时间触发以太网仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及时间触发以太网仿真系统，该系统包括网络规划单元、网络调度单元、通信仿真单元及时间同步仿真单元；所述网络规划单元包括用于生成网络拓扑文件的网络拓扑规划模块、用于配置网络流量参数及每条流量传输路径的网络流量配置模块；所述网络调度单元用于根据网络拓扑信息及流量信息，生成满足设定网络约束条件下的网路调度表；所述通信仿真单元用于实现不同类型业务的通信仿真；所述时间同步仿真单元用于实现消息固化、压缩、时钟同步服务、集群监测及状态机时钟同步功能。本发明专利技术的系统较之仅对时间同步功能进行仿真的现有技术，本发明专利技术的仿真系统更加全面深入。

Time Triggered Ethernet Simulation System

The invention relates to a time-triggered Ethernet simulation system, which comprises a network planning unit, a network scheduling unit, a communication simulation unit and a time synchronization simulation unit. The network planning unit includes a network topology planning module for generating network topology files, a network traffic configuration module for configuring network traffic parameters and each traffic transmission path. The degree unit is used to generate a network scheduling table according to the network topology information and traffic information, which satisfies the set network constraints; the communication simulation unit is used to realize communication simulation of different types of services; and the time synchronization simulation unit is used to realize message solidification, compression, clock synchronization service, cluster monitoring and state machine clock synchronization functions. The simulation system of the present invention is more comprehensive and in-depth than the existing technology which only simulates the function of time synchronization.

