基于業(yè)務(wù)的TCSN網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法應(yīng)用研究.pdf

1、TCSN（Train Service And Control Network，列車控制與信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，國家科技支撐計(jì)劃2015BAG14B00）的目標(biāo)是構(gòu)建具有大帶寬、高可信、高可靠、可重構(gòu)和智能化特征達(dá)到國際領(lǐng)先水平的列車控制與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。ETB(Ethernet Train Backbone)是TCSN網(wǎng)絡(luò)的重要參考網(wǎng)絡(luò)，它與工業(yè)以太網(wǎng)一樣擁有高帶寬優(yōu)勢，同時(shí)又能確保實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，并且對(duì)多種類型的組網(wǎng)具有很強(qiáng)的兼容性。因此，基

2、于ETB的調(diào)度算法的研究對(duì)TCSN網(wǎng)絡(luò)的研制具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　首先，深入研究了OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件三層建模機(jī)制，采用該軟件搭建了ETB的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，主要包括:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、?jié)點(diǎn)模型、進(jìn)行模型以及統(tǒng)計(jì)探針的搭建。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了如下功能:(1)實(shí)現(xiàn)了ETB網(wǎng)絡(luò)的初運(yùn)行TTDP協(xié)議。(2)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備端的數(shù)據(jù)產(chǎn)生功能，根據(jù)ETB網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生了四種優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)，并隨機(jī)分配目

3、的地址。(3)實(shí)現(xiàn)了ETB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸功能即在傳輸過程中中間節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)功能。(4)搭建了統(tǒng)計(jì)探針對(duì)吞吐量和延時(shí)等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。
　　其次，分析了IEC61375-2-5協(xié)議和典型網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法，以ETB為研究對(duì)象，為滿足列車網(wǎng)絡(luò)過程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求，設(shè)計(jì)了一種基于多優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的分層隊(duì)列調(diào)度模型。
　　再其次，針對(duì)TCSN網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法的應(yīng)用進(jìn)行了研究。具體的研究內(nèi)容如下:(1)針對(duì)目前列車網(wǎng)絡(luò)廣泛使用靜態(tài)

4、多優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)度的情況，使用了PQ調(diào)度算法并分析了ETB網(wǎng)絡(luò)的性能。(2)針對(duì)PQ調(diào)度算法在高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)量大的情況下，低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象的問題，使用了PQBEDF調(diào)度算法并分析了ETB網(wǎng)絡(luò)的性能。(3)針對(duì)PQBEDF調(diào)度算法對(duì)硬件處理性能要求高的問題，應(yīng)用了QLT調(diào)度算法并分析了ETB網(wǎng)絡(luò)的性能。(4)針對(duì)當(dāng)高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的隊(duì)列始終大于閾值時(shí)，低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)任然得不到很好調(diào)度的問題。對(duì)QLT調(diào)度算法的隊(duì)列選擇機(jī)制