基于时间触发以太网的同步算法研究与实现
发布时间：2024-02-22 15:28
航空航天、交通运输和医疗卫生等行业长足的发展使得实时计算日益得到重视，实时安全关键领域成为一个热门研究方向，各公司在原有以太网的基础上，提出了多种解决方案，以期满足行业需求，得到业界认可。在多套方案竞争中，时间触发以太网（TTE，又叫TTEthernet，Time Triggered Ethernet）崭露头角，它在普通以太网的灵活性、动态性能以及“尽力而为”中融入时间触发技术的确定性、容错机制和实时性能，而时间触发以太网的时间特性对网络中节点时钟同步提出了新的要求。 本文采用了学习、研究、分析和模拟仿真的基本思路，对时间触发以太网技术进行了深入研究，并在仿真平台上实现了实时触发以太网同步协议。主要学习了时间触发以太网技术和OPNET仿真工具，在研究了时间触发以太网体系架构和网络构型的基础上，分析了TTE协议（TTP，Time-triggered Protocol）中的时钟同步协议，设计出由时序保持算法和集中算法组成的时钟同步算法。通过提出仿真方案，建立理论模型，并最后在OPNET中仿真实现了具有确定性、容错机制和实时性能的时间触发以太网。 时间触发以太网由终端节点、交换机和链路组成，...
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国内发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 研究内容
1.4 本文的组织结构
第二章 时间触发以太网概述
2.1 TTE 网络体系架构
2.1.1 TTE 协议体系架构
2.1.2 TTE 服务控制机制
2.2 TTE 网络构型和拓扑结构
2.2.1 TTE 网络构件
2.2.2 TTE 网络拓扑结构
2.3 各种时钟同步协议的比较
2.4 本章小结
第三章 时间触发以太网同步算法研究
3.1 时钟同步流程
3.2 TTE 协议控制帧
3.3 时钟同步关键参数
3.3.1 透明时钟
3.3.2 最大传输延迟
3.3.3 集中算法延迟时间
3.3.4 PCF 预定接收时间
3.4 关键算法
3.4.1 时序保持算法
3.4.2 集中算法
3.4.3 时钟修正算法
3.5 全局时钟同步协议
3.6 集群检测及解决方法
3.6.1 同步集群检测
3.6.2 异步集群检测
3.7 多同步域/多优先级网络时钟同步机制
3.8 本章小结
第四章 基于时间触发以太网同步算法设计与实现
4.1 时钟偏差设计
4.2 终端机设计
4.2.1 功能交互
4.2.2 数据交互
4.3 交换机设计
4.3.1 功能交互
4.3.2 数据交互
4.4 TTE 协议状态机控制
4.4.1 协议状态机描述
4.4.2 SM 协议状态机
4.4.3 SC 协议状态机
4.4.4 CM 协议状态机
4.5 终端机进程实现
4.5.1 根进程
4.5.2 子进程
4.6 交换机进程实现
4.6.1 根进程
4.6.2 子进程
4.7 具体实现算法
4.7.1 时钟校正算法
4.7.2 时序保持算法
4.7.3 集中算法
4.8 本章小结
第五章 测试方案和结果
5.1 测试软硬件项
5.2 SC 功能测试
5.2.1 测试场景
5.2.2 测试用例
5.3 SM 功能测试
5.3.1 测试案例 1
5.3.2 测试案例 2
5.3.3 测试案例 3
5.3.4 测试案例 4
5.4 联合测试
5.4.1 测试用例 1
5.4.2 测试用例 2
5.4.3 测试用例 3
5.4.4 测试用例 4
5.5 精度测量
5.5.1 定义
5.5.2 测试场景
5.5.3 测试方法
5.5.4 测试结果
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3906880
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国内发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 研究内容
1.4 本文的组织结构
第二章 时间触发以太网概述
2.1 TTE 网络体系架构
2.1.1 TTE 协议体系架构
2.1.2 TTE 服务控制机制
2.2 TTE 网络构型和拓扑结构
2.2.1 TTE 网络构件
2.2.2 TTE 网络拓扑结构
2.3 各种时钟同步协议的比较
2.4 本章小结
第三章 时间触发以太网同步算法研究
3.1 时钟同步流程
3.2 TTE 协议控制帧
3.3 时钟同步关键参数
3.3.1 透明时钟
3.3.2 最大传输延迟
3.3.3 集中算法延迟时间
3.3.4 PCF 预定接收时间
3.4 关键算法
3.4.1 时序保持算法
3.4.2 集中算法
3.4.3 时钟修正算法
3.5 全局时钟同步协议
3.6 集群检测及解决方法
3.6.1 同步集群检测
3.6.2 异步集群检测
3.7 多同步域/多优先级网络时钟同步机制
3.8 本章小结
第四章 基于时间触发以太网同步算法设计与实现
4.1 时钟偏差设计
4.2 终端机设计
4.2.1 功能交互
4.2.2 数据交互
4.3 交换机设计
4.3.1 功能交互
4.3.2 数据交互
4.4 TTE 协议状态机控制
4.4.1 协议状态机描述
4.4.2 SM 协议状态机
4.4.3 SC 协议状态机
4.4.4 CM 协议状态机
4.5 终端机进程实现
4.5.1 根进程
4.5.2 子进程
4.6 交换机进程实现
4.6.1 根进程
4.6.2 子进程
4.7 具体实现算法
4.7.1 时钟校正算法
4.7.2 时序保持算法
4.7.3 集中算法
4.8 本章小结
第五章 测试方案和结果
5.1 测试软硬件项
5.2 SC 功能测试
5.2.1 测试场景
5.2.2 测试用例
5.3 SM 功能测试
5.3.1 测试案例 1
5.3.2 测试案例 2
5.3.3 测试案例 3
5.3.4 测试案例 4
5.4 联合测试
5.4.1 测试用例 1
5.4.2 测试用例 2
5.4.3 测试用例 3
5.4.4 测试用例 4
5.5 精度测量
5.5.1 定义
5.5.2 测试场景
5.5.3 测试方法
5.5.4 测试结果
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
本文编号：3906880
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/3906880.html
