航空电子设备中的TSN通讯架构—直升机-外链论坛

tw4ld6 发表于 2024-8-31 07:34:19

航空电子设备中的TSN通讯架构—直升机

<img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/HfqCJKcX6gKRUbKARzS3wBNr8H4gyazUlFMc6LibianOkbfwpz8sKgPHCrVfh0mtnia8micGdgcDiaF5R3727tazL5A/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
<h2 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">前言</h2>
以太网正在快速取代传统网络，作为航空电子设备和任务系统的核心高速网络。本文提出了以太网时间敏锐网络(TSN)在航空电子设备上应用的技术优良问题。在实质应用中，TSN已作为一个拥有丰富的机制和协议的工具箱，可满足与时间和靠谱性关联的QoS需求，因此呢TSN是汽车、工业4.0和电信等各应用行业中有线高速通信的重要技术。这里背景下，本案例重点呈现TSN按时QoS机制在直升机航空电子设备和任务系统中的应用。
<h2 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">案例概述</h2>
本案例科研是基于空客直升机机构供给的TSN通信架构原型案例。案例的第1部分重点阐述与直升机航空电子设备和任务网络关联的TSN标准，尤其是数据传输的实时性。第二部分是评定在下一代系统子集的现实网络中，TSN按时QoS核心机制怎样加强在调度最大流数量过程中的效率。
1、以太网TSN按时QoS机制与标准
拥有QoS保准的实时通信针对有些航空航天嵌入式系统（如直升机）来讲是必不可少的。IEEE 802.1 TSN TG（时间敏锐网络技术小组），研发了与时间和靠谱性关联的QoS需求的技术。IEEE 802.1协议簇（WG）为交换以太网制定标准。这些标准中定义的机制和协议依赖于数据链路层供给的服务，如时间同步、网络配置和管理以及QoS等特性。本案例中将重点探讨网络的实时性需求以及分析供给按时QoS的TSN机制。

IEEE802.1Q(TSN)中的按时QoS
实时通信系统中最重要的需求之一是保准延迟有边界。咱们将帧从发送方经过网络到接收方所花费的时间叫作为延迟。在有实时需要的网络中，例如直升机，数据流的延迟一般有一个最大容忍值，亦便是说，它们会受到截止时间的限制。
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802.1Q中的按时QoS：严格的优先等级
流量优先级映射到流类别(TC)一共有8个等级，而后按照流的类别选取流进行传输。
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+充分的优先级分配能保准按时完成任务。
–不能改变流量阻塞的损失。–延迟可能不够低。

802.1Q中的按时QoS：基于信用的整形器-CBS

基于信用的传输管理：
• 仅当信用值>0时才准许传输。
• 当前正在传输的Traffic Class(TC)的信用值在传输时会减少，其他未传输的Traffic Class(TC)信用值会增多。
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+充足的配置能保准按时完成任务。
+防止低优先级流量的阻塞–延迟可能不够低。

802.1Q中的按时QoS：调度流量
为每一个TC分配一个规律门。仅当门打开时才准许传输。门的打开和关闭由预先定义的时间表掌控。
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+充足的调度降低延迟和抖动
–生成正确的调度表可能是一个繁杂的算法问题–带宽可能未得到充分利用

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TC#3的帧已准备好传输并且其门已打开,但无足够的时间来传输完整的信息

802.1Q中的按时QoS：帧抢占
较低优先级的帧能够被较高优先级的帧抢占。
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TC#3的帧已准备好传输并且其门已打开，但无足够的时间来传输完整的信息
+能够改善延迟
+与以下一块运用预定流量优化带宽利用率–硬件实施并不简单

总结
<img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/HfqCJKcX6gLH1ZXG5sKMfNelZRJibajZwXpO94s2sPNnjoJuC6mibFH6Mv7afngoNia8dczBU7zYhudLngoXEYjGg/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
航空航天TSN配置文件
IEEE802.1和SAE航空电子网络AS-1A2的联合工作。TSN配置文件：选取机制和配置以满足用例需求。日前处在研发的初期周期。
该标准为确定性IEEE802.3以太网的设计者、实施者、集成商和认证公司指定了配置文件，支持广泛的航空航天机载应用，包含哪些需要安全性、高可用性性和靠谱性、可守护性和有限延迟的应用。
2、TSN调度机制的效率
本案例下半部分重点与任务方面相关。案例中评定了不同TSN机制在网络负载增长时满足时序约束的相对能力，还量化了不同调度处理方法的内存运用状况,包括1000个流的特定应用程序。所有实验均运用软件RTaW‑Pegase进行。
机载TSN网络模型
该通信体系结构由两个在多个终端系统上相互连接的子网络构成。
上层网络：具相关键流的核心航空电子设备→科研重点
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下层网络：重点是任务

