芯片间时间触发消息堆叠调度方法

时间触发(TT)通信方式应用于芯片间互连网络,以保证航空电子通信任务之间消息传递的严格时间确定性。当航空电子任务具有多种操作模式,属于不同模式的芯片间的时间触发调度表会重叠占用时隙,提出芯片间时间触发消息堆叠调度方法,以提高利用网络资源的灵活性和效率,同时减小应用层消息由于等待时间触发时间窗的排队延迟。仿真实验表明:与超调度方法相比,所提方法能够减小芯片间互连网络中时间触发消息的总端到端延迟和链路平均时隙占用率,对于端到端延迟时间较长且链路平均承载消息传输较多的场景,采用所提方法减少端到端延迟的效果更显著。

航空电子限时令牌太赫兹互连的实时性能分析

在航空电子设备内部采用太赫兹通信技术实现cm级的板间或芯片互连可以减少引脚和接插件,缩小电子设备的体积,并降低维护成本。针对采用全向天线收发和开关键控(OOK)调制的近距离太赫兹通信网络,通过考虑分子吸收噪声和损耗的点到点通信链路分析,给出太赫兹信道容量计算结果;结合节点间的限时令牌多路访问协议,依据信道容量采用服务曲线模型进行最坏情况下总流量分析(TFA)和隔离流量分析(SFA);充分考虑概率保证下应用层通信任务的突发度,得到限时令牌太赫兹互连的实时性能分析方法。案例研究表明:相较于时分多址(TDMA)方式,基于限时令牌协议的无冲突多路访问机制可以适应物理层容量和应用层负载的随机变化,保证了更小的延迟,有利于实现航空电子芯片间和板间的太赫兹互连组网和实时通信。

机载总线网络及其发展

从当今机载电子系统对信息传递的需求出发,纵观航空电子综合化系统的发展阶段,说明为了适应新一代航空电子系统的大容量、深层次的信号与信息综合的要求,机载互连手段从较低速率的总线向宽带网络发展成为必然的趋势。介绍了光纤通道(Fiber Channel,FC)、可扩展性一致性接口(Scalable Coherent In- terface,SCI)以及波分复用光网络等宽带互连方案,给出它们的研究动向,说明它们作为先进综合式航空电子系统统一网络(Universal Avionics Network,UAN)的候选所具有的特点。

AS4074 与宝石柱 HSDB 协议性能分析及比较

对高速线性令牌传递数据总线的性能进行了分析，建立了排队系统模型，并导出了节点消息延时、等待队列长度等网络特性与网络吞吐量之间的关系表达式，着重讨论了ＡＳ４０７４和宝石柱ＨＳＤＢ两种协议的性能差异，得出ＡＳ４０７４在中、低负载情况下性能优于宝石柱ＨＳＤＢ，因而更适合于新一代航空电子综合系统的结论。

线性令牌传递网络在严格实时条件下的带宽分配方法

本文对线性令牌传递网络（ＬＴＰＢ）的实时特性进行了研究，提出了与节点负载匹配的网络带宽分配方法，导出了在该方法下网络消息集严格实时的充要条件，导出并证明了即使在最坏情况下消息集严格实时的网络可达负载率不小于５０％。

线性令牌传递网络中消息实时保证概率分析

本文针对线性令牌传递网络，提出了一种网络带宽分配方法和基于实时保证概率的网络性能分析方法．导出了消息严格实时的保证概率表达式。

1553B总线通信技术的应用与发展

介绍了１５５３Ｂ总线技术的产生及特点，说明了总线通信系统的组成、开发方法及仿真技术。

光纤总线网络容错能力分析

分析了总线型、环型和星型三种光纤网络结构在高码速率下的冗余方法和容错能力。研究表明，在电缆介质网络中得到广泛应用的总线型拓扑结构在光纤网络中可支持的网络规模极其有限。环型拓扑结构在高速令牌传递网络中可支持很大的网络规模，但是系统容错协议复杂，因故障引起的网络重构耗时较长。星型拓朴结构既支持高码速率和适当的网络规模，又在不大量增加系统复杂性的情况下，提供更强的容错能力。

LTPB接口控制文件ICD的有效性判定

ＩＣＤ文件反映了电子综合系统的数据流特征，保证航电系统综合成功的一个要素是数据流完整、实时的传输。介绍了接口控制文件ＩＣＤ的制定方法。从网络协议、消息参数出发，对网络传输特性进行了深入研究，在给出合理的网络参数设置方法的基础上，提出了ＩＣＤ文件定义的数据流完整、实时传输的充要条件和工程实用的判定方法。

令牌传递网络节点消息缓冲容量的确定方法

在网络系统中，节点缓冲区内消息发生覆盖或溢出会造成消息的丢失，对于限时令牌网络，节点消息发送时间和消息缓冲容量的分配是影响消息实时性的重要因素．针对令牌传递网络分析了节点消息缓冲机制，说明了消息缓冲容量的确定与网络带宽分配方法的关系，并提出了消息缓冲容量的确定方法，导出了避免消息覆盖或溢出所需的最大发送和接收缓冲容量余度．指出在消息的产生间隔大于该消息的最大允许的延迟时间和接收节点响应时间的条件下，发送和接收端的消息缓冲容量等于被缓冲消息的长度．

