网络演算理论下的工业以太网的实时性分析

为了保证业务流在交换式工业以太网中传输的实时性,在交换机中引入了优先级调度机制,对源节点的业务流数据进行了流量控制。结合网络演算理论对交换式工业以太网的实时能力进行了分析,计算出交换机对不同数据类型的服务曲线,通过推导出的服务曲线计算出实时数据的最大网络时延和缓冲区大小,对考察交换式工业以太网的服务质量提供了一定的参考价值。     

基于交换式以太网的列车通信网络建模与性能分析

为了满足未来大容量、高速率、硬实时性的信息传输需求,将交换式以太网技术引入列车通信网络（TCN, train communication network）。针对不同优先级消息,根据其通信调度方式对传输过程建立了TCN的确定与随机Petri网(DSPN, determined and stochastic Petri nets)模型,比较了交换机不同调度算法对时延的影响,并分析了消息数目和产生周期,以及消息数目和吞吐量的关系。实验结果表明,采用优先级调度算法能在牺牲非实时数据时延的条件下降低实时数据的时延,验证了采用交换式以太网的TCN吞吐量远超过现有的TCN,并且能够为今后的设计和优化提供理论依据。     

优先级调度在交换式工业以太网中的应用研究

针对交换式以太网用于工业实时通信时不能确保数据按时送达问题,在通信站点和交换机端引入IEEE802.1p优先级服务机制,通过设置实时优先级字段来区分其不同的紧急程度的实时数据帧,并采用非抢占式固定优先级调度算法改善实时数据帧的传输时延.通过将调度分析法和网络演算法相结合,提出了一种混合的实时数据帧传输时延上界计算方法.比较研究表明该方法得到的结果比网络演算法更准确.     

轮转调度下实时流量到达时间间隔抖动的容忍分析

研究了AFDX交换机在采用轮转调度策略,并保证消息传输实时性的前提下,对消息到达时间间隔抖动的容忍能力.采用实时通信中的周期性任务模型,依据实时性保证原则,推导出在已知的轮转调度策略下,交换机允许消息到达最小时间间隔,及交换机对消息抖动的容忍度的数学表达式.最后给出在给定的实时流量下,到达时间间隔抖动容忍度的计算实例,...     

基于负载分类的交换式以太网的实时性研究

为了满足交换式以太网中部分数据的实时性,该文应用网络演算对周期性实时数据和突发性实时数据进行分析,同时对受控类负载采取负载分类的方法,赋以不同优先级并采用静态优先级队列的策略进行调度。仿真结果表明,负载分类的策略有效地将强实时负载任务的延迟控制在一定值内,同时大幅度降低了受控类负载的平均时延,特别是降低了较高优先级受控类负载的时延,从而提高了数据的实时性。     

基于时隙分区的TTE任务调度算法研究

时间触发以太网(TTE)将通信任务通过合理的调度定时触发发送,保证了消息的实时性和安全关键性.提出了一种基于时隙分区的时间触发以太网任务调度算法,该算法通过获取网络拓扑结构中的交换机信息,对各端系统的时刻调度表进行分区,并根据TT流量路由配置信息将其发送时刻配置在相应分区中,从而保证了TT流量在物理链路中的无冲突传输.同时,该算法使分散的网络资源得以整合,减少了RC流量的延迟并且避免了网络资源的浪费.实验结果表明,所提算法在保证TT流量可调度的同时,具有网络资源整合和运算速度方面的优势.     

EDF调度算法在直通式交换以太网上的实现

提出了一种FTT(FleXible Time-Triggered communication paradigm)的改进调度模型.实现了周期性硬实时消息在基于成熟商用组件技术(COTS)的交换式以太网上的实时传输.并针对周期性实时消息在直通式交换以太网上传输提出了一种基于EDF的实时性调度算法.仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽方面具有明显的优点.     

高速以太网适配器/交换机

高速以太网适配器／交换机高速以太网适配器／交换机打破了交换机与服务器之间的链路瓶颈，目前网络发展中的一些情况颇有讽刺意味。众多公司为减轻其局域网的阻塞状况而纷纷发展１００Ｍｂｐｓ以太网；随之引起了高速网络上交换机到服务器和交换机到交换机之间的链路资源...     

工业以太网非实时通信带宽的测量

介绍了工业以太网及其实时性,分析了在工业以太网中需要确定通信调度的原因,给出了测量非实时通信带宽的意义.讨论了非实时通信带宽的基本概念,并结合EPA网络给出了测量非实时通信带宽的方法,重点介绍了EPA网络某一链路上瓶颈带宽的测量.测试中控制台PC控制测试流程、设置测试参数以及结果的显示,测试代理PC执行具体的测试任务.实际测试证明测量方法可行,测试结果表明所测网络达到了要求的指标.     

