留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

机载时间触发光网络的设计与实时性分析

熊颖 陈俊延 何锋 熊华钢 刘成

熊颖, 陈俊延, 何锋, 等 . 机载时间触发光网络的设计与实时性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(12): 2466-2472. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925
引用本文: 熊颖, 陈俊延, 何锋, 等 . 机载时间触发光网络的设计与实时性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(12): 2466-2472. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925
XIONG Ying, CHEN Junyan, HE Feng, et al. Design and real-time analysis of time-triggered airborne optical network[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(12): 2466-2472. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925(in Chinese)
Citation: XIONG Ying, CHEN Junyan, HE Feng, et al. Design and real-time analysis of time-triggered airborne optical network[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(12): 2466-2472. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925(in Chinese)

机载时间触发光网络的设计与实时性分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925
基金项目: 

国家自然科学基金 61301086

详细信息
    作者简介:

    熊颖 女, 博士研究生。主要研究方向:航空电子光网络、实时性网络、时间触发网络

    陈俊延 男, 博士。主要研究方向:航空电子网络、通信网络理论与技术

    何锋 男, 博士, 讲师。主要研究方向:航空电子综合、实时性网络

    熊华钢 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:通信网络理论与技术、航空电子信息综合和超宽带通信

    刘成 男, 博士, 高级工程师。主要研究方向:通信网络理论与技术、网络与信息安全技术

    通讯作者:

    陈俊延, E-mail: chenjy83@hotmail.com

  • 中图分类号: TP393;V247

Design and real-time analysis of time-triggered airborne optical network

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61301086

More Information
  • 摘要:

    波分复用光(WDM)网络是目前较好的航空电子网络解决方案之一,具有高带宽、强灵活性、对协议和比特率透明、强扩展性等优点。但在实时性方面,WDM网络的消息传输存在不确定性,无法满足未来航空电子网络对于时间关键消息强实时性保障的要求。本文将时间触发机制引入WDM网络,设计了时间触发航空电子WDM(TTAWDM)网络的体系结构,包含协议栈、消息类型、调度流程等。TTAWDM用时刻调度表规划时间关键性消息的传输,保障消息传输过程和传输延时的确定性,以满足强实时性要求。在TTAWDM体系结构设计的基础上分析了网络消息的实时性,基于网络演算推导出速率限制消息的延时上界计算方法,并构造仿真实验展示了TTAWDM对于强实时性保障,同时验证了延时上界计算方法的有效性。

     

  • 图 1  TTAWDM协议栈

    Figure 1.  Protocol layer of TTAWDM

    图 2  TTAWDM网络帧格式

    Figure 2.  Frame format of TTAWDM network

    图 3  端系统调度

    Figure 3.  Scheduling of terminal system

    图 4  波长路由器调度

    Figure 4.  Scheduling of wavelength router

    图 5  TTAWDM网络模型

    Figure 5.  A model of TTAWDM network

    图 6  TTAWDM网络拓扑

    Figure 6.  Topology of TTAWDM network

    图 7  消息延时对比

    Figure 7.  Comparison of message delay

    图 8  RC消息延时对比

    Figure 8.  Comparison of delay of RC messages

    图 9  具有16个波长路由器的网络拓扑

    Figure 9.  Network topology with 16 wavelength routers

    图 10  前60条RC消息延时

    Figure 10.  Delay of the first 60 RC messages

    图 11  在不同TT消息占有率下的RC消息延时对比

    Figure 11.  Comparison of delay of RC messages under different TT message occupancy rates

