主从交换式以太网中跨多Switch传输消息实时调度研究

针对FTT-SE协议在单Master多交换机的网络扩展结构中存在的消息跨多Switch传输调度问题,给出了消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间的计算方法,提出了单EC内的消息可调度性判定算法,并对算法的可行性进行了证明。在此基础上,设计了基于EDF的消息实时调度算法和准入控制算法。通过确定消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间,所提出的调度算法能针对COTS交换机输出端口的FCFS消息传输机制,实现对单EC内消息传输的精确控制和调度。相对已有的调度算法,仿真实验表明,所提出的算法能更有效地利用网络带宽,提高了主从交换式以太网通信的实时性。     

交换以太网中实时消息截止期划分算法研究

为解决交换式以太网中实时消息在发送及接收链路上的截止期划分问题,首先给出了非抢占式EDF调度算法的可调度性分析方法,并分析了消息的提前释放对非抢占式EDF调度算法可调度性的影响,在此基础上提出了新的截止期划分算法(MDPS)。算法通过计算可满足调度条件时消息在发送链路及接收链路截止期应该划分的下限,并结合截止期的松驰量实现实时消息在发送及接收链路上的截止期划分。算法实验比较和分析表明,该算法在提高网络聚合带宽、减小消息的错失率方面明显优于现有的ADPS算法。     

COTS Switch工业以太网实时调度算法

针对基于商用现成组件技术（Commercial Off-The-Shelf,COTS）的交换式以太网不能满足工业数据通信的实时性要求问题,给出了改进的FTT（Flexible Time-Triggered communication paradigm）网络调度模型,提出了新的周期性实时消息链路可调度性优化判定方法,在此基础上设计了一种基于EDF（Earliest Deadline First）的实时调度算法。算法通过对网络消息流量进行有效控制防止交换机缓冲区溢出,同时充分发挥网络在同一时间存在多个并行传输链路的优势,提高了网络实时性。仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽、减小消息的平均等待延时和丢失率方面均有明显的优势。     

交换式以太网控制系统传感器变采样调度研究

针对基于交换式以太网的网络化控制系统的数据传输和控制性能优化问题,提出了传感器根据给定值与实测值差额的绝对值对照静态调度表变采样周期的调度优化方法.使用TrueTime 2.0工具箱搭建了交换式以太网控制系统仿真平台进行仿真研究,并与定采样周期方法进行了对比,仿真结果验证了其可行性.此方法在实际的工程应用中具有一定的参考价值.     

交换式工业以太网的现状和研究

首先介绍了交换式以太网为支持实时工业通信所提供的新特性,探讨了交换式以太网应用于工厂底层时需要解决的关键技术:如优先级服务、多播的解决方法和底层智能仪表的开发等.然后对交换式工业以太网的研究进行了综述.     

交换式以太网数据采集和分析软件

交换式以太网数据采集系统以交换式,高速,宽速皮太网为基础,ＣＡＭＡＣ系统直接与网络接口,避免了为单个计算机系统重写ＣＡＭＡＣ驱动程序,保证了网络上ＣＡＭＡＣ系统和主机之间较高的数据传输率。利用其中的数据采集和分析软件,用户不必写任何代码就可以建立一个完整的数据采集通道,获取并处理数据。     

基于网络演算的交换式以太网实时特性分析

交换式以太网在网络控制系统中的应用关键问题是实时能力,为此采用一种新型实时性能分析工具——网络演算,对交换式以太网实时能力进行确定性的分析和研究。针对FIFO调度算法,对两级树型拓扑结构的交换式以太网系统建立了通信模型,推导出各网络元素的到达曲线和服务曲线,由此得到了最大时延、所需缓冲区大小、输出突发量等实时业务流的主要参数解析表达式;利用推导所得结论计算了实时业务流的最大网络时延。     

EDF调度算法在COTS交换式工业以太网上的实现

将交换式以太网引入工业实时通信领域正受到越来越多的关注,但是,基于成熟商用组件技术（COTS）的交换式以太网在实时性方面的缺陷限制了其在工业实时通信领域中应用。基于FTT模型（Flexible Time—Triggered communication paradigm）,在无须对现有交换以太网做任何硬件改动的前提下,实现了交换式以太网上周期性实时消息与其它消息在时间上严格隔离,并针对周期性实时消息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具有明显的优点。     

基于软件的实时交换式以太网的实现

本文讲述了在交换式以太网环境下采用流量控制来实现实时通信的方法,重点描述了实现流量控制所采用的算法,并对比了加载块前后系统的延迟、抖动、丢包率。测试表明,采用流量控制后能够有效改善网络的性能,实现实时通信。     

基于软件的实时交换式以太网性能测试

本文简要介绍了在交换式以太网环境下采用流量控制来实现实时通信的方法,然后着重讲述如何对基于软件的实时交换式以太网进行测试,以验证采用流量控制后是否改善了网络的性能。测试的内容主要有:延迟、抖动、丢包率。测试表明,通过流量控制可以有效实现以太网环境下的实时通信。     

基于网络演算计算交换式工业以太网中的最大时延

为保证周期性实时数据在交换式工业以太网中的服务质量,在交换机中引入非抢占式的优先级调度方法,并在源节点对进入网络的非周期数据流进行漏桶管制;基于网络演算理论推导了交换机对不同类型数据的服务曲线;针对一个树型拓扑的交换式工业以太网模型,利用所推导出的结论计算了实时数据的最大网络时延.     

交换式以太网物理拓扑发现的进展与研究

着重介绍了交换式以太网的物理拓扑发现算法,包括基于交换机生成树信息的方法、基于地址转发表的方法和基于探测包的方法;最后指出关于物理拓扑发现的一些研究重点。     

面向控制网络的交换机调度机制研究

针对基于虚拟输出排队的输入队列交换机应用于控制网络所存在的诸多困难,提出了一种新的输入队列交换机结构,并根据新的结构设计了一种基于记录矩阵和需求矩阵的信元传输川页序控制方案,以解决交换机中存在的信元行为及时延的不确定性问题。交换机采用两级调度机制,链接调度提供分级服务,交换调度实现端口匹配,以适应控制网络的流量特征。     

具有温度感知特性的实时调度研究

处理器温度的上升严重危害着处理器的性能。DTM（Dynamic Thermal Management）是一种硬件层面的热管理机制,它会带来一定的性能损失。提出了一种操作系统层面的针对实时任务的动态热管理机制——LTEDF（Low Thermal Early Deadline First）。LTEDF通过在线实时获取性能计数器的值,计算处理器当前温度来动态调度队列中的线程,提出了MST（Maximum Scheduling Threshold）启发式方法。基于HotSpot温度模型对算法进行了仿真实验,结果显示,该算法不仅可以满足任务的时间限制而且可以满足温度限制,并且较传统的EDF（Early Deadline First）LTEDF算法可以创建更加统一的功率密度图,MST启发式算法可以明显减少线程迁移带来的开销。     

Real-time performance evaluation of line topology switched Ethernet

Recently, switched Ethernet has become an active area of research because of its wide uses in industry. However, its uses have various real-time constraints on data communications. This paper analyzes the performance of the line topology switched Ethernet as a data acquisition network. Network calculus theory, which has been successfully applied to assess the real-time performance of packet-switched networks, is used to analyze the networks. To properly describe the activity of switches, a novel approach of modeling data flows into or out of switches is addressed. Based on our model, a concisely analytical expression of the maximal end-to-end delay in line topology switched Ethernet is derived. Finally, the relative simulation results are demonstrated. These results agree well with the analytical results, and thus they validate the data flow modeling techniques.     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。