令牌传递网络消息优先级的控制

对令牌传递网络按优先级传输消息的机制进行了分析，提出了一种新的令牌旋转定时器初值的计算方法，该方法使网络消息依最大允许的延迟时间从小到大排序，并在一定网络负载下保证所有消息传输的实时性．本算法得出的结果与国外较成熟的工程实例相比有相当的精度，证明本文的分析和算法是合理有效的．

机载LTPB与FDDI网络分析与比较

对ＬＴＰＢ和ＦＤＤＩ两种光纤数据总线的拓扑结构、传输协议和消息延时等特性进行了比较分析。ＬＴＰＢ总线是为航空电子系统设计的网络协议，它具有功耗低，容错能力和实时性强的特点，将成为未来飞行器上总线系统的主流。ＦＤＤＩ可支持很大的网络规模，技术成熟成本低。

机载令牌传递总线网络可靠性分析

针对机载线性分牌传递网络（LTPB），提出网络系统可靠性的研究应考虑网络拓扑结构和系统协议两方面的影响因素。导出了LTPB网络系统可靠庭模型，通过分析指出了采用双总线冗余对于机载网络是合理且必要的，此时，协议控制器是影响系统可靠性的主要因素。

航空电子环境下FC网络的建模与仿真

机载网络是航空电子系统的重要部分.从航电系统对数据传输的需求出发,研究了光纤通道(FC,Fibre Channel)网络复杂混合拓扑的建模与仿真.在协议分析的基础上,将不同拓扑结构的网络抽象成终端与交换机模型的组合,并分别建模.基于离散事件系统仿真方法构建了适合航空电子环境的FC网络仿真平台,并提供网络吞吐量、延迟和实时性等性能指标的评价方法.仿真结果与实测数据相对比,误差小于10%,验证了模型的有效性.使用仿真模型进行案例分析,对机载FC网络做出性能评价.

光纤通道综述

光纤通道是新一代网络和总线技术,它支持多种媒介和连接器件,使得在同一物理接口之上运行当今流行的通道标准和网络协议成为可能,具有延迟低、兼容性好、可靠性高、传输速度快和传输距离远等优点。从系统角度对光纤通道协议进行了综合论述,包括体系结构、主要特点与基本内容、应用领域和研究热点等,以1553B军用标准为例阐述了光纤通道的多协议映射机制。

硬实时系统在强分区约束下的双层分区调度

文中研究了硬实时系统在强分区约束下的双层分区的调度问题,合理建立了强分区约束下的双层分区调度模型,给出了最坏情况下的分区任务集可调度的判定条件.同时,在此基础上,提出了与分区利用率匹配的分区设计方法,导出了该方法下的系统可调度利用率的最小上限.仿真实验表明,在严格实时的条件下,文中提出的方法相对于现有方法更具优越性,并提高了分区可调度利用率的最小上限.

航电系统SCI互连的可靠性模型研究

研究未来航电系统关键协议———SCI(可扩展的一致性接口 )的可靠性建模问题 .从SCI互连的基本模型出发 ,提出了基于任务的系统可靠性分析方法 ,建立了系统的可靠性模型 ,并针对航电系统中SCI的蝶型互连进行了可靠性分析 。

基于TTE的改进加权轮询调度算法

在时间触发以太网(TTE)中,TT消息优先级最高,RC消息只能在TT消息调度的离散时间片内传输,因此,TT消息离线调度表的设计会对RC消息调度产生一定影响。针对这一问题,提出了基于最优时间片的改进加权轮询(MWRR)调度算法。首先,通过TT消息约束条件限制获得TT消息离线调度表,进而得到保证RC消息较大资源利用率的时间片信息;其次,在离散时间片对不同类型RC消息进行调度,并运用网络演算方法对其最坏端到端延迟进行分析;最后,通过实验仿真证实了本文算法不仅具有较低的复杂度和较好的公平性,保证了实际应用中算法的可行性,而且在时延性方面均优于先到先得(FIFO)、优先级(PQ)和加权轮询(WRR)调度算法。

时间触发AFDX网络的设计和实时性分析

时间触发机制可以近一步提高航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)的确定性,保障时间关键消息具有完全的时间确定性.将时间触发机制引入了AFDX网络,设计了时间触发ADFX网络(TTAFDX,Time-Trig-gered AFDX)的体系结构,包括协议栈、虚拟链路类型、端系统调度、交换机调度、透明通信机制和降级通信机制,并且设计了端系统和交换机的时刻调度算法.对TTAFDX网络从理论和仿真实验两方面进行了分析,验证了TTAFDX网络对时间关键消息的完全时间确定性的保障.

航空电子双层任务分区调度设计

针对严格实时的航空电子分区调度问题,建立了操作系统采用轮转调度策略,分区里采用动态优先级调度策略的双层任务调度模型.针对可调度性分析问题,利用轮转调度周期和分区任务执行系数作为关键参数,在任务时间需求函数的基础上,计算系统消耗时间,得出了系统可调度性的判定定理;同时考察存在释放抖动的时候可调度情况,提出了可调度性的计算边界;通过考察任务周期和轮转调度长度的关系,得出了分区可调度情况下任务负载的理论上限.针对分区设计问题,通过考察关键时刻点,给出了分区调度关键参数的解析模型,在此基础上提出了分区可设计的判定定理,最后给出实例进行具体说明.