    表  1  TT消息延时结果对比

    Table  1.   Comparison of delay of TT messages

    消息ID 周期/ms 长度/Byte 延时/μs
    规划延时 仿真延时 最大允许延时
    1 32 365 310 310 400
    2 32 970 772 772 1 000
    3 32 64 81 81 200
    4 64 310 269 269 300
    5 64 260 230 230 300
    6 64 800 642 642 1 000
    7 128 1 150 909 909 1 000
    8 128 640 520 520 600
    下载: 导出CSV
  • [1] HABIBY S F, VAIDYANATHAN R.WDM optical backbone networks in aircraft applications:Networking challenges and standards progress[C]//Military Communications Conference.Piscataway, NJ:IEEE Press, 2009:1-6. http://ieeexplore.ieee.org/document/5379942/
    [2] SALOUR M M, BELLAMY J C.A WDM optical network for avionics[C]//Avionics Fiber-Optics and Photonics Conference. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2005:13-14. http://ieeexplore.ieee.org/document/1514133/
    [3] YONG K M, CHENG T H, POO G S.Dynamic multicast routing and wavelength assignment with minimal conversions in delay-constrained WDM networks[C]//Proceedings of 18th International Conference on Computer Communications and Networks. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2009:1-6. http://ieeexplore.ieee.org/document/5235385/
    [4] VISHWANATH A, LIANG W F.Delay constrained traffic grooming in WDM ring networks[C]//Proceedings of 31st Conference on Local Computer Networks. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2006:443-450. http://ieeexplore.ieee.org/document/4116584/
    [5] MUHAMMAD A, FORCHHEIMER R.Efficient scheduling strategies for dynamic WDM networks with set-up delay tolerance[C]//15th International Conference on Transparent Optical Networks. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2013:1-4. http://ieeexplore.ieee.org/document/6602883/
    [6] YEN H H, LEE S W, MUKHERJEE B.Traffic grooming and delay constrained multicast routing in IP over WDM networks[C]//International Conference on Communications. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2008:5246-5251. http://ieeexplore.ieee.org/document/4534021/
    [7] SAE International.Time-triggered Ethernet:AS6802[S].[S.l.]:SAE International, 2011.
    [8] KOPETZ H.The time-triggered Ethernet (TTE) design[C]//International Symposium on Object-Oriented Real-Time Distributed Computing. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2005:22-33. http://ieeexplore.ieee.org/document/1420949/
    [9] KOPETZ H.The rationale for time-triggered Ethernet[C]//Real-Time Systems Symposium. Piscataway, NJ:IEEE Press, 2008:3-11. http://ieeexplore.ieee.org/document/4700418/
    [10] STEINER W.TTEthernet dataflow concept[C]//IEEE International Symposium on Network Computing and Applications. Piscataway, NJ:IEEE, 2009:319-322. http://ieeexplore.ieee.org/document/5190394/
    [11] CRUZ R.A calculus for net workdelay, Part Ⅱ:Network analysis[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 1991, 37(1):132-141. doi: 10.1109/18.61110
    [12] FRANCES F, FRABOUL C, GRIEU J.Using network calculus to optimize the AFDX network[C]//Proceedings of ERTS.Toulouse:SEE, 2006:6B3. https://core.ac.uk/display/12040543
    [13] 屠晓杰, 何锋, 熊华钢, 等.分布式IMA的网络分区方法及其实时性能分析[J].航空学报, 2013, 34(1):112-120. http://wuxizazhi.cnki.net/Sub/hkht/a/HKXB201301013.html

    TU X J, HE F, XIONG H G, et al.Network partition method of distributed IMA and its real-time performance evaluation[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2013, 34(1):112-120(in Chinese). http://wuxizazhi.cnki.net/Sub/hkht/a/HKXB201301013.html
    [14] 周立, 赵然, 于航, 等.航空电子WDM网络的实时性能分析[J].北京航空航天大学学报, 2009, 35(11):1408-1411. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8716.shtml

    ZHOU L, ZHAO R, YU H, et al.Real-time performance evaluation in WDM networks for avionics[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009, 35(11):1408-1411(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8716.shtml
    [15] BOUDEC J Y L, THIRAN P.Network calculus:A theory of deterministic queuing systems for the Internet[M].Berlin:Springer Verlag, 2012:7-19, 175-180.
  • 加载中
图(11) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  493
  • HTML全文浏览量:  47
  • PDF下载量:  319
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-08
  • 录用日期:  2017-01-09
  • 网络出版日期:  2017-12-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答