基于样本路径分析的交换式以太网实时通信调度方法.doc

基于样本路径分析的交换式以太网实时通信调度方法 第26卷第5期 2005年9月 航空学报 ACTAAER0NAUTICAETASTR0NAUTICASINICA Vo1.26NO.5 Sept.2005 文章编号:1000—6893(2005)05—0574—07 基于样本路径分析的交换式以太网 实时通信调度方法 李峭,张晓林,熊华钢 (北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083) ASamplePathApproachforReal—timeCommunicationSchedulinginSwitchedEthernets LIQiao,ZHANGXiao—lin,XIONGHua—gang (SchoolofElectricalandInformationEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics, Beijing100083,China) 摘要:在离散事件动态系统(DiscreteEventDynamicalSystem,DEDS)有限摄动分析(FinitePerturbation Analysis,FPA)的理论框架下,通过样本路径(SamplePath),分析了实时数据包在以太网交换设备中多路复 用排队的行为;根据各个通信任务不同的实时性与重要性指标,提出了数据包在发送节点上的保持(holding) 延迟的调节机制,避免了交换机多路复用器过度地拥塞.在新的通信任务动态加入的情况下,该机制能够即 时地规划调度,适用于信息一体化环境下,航空器等运动平台电子系统中,本地与远程接人的数据高动态交互 的交换式以太网环境. 关键词:计算机网络;实时通信;样本路径;交换式以太网;有限摄动分析 中图分类号:TP393.01文献标识码:A Abstract:IntermoftheFinitePerturbationAnalysis(FPA)theoryinDiscreteEventDynamicalSystems (DEDS),thebehaviorofpacketmultiplexinginEthernetswitchesisanalyzedbythesamplepathapproach. Consideringbothtimelinessandimportancerequirementsofvariouscommunicationtasks,wepresentanevent— basedreal——timeswitchEthernetschedulingmechanismispresentedandandynamicaldecisionalgorithmtOas—— signandcontrolthepacketholdingdelaysineachsourcehostsisdeveloped.Thealgorithmcanreliefover- rangecongestioninmultiplexersandcanmakedynamicalschedulesonlybylocalparametersfornewaccessing operations.Thismechanismplaysasoundroleprospectivelyinintegratedplatformelectronicssystemswith dynamicallocalandremotedatainter-transmissionsunderintegratedinformationnetworkingscenarios. Keywords:computernetwork;real—timecommunication;samplepath;switchedEthernet;finiteperturbation analysis 在信息一体化环境下,航空器,舰船等运动平 台之间的互连网络成为分布式系统体系结构的中 心,然而,这并不意味着平台职能的弱化,相反,它 们将更加自主地搜集传递信息并协作执行实时任 务.本文关注平台内部采用交换式以太网互连的 实时通信问题,通过样本路径(SamplePath)分析 数据包在以太网交换设备中多路复用排队的行 为,提出一种源节点保持(Holding)延迟动态控制 机制,适应于平台电子系统中本地与远程接入的 数据高动态交互的实时应用. 信息一体化环境中,平台上的实时任务分为设 备级,任务级,系统级,甚至达到高层决策运筹的层 次.自从上世纪8O年代末,在实时系统研究领域 收稿日期:2004—07—27;修订日期:2005—01—27 基金项目:国家自然科学基金资助项目 中,就注意到与传统的设备级静态实时系统调度不 同,高层实