基于分层调度算法的列车通信网络实时性研究

发布时间：2021-02-11 16:29

　　针对现有列车通信网络带宽小、实时性不高等问题,提出一种基于优先级的列车通信网络分层调度算法。该算法采用静态和动态优先级相结合的方式,首先,根据列车通信网络数据类型和实时性需求,进行静态优先级分配并进行以太网帧封装;然后利用最小截止期优先算法作为动态优先级调度,确定最终优先级。使用网络演算理论和OPNET建模仿真对该算法的可行性进行验证,结果表明,相较于固定优先级调度算法,分层调度算法可以使优先级较高的监督数据和过程数据的实时性分别提高61.7%和61.9%,可为列车通信网络实时性研究提供理论参考和方法支撑。 

【文章来源】：铁道学报. 2020,42(11)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

列车通信网络拓扑结构

目前在列车中广泛使用的MVB/WTB总线均采用主从方式控制总线介质访问,通过主设备将访问权分配给从设备来实现调度。特征轮询周期是基本周期的2n倍。每个基本周期可分为4个相:周期相、监视相、事件相和保护相。其中监视相、事件相和保护相构成偶发相。过程数据在周期相内发送,监督数据和消息数据在偶发相内发送。轮询周期结束之后主权可依次轮换。MVB通信访问方式见图2。图3 基于优先级的分层调度算法模型

图2 MVB通信访问方式这种调度方式的优点是在一个基本周期内可以发送所有类型的数据。但随着列车控制系统的发展,传输的列车通信数据量不断增大,现有MVB通信方式难以在一个基本周期内发送所有类型的数据。所以在基于以太网的列车通信网络中,应采用更合适的调度算法来保证列车通信数据传输的实时性[12]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型EDF算法在计算机联锁全电子执行单元中的应用研究[J]. 张婧璇,段武.  铁道标准设计. 2017(07)
[2]基于交换式以太网的列车通信网络建模与性能分析[J]. 张玉琢,曹源,闻映红.  通信学报. 2015(09)
[3]基于交换式以太网的列车通信网络实时性研究[J]. 王涛,王立德,周洁琼,申萍.  铁道学报. 2015(04)
[4]电力线物联网络与以太网帧结构重构方案[J]. 孙友伟,包浕.  西安邮电大学学报. 2014(04)
[5]列车通信网络设计问题中的双层规划模型[J]. 田寅,贾利民,董宏辉,李海舰.  西安交通大学学报. 2014(04)
[6]EDF调度算法可调度性分析方法的改进研究[J]. 袁暋,檀明,周晶晶.  计算机应用研究. 2013(08)
[7]MVB总线网络动态性能的研究[J]. 朱俊,李芳,王丽芳.  机车电传动. 2013(01)
[8]基于OPNET的列车工业以太网仿真研究[J]. 丁超义,苗剑,贺德强,章睿.  广西大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]基于网络演算的交换式以太网实时特性分析[J]. 胡晓娅,朱德森,汪秉文.  计算机工程与应用. 2008(01)

博士论文
[1]列车网络通信模式优化与可靠性分析研究[D]. 陈佳凯.浙江大学 2015



本文编号：3029394