基于WinPcap实现以太网内的ARP代理

分析了交换式以太网数据包传输的特点,介绍了局域网内ARP代理的原理和技术,并利用WinPcap驱动在Win32平台上进行了ARP代理的实现.实验表明利用WinPcap驱动实现的ARP代理完全能够在交换式以太网环境中工作.     

AFDX终端系统硬件设计与应用研究

本文在研究航空全双工交换式以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)实时传输协议的基础上,分析了AFDX网络的组成架构,设计了双冗余AFDX终端系统的硬件系统,并分析了整个硬件系统的各个模块的设计和功能,为AFDX网络交换机的研发打下了良好的基础。     

基于BF537的双冗余以太网的设计与实现

首先对计算机通信中以太网控制器的双冗余备份技术进行阐述,然后简述了BF537及其结构特点,提出了两种基于Blackfin系列处理器BF537的双冗余以太网实现方案,并分别介绍了其设计原理、关键技术及实现技术,实现了以太网的实时在线检测和切换,并对切换速度进行了测试。     

ATM接入交换机上行链路性能的仿真研究

本文介绍了一种以太网ＡＴＭ接入交换机的设计方案,并对其上行链路的性能进行了计算机仿真研究,重点研究了负荷与信元丢失率及负荷与队列时延等的关系。针对以太网分组的特点,我们采用了Ｂａｔｃｈ模型进行实际的仿真。利用该仿真结果指导了一种具体交换机的设计。     

QL－PAUSE：基于队列长度的PAUSE算法

以太网是目前使用最为广泛的局域网技术，由于采用了冲突检测和随机后退的MAC协议，基于CSMA／CD的半双工以太网不需要采用特殊的流量控制技术。随着快速以太网和以太网交换机的出现，如何有效管理全双工环境下以太网交换机以及网络的带宽资源成为日益突出的问题。该文针对IEEE定义的PAUSE操作，提出了基于队列长度的PAUSE（QL－PAUSE）算法，并通过仿真和分析证明该方法可以简洁有效地实现全双工以太网中的流量控制。     

基于以太网的话音和数据系统的实现

介绍了一种基于以太网的话音和数据通信系统的实现。该系统由一个高级终端、若干普通终端和一个以太网交换机组成。高级终端和普通终端都支持话音、非IP数据和IP数据。各种业务之间相互独立,互不干扰。终端的硬件结构基于MPC860T、DSP和FPGA,软件采用模块化设计,使用VxWorks实时多任务操作系统,采用广播技术和话音叠加实现多个终端间的电话会议功能。     

基于FPGA的千兆以太网交换芯片的设计

千兆以太网（Gigabit Ethemet）技术目前被广泛应用于局域网中，千兆以太网二层（MAC层）交换芯片是千兆以太网中的关键芯片。文章介绍了一种基于FPGA的8端口千兆以太网交换芯片的实现方案．并且给出了仿真验证结果。结果表明，该设计方案是可行的。     

AFDX的分布式仿真

航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)技术基于IEEE802.3以太网和TCP/IP通用原理,对于商用货架(COTS)网络化技术如何应用于未来飞机数据网络给出了定义[1],已经成为了一种新的航空电子数据网络标准。由于AFDX协议以及航空总线布局的复杂性,采用网络仿真技术可以大大缩短网络建设周期,减小网络建设的投资风险。为了模拟AFDX的网络性能,尤其是其在数据通信方面的高可靠性和高实时性,根据AFDX协议及其传输和交换原理,建立了基于高级仿真体系结构(HLA)的AFDX分布式仿真体系,并对各子系统的构成以及仿真执行流程进行了研究。通过对仿真结果的分析,验证了仿真模型的正确性,并表明仿真设计满足系统性能要求。     

千兆以太网交换芯片DMA单元的FPGA实现

千兆以太网交换芯片是千兆以太网络中的关键芯片,芯片中的直接内存访问(DMA)单元的性能是决定芯片的吞吐量的关键因素.文章介绍了一种8端口千兆以太网交换芯片中的DMA单元的实现方案,并且给出了仿真验证结果.     

无线传感网络与以太网无缝结合的应用研究

根据目前无线传感网络无法直接接入以太网的现状,根据以太网交换机的工作原理提出了eWSN交换机(使用以太帧格式的WSN交换机)、EI-eWSN交换机(带以太网接口的eWSN交换机)以及逻辑网络节点的概念,设计并实现了基于TCP/IP协议的无线传感网络系统.系统将以太网地址应用于无线节点,并将数据封装成以太帧格式进行传输,实现了无线传感网络与以太网的无缝结合.     

基于FPGA的SPI串行接口实时以太网实现

工业以太网,从控制网络的角度来看,属于一种新型的现场控制总线,正处于不断完善和发展中。基于ENC28J60芯片的独立以太网控制器接口通信系统,不仅能实现嵌入式控制系统与以太网的互联,而且能够实时可靠地传输数据,其中包括新型实时以太网通信的原理、串行接口SPI的软硬件设计、TCP/IP协议的选择及参数设置、TCP/IP通信测试。