北京航空航天大学学报 ›› 2017, Vol. 43 ›› Issue (12): 2466-2472.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0925

• 论文 • 上一篇    下一篇

机载时间触发光网络的设计与实时性分析

熊颖1,2, 陈俊延1, 何锋1, 熊华钢1, 刘成2   

  1. 1. 北京航空航天大学 电子信息工程学院, 北京 100083;
    2. 国家计算机网络应急技术处理协调中心, 北京 100029
  • 收稿日期:2016-12-08 修回日期:2017-01-09 出版日期:2017-12-20 发布日期:2017-04-07
  • 通讯作者: 陈俊延 E-mail:chenjy83@hotmail.com
  • 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。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61301086)

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

XIONG Ying1,2, CHEN Junyan1, HE Feng1, XIONG Huagang1, LIU Cheng2   

  1. 1. School of Electronic and Information Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China;
    2. National Computer Network Emergency Response Technical Team Coordination Center of China, Beijing 100029, China
  • Received:2016-12-08 Revised:2017-01-09 Online:2017-12-20 Published:2017-04-07
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China (61301086)

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。

关键词: 时间触发, 波分复用(WDM)网络, 体系结构, 实时性, 网络演算

Abstract: Wavelength division multiplexing (WDM) network is featured by almost unlimited bandwidth potential, great flexibility, strong expandability and transparent to protocol and bit rate, which makes it a good choice for avionics systems. However, the end-to-end delay of message transmitted on WDM avionics is uncertain on the real-time performance. WDM network cannot ensure determinacy for the time-critical message transmitted on future avionics network. This paper introduces time-triggered mechanism to WDM network and proposes the architecture of time-triggered avionics WDM (TTAWDM) network, including protocol layer, data format, scheduling procedure, etc. The time-triggered mechanism can process a statically configured communication schedule for time-critical message, which can ensure determinacy for the transmission process and end-to-end delay of message, and can meet real-time requirements. Then the real-time property of messages is analyzed based on the architecture design of TTAWDM, and based on network calculus, the calculation method of upper bound delay of rate-constrained messages is given. Finally, a simulation experiment of TTAWDM is conducted, and the results show that TTAWDM can be a totally deterministic network for time-critical messages and the calculation method of upper bound delay is effective.

Key words: time-triggered, wavelength division multiplexing (WDM) network, architecture, real-time, network calculus

中图分类号: 


版权所有 © 《北京航空航天大学学报》编辑部
通讯地址:北京市海淀区学院路37号 北京航空航天大学学报编辑部 邮编:100191 E-mail:jbuaa@buaa.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发