【技术实现步骤摘要】
时间触发以太网仿真系统
本专利技术属于通信网络
，具体涉及一种时间触发以太网仿真系统。
技术介绍
伴随航空和航天电子技术的飞速发展，传统总线已经不能满足新型航空及航天电子系统的技术总体设计需求，因此目前传统的总线技术正逐步被新一代航空数据总线技术所替代，目前国外新型的商业和军用航空航天项目中的电子系统采用的总线已经开始转向光纤通道(FiberChannel，FC)、航空电子全双工交换式以太网(AvionicsFull-DuplexSwitchedEthernet，AFDX)、SpaceWire、Time-triggeredProtocol(TTP)和Time-triggeredEthernet(TTE)。新一代总线技术相比于传统的总线可以提供更高带宽、更高可靠性和低延迟性，能够很好地满足新一代航空航天电子系统的技术设计要求。另外，近年来科技快速发展，尖端技术不断应用到新的航空航天系统中，高实时性的指控指令、大数据量的图像和视频数据以及精确制导雷达的海量数据等都需要高速实时的传输；轨道交通、汽车船舶、工业控制及安全关键领域也需要更加高速实时的通信。如果不具备高精度的时钟同步，这些系统的管理、协调、控制盒数据高速实时的传输就难以得到保证。时钟同步是未来系统的必然发展趋势。TTE是国际上最新的一项基于以太网的新型总线技术，它具备最高等级的安全性、可靠性及确定性网络。该总线技术兼容了时间触发协议和以太网技术的优势，能够在同一个网络平台上兼容普通网络数据流、AFDX数据流和TTE网络数据流，具备更高的安全性和强有力的容错机制。TTE是在普通交换式以太网基础上，经过增加实时性和可靠性设计而实现的。具体的形成过程为，在非确定性的普通以太网中引入时钟同步技术，使之成为具有全局同步时钟的确定性网络，在此基础上，增加了TT通信和RC通信，采用合理的调度策略协调TT帧、RC帧、BE帧之间对设备和链路的争用，并且增加了安全机制来保障TTE功能的良好实现。AS6802协议主要定义了一种高精度且容错的同步技术，可为TTE建立和保持低延迟、低抖动、高精度的全局同步时钟，保障和加强了TTE网络服务质量。由于TTE具备对标准以太网完全的兼容性、访问控制的有效管理、有效的资源利用率、可扩展的容错机制及精确的系统诊断和良好的综合性等优势，所以TTE是未来通信发展的一个重要方向，在将来必然有广泛的应用领域。专利CN102282787A(将分布式计算机网络中的本地时钟同步的方法)，详细描述了分布式计算机网络中各个节点实现时间同步的方法，但该专利仅描述了时间同步功能。专利201310664838.6(一种模拟交换式以太网时钟同步的仿真系统)，对时间同步功能进行模块化，详细介绍了每一个模块的功能，并用仿真方法进行了实现，可扩展性比较好，但也主要关注时间同步功能。
技术实现思路
本专利技术提供了时间触发以太网仿真系统，以解决现有的时间触发以太网仿真技术对于时间触发以太网的仿真不够全面的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术的时间触发以太网仿真系统包括网络规划单元、网络调度单元、通信仿真单元及时间同步仿真单元；所述网络规划单元包括用于生成网络拓扑文件的网络拓扑规划模块、用于配置网络流量参数及每条流量传输路径的网络流量配置模块；所述网络调度单元用于根据网络拓扑信息及流量信息，生成满足设定网络约束条件下的网路调度表；所述通信仿真单元用于实现不同类型业务的通信仿真；所述时间同步仿真单元用于实现消息固化、压缩、时钟同步服务、集群监测及状态机时钟同步功能。所述网络规划单元还包括场景故障设置模块，用于根据假设出现的网络错误场景生成故障场景设置文件。该系统还包括网络冗余模块，该模块在网络拓扑规划时设置两个冗余网络，在网络流量配置中给两个冗余网络设置相同的流量配置。该系统还包括网络性能评价模块，用于获取时间触发以太网仿真系统的网络性能参数的仿真结果，并将仿真结果显示出来。所述网络性能参数包括时间触发仿真系统的延迟、抖动、带宽、丢包率、吞吐量及时钟精度。所述设定网络约束条件包括应用程序约束、路径依赖约束、交换机约束或端到端传输约束。所述时钟同步模块通过端系统和交换机两种模型实现时钟同步功能，所述端系统包括固化模块、状态机模块、调度模块、调度器模块、流量模块及固化模块；所述交换机包括时钟模块、同步模块及接口模块。所述通信业务仿真模块通过端系统和交换机模块来实现，所述端系统模块包括调度层、队列层及消息应用层；所述交换机模块包括消息路由模块和交换机端口模块。所述网络错误场景包括通信业务帧长错误、时间触发帧发送时间错误、时间触发帧转发时间错误、时间触发帧接收时间错误、不一致故障、遗漏故障及静默故障。所述网络拓扑规划模块通过图形化编辑软件编辑图形获取网络拓扑结构，或直接导入事先已配置好的网络获得网络拓扑结构。本专利技术的有益效果是：本专利技术的时间触发以太网仿真系统包括网络拓扑规划、网络调度、时钟同步算法仿真和通信业务仿真单元，较之仅对时间同步功能进行仿真的现有技术，本专利技术的仿真系统更加全面深入。本专利技术的仿真系统还设置有网络冗余容错仿真、网络性能评价仿真模块，其中网络冗余容错仿真模块实现了时钟和数据的冗余容错功能，使仿真系统更加接近实际的以太网。网络性能评价仿真模块实现了时间触发仿真系统的延迟、抖动、带宽、丢包率、吞吐量、时钟精度等网络性能参数的仿真，大大提高了分析时间触发以太网的性能的便利性。附图说明图1时间触发以太网仿真系统框架示意图；图2网络拓扑配置界面示意图；图3PCF流量配置界面示意图；图4通信业务流量配置界面示意图；图5网络调度表输出示意图；图6图形化的网络调度表示意图；图7端系统时钟同步模型示意图；图8交换机时钟同步模型示意图；图9端系统通信模型示意图；图10交换机通信模型示意图；图11故障场景设置示意图；图12网络性能评价示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步详细介绍。如图1所示，本专利技术的时间触发以太网仿真系统网络规划单元、网络调度单元、通信仿真单元及时间同步仿真单元。网络规划单元包括用于生成网络拓扑文件的网络拓扑规划模块、用于配置网络流量参数及每条流量传输路径的网络流量配置模块；网络调度单元用于根据网络拓扑信息及流量信息，生成满足设定网络约束条件下的网路调度表；通信仿真单元用于实现不同类型业务的通信仿真；时间同步仿真单元用于实现消息固化、压缩、时钟同步服务、集群监测及状态机时钟同步功能。下面对上述各个单元进行详细阐述：1)网络规划单元网络规划单元包括网络拓扑规划和网络流量配置模块。其中，网络拓扑规划部分能通过人机交互界面生成网络拓扑文件，为系统中的网络调度与网络仿真提供网络拓扑信息，同时它还支持拓扑的自由调整和保存；网络拓扑规划模块是一个图形化编辑框架，可通过用户键盘以及鼠标作为输入，同样也可以通过文件读取已有配置文件进行拓扑的输入。具体的，如图2所示，在网络拓扑的图形编辑软件中，可以用鼠标拖到工具栏中的元素到编辑区域，然后用连线工具把各个网络节点连接起来，进而构成网络的物理拓扑，编辑区中的每一个元素都可以在属性区域进行配置。网络拓扑的图形编辑支持新建、移动、删除网络节点；同时选择多个网络节点；查看及修改节点的属性；也可对集成周期、集群周期、带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.时间触发以太网仿真系统，其特征在于，该系统包括网络规划单元、网络调度单元、通信仿真单元及时间同步仿真单元；所述网络规划单元包括用于生成网络拓扑文件的网络拓扑规划模块、用于配置网络流量参数及每条流量传输路径的网络流量配置模块；所述网络调度单元用于根据网络拓扑信息及流量信息，生成满足设定网络约束条件下的网路调度表；所述通信仿真单元用于实现不同类型业务的通信仿真；所述时间同步仿真单元用于实现消息固化、压缩、时钟同步服务、集群监测及状态机时钟同步功能。

【技术特征摘要】
1.时间触发以太网仿真系统，其特征在于，该系统包括网络规划单元、网络调度单元、通信仿真单元及时间同步仿真单元；所述网络规划单元包括用于生成网络拓扑文件的网络拓扑规划模块、用于配置网络流量参数及每条流量传输路径的网络流量配置模块；所述网络调度单元用于根据网络拓扑信息及流量信息，生成满足设定网络约束条件下的网路调度表；所述通信仿真单元用于实现不同类型业务的通信仿真；所述时间同步仿真单元用于实现消息固化、压缩、时钟同步服务、集群监测及状态机时钟同步功能。2.根据权利要求1所述时间触发以太网仿真系统，其特征在于，所述网络规划单元还包括场景故障设置模块，用于根据假设出现的网络错误场景生成故障场景设置文件。3.根据权利要求1所述时间触发以太网仿真系统，其特征在于，该系统还包括网络冗余模块，该模块在网络拓扑规划时设置两个冗余网络，在网络流量配置中给两个冗余网络设置相同的流量配置。4.根据权利要求2所述时间触发以太网仿真系统，其特征在于，该系统还包括网络性能评价模块，用于获取时间触发以太网仿真系统的网络性能参数的仿真结果，并将仿真结果显示出来。5.根据权利要求4所述时间触发以太网仿真系统，其特征在于，所述网络性能参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明锁，金雷泽，孟冬冬，孙文中，姜良伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41