IEEE-1394b总线等时传输性能分析

IEEE-1394b是一种高速数据总线,已成功应用于航空电子中.其等时传输保证数据传输具有确定的延时,广泛应用于多媒体数据的传输.为解决等时传输中的性能评价问题,基于确定与随机Petri网(DSPN,Determ inistic and Stochastic Petri Net),建立了IEEE-1394b总线等时传输的模型.模型考虑了对等时传输性能影响较大的带宽预留和仲裁机制的影响,精确描述了总线行为.通过对模型的仿真分析,得到了等时传输的吞吐量和平均等待时间等性能指标与节点数量、数据包大小以及数据包到达速率的关系,并得到了IEEE-1394b等时传输总线吞吐量的极限.     

IEEE-1394异步传输机制建模及性能分析

高速数据总线技术是航空电子中的关键技术之一.IEEE-1394是一种串行高速数据总线,已经成功应用于航空电子中.其异步传输模式保证数据传输的可靠性,广泛用于命令、状态数据的传输.为解决IEEE-1394总线异步传输过程中的传输延时、吞吐量以及总线利用率等问题,基于确定与随机Petri网(DSPN,Deterministic and Stochastic Petri Nets),建立了IEEE-1394总线异步传输的节点模型,并基于模型仿真分析了其异步传输系统的性能.通过仿真研究得到了IEEE-1394异步传输系统吞吐量、平均等待时间等性能指标同数据包大小和数据到达速率的关系,并给出了IEEE-1394异步传输数据包到达速率极限的计算方法.     

IEEE-1394b互连网络的可靠性建模

对于IEEE-1394b互连的可靠性计算问题,从IEEE-1394b的拓扑结构出发,提出了基于任务的系统可靠性分析方法,建立了IEEE-1394b互连系统的可靠性模型,并给出了系统可靠度矩阵的定义.针对IEEE-1394b协议的特性,提出了IEEE-1394b互连系统的互连矩阵定义.对IEEE-1394b互连系统在航电系统的典型应用进行建模分析,给出其任务路径集和单一路径失效概率,得到了任务路径的可靠度.通过分析中继端口单元对任务路径的影响,得到了中继端口单元对于IEEE-1394b互连可靠性影响最大的结论.      

IEEE 1394协议虚拟复合MAC工业现场总线研究

为解决一个总线回路中不同类型设备通信的性能和效率问题,提出一种采用IEEE 1394总线协议和虚拟复合MAC(Media Access Control)的工业现场总线协议.在IEEE 1394基本协议层的基础上设计虚拟MAC子层,通过附加总线配置实现节点功能的区分,利用等时数据传输和异步数据传输实现时分多址、仲裁、轮询、令牌等MAC方式的数据通信.      

基于SEDA架构的网格服务容器设计与实现

网格服务容器是服务网格中的基础模块,负责屏蔽资源的异构性并和网格服务的运行提供支持.大多数网格服务容器均采用基于线程的并发机制来处理用户请求,在性能和可伸缩性上都存在局限.采用分级事件驱动架构SEDA(Staged Event Driven Architecture),通过划分阶段Stage的方式解除耦合,在阶段之间采用事件进行异步消息通信,结合非阻塞的I/O机制设计实现了一个事件驱动的网格服务容器,并从吞吐量、平均响应时间等方面和基于线程的服务容器进行了比较.结果表明事件驱动架构的确能在性能和可伸缩性方面带来效益,异步通信方式有效的减少了系统中的同步阻塞,带来更好的并发性.      

航空电子系统的光纤网络结构与技术

针对先进航空电子系统对数据网络的高速和混合通信的需求,基于分布式控制、实时存取和故障容忍的设计思想,进行了分布式光纤网络的结构设计和协议选择.重点分析了光纤链路、介质访问控制协议、拓扑、容错技术和网络管理软件.分析结果表明,基于1394b总线的分布式容错光纤网络能提供确定和可靠的通信,同时该吉比特光纤链路满足误码率要求且功率余量达13dB.因此它是具有高带宽、低延迟和易扩展优势的高综合网络结构.      

并发多媒体负载访问存储系统的模型分析

多媒体应用要求存储系统提供满足服务质量QoS(Quality of Service)需求的数据访问服 务,反应时间超过截止期限的访问请求必须小于一定的比例.在开放环境下,并发多媒体负载中访问请求的随机性增加了实现这一目标的难度.并发多媒体应用的访问请求经汇聚后到达存储系统的过程服从泊松分布,存储系统的服务时间服从指数分布;并发多媒体负载访问存储系统的过程用M/M/1排队论模型描述.通过对该模型的分析推导出构成并发负载的多媒体应用数量N与负载中访问请求的响应时间分布之间的关系.仿真试验的结果证明该模型对于保证并发多媒体应用的QoS是非常有效的.     

