抑制广播风暴对EPA确定性调度的影响

以太网由于采用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）介质访问控制机制,因此具有通信＂不确定性＂的特点,网络设备间通信时会出现乱序、丢包、数据冲突等不确定性问题,本文对EPA以太网确定性调度实现方法进行研究,提出抑制广播风暴的方法,并采用白噪声法对网络系统确定性调度进行仿真,仿真结果表明采用改进方法后系统的确定性得到了提高。     

EPA工业以太网带宽利用率研究

EPA工业以太网的带宽利用率是影响其通信实时性能的关键指标。本文根据EPA确定性调度特征,分别对周期报文和非周期报文传输的带宽利用率进行了分析,建立了数学模型,并且提出了带宽利用率的测试方法以及改进措施。     

EPA工业以太网数据传输效率研究

EPA工业以太网的数据传输效率是影响其通信性能的关键指标。本文根据EPA确定性调度特征,从单个报文的数据传输效率入手,分别对周期报文和非周期报文的数据传输效率进行了分析,建立了数学模型,为EPA通信性能的定量研究提供了理论基础,并且提出了采用集总帧方式提高数据传输效率的方法。     

基于FPGA的EPA通信调度设计与实现

通过分析EPA通信调度原理,提出一种采用硬件方式实现确定性通信调度的方法,避免了EPA通信调度算法受CPU中断和操作系统等因素的影响,并设计出基于FPGA的EPA通信调度系统。本文着重对EPA通信调度功能模块以及通信调度控制算法进行设计,形成了EPA通信调度算法的IP核。并编写testbanch测试文件,通过建立实验验证模型,对该IP核进行逻辑功能验证。测试结果证明了该系统能够实现EPA通信调度算法的调度功能。     

确定性网络技术及应用场景研究

结合多种网络场景,探讨了确定性网络技术的实现原理。与现有技术进行对比研究,提出了原型系统的设计方案。认为确定性网络技术是以太网和IP网络技术由"尽力而为"向"确定性"发展的新阶段,可以提供超低的丢包率和可控的端到端时延,以助力运营技术(OT)和IT的融合,有效提升网络可用性,并显著降低网络成本。     

5G-Advanced端到端确定性传输分析与系统设计

5G蜂窝网络因具有部署灵活、线缆成本低、移动性较强、服务质量(quality of service,QoS)控制完善和可扩展性强等优势,在工厂场景中具有很广泛的应用前景。但同时,工厂中的确定性业务对蜂窝网络控制也提出了一定的要求。所以在5G-Advanced的相关讨论中,业界也提出研究支持超低时延的5G蜂窝网络。为了满足2 ms的时延要求,提出了N3接口确定性和跨层调度优化两种关键技术以减少在传输网和空口的传输或等待时延。这两种技术在现有的蜂窝网络与确定性网络的互通通信机制和网络协议的基础上进行了改进,在对现有的网络协议改动不大的前提下,能很好地满足确定性业务较高的时延要求。     

提高EPA系统网络时延性能的方法

为了提高EPA(Ethernet for plant automation)系统的网络诱导时延性能,研究了系统中功能执行和网络通信的内在运行机理和相互作用机制,提出了它们的协同方法。该方法通过给执行控制功能的用户层功能块和执行通信功能的链路层分组传输设定相互协同的时间片,以及对功能块执行时间和次数的确定,实现了EPA系统中控制与通信的协同。当设备巡回扫描周期较小或需要通信的功能块较多时,能够有效降低EPA系统的网络负载,提高网络诱导时延性能。     

大规模确定性网络转发技术

提出了一种适用于大规模网络部署的3层转发技术——LDN（large-scale deterministic network）,在保留传统IP转发技术统计复用的优势基础之上,LDN技术可实现对端到端时延上界及抖动上界的严格保证,为5G uRLLC（ultra-reliable low-latency communication）切片、工业互联网等未来应用场景提供网络服务支持。通过仿真实验对比了在相同网络环境下,传统IP及确定性IP在端到端最差时延及抖动上的差异,证明了LDN技术的有效性。     

面向WIA-PA工业无线传感器网络的确定性调度算法

WIA-PA （Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation）是我国自主制定的工业无线传感器网络标准,确定性调度技术是其中一项关键技术.但目前已有的确定性调度算法主要集中在通用传感器网络或WirelessHART,ISA100.11a等遵循国外标准的工业无线传感器网络中,未能针对WIA-PA网络进行优化设计.鉴于此,本文提出了一种适用于WIA-PA网络的基于回溯法的最优确定性调度算法,能够获取调度解的最大成功率;并以此为基础,进一步提出了一种基于最小时间裕度优先的时分多址调度算法（Least Slack First on Time Division Multiple Access,LSF-TDMA）.仿真实验结果表明,所提出的LSF-TDMA算法能够满足WIA-PA网络端到端数据传输的确定性需求,在调度解获取成功率接近于最优的同时,有效降低了算法复杂度.     

