·398 工程科学学报，第41卷，第3期 中对比分析网络的延迟性能.将网络极限情况延迟 队论仿真模型（排队论得到的延迟理论值），非自适 上界、确定网络延迟上界理论分析结果与排队论模 应双冗余与自适应双冗余情况下的每个RC延迟上 型下的实际网络仿真结果进行对比，同时，还将提供 界情况比较. 热切换/冗余丢弃/自适应双冗余情况下网络排队论 模型下对延迟进行对比，验证自适应双冗余调度方 TT RCLASAI0ILE 法对网络延迟的降低效果. TT:s RCA5781012 在一个时间触发以太网络中，设定整个网络中 TTRG1369 的链路速率为100(Mbit·s1),给出TT周期表与 TT SRCR RC的流量带宽分配间隔表如表3、表4所示.TT TT2RCA57AL TTMASARCA 帧、RC帧与BE帧的帧长范围为64~1518byte,在 一个基本周期中，分配的TT流时间段是485.76us. b TTRCiSIoD TTLRC129 表3TT流周期 Table 3 Period of TT flow TTLRCAT TT5RC5i02 TT编号周期/ms TT编号 周期/ms TT编号周期/ms TLASRC TTLRC 16 2 7 32 TT2RCAKU 2 32 16 8 8 3 2 16 图8 TTE单级网络拓扑图.(a)非自适应双冗余：(b)自适应双 表4RC流带宽分配间隔 冗余 Table 4 Bandwidth allocation gaps of RC flows Fig.8 TTE single-stage network topology:(a)non-adaptive dual re- dundancy:(b)adaptive dual redundancy RC编号 间隔/ms RC编号 间隔/ms 2 9 5.0r ©一极限情况非自适应冗余延迟上界 16 10 4.5 极限情祝自适应元余调度延迟上界 一。·实际网络场景非自适应冗余延迟上界 4.0 3 8 11 2 ·◆·实际网络场绿自适应元余延迟上界 35 16 2 0-播队论模型非自话应元余延迟仿直 3.0 一排队论模型自适应冗余调度延迟仿真 5 2 13 4 0==0 2.5 6 8 名 2.0 7 15 2 6 1.0 3.1单级自适应双冗余网络仿真结果 8456789101112 单级TTE网络拓扑如图8所示，(a)为非自适 RC编号 应双冗余结构，网络按照预先设定好的时间调度表 图9单级网络拓扑延迟比较 Fig.9 Comparison of single-stage network topology delays 进行TT流发送，实现实时转发，RC流在TT流发送 完的空闲区域进行发送.(b)为自适应双冗余设计， 3.2多级自适应双冗余网络仿真 信息在发送端el与e2进行冗余处理，TT在双通道 对单级网络以及自适应冗余网络进行进一步的 上双备份，RC流利用双通道分散发送.图中交换机 扩展，推广到多级TTE网络，多级的TTE网络如图 ss1为交换机s1的冗余交换机. 10所示，增加交换机与交换机之间的信息转发，增 根据确定性网络延迟的计算方法，对两个网络 加了信息发送与接收的复杂度，对该多级网络进行 的RC延迟进行计算与比较，比较结果如图9所示. 自适应双冗余设计，信息通道变为双通道.对该 实线表示单级TTE网络非自适应冗余与自适应冗 TTE网络中每个RC流进行延迟上界分析对比. 余拓扑下，网络在极限情况下，所有RC流都经由同 对比图如图11所示，实线曲线表示极限环境下 一链路到达目的端.虚线表示非极限情况（符合实 延迟对比，虚线表示实际网流发送情况延迟对比， 际网络传输场景)，非冗余与自适应双冗余情况下 点实线表示排队论仿真模型情况下延迟对比. 的每个RC延迟上界情况比较.点实线表示使用排 从单级到多级两种不同网络情况下的延迟仿真工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 中对比分析网络的延迟性能． 将网络极限情况延迟 上界、确定网络延迟上界理论分析结果与排队论模 型下的实际网络仿真结果进行对比，同时，还将提供 热切换/冗余丢弃/自适应双冗余情况下网络排队论 模型下对延迟进行对比，验证自适应双冗余调度方 法对网络延迟的降低效果． 在一个时间触发以太网络中，设定整个网络中 的链路速率为 100 ( Mbit·s － 1 ) ，给出 TT 周期表与 ＲC 的流量带宽分配间隔表如表 3、表 4 所示． TT 帧、ＲC 帧与 BE 帧的帧长范围为 64 ～ 1518 byte，在 一个基本周期中，分配的 TT 流时间段是 485. 76 μs． 表 3 TT 流周期 Table 3 Period of TT flow TT 编号 周期/ms TT 编号 周期/ms TT 编号 周期/ms 1 16 4 2 7 32 2 32 5 16 8 8 3 8 6 2 9 16 表 4 ＲC 流带宽分配间隔 Table 4 Bandwidth allocation gaps of ＲC flows ＲC 编号 间隔/ms ＲC 编号 间隔/ms 1 2 9 4 2 16 10 8 3 8 11 2 4 16 12 2 5 2 13 4 6 8 14 8 7 8 15 2 8 4 16 2 3. 1 单级自适应双冗余网络仿真结果 单级 TTE 网络拓扑如图 8 所示，( a) 为非自适 应双冗余结构，网络按照预先设定好的时间调度表 进行 TT 流发送，实现实时转发，ＲC 流在 TT 流发送 完的空闲区域进行发送． ( b) 为自适应双冗余设计， 信息在发送端 e1 与 e2 进行冗余处理，TT 在双通道 上双备份，ＲC 流利用双通道分散发送． 图中交换机 ss1 为交换机 s1 的冗余交换机． 根据确定性网络延迟的计算方法，对两个网络 的 ＲC 延迟进行计算与比较，比较结果如图 9 所示． 实线表示单级 TTE 网络非自适应冗余与自适应冗 余拓扑下，网络在极限情况下，所有 ＲC 流都经由同 一链路到达目的端． 虚线表示非极限情况( 符合实 际网络传输场景) ，非冗余与自适应双冗余情况下 的每个 ＲC 延迟上界情况比较． 点实线表示使用排 队论仿真模型( 排队论得到的延迟理论值) ，非自适 应双冗余与自适应双冗余情况下的每个 ＲC 延迟上 界情况比较． 图 8 TTE 单级网络拓扑图． ( a) 非自适应双冗余; ( b) 自适应双 冗余 Fig． 8 TTE single-stage network topology: ( a) non-adaptive dual re￾dundancy; ( b) adaptive dual redundancy 图 9 单级网络拓扑延迟比较 Fig． 9 Comparison of single-stage network topology delays 3. 2 多级自适应双冗余网络仿真 对单级网络以及自适应冗余网络进行进一步的 扩展，推广到多级 TTE 网络，多级的 TTE 网络如图 10 所示，增加交换机与交换机之间的信息转发，增 加了信息发送与接收的复杂度，对该多级网络进行 自适应双冗余设计，信息通道变为双通道． 对该 TTE 网络中每个 ＲC 流进行延迟上界分析对比． 对比图如图 11 所示，实线曲线表示极限环境下 延迟对比，虚线表示实际网络流发送情况延迟对比， 点实线表示排队论仿真模型情况下延迟对比． 从单级到多级两种不同网络情况下的延迟仿真 · 893 ·