專利名稱：一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的afdx端端時延上界計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種AFDX端端時延上界值的計算方法，尤其涉及一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
AFDX是在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802. 3以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上經(jīng)過補(bǔ)充、修改和限定而形成的適用于航空電子系統(tǒng)互連的網(wǎng)絡(luò)，傳輸速度能達(dá)到100Mbps，隨著上世紀(jì)90年代成功應(yīng)·用在空客A380而迅速發(fā)展起來。由于AFDX主要提供航空電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，保證及時準(zhǔn)確的發(fā)送數(shù)據(jù)是其設(shè)計的首要目標(biāo)，因此AFDX端端時延的準(zhǔn)確評估非常必要。目前對AFDX端端時延的多數(shù)研究主要包括仿真和解析計算兩種方法。仿真方法試圖通過模擬一系列真實(shí)網(wǎng)絡(luò)情景研究端端時延，由于網(wǎng)絡(luò)本身及業(yè)務(wù)剖面的復(fù)雜性，通過這種仿真估計得到的時延是不安全的。解析計算方法研究最多的是網(wǎng)絡(luò)演算方法，網(wǎng)絡(luò)演算是以最小加代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)分析方法，在近20年得到了廣泛的發(fā)展。通過網(wǎng)絡(luò)演算方法分析最差的數(shù)據(jù)傳輸情況，可以建立一套分析度量AFDX網(wǎng)絡(luò)性能的框架，通過該框架可以有效的計算AFDX端端時延上界值。然而以上確定端端時延上界仍存在以下問題1)AFDX網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)的實(shí)時性需求不同，目前關(guān)于業(yè)務(wù)流調(diào)度算法對于時延的影響分析尚顯不足；2)當(dāng)前時延的解析方法均假設(shè)在信息傳輸?shù)淖畋^條件下計算時延邊界的確定值，而通常網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中存在著諸多隨機(jī)影響因素，假設(shè)的最差情況發(fā)生概率極小，因此得出的時延邊界值普遍偏大。

發(fā)明內(nèi)容
(I)目的本發(fā)明的目的是為了解決AFDX網(wǎng)絡(luò)中端端時延上界分析過大的問題，而提供一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，它提出一種考慮業(yè)務(wù)流優(yōu)先級調(diào)度影響時延的分析模型，從而能計算出更加精確的AFDX端端時延上界值。(2)技術(shù)方案本發(fā)明一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，它基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算對AFDX網(wǎng)絡(luò)做出如下合理假設(shè)假設(shè)I交換機(jī)采用高低優(yōu)先級進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，采用非搶占式的方式發(fā)送高低優(yōu)先級數(shù)據(jù)?；谏鲜黾僭O(shè)，本發(fā)明一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，其流程圖如

圖1，該方法具體步驟如下步驟一首先確定待分析數(shù)據(jù)流在整網(wǎng)中的流程圖，形成如圖2所示的數(shù)據(jù)流流程圖(I)流程圖按照待分析數(shù)據(jù)流經(jīng)過的交換機(jī)以及物理鏈路依次繪出；(2)給流程圖中每個設(shè)備編號，把非待分析數(shù)據(jù)流(與待分析數(shù)據(jù)流競爭資源，稱之為交叉數(shù)據(jù)流)進(jìn)出的每個交換機(jī)分別用業(yè)務(wù)累積量為e (O和/)〉'(/)表示，而待分析業(yè)務(wù)流進(jìn)出串聯(lián)交換機(jī)用A (t)和D(t)表不；步驟二 確定待分析數(shù)據(jù)流的端端時延的組成部分根據(jù)數(shù)據(jù)流傳輸過程以及AFDX標(biāo)準(zhǔn)ARINC664Pt. 