基于短帧优先调度的AFDX端系统发送策略

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1、第42卷第6期2012年11月航空汁算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42NO．6NOV．2012基于短帧优先调度的AFDX端系统发送策略吴桓，葛红娟，倪建丽，徐媛媛(南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室，江苏南京210016)摘要：通过分析AFDX协议格式以及当前端系统常用数据调度方法，提出了短帧优先调度策略，策略充分利用了AFDX协议虚拟链路特点，优先发送短帧，从而降低了部分链路的延迟上界，有助于减少等待时间，提高网络带宽利用率。应用网络演算理论建立了基于短帧优先调度策略的端

2、系统模型，推导了不同虚拟链路的延迟上界表达式，并进行了与系统数据发送相关的一系列仿真研究，结果表明调度策略降低了端到端系统的发送延迟。是航空数据网络实时传输系统的优选策略。关键词：航空电子全双工交换以太网；网络演算；短帧优先调度；延迟上界中图分类号：Tit393；TN915．04文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)06．0125．04AFDXEndSystemTransmissionStrategyBasedonShortestFramFirstSchedulingWUHuan，GEHong-juan，NIJi

3、an—li，XUYuan—yuan(KeyLaboratoryofNewEnergyPowerGenerationandElectricalEnergyTransformation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：BasedontheformatresearchontheAFDXprotocolandthecurrentexistingendsystemCOB—monlyuseddataschedulingmet

4、hod，putsforwardtheschedulingstrategy，thisstrategymakesfulluseofitsownvirtuallinkfeaturesoftheAFDXprotocolandshortframeispreferredtosend，reducesdelayup—perboundofpartofthelinktheandwaitingtimeaswellasimprovenetworkutilization．Byusingnetworkcalculustheorytotheshortfram

5、epriorschedulingstrategytoconstructthemodelandgetthedifferentvir-tuallinkdelayupperbound，thendosomesimulationaboutthepacketssendingofthesystem．thesimula—tionresultsshowthattheschedulingstrategyreducetheend·to—enddelay，andcanbeapriorstrategyintheuseofAircraftDataNetwo

6、rk．Keywords：avionicsfull-dupleXswitchedethernet；networkcalculus；shortframepriorstrategy；maxde—lay引言航空电子全双工交换以太网(AFDX，AvionicsFull．DupleXSwitchedEthernet)是为解决新一代民用飞机各子系统之间进行数据交换而定义的一种基于IEEE802．3以太网标准的协议⋯。它继承了商业以太网协议高带宽的特性，解决了上一代ARINC429网络速度慢，总线冗余的问题，并且提高了网络的确定性和可靠性，保证

7、了数据传输的实时性。文献[2]介绍的普通FIFO算法是目前最常用的调度策略，系统按照数据帧到达的顺序进行依次处理，这种调度方法队列管理简单，调度实现方便，但是不能对不同服务等级要求的业务流提供区分服务，可能引起业务流平均延迟的增加，对实时系统不利。文献[3]介绍了基于轮询的调度算法，它的基本思想是轮流选择需要发送的链路，使得不同队列能平等地利用带宽资源，但是效率较低，且短帧会因为等待长帧发送而延迟。考虑到飞机航电系统及其子系统交互过程中短帧较多，并且重要的指令或状态一般多为短帧且要求优先发送HJ，本文提出了短帧优先调度思想，该调

8、度策略用在短帧命令较多的场合，将不同长度等级的虚拟链路分成短、中和长三个等级进行分级调度，优先发送短帧从而达到减小发送延迟的目的。随后，运用网络演算理论对端系统进行建模分析，分别计算了不同链路的延迟上界，并进行了比较。最后通过仿真对该策略收稿日期：2012—09