浅谈实时通信网络的研究与仿真实现

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1、重庆大学硕士学位论文实时通信网络的研究与仿真实现姓名：蔡鸿鹏申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：王铮20060501重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要目前，实时系统已广泛应用在军事和民用领域。随着实时系统应用的不断深入发展，出现了分布式实时系统。分布式实时系统可划分为本地实时处理和实时通信两部分。本地实时处理涉及到根据任务的优先级来分配处理资源，实时通信网络的研究则涉及到根据消息的优先级来分配网络资源。在实时通信网络中，根据应用领域的不同，其采用的实时通信网络结构及协议也不同，例如：多媒体服务系统多采用点到点分组

2、交换网络；而实时测量控制系统多采用总线广播网络。实时通信协议的研究如今成为了一个热点，出现了许多对以太网、现场总线协议进行改造，或者在分组交换网络中为实时消息预留流量的协议，使之适合实时应用。本论文正是在此背景下，针对小规模的分布式实时应用，设计了交叉总线网络结构和应用于其上的实时通信协议，使得多个处理器之间能够实时地传输消息。这些处理器独立得完成本地任务，通过实时通信相互协作，高效地完成大规模的任务。为完成实时通信网络的设计，本论文的主要研究内容如下：(1)实时通信网络。包括网络结构、实时通信协议。采用交叉总线结构。网络中

3、的节点分为功能节点和通信节点，功能节点负责具体的计算处理并连接在通信节点上，通信节点负责功能节点之间的通信并连接在交叉总线的交叉点上。通信节点中实现了实时通信协议，保证每一个消息能按优先级顺序发送到网络其余的节点上。(2)消息优先级的表示方法。在实时系统中，优先级占有很重要的地位。不同的应用在设计任务优先级时考虑的因素各不相同。例如，截止时间、任务本身的重要性和任务过期将产生的损失等。因此，单一采用某个条件来判断任务的优先级显然不能达到目的，对于多个因素进行综合考虑，例如加权求和等，更能体现任务紧急与否的本质。我们的设计中采

4、用浮点数来表示任务的优先级，它可以胜任多数优先级的计算结果，并且采用浮点数能扩大优先级的表示范围。(3)对设计的网络进行仿真实现，并测试网络的性能。论文最后给出了用OPNET软件对本设计的仿真实现，OPNET是美国OPNETTechnologies公司开发的网络性能仿真软件。在仿真的基础上对网络时延、优先级对于网络时延的影响等性能进行了分析。结果表明，系统能保证高优先级的消息网络时延较小，采用浮点优先级能减少消息的丢失率。关键词：实时通信，交叉总线，网络协议，优先级，时延I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAtpr

5、esent,real-timesystemshasbeenwidelyappliedinthefieldofmilitaryaffairsandcivilaffairs.Distributedreal-timesystemsemergedasthecontinuouslyin-depthdevelopmentofreal-timeapplications.Distributedreal-timesystemcanbedividedintotwoparts:localreal-timeprocessandreal-timeco

6、mmunication.Weconsidertheassignmentoftheprocessresourceaccordingtothepriorityofthetasksinlocalreal-timeprocess.Andsimilarly,inreal-timecommunication,wecareaboutthenetworkresource.Inreal-timecommunicationnetworks,basedonthedifferentapplicationfield,wechoosethecorres

7、pondingnetworktopologyandprotocol.Forexample,multimediaservicesondemandarealwaysprovidedonpoint-to-pointpacket-switchingnetwork;butreal-timemeasureandcontrolsystemsarealwaysbasedonbusnetwork.Today,thestudyonthereal-timecommunicationhasbecomeahotspot.Someofthesestud

8、iesmadeameliorationtoEthernet,field-bus,andsomereservebandwidthforreal-timemessagesinpacket-switchingnetworks.Undersuchbackground,ourresearchaime