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时间触发以太网交换机设计

高鹏飞  
【摘要】:近年来,将传统以太网技术应用于航空航天领域和工业控制领域中的实时、可靠、安全关键性系统,成为研究热点。时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet, TTE)因其高带宽、低成本、兼容传统以太网设备等特点,日益受到人们的关注,在航空航天和汽车制造领域已经获得了应用。美国机动工程师协会(Society of Automotive Engineers, SAE)针对时间触发以太网于2011年发布了开放标准AS6802,旨在扩展传统以太网技术,使其能够支持实时、确定性通信,满足航空航天、轨道交通、工业自动化控制等领域对实时、安全、高速通信的需求,为跨工业领域提供一种通用、标准化、低成本的实时总线和组网解决方案。本文采用了学习、研究、分析和模拟仿真的思路,对时间触发以太网进行了深入研究。首先,介绍了研究的背景以及当前国内外研究现状;然后,根据实时应用业务传输的功能需求,介绍了一种适用于跨工业领域的时间触发以太网,并详细阐述了时间触发以太网数据传输、数据交换和时间同步的原理;接着,针对时间触发以太网中的交换单元——时间触发以太网交换机,提出一种总体框架设计,详细划分了各个功能模块并为其建立仿真模型;最后,对时间触发以太网交换机进行了模拟仿真,根据仿真结果分析此设计的可行性。文章最后针对本文内容提出了还存在的一些问题,如调度表算法带宽利用率问题,监控单元接口设计问题等,拟出了将来的研究方向,以供参考。


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