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文檔簡介
1、本論文的研究課題是航空科學(xué)基金項目“面向航空電子綜合系統(tǒng)的光纖傳輸交換技術(shù)研究”(02F53031)的組成部分。國外第四代航空電子綜合系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是一個基于光互連的機(jī)群系統(tǒng)。開展面向新一代航空電子綜合系統(tǒng)的高速通信網(wǎng)絡(luò)的研究,對我國國防建設(shè)具有很重要的現(xiàn)實意義。本文將圍繞機(jī)群互連網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議展開研究,主要研究工作包括以下幾個方面: 目前常用的機(jī)群互連網(wǎng)絡(luò),通常采用數(shù)據(jù)包實現(xiàn)軟件通信協(xié)議的控制,通信開銷較大。本文提出并設(shè)計
2、了一種信令控制交換網(wǎng)絡(luò)TC-NET(TokenControlNetwork),TC-NET通過通信協(xié)議中的多層次控制信令,對通信協(xié)議進(jìn)行控制,有效地提高了數(shù)據(jù)通信效率。 在千兆以太網(wǎng)等商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,通信描述符通常都采用軟件的方法實現(xiàn),每次數(shù)據(jù)通信過程中,網(wǎng)卡都至少需要兩次訪問物理內(nèi)存:第一次從內(nèi)存中獲取通信拙述符,然后再次訪問內(nèi)存,取得用戶數(shù)據(jù),因此通信開銷較大。本文采用軟硬件協(xié)同的設(shè)計思想,提出在網(wǎng)卡中設(shè)置通信描述符硬件,來支持
3、數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)通信過程中,只需訪問一次內(nèi)存,從而提高了通信效率。TC-NET的通信延遲為4微秒,而千兆以太網(wǎng)的通信延遲為19微秒。 作為機(jī)群系統(tǒng)快速通信的標(biāo)準(zhǔn),VIA已經(jīng)在業(yè)界獲得了廣泛地支持。本文采用軟硬件協(xié)同的設(shè)計思想,提出了支持VIA標(biāo)準(zhǔn)的用戶層傳輸機(jī)制TC-VIA(TokenControlVirtualInterfaceArchitecture)設(shè)計方案,來實現(xiàn)信令控制交換網(wǎng)絡(luò)TC-NET的用戶層通信協(xié)議。TC-V
4、IA通過基于Linux底半函數(shù)的核心代理機(jī)制,一方面在通信的發(fā)送端和接收端實現(xiàn)了零拷貝數(shù)據(jù)通信,另一方面實現(xiàn)了軟件VI隊列的管理。與采用全軟件方法實現(xiàn)的VIA相比,TC-VIA具有更好的通信性能;與采用全硬件方法實現(xiàn)的VIA相比,TC-VIA具有很好的靈活性和可擴(kuò)展性。 提出在互連網(wǎng)絡(luò)中采用硬件的方法來實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)先級實時通信協(xié)議,構(gòu)成EDF(EarliestDeadlineFirst)實時通信網(wǎng)絡(luò),滿足航空電子綜合系統(tǒng)對實時通信
5、的需要。以太網(wǎng)等商業(yè)網(wǎng)絡(luò)通常采用軟件方法實現(xiàn)實時調(diào)度,支持實時通信,通信延遲通常在毫秒級。本文提出的EDF實時通信網(wǎng)絡(luò)通過硬件邏輯實現(xiàn)實時調(diào)度,可提供小于10微秒的實時通信延遲,相對于以太網(wǎng)等商業(yè)網(wǎng)絡(luò),EDF實時通信網(wǎng)絡(luò)通信性能有很大的提高。美國的RaceWay實時通信網(wǎng)絡(luò)采用硬件的方法實現(xiàn)了靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度協(xié)議,它是作者所查資料中,實時通信性能最好的通信網(wǎng)絡(luò)。本文提出的EDF實時通信網(wǎng)絡(luò)與Raceway網(wǎng)絡(luò)相比,通信延遲相當(dāng),但具有通信
6、調(diào)度靈活性好、系統(tǒng)吞吐量高等優(yōu)點(diǎn),可更好地支持不規(guī)則消息流的實時通信。 在實際復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)中,硬實時通信任務(wù)要完成實時通信,需要同時獲得多個通信鏈路才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為在復(fù)雜實時通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)硬實時通信功能,本文提出了MEDF算法(Multi-resourceEarliestDeadlineFirst),進(jìn)行硬實時通信的可行性測試。MEDF算法測試通過的消息流能夠在EDF實時通信網(wǎng)絡(luò)中保證得到硬實時地通信服務(wù)。復(fù)雜度分析表明,M
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