7規(guī)定，可以構(gòu)建如下的端端時延表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟一首先確定待分析數(shù)據(jù)流在整網(wǎng)中的流程圖，形成數(shù)據(jù)流流程圖 (1)流程圖按照待分析數(shù)據(jù)流經(jīng)過的交換機(jī)以及物理鏈路依次繪出； (2)給流程圖中每個設(shè)備編號，把非待分析數(shù)據(jù)流進(jìn)出的每個交換機(jī)分別用業(yè)務(wù)累積量W和A" 表示，而待分析業(yè)務(wù)流進(jìn)出串聯(lián)交換機(jī)用A(t)和D(t)表示； 步驟二 確定待分析數(shù)據(jù)流的端端時延的組成部分 根據(jù)數(shù)據(jù)流傳輸過程以及AFDX標(biāo)準(zhǔn)ARINC664Pt. 7規(guī)定，構(gòu)建如下的端端時延表達(dá) 式 m Dp - 16.5/..is + /77 X16//.S.十 Z m x/)V):, =1 其中，16. 5μ S是數(shù)據(jù)傳輸時產(chǎn)生的技術(shù)時延，πιΧ16μ S表示數(shù)據(jù)流經(jīng)過m個交換機(jī)所產(chǎn)生的非緩沖區(qū)產(chǎn)生的固定時延，而表示第i個交換機(jī)中數(shù)據(jù)流經(jīng)過緩沖區(qū)的可變時延； m 步驟三計算Σ/ 7χ/^:、的上界值/=1 (1)依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計的交換機(jī)設(shè)備，按照假設(shè)I的規(guī)定以及步驟I中得到的數(shù)據(jù)流流程圖，推導(dǎo)出第i條虛擬鏈路即VLi的數(shù)據(jù)流的到達(dá)曲線 參齡+u+it] 其中，Uu表示VLi的最大數(shù)據(jù)幀長，BAGi為VLi的最大包間隙，Jitter為抖動，Smaxii為物理巾貞長； (2)依據(jù)交換機(jī)輸出端口靜態(tài)優(yōu)先級邏輯的配置，給出交換機(jī)輸出端口對VLi的服務(wù)曲線為 IΣ 1^inax, / m)=(c- -]+ (Ki彡P(guān)) M BAijjL PAt) = {C- Σ(p+l^i^p+q) 其中，C為輸出端口的物理帶寬，P為高優(yōu)先級虛擬鏈路數(shù)，q為低優(yōu)先級數(shù)量； (3)由前兩步得到由p+q條到達(dá)曲線即VLi的到達(dá)曲線ai(t) = P it+σ i和交換機(jī)相應(yīng)提供的服務(wù)曲線1(0=民[卜1\]+，記p == ，屬于VLi的待分析的數(shù)據(jù)流在該交 -1/=I換機(jī)的可變時延Cli上界為Ui的概率關(guān)系為 Rk-i Pr(乂 > ",) < J ( aI exp(—雄,,.v,,)) p k=i 其中Λ( 、_ 2[( ;- + Pi (A) — P,sk+i)+ ]一i=l對于可變時延的上界值Ui的確定，做法是根據(jù)上式做出時延概率圖，然后在圖上選取規(guī)定的概率值對應(yīng)的時延大??；一般根據(jù)工業(yè)中的實(shí)際需求，如求使得f(Qi，β ^ui)為10_6時的Ui值為該時延上界； (4)重復(fù)(I)到(3)，直到數(shù)據(jù)流流程圖中所有交換機(jī)都遍歷之后把所有的時延上界Ui 步驟四根據(jù)步驟二和三，得到在某一概率下的待分析數(shù)據(jù)流的端端時延上界值，通過以上四個步驟，達(dá)到了基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算計算AFDX端端時延上界的目的。
全文摘要
一種基于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)演算的AFDX端端時延上界計算方法，它包括以下四個步驟步驟一，確定待分析數(shù)據(jù)流在整網(wǎng)中的流程圖，畫出數(shù)據(jù)流的流程圖；步驟二，分析數(shù)據(jù)流在整網(wǎng)中的端端時延的組成部分，得到端端時延的固定時延與可變時延的組成形式；步驟三，計算可變時延；步驟四，得到待分析數(shù)據(jù)流的端端時延上界。本發(fā)明考慮了數(shù)據(jù)流在隨機(jī)的干擾或者突發(fā)情況的影響，從統(tǒng)計復(fù)用獨(dú)立通信流中獲得更大的增益，同時還充分的考慮了交換機(jī)中高低優(yōu)先級配置以及調(diào)度算法對于時延的影響，這不僅能夠更精確的得到端端時延上界值，避免了過多的資源浪費(fèi)，還能在設(shè)計階段就能對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行預(yù)測，避免在搭建實(shí)際網(wǎng)絡(luò)不合格之后的浪費(fèi)。
文檔編號H04L12/24GK102780581SQ20121025377
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者伍志韜, 李瑞瑩, 黃寧 申請人:北京航空航天大學(xué)