● 摘要
航空电子系统作为任务和安全关键性系统,对数据流的通信和收发操作具有时间确定性的高要求。随着航空电子系统体系结构的发展,促进了时间触发通信机制的引入,在此基础上发展而来的TTE(Time-Triggered Ethernet,时间触发以太网)网络,以时间触发代替事件触发,基于精确全局的同步时钟按照资源使用计划来引导全网的活动。因此,在TTE网络中资源能够进行充分利用。时间完整性是指网络中的通信任务具有完全的实时性,对于时间触发式网络,其时间完整性则聚焦为网络中的TT流量(Time-Triggered,时间触发流量)。TTE网络有望成为分布式综合模块化航空电子系统的互连基础设施。
本文研究重点集中在TTE网络协议规范,并分析其时钟同步机制。考虑到全局时钟同步对于TTE网络的关键性以及TTE交换机的流量转换功能,提出了一种基于时间窗检测的流量转换策略及其相应的性能保障算法,用以保证在同步精度不够的情况下TTE网络中TT流量(Time-Triggered,时间触发流量)的实时性。同时,本文设计并实现了对TTE网络下的各设备模型、流量模型以及基本行为的模拟,建立了TTE网络仿真系统。通过该仿真系统进行实验,对时钟同步对TTE时间完整性的影响以及本文提出的TT-TWD (TT transformation strategy based on the Time Windows Detection)流量转换策略进行了仿真验证。结果表明,基于精确的全局时钟同步,TTE网络能够保证其TT流量的严格实时性,同时,本文提出的流量转换策略以及对应的性能保障算法能够当设备之间存在时间偏移时,每个同步周期内,在不加大RC流量(Rate-Constrained,速率限制流量)延迟的前提下保证TT流量的高实时性。
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