基于業(yè)務的TCSN網(wǎng)絡調度算法應用研究.pdf

1、TCSN（Train Service And Control Network，列車控制與信息服務網(wǎng)絡，國家科技支撐計劃2015BAG14B00）的目標是構建具有大帶寬、高可信、高可靠、可重構和智能化特征達到國際領先水平的列車控制與服務網(wǎng)絡。ETB(Ethernet Train Backbone)是TCSN網(wǎng)絡的重要參考網(wǎng)絡，它與工業(yè)以太網(wǎng)一樣擁有高帶寬優(yōu)勢，同時又能確保實時通信數(shù)據(jù)的實時性，并且對多種類型的組網(wǎng)具有很強的兼容性。因此，基

2、于ETB的調度算法的研究對TCSN網(wǎng)絡的研制具有重要的參考價值和指導意義。
　　本文的主要內容包括以下幾個方面:
　　首先，深入研究了OPNET網(wǎng)絡仿真軟件三層建模機制，采用該軟件搭建了ETB的網(wǎng)絡仿真平臺，主要包括:網(wǎng)絡拓撲模型、節(jié)點模型、進行模型以及統(tǒng)計探針的搭建。該平臺實現(xiàn)了如下功能:(1)實現(xiàn)了ETB網(wǎng)絡的初運行TTDP協(xié)議。(2)實現(xiàn)了設備端的數(shù)據(jù)產(chǎn)生功能，根據(jù)ETB網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生了四種優(yōu)先級數(shù)據(jù)，并隨機分配目

3、的地址。(3)實現(xiàn)了ETB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸功能即在傳輸過程中中間節(jié)點間的轉發(fā)功能。(4)搭建了統(tǒng)計探針對吞吐量和延時等進行了統(tǒng)計。
　　其次，分析了IEC61375-2-5協(xié)議和典型網(wǎng)絡調度算法，以ETB為研究對象，為滿足列車網(wǎng)絡過程數(shù)據(jù)的實時性要求，設計了一種基于多優(yōu)先級業(yè)務的分層隊列調度模型。
　　再其次，針對TCSN網(wǎng)關數(shù)據(jù)量大的特點，對網(wǎng)絡調度算法的應用進行了研究。具體的研究內容如下:(1)針對目前列車網(wǎng)絡廣泛使用靜態(tài)

4、多優(yōu)先級調度策略對數(shù)據(jù)流進行調度的情況，使用了PQ調度算法并分析了ETB網(wǎng)絡的性能。(2)針對PQ調度算法在高優(yōu)先級數(shù)據(jù)量大的情況下，低優(yōu)先級數(shù)據(jù)出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象的問題，使用了PQBEDF調度算法并分析了ETB網(wǎng)絡的性能。(3)針對PQBEDF調度算法對硬件處理性能要求高的問題，應用了QLT調度算法并分析了ETB網(wǎng)絡的性能。(4)針對當高優(yōu)先級數(shù)據(jù)的隊列始終大于閾值時，低優(yōu)先級數(shù)據(jù)任然得不到很好調度的問題。對QLT調度算法的隊列選擇機制