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定量评定
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• 技术：模拟、最坏状况分析、设计空间探索系统、合成数据• 候选TSN调度处理方法：整形、时间触发传输、抢占、手动（“用户优先级”）和自动流优先级分配（“简明优先事项”）

过载分析：在某些链路显现过载之前有多少个流？
该通信体系结构由两个在多个终端系统上相互连接的子网络构成。
上层网络：具相关键流的核心航空电子设备→科研重点
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流数量
• 
 
超过7000个流，最少一条链路过载的概率急剧增多 →网络容量上限• 
显示网络容量很重要，截止日期等于周期

拓扑压力测试®（TST）：
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流数量
上图为运用软件RTaW-Pegase执行拓扑压力测试®（TST）得到的数据。在TSN处理方法中成功调度必定数量的流的概率，拥有7000个流的系统有89%的概率可经过CP进行调度。
• 
 
Concise Priorities(CP)的性能接近最佳，由于它调度了99%的非过载配置
→整形、时间触发传输或帧抢占无增益• 
FIFO调度优于“用户优先级”，后者利用了6个优先级！最大限度内存运用：思虑中等规模的1000个流网络

最大限度内存运用
思虑中等规模的1000个流网络
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出口端口（接口、交换机）
• 
 
整形（此处由软件实现的预整形）在本案例科研中将平均内存运用量减少了80% • 
每一个开关的总内存高达 568KB未整形 168KB带整形• 
优先级的设置不会减少FIFO存储器运用内存• 
CBS在记忆性方面亦表现得非常好。此处未运用CBS ，由于优先级分配算法未针对CBS进行优化。

结论
• 
 
并非所有系统都触及到TSN中的所有标准（如本案例科研所示） • 
战略位置好的策略匹配机制能提高成本效益 • 
TSN策略机制的选取：关键影响原因有那些？
- 更高优先级的流量→能够选取流量整形
- 较低优先级流量→能够选取由时间触发的流量传输或抢占 
- 相同优先级流量→能够设置更多优先级，更好的优先级分配和流量整形• 
在本案例中，优先级是计时所需的独一QoS机制 • 
内存和时间同样都会对流量产生限制，流量整形确实是有效的• 非纯粹的技术问题，例如重量、成本和认证工作等亦要思虑在内
认识关联技术信息及商务服务，请拜访http://www.softtest.cn/留言，或按以下方式联系旋极智能：
<img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/HfqCJKcX6gLH1ZXG5sKMfNelZRJibajZwbeOqibfjg3cyRJSO6bp32IG2ibvRFdaQnubqkBRFicGU2WIpj10viaUsvQ/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">  往期推荐  <a style="color: black;">TSN：轨道交通行业首选的新一代通信数据链路层</a><a style="color: black;">铁路案例</a><a style="color: black;"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/Co54gLLWtzfQv0N7j2Sib1sQwRHU0g5Xqeic1qVlLAzo7MlpB8nQic1EDm4ePjrkmXNTdJLwic8snuWKxLre6gl1xA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></a><a style="color: black;">TSN流量记录器：验证汽车网络中的以太网聚合,经济有效的处理方法</a><a style="color: black;">TSN总线</a><a style="color: black;"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/Co54gLLWtzfQv0N7j2Sib1sQwRHU0g5Xqv6Xicz5ns1gTqIskb5Gxe1qV26EzbkgibgHjC1SmXm0Y8xfic7VtfgCiaQ/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></a><a style="color: black;">深耕航空事业25载，旋极与业界同仁共谱航电新篇</a>章<a style="color: black;">航电会议</a><a style="color: black;"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/Co54gLLWtzcod5lIMBuMdXrnghP1fHnClmiaibnweNibIsjUmKSapkV0tw1oBsrR7Hg5kyOxG8mhaHiaiaRPibmBpJSA/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></a>
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“以人为本，创新先行”
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1fy07h 发表于 2024-10-7 12:48:32

楼主节操掉了，还不快捡起来！

4lqedz 发表于 2024-10-21 12:28:43

外链论坛的成功举办，是与各位领导、同仁们的关怀和支持分不开的。在此，我谨代表公司向关心和支持论坛的各界人士表示最衷心的感谢！

wrjc1hod 发表于 2024-11-5 14:53:28

论坛外链网http://www.fok120.com/

4lqedz 发表于 2024-11-5 15:19:26

外链论坛的成功举办，是与各位领导、同仁们的关怀和支持分不开的。在此，我谨代表公司向关心和支持论坛的各界人士表示最衷心的感谢！

4lqedz 发表于 2024-11-9 17:15:28

感谢你的精彩评论，为我的思绪打开了新的窗口。

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