汪清等：基于自适应双冗余的TTE调度方法及性能分析 ·395· TT的矩阵周期(matrix cycle,MC).基本周期是所 序.接收顺序约束如表2所示. 有TT流周期的最大公约数，矩阵周期是所有TT流 表1发送端发送任务表 周期的最小公倍数因.周期调度表从纵向来看，是 Table 1 Task table sent by transmitter ports 并列的n个基本周期，依次首尾相连，n个基本周期 发送端 接收端 帧长 周期/ms 的总时间是矩阵周期的时间长度.从横向上看，每 A 2 个基本周期都是由前半部分的TT帧与后半部分的 X D 1 1 RC+BE帧组成的. A E 4 基本周期0 B C 1 2 T BE+RC B D 2 基本周期1 B E 1 1 TT BE+RC 基本周期2 表2接收顺序约束表 TT BE+RC Table 2 Receiver port constraint table 基本周期3 第一个接收的 第二个接收的 TT BE+RC 接收端 TT信息发送端 TT信总发送端 图2周期调度示意图 C B A Fig.2 Periodic scheduling diagram D A 根据发送任务表与接收端的接收先后条件，对 所有TT任务进行复合表的生成.生成时间调度表 根据已知的A、B两个发送端的发送任务情况， 需要满足如下几个原则： 接收端接收情况以及周期调度表的生成规则，对有 (1)左端紧缩原则，尽量将T帧放在左边时间 两个集群的任务表生成无冲突复合表，如图4所示. 段，T帧占用的越小，用于传输其他信息的空间就 根据发送任务表中TT帧的周期长度，得出基本周 越大； 期BC为1ms,矩阵周期MC为4ms.按照不同的顺 (2)周期为2"ms相同的不同TT任务满足在周 序排列，剩余的可用空间大小不同，对生成各种表格 期调度表上按照2m-1-1纵向间隔排列： 的剩余空闲区域进行比较，使用剩余空间最大的表 (3)根据复合表分配各端口周期调度表，以保 即为最优周期调度表.交换机S1与SS1所接收的 证TT流在交换机中无冲突复合 TT流都将在时钟同步的前提下按照复合表无冲突 1.3TT流离线周期调度表设计 用于分析调度表生成方法的网络拓扑如图3所 复合. 根据无冲突复合表，提取相同的发送端的TT 示，两个发送终端A和B,两个TTE网络交换机S1 帧任务时间段，形成发送端的调度周期表.发送端 和SS1,三个接收终端C、D和E. A与发送端B的周期调度表分别如图5和图6所 发送端A、B的TT流发送任务表如表1所示，3 示.按照该发送端周期调度表，在保证TTE网络全 个TT流，分别发往不同的目的终端. 局时钟同步的前提下，可实现在交换机内无冲突复 在已知发送端的发送任务的前提下，还需要确 合，在预定时间段内处理信息，避免相同时间窗信息 定接收端C、D和E接收不同发送端TT流的先后顺 因碰撞而丢失. 1.4TTE自适应网络混合流量调度设计 TT流按照周期调度、左端紧缩原则生成TT流 的周期调度表，RC、BE流按照混合调度原则，在每 个基本周期TT流发送完的空闲区域发送，同时RC 流具有比BE流更高的优先级，优先在空闲区域发 SS1 送RC流，随后发送BE流. 终端对网络中的报文根据实时性、可靠性和 响应时间需求的不同，将报文分成重要报文和次 图3网络拓扑示例 要报文，对于重要报文(TT)双冗余备份传输，次要 Fig.3 Network topology example 报文(RC、BE)经过终端分类，采用双冗余分散传汪 清等: 基于自适应双冗余的 TTE 调度方法及性能分析 TT 的矩阵周期( matrix cycle，MC) ． 基本周期是所 有 TT 流周期的最大公约数，矩阵周期是所有 TT 流 周期的最小公倍数［6］． 周期调度表从纵向来看，是 并列的 n 个基本周期，依次首尾相连，n 个基本周期 的总时间是矩阵周期的时间长度． 从横向上看，每 个基本周期都是由前半部分的 TT 帧与后半部分的 ＲC + BE 帧组成的． 图 2 周期调度示意图 Fig． 2 Periodic scheduling diagram 根据发送任务表与接收端的接收先后条件，对 所有 TT 任务进行复合表的生成． 生成时间调度表 需要满足如下几个原则: ( 1) 左端紧缩原则，尽量将 TT 帧放在左边时间 段，TT 帧占用的越小，用于传输其他信息的空间就 越大; ( 2) 周期为 2m ms 相同的不同 TT 任务满足在周 期调度表上按照 2m － 1 － 1 纵向间隔排列; ( 3) 根据复合表分配各端口周期调度表，以保 证 TT 流在交换机中无冲突复合． 图 3 网络拓扑示例 Fig． 3 Network topology example 1. 3 TT 流离线周期调度表设计 用于分析调度表生成方法的网络拓扑如图 3 所 示，两个发送终端 A 和 B，两个 TTE 网络交换机 S1 和 SS1，三个接收终端 C、D 和 E． 发送端 A、B 的 TT 流发送任务表如表 1 所示，3 个 TT 流，分别发往不同的目的终端． 在已知发送端的发送任务的前提下，还需要确 定接收端 C、D 和 E 接收不同发送端 TT 流的先后顺 序． 接收顺序约束如表 2 所示． 表 1 发送端发送任务表 Table 1 Task table sent by transmitter ports 发送端 接收端 帧长 周期/ms A C 2 2 A D 1 1 A E 1 4 B C 1 2 B D 1 2 B E 1 1 表 2 接收顺序约束表 Table 2 Ｒeceiver port constraint table 接收端 第一个接收的 TT 信息发送端 第二个接收的 TT 信息发送端 C B A D A B E A B 根据已知的 A、B 两个发送端的发送任务情况， 接收端接收情况以及周期调度表的生成规则，对有 两个集群的任务表生成无冲突复合表，如图 4 所示． 根据发送任务表中 TT 帧的周期长度，得出基本周 期 BC 为 1 ms，矩阵周期 MC 为 4 ms． 按照不同的顺 序排列，剩余的可用空间大小不同，对生成各种表格 的剩余空闲区域进行比较，使用剩余空间最大的表 即为最优周期调度表． 交换机 S1 与 SS1 所接收的 TT 流都将在时钟同步的前提下按照复合表无冲突 复合． 根据无冲突复合表，提取相同的发送端的 TT 帧任务时间段，形成发送端的调度周期表． 发送端 A 与发送端 B 的周期调度表分别如图 5 和图 6 所 示． 按照该发送端周期调度表，在保证 TTE 网络全 局时钟同步的前提下，可实现在交换机内无冲突复 合，在预定时间段内处理信息，避免相同时间窗信息 因碰撞而丢失． 1. 4 TTE 自适应网络混合流量调度设计 TT 流按照周期调度、左端紧缩原则生成 TT 流 的周期调度表，ＲC、BE 流按照混合调度原则，在每 个基本周期 TT 流发送完的空闲区域发送，同时 ＲC 流具有比 BE 流更高的优先级，优先在空闲区域发 送 ＲC 流，随后发送 BE 流． 终端对网络中的报文根据实时性、可靠性和 响应时间需求的不同，将报文分成重要报文和次 要报文，对于重要报文( TT) 双冗余备份传输，次要 报文( ＲC、BE) 经过终端分类，采用双冗余分散传 · 593 ·