面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入方法

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方法,在满足传统虚拟网络嵌入问题的总资源量限制条件的同时,保证时间触发(TT)流量的严格周期性。在求解过程中,根据与虚拟节点相连的链路中TT流量带宽需求及其总带宽资源需求对虚拟节点进行排序,利用广度优先搜索算法嵌入虚拟节点,并在候选最短路径集合中对虚拟链路进行路径规划;如果当前虚拟链路中TT流量不可调度,则进行局部虚拟节点重新嵌入与路径规划的迭代设计。仿真结果表明:TT-VNE方法的请求接受率不低于VNE-DCC、VNE-NTANRC-D、ELECTRE-VNE这3种既有方法,且当星型拓扑中虚拟网络请求数超过30时,其请求接受率比仅考虑网络拓扑属性和资源属性的VNE-NTANRC-D方法提高约14.3%。

时间敏感网络流量调度算法研究综述

时间敏感网络(Time-sensitive Networking,TSN)是一种新型确定性网络,具有低时延、低抖动等特点,能够满足现代网络传输控制的要求。流量调度是TSN标准中关键技术之一,用于确保流量传输的服务质量。首先对时间敏感网络的发展背景、重要机制、应用场景进行阐述,着重研究5种时间敏感网络流量调度机制,包括基于时间的整形机制、基于信用值的整形机制、循环队列转发机制、帧抢占机制以及异步流量整形机制;然后,分析了流量调度算法的研究现状,归纳和总结了时间触发(Time-triggered,TT)流和事件触发(Event-triggered,ET)流的调度算法,分析了目前流量调度算法存在的问题;最后,指出了TSN流量调度算法的发展方向和趋势。

基于可调度性排序的时间触发调度表生成方法

时间触发以太网(TTE)静态调度表的生成依据可满足性模理论(SMT);如果时间触发(TT)流量集合的规模较大,需要分批选取流量子集进行增量化调度求解,选取的次序对于计算耗时具有显著的影响。采用严格周期利用率因子(SPU)量化各条流量的可调度性,按照调度难度降序分批选取流量组成流量子集,并依次对流量子集进行SMT求解,同时采用可调度性检查和约束缩减措施,提出并形成了一种基于可调度性排序的增量化时间触发调度表生成方法。在求解过程中,如果出现局部不可调度的情况,则进行回溯操作;同时引入干涉时间作为已调度集合对于未调度集合的联合约束条件,大规模缩减了这两种集合之间的约束数量,进一步提高了求解效率。案例研究表明,与随机排序、周期升序和可调度难度升序的增量化调度方法相比,该方法的回溯次数随系统规模增长的速度显著降低。

基于LSTM的TTE网络速率约束流量预测

时间触发以太网(TTE)中的速率约束(RC)流量为事件触发流量,在RC流量动态调度的应用场景下,若能预测未来短时间内数条RC流量到达交换节点的序列,使交换节点提前进行调度决策,以减小RC流量时延,提高网络吞吐量。对RC流量到达序列预测问题进行了研究,建立了RC流量的到达序列模型,提出了基于长短期记忆网络(LSTM)算法的RC流量预测算法。利用OMNET++工具进行TTE网络仿真,得到多组混合关键性配置下RC流量的传输数据;以此作为输入样本对预测算法进行训练和测试。实验结果显示,LSTM算法在RC流量预测问题的准确率达到了70%以上。通过对比实验说明所提算法适用于RC流量预测场景。

超声波流量计自适应双门限触发法研究

介绍了一种准确计算超声波传播时间的方法——自适应双门限触发法。该方法是对双门限触发法的改进,使用AD采样得到接收信号最大峰值之前的每个峰值电压,通过单片机计算处理,计算出合适的触发电平。根据接收信号包络幅值变化,实时控制触发电平,有效地避免了因为信号包络幅值剧烈变化而误触发的现象。

面向大规模时间敏感网络的分组调度机制

针对大规模时间敏感网络中时间触发流量的确定性时延问题,提出了一种分组调度机制。所提机制通过拓扑修剪策略和基于谱聚类的流分组策略,避免了由于网络拓扑规模和流量规模剧增对调度响应速度的影响,提升了调度计算效率。仿真实验结果表明,所提机制在大规模调度的场景下,可以在较短时间内进行模型的求解,并且保证一定的调度成功率。

时间敏感网络中基于IEEE 802.1Qch标准的优化调度机制

针对通用的TAS复杂的门控规划的问题,借助IEEE 802.1Qch标准提出了缓存队列与硬件调度时隙自适配的高调度能力的流量调度机制。综合考虑流量与网络特征,实现调度粒度、求解时间与成本之间的平衡,基于自适应的队列与硬件调度时隙建立混合整数线性规划的路由与调度模型,旨在最大化映射到目标网络的时间敏感流数量,并通过均衡每个调度时隙所承载的流量进一步提高网络调度能力。通过不同场景得到流量与网络属性对于队列与硬件时隙长度的影响。仿真结果表明,所提算法在解决局域网的调度问题上能成功部署上千条时间敏感流量,与其他算法相比调度成功率最高可提高28%,具有可行的执行时间。

矿用超声波管道流量计的研制

文中设计了一种基于时间差法测量的矿用超声波管道流量计,介绍了传统时间差法中阈值法的测量原理。针对环境噪声较大时,传统时间差法第一波回波识别不准确的问题,重点论述了基于脉宽调制的超声波时间测量方法。在原理分析的基础上,给出了利用D触发器实现脉宽调制的测量方案,并对仪器本安电路进行了设计。通过精度实验认证,证明了本文设计的超声波管道流量计解决了传统测量方案中误差较大的问题,测量精度精度可达1.0级。

新型井下超声波流量计的设计

利用模拟电子线路和数字电路协同设计的方法,为高精度时间计数器TDC系统提供了清晰可信的脉冲宽度,保证了超声波流量计的工作性能。电路的前端采用高频信号的处理办法,对超声波回波信号进行了选频、检波、抗干扰等处理。使微弱信号在信噪比和相位失真度上都有很大提高。重点介绍以D触发器为主组成的超声波发射波与回波的过零点时差脉冲发生器,它是纳秒级时间计数器TDC准确可靠的前提。该系统经多次测量和中批量生产,取得了良好的效果。

基于DDQN的片上网络混合关键性消息调度方法

对片上网络(NoC)承载的混合关键性消息进行实时调度是其应用于航空电子系统片上多核通信的关键。为解决可满足性模理论(SMT)法求解效率低、低优先级消息等待延迟大的问题,提出了一种基于双深度Q网络(DDQN)的混合关键性消息调度方法。将虫孔交换机制下的消息调度问题建模为马尔可夫决策过程,建立包含环境、动作、状态、奖励的多层感知调度模型;随机生成多组分布不同的混合关键性消息作为训练样本,采用DDQN算法求解该调度模型;在此基础上,提出并实现了带孔隙DDQN算法,在保证时间触发(TT)消息可调度前提下为速率约束(RC)消息预留用于虫孔交换的时隙。算例研究表明:所提方法的求解时长及TT消息确定性端到端延迟的平均值均低于SMT法;带孔隙DDQN算法的RC消息延迟较不带孔隙DDQN算法和SMT法显著降低。