基于网络演算的时间触发以太网的研究-计算机系统结构专业论文.docx

万方数据 万方数据 THE RESEARCH OF TIME TRIGGER ETHERNET BASED ON NETWORK CALCULUS A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Computer System Architecture Author: Li Zhenwei Advisor: Xiang Yu School : School of Computer Science Engineering 万方数据 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名： 李振伟 日期：2013 年 3 月 28 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 李振伟 导师签名： 向渝 日期： 2013 年 3 月 28 日 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘要 摘要 近年来，实时计算技术日益广泛地应用于航空航天、国防、交通运输、核电 能源和医疗卫生等诸多实时安全关键系统，实时网络传输需求给实时网络带来了 新的需求和挑战，成为各国工业界研究的热点问题，超过 20 种的解决方案不断 竞争，以期获得业界的认可。在激烈的竞争中时间触发以太网（Time Triggered Ethernet，TTE）脱颖而出，其将时间触发技术的确定性、容错机制和实时性能 同普通以太网的灵活性、动态性能以及“尽力而为”相结合，为同步的、高度可 靠嵌入式计算与网络、容错设计提供支持。 目前国外很多研究机构和电气公司从事着 TTE 的研发工作，如维也纳大学， 维罗大学，杜伊斯堡-埃森大学等，也有相关成熟产品应用于工业和航空航天领 域。但国内的 TTE 研发工作正处于起步阶段，尚未见到成熟的可用于市场的 TTE 产品。 针对这一现状，本文采用理论分析和实验仿真相结合的研究方法。研究基本 上按照分析问题、建立理论模型、进行仿真分析的过程进行。主要对时间触发以 太网技术，利用网络演算和仿真工具分析研究时间触发以太网的实时性、确定性 等网络性能和主要参数。分析研究了时间触发以太网的实现方式与调度机制，研 究了时间触发以太网时钟同步机制、容错机制和多通信传输机制，分析研究了时 间触发以太网时序保持算法、集中算法和时钟同步算法,并在仿真平台上设计实 现时间触发以太网网络节点模型,搭建时间触发以太网网络仿真模型，精确分析 时间触发以太网网络性能。 本文首次通过网络演算和仿真研究两种方法，研究证实实时触发以太网时钟 同步精度高(最大时钟偏差为 93ns)，多流量数据通讯时能保证实时数据的优先性 和实时性，又能满足传统以太网一般数据流量的通讯需求，为时间触发以太网的 在工业和航空领域的开发应用提供有力的理论支撑。 关键词：实时性，安全关键，时间触发，网络演算，仿真 I AB ABSTRACT 目录 目录 ABSTRACT In recent years, real-time computing technology has become more widely used in the aerospace, defense, transportation, nuclear energy and health care, and many other real-time safety-critical systems, real-time network traffic demand for real-time network brings new demands and challenges, become a national industrial research focus problem, more than 20 kinds of solutions co