【技术实现步骤摘要】
多矩阵周期联合调度的时间触发业务调度表生成方法
本专利技术属于时间触发以太网
，尤其涉及一种时间触发业务调度表的生成方法，可用于航空电子、汽车电子等领域的时间触发TT业务调度。
技术介绍
传统以太网以其高带宽、低成本以及灵活的组网方式在工业界得到了广泛的应用和发展。但随着航空航天、高铁和工业自动化等工业领域发展，对于业务传输的确定性、安全性和实时性有了更高的要求，传统以太网作为事件触发通信网络，由于业务在传输过程中因链路冲突所致的排队时延是不确定的，因此无法在实时性和安全关键型系统中得到应用。时间触发以太网TTE通过在传统以太网的基础上增加时间同步服务和时间触发机制，形成了一种新型的混合时间触发和事件触发的通信网络，并且与传统以太网完全兼容。它将业务按照不同的实时性和安全性要求分为时间触发TT业务、速率受限RC业务以及尽力而为BE业务，从而在同一物理网络上为具有不同实时性和安全性要求的业务提供服务，得到了工业界的广泛认可和关注。在TTE网络中，时间触发TT业务传输的关键在于如何通过离线规划数据帧的传输时间点来避免数据帧竞争物理链路。目前国内外对TTE调度算法的研究主要集中在时间触发TT业务调度表的生成与优化方面。已有的时间触发TT业务调度算法如下：中国航空无线电电子研究所徐晓飞等人在北京航空航天大学学报(2015，41(8)：1403-1408)中提出了一种基于单调速率调度机制的离线消息调度算法，该方法优化了消息的调度过程，但不支持对非调和周期的TT业务进行调度。空军工程大学航空...
【技术保护点】
1.一种多矩阵周期联合调度的时间触发业务调度表生成方法，其特征在于，包括如下：/n(1)获取业务参数和网络参数：/n所述业务参数包括：业务ID、帧长fl、周期p、目的端系统编号、源端系统编号、产生时间gt、业务传输路径ph；/n所述网络参数包括：链路带宽bw、同步精度sy、端系统个数en、交换机个数sn、端系统最小发送时延E
【技术特征摘要】
1.一种多矩阵周期联合调度的时间触发业务调度表生成方法，其特征在于，包括如下：
(1)获取业务参数和网络参数：
所述业务参数包括：业务ID、帧长fl、周期p、目的端系统编号、源端系统编号、产生时间gt、业务传输路径ph；
所述网络参数包括：链路带宽bw、同步精度sy、端系统个数en、交换机个数sn、端系统最小发送时延Esmin、端系统最大发送时延Esmax、端系统最小接收时延Ermin、端系统最大接收时延Ermax、链路最小传输时延Lsmin、链路最大传输时延Lsmax、交换机最小接收时延Srmin、交换机最大接收时延Srmax、交换机最小发送时延Ssmin和交换机最大发送时延Ssmax；
(2)计算时间触发业务调度表的矩阵周期MC和基本周期BC：
计算所有时间触发TT业务周期p的最大公约数，作为基本周期BC；
计算所有时间触发TT业务周期p的最小公倍数，作为矩阵周期MC；
(3)根据上述步骤(1)所获得的业务参数和网络参数，计算时间触发业务调度的矩阵周期数目N；
(4)根据步骤(2)～(3)中的矩阵周期MC和矩阵周期数目N计算时间触发业务需要调度的时间长度T＝MC×N；
(5)根据上述步骤(1)所获得的业务参数和网络参数，对时间长度T内待调度的TT业务的源端系统发送时刻各级交换机接收时刻各级交换机发送时刻和目的端系统接收时刻设置约束条件，即端系统发送无冲突约束条件D1、交换机接收无冲突约束条件D2、交换机发送无冲突约束条件D3、端系统接收无冲突约束条件D4、传输依赖约束条件D5；
(6)基于上述约束条件，设置目标函数：以保证所有时间触发TT业务的源端系统发送时刻之和最小，其中，si.n表示端系统发送TT业务si的发送时刻所在的基本周期BC的编号，si.o表示端系统发送TT业务si的发送时刻在基本周期BC内的偏移值；
(7)根据步骤(5)设置的约束条件D1、D2、D3、D4、D5求解步骤(6)的目标函数，获得时间长度T内待调度的TT业务的源端系统发送时刻各级交换机接收时刻各级交换机发送时刻和目的端系统接收时刻其中i和j表示交换机编号；
(8)根据步骤(7)求得的TT业务的源端系统发送时刻各级交换机接收时刻各级交换机发送时刻和目的端系统接收时刻生成各端系统的发送表、各交换机的接收表、各交换机的发送表和各端系统的接收表：