EPA应用层证实服务响应时延测试的研究与实现

针对EPA应用层证实服务的特点,讨论了EPA应用层证实服务响应时延测试的必要性和可行性,研究了应用层证实服务响应时延测试的分类及实现方法,并实现了相应的EPA应用层证实服务响应时延测试程序。通过实际测试和应用,表明了该程序能够准确地测试证实服务的响应时延。     

EPA协议状态机与服务的一致性测试方法研究

介绍了EPA协议一致性测试系统的体系结构．研究了状态机与服务的一致性测试原理与测试方法。根据EPA协议的特点,提出了一种把状态机一致性测试与服务的一致性测试相结合的测试方法．这种测试方法的优点是能用最少的测试案例达到最大的测试完备性,降低测试系统的开发复杂度。最后以系统管理状态机与系统管理服务的测试为例,展示这种测试方法的测试过程以及结果。     

基于OMNeT++的大规模确定性网络仿真实践

时间敏感网络（TSN）和确定性网络（DetNet）是确定性网络整体解决方案的重要组成部分,目前产业界还缺少这两种技术在大规模联合组网方面的研究。在OMNeT++仿真平台基于时隙调度实现了TSN和DetNet联合组网的确定性转发,并打通了控制器和仿真系统的通道,实现了转控协同的确定性仿真网络。重点介绍了对于仿真系统的改造,以及基于此的大规模跨域场景下确定性业务的端到端时延和抖动性能研究。结果表明,在大规模跨域场景下,时隙调度的机制可以提供端到端的确定性业务保障。     

EPA路由设备中RIP协议研究与实现

RIP（路由信息协议）是一种应用广泛的内部网关选路信息协议。通过借鉴、引用信息网络中的路由协议RIP,针对EPA（Ethemet for Plant Automation）系统的特殊性,对RIP作了一定程度的改进,得到适合EPA系统的路由解决方案。在实验室构建网络并进行相关的测试表明,RIP在EPA网关上正确实现,实现了相关功能。     

面向广域确定性网络的控制面技术研究

数据要素的高效配置对于实现传统产业数字化转型尤为重要。网络的供给能力不仅要求数据报文的低时延、大带宽特性,更需要数据报文的低抖动和确定性。确定性网络技术是构建无损、确定、可靠的广域传播能力的关键。提出了面向广域确定性网络的控制面关键技术及设计思想,并详细阐述了实现确定性网络感知、业务规划和流量调度的具体方案。通过开展试验验证和应用测试,证明了系统结构的有效性,满足确定性网络的管理和调度需求。     

机载光纤通道航电网络确定性传输方法

综合化航空电子系统变得越来越复杂，对总线速率和确定性的要求也越来越高，而时间触发传输可以使光纤通道总线具有确定性。针对采用通用时间调度算法较复杂的问题，提出了一种基于分区域调度的时间触发确定性传输方案，采用循环移位调度的通用化方法生成时间调度表。详细介绍了时间确定性传输方法的基本原理、循环移位调度方法以及具体实现方案，最后通过仿真验证表明该方法正确可行。该方法简单易行，可应用于综合化航空电子系统中。     

EPA协议中事件服务的实现和测试

EPA是我国第一个拥有自主知识产权并被国际电工委员会（IEC）认可的工业自动化领域国际标准。本文在严格按照EPA标准完全实现EPA事件服务组以及深入理解EPA协议一致性测试原理的基础上,着重研究了EPA协议中关于报警的事件服务的测试方法,提出了一种测试EPA事件服务的一致性测方法。测量中主机作为控制台,控制测试流程、设置测试参数,以及显示结果,测试代理借助协议栈的通信能力与主机测试软件进行测试命令的交互。     

基于QoS的无线传感器网络感知调度协议

针对大规模随机部署传感器网络的节点密度不均匀性和不同应用对事件监测时延的不同需求,为提供全网可调的监测时延保障,设计了面向事件监测应用的全网能耗均衡的自适应分布式感知调度协议(ADSSP),仿真结果表明:相对于随机感知调度协议,ADSSP能获得更低的平均监测时延,在满足相同的平均监测延迟的前提下延长了30%的网络生存时间.     

资源确定性配置方法的研究与应用

系统运行的确定性是综合化模块化航空电子系统发展的要求之一,文章从嵌入式实时操作系统时间、空间、健康监控和分区间通信四个方面进行研究,提出了一种资源静态配置方法,即在系统集成阶段确定应用运行顺序、各类空间运行位置、系统错误发生后的处理动作、以及分区间通信的连接方式和方向,在系统初始化阶段完成操作系统所需各种资源的配置和创建,应用此方法能够高效地管理系统各类资源,增加系统稳定性,提高系统的可靠性,从而满足系统综合化模块化的发展要求。     

EPA安全通信规范研究

EPA安全通信规范对工业控制领域通信安全的现实具有指导意义。文章对EPA安全通信规范的特点和分层模型、EPA体系结构、系统模型、网络拓扑结构和通信模型六大部分进行了详实的论述。