FC-AE-1553网络的“并发交换式”动态带宽调度机制

为提高航天航空网络传输性能,针对低轨空间舱内有效载荷系统的特点及有效载荷系统数据传输的要求,将空间有效载荷系统的数据分为周期性业务、突发性业务及强时效性业务3种业务类型,并综合分析3种业务特征,提出了一种可应用于FC-AE-1553网络的“并发交换式”动态带宽调度（DBA）机制,即突发性业务传输采用“并发交换式”的动态带宽分配,周期性业务采用静态固定带宽分配,强时效性业务采用抢占式带宽分配的方案。采用理论分析和仿真验证的方式分析了该调度机制的可行性,并通过OPNET仿真软件建立了FC-AE-1553网络仿真平台。结果表明,相比FC-AE-1553网络传统的“总线式”调度机制,所提机制可将FC-AE-1553网络的吞吐量提高10倍以上,且当网络节点数为32时,FC-AE-1553网络的吞吐量可从2.8 Gb/s提高到46 Gb/s,突发性业务的平均时延可降低1个数量级。      

基于策略的网格应用服务QoS管理模型

R.Al-Ali提出了一个基于网格的服务质量(QoS)管理框架模型,该模型将网格QoS问题划分为应用层QoS、网格中间层QoS以及网络层QoS,并重点对应用层的QoS表示和优化等问题进行了研究.目前关于网格QoS方面的大多数研究都集在对应用层如何扩充WSDL文档以实现服务等级协商(SLA)的表示等问题上.对于如何将应用层所需要的QoS与网络传输层的QoS机制模型结合起来以适合于网格计算的研究还是相当少,为此提出了一种基于策略的网格QoS管理模型,该模型既能够屏蔽由于网格应用服务使用不同的QoS级别带来的映射差别,也能够屏蔽由于跨越不同组织所采用不同QoS机制模型带来的映射差别.当组织的QoS机制模型采用差分模型(DiffServ)时,对所提出的模型进行了初步仿真,仿真结果表明可以将这一策略模型集成到开放网格服务体系(OGSA)中实现对网格应用服务的QoS管理.     

IEEE1394 总线容错性研究

IEEE1394 总线正逐步应用于航天电子系统, 因此对其容错性进行研究是非常必要的. 本文对IEEE1394总线的物理层与链路层接口部分在信号传输中可能存在的错误以及如何容错进行了研究, 重点分析了物理层控制双向总线时可能出现的各种错误, 并给出了链路层的容错方法, 这样可以在很大程度上提高网络系统运行的可靠性.      

无人直升机系统CAN总线应用层协议设计

为了将CAN(Controller Area Network)总线应用于无人直升机系统,设计一种具有通用性的CAN应用层协议.针对CANaerospace V1.7版协议在无人直升机系统应用的数据定义、测控带宽等问题进行改进.重新设计定义了基本帧格式和数据标识号,提出一种适用无人直升机系统应用的CANauh协议.为了对CANauh协议进行验证,以一种基于CAN总线的无人直升机航空电子系统为对象进行CAN总线数据内容、调度表、总线负载的设计和CANoe数字仿真.CANauh协议在10 ms基本周期的总线负载为40.83%,数据可扩展定义空间为67.4%,测控系统带宽具有66.7%的占空比,满足无人直升机系统的指标要求.CANauh协议可以促进CAN总线在无人直升机系统中的应用,避免重复性设计,增加各个系统间的互操作性,降低开发维护成本.      

航空电子高速交换式网络的服务质量保证方法

以保证航空电子高速交换式网络的实时性和高带宽为目的,提出光纤通道(FC,Fibre Channel)通信协议承载于波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)传输机制之上的架构.采用适用于实时交换的周期性数据流模型,提出了基于负载匹配的输出轮询(LOR,Load-matching Output Round)调度算法.该算法仅使用一次仲裁即可达到输入/输出的最大匹配(100%).给出LOR算法的核心代码,时间复杂度仅为O(1),易于在硬件中实现.最后通过将LOR算法嵌入到网络处理器中,注入时间敏感的负载流量,以服务质量特性(延迟、吞吐和超时消息数)为性能衡量指标进行实验,结果表明LOR算法在轻负载(30%)下,服务质量特性与经典算法(iSLIP, DRR, EDRR)基本持平;在重负载(70%)下,仅LOR算法能满足延迟的实时性要求,且LOR吞吐率高于经典算法近10个百分点,超时消息数比经典算法少了100个以上.