(8a)将步骤(7)求得的TT业务的源端系统发送时刻按照业务的源端系统编号进行分类，得到各端系统的需要发送的TT业务的发送时刻将端系统需要发送的TT业务的发送时刻从小到大排序，即为端系统的发送表；
(8b)根据TT业务的传输路径ph，将步骤(7)求得的TT业务的各交换机接收时刻按照交换机编号i进行分类，得到各交换机的需要接收的TT业务的接收时刻将交换机需要接收的TT业务的接收时刻从小到大排序，即为交换机的接收表；
(8c)根据TT业务的传输路径ph，将步骤(7)求得的TT业务的各交换机发送时刻按照交换机编号j进行分类，得到各交换机的需要发送的TT业务的发送时刻将交换机需要发送的TT业务的发送时刻从小到大排序，即为交换机的发送表；
(8d)将步骤(7)求得的TT业务的目的系统接收时刻按照业务的目的端系统编号进行分类，得到各端系统的需要接收的TT业务的接收时刻将端系统需要接收的TT业务的接收时刻从小到大排序，即为端系统的接收表。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(3)的具体实现如下：
(3a)将网络中的时间触发TT业务分别映射为端系统发送TT任务、链路通信TT任务和端系统接收TT任务，表示如下：
其中，A代表网络中的时间触发TT业务集合，i表示业务编号，ai表示时间触发TT业务，si表示端系统发送TT任务，ci表示链路通信TT任务，ri表示端系统接收TT任务；
(3b)根据时间触发TT业务的源端系统发送时刻、各级交换机接收时刻、各级交换机发送时刻和目的端系统接收时刻之间的关系，计算出所有时间触发TT业务目的端系统的接收时刻的最小值trm；
(3c)将所有时间触发TT业务的trm从大到小排序，取其中的最大值作为传输时长tr(3d)根据传输时长tr计算时间触发业务调度的矩阵周期数目：
3.根据权利要求2所述的方法，其中(3b)中计算所有时间触发TT业务目的端系统的接收时刻的最小值trm，具体实现如下：
(3b1)令端系统发送TT业务的发送时刻等于时间触发TT业务的产生时间，表示如下：
其中，i表示业务编号，ai表示时间触发TT业务，ai.gt表示TT业务的产生时间，si是端系统发送的TT任务，表示端系统发送TT任务si的发送时刻；
(3b2)令时间触发TT业务传输路径上第一级交换机的接收时刻等于TT业务的源端系统发送时刻与端系统最小发送时延Esmin、链路最小传输时延Lsmin、交换机最小接收时延Srmin之和，表示如下：
其中，ci表示链路通信任务，表示通信任务ci在传输路径上第一级交换机的接收时刻；
(3b3)计算时间触发TT业务传输路径上各级交换机的发送时刻和接收时刻；
(3b31)令时间触发TT业务传输路径上交换机的发送时刻等于TT业务在此交换机的接收时刻与接收窗口长度之和，表示如下：
其中，q表示时间触发TT业务传输路径上的第q级交换机；q的取值范围是1～ci.pl，q＝1和q＝ci.pl分别表示时间触发TT业务传输路径上第一级交换机和最后一级交换机，表示通信任务ci在传输路径上第q级交换机的发送时刻，表示通信任务ci在传输路径上第q级交换机的接收时刻，ai.rl表示业务ai的接收窗口长度，计算公式如下：
ai.rl＝(Ssmax-Ssmin)+(Lsmax-Lsmin)+(Srmax-Srmin)+2×sy+ai.fl/bw，
其中，ai.fl表示TT业务的帧长；
(3b32)令时间触发TT业务传输路径上除第一级交换机以外的交换机的接收时刻等于上一级交换机的发送时刻与交换机最小发送时延Ssmin、链路最小传输时延Lsmin、交换机最小接收时延Srmin之和，表示如下：
其中，q的取值范围是2～ci.pl；
(3b33)重复(3b31)～(3b32)，直到计算出时间触发TT业务各级交换机的发送时刻和接收时刻；
(3b4)令时间触发TT业务目的端系统的接收时刻等于上一跳交换机的发送时刻与交换机最小发送时延Ssmin、链路最小传输时延Lsmin、端...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，宋宇鑫，李力，邱智亮，潘伟涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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