[发明专利]基于TTE网络容量估计的通信方法

说明书

本发明涉及航天通信领域，为构建基于复杂网络模型下的TTE网络容量与相关参数的关系，分区估计网络容量，本发明，基于TTE网络容量估计的通信方法，步骤如下：(1)传输流量按照时间关键特性分为时间触发TT、速率受限RC以及尽力传输BE三种流量类型；(2)对三种流量采用混合流量分区调度的方法对实时性流量与非实时性流量进行合理的时间规划使网络中的三种不同传输规则与优先级的信息流合理传输；(3)基于复杂网络的容量估算公式推广至TTE网络容量估计；(4)发生网络的拥堵分析；(5)分析TTE网络容量与网络规模、最大边介数的关系；(6)保证可靠通信。本发明主要应用于航天通信场合。

技术领域

本发明涉及航天通信领域，时间触发以太网领域，具体涉及TTE网络容量估计方法。

背景技术

随着航天科技的不断发展进步，航天技术除了在军事领域广泛运用，也在民用领域得到了长足的发展，尤其在空间探测、卫星导航、气象观测以及地外生命探索等领域达到了前所未有的高度。但随着对航天器性能要求的提高和航天环境的更加复杂，也造成了航天器整体系统的日益复杂，虽经历了电子技术的多次更新换代，每一个单机设备的处理能力得到了巨大提升，但设备间的互联传输系统略显落后。

航空电子系统体系结构的发展，促进了时间触发通信机制的引入。在分布式嵌入式实时系统领域提出的TT体系架构，在时间同步的基础上按照精确的资源使用计划来引导整个系统的活动，对资源进行充分使用。在此基础上发展而来的时间触发以太网(Time-triggeredEthernet,TTE)，即以TT代替事件触发，在全局时钟精确同步的条件下，使网络任务通信具有完全的实时性，有望成为分布式综合模块化航空电子系统的互连基础设施。

时间触发以太网利用同步控制器SM(Synchronization Master)，同步客户端SC(Synchronization Client)，压缩控制器CM(Compression Master)三种基础设施保障整个网络的时间同步。同时，TTE网络为了网络的实时性与安全性，传输流量按照时间关键特性分为时间触发(TT(Time-Triggered))流量，速率受限(RC(Rate-Constrained))流量，尽力传(BE(Best-Effort))流量。TTE网络采用混合流量调度模式，合理的时间规划以及时刻调度表的设计，使网络中的三种不同传输规则与优先级的信息流合理传输，减少延迟，避免链路争抢以及冲突下重要信息在时间窗的碰撞丢失。TT消息用于具有严格时延、时延抖动和确定性需求的应用，具有最高优先级。RC消息用于对确定性和实时需求的严格程度稍弱一些的应用，具有次高优先级。BE消息实现的是传统的以太网通信方法，优先级最低。

复杂网络将各种实际的网络模型进行抽象表示，用图论对表示不同的网络结构，用数学的模型构建不同网络模型。本方法的分析基础为BA(Barabási-A lbert)无标度网络模型。

网络容量的初始定义为:如果将这样一个具有多个服务节点和缓冲队列的排队系统等价为只有一个服务节点(包含多个服务台)和一个缓冲队列的排队系统，网络拓扑容量被定义为使排队系统的缓冲队列长度从有限到无限增加转变时节点数据发送速率的临界阈值。在此阈值下，排队系统缓冲队列队长表现为稳定状态，而在此阈值之上，系统缓冲队长表现为非稳定状态。这里稳定状态的定义为系统缓冲队列长度不随仿真时间推移而无限增大。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在根据TTE网络分区调度模式的调度特性，对TTE网络的网络容量进行分区讨论，构建基于复杂网络模型下的TTE网络容量与相关参数的关系，分区估计网络容量。为此，本发明采取的技术方案是，基于TTE网络容量估计的通信方法，步骤如下：

(1)传输流量按照时间关键特性分为时间触发TT、速率受限RC以及尽力传输BE三种流量类型；

(2)对三种流量采用混合流量分区调度的方法对实时性流量与非实时性流量进行合理的时间规划使网络中的三种不同传输规则与优先级的信息流合理传输；