业现场业务流类型分析的基础上,提出了一种基于SPQ_WRR队列调度的算法。为了验证该调度算法的有效性,采用了OPNET进行仿真,仿真结果表明,相比于传统的队列调度算法而言,该调度算法有效的保证了实时数据传输的实时性和业务流传输的公平性,同时起到了流量控制的作用,有效的避免了网络拥塞的出现。     

面向WIA-PA工业无线传感器网络的确定性调度算法

WIA-PA （Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation）是我国自主制定的工业无线传感器网络标准,确定性调度技术是其中一项关键技术.但目前已有的确定性调度算法主要集中在通用传感器网络或WirelessHART,ISA100.11a等遵循国外标准的工业无线传感器网络中,未能针对WIA-PA网络进行优化设计.鉴于此,本文提出了一种适用于WIA-PA网络的基于回溯法的最优确定性调度算法,能够获取调度解的最大成功率;并以此为基础,进一步提出了一种基于最小时间裕度优先的时分多址调度算法（Least Slack First on Time Division Multiple Access,LSF-TDMA）.仿真实验结果表明,所提出的LSF-TDMA算法能够满足WIA-PA网络端到端数据传输的确定性需求,在调度解获取成功率接近于最优的同时,有效降低了算法复杂度.     

时间敏感网络研究现状与关键技术探析

随着现代工业信息化技术与网络管理运维技术的不断融合,可以较好确保高实时性与确定性传输的时间敏感网络已成为工业互联网和车联网等领域重点研究的技术方向之一。时间敏感网络符合标准以太网规范,具备流量调度与时间感知能力,通过交错传输周期性数据与非周期性数据来提供业务流量确定性传输服务。旨在对TSN这一新兴技术领域进行调研和分析,在对现有研究工作进行归纳总结的基础上,重点分析了TSN涉及的主要关键技术,并对其可能的应用场景和未来发展进行讨论和展望。     

一种提高以太网确定性通信的方法

提出一种方法来实现以太网通信的确定性,应用多个媒体访问控制器组成半双工以太网用于模拟实时通信网络;通过分析和探讨最小退让时间对数据传输方面（主要是冲突、抖动和延时）性能的影响,提出在时间槽内传输帧数据并随机指定最小退让时间;应用二进制指数退让算法（BEB）改善带宽利用率,来提高以太网传输时间的确定性（实时性）。在这个仿真实验中,为每个基于CSMA/CD协议的控制器单元分配不同的最小退让时间（指定的范围）,来减少数据包的冲突、抖动和延时。测试表明,随机分配的最小退让时间,整个通信网络的实时性大大（确定性）增强。