一种TTE网络调度规划配置仿真方法及系统与流程

本发明涉及tte网络，具体为一种tte网络调度规划配置仿真方法。

背景技术：

1、随着航天航空技术的迅速发展，航空航天电子系统的体系结构向着分布式综合模块化方向不断发展，各模块间交互数据的量级不断增长，相互之间的连接越来越复杂，对系统各模块间的通信网络的实时性、传输速度和容错性能提出了更高的需求。对于分布式航天强实时高安全控制系统而言，节点间通信的实时性与确定性是系统实现的关键。在承载信息量大增的环境中，传统的以太网架构同步精度低、时延抖动大、确定性不够强等缺陷也逐渐暴露了出来，而tte作为一种时间确定性网络架构，可以很好的解决传统以太网在的这些缺陷，在航空航天高铁等领域有着重要的应用需求。

2、在tte网络的研究过程中，为了深入研究网络各参数对于数据传输性能的影响，需依据tte网络机制的设计需求，以一种高效、灵活、便捷的方式针对tte网络在不同应用场景下进行测试并获取该场景的网络测试数据，用到网络仿真是一种必然的选择。

3、在tte网络关键机制设计、优化等阶段，需要进行各种性能测试，比如设备参数对网络中数据传输的影响、调度算法的性能等。在实际的研究过程中，网络的测试会受到成本、时间周期等因素的限制。为了完成tte网络在实际实时应用中可行性的评估，搭建完善的仿真平台就显得非常重要。通过仿真平台，可以以一种简单、高效、便捷以及低成本的方式对网络进行测试验证。此外，详细的定量分析可以指明当前算法的优化方向。

4、现有的基于tte网络和普通以太网的协议仿真工具有很多，但是普遍存在着在系统仿真方面，系统和设备模型不能完全匹配tte网络设备，且模拟过程繁琐的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种tte网络调度规划配置仿真方法，解决了背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、第一方面，提供了一种tte网络调度规划配置仿真方法，包括：

6、接收tte网络中pcf消息、tt消息、rc消息和be消息；

7、分别对pcf消息、tt消息、rc消息和be消息进行配置和部署；

8、基于smt求解器建立调度规划约束，基于网络拓扑和消息配置完成调度规划生成静态调度表；

9、根据生成的静态调度表完成配置静态调度表；

10、通过配置静态调度表给tt消息经过的网络节点上预留发送和转发的时间窗口，tt消息严格按照预留的时间窗口进行发送，在时间窗口之外的时间里先调度rc消息，再调度be消息；

11、通过预设的tte网络仿真模型进行规划tt消息、rc消息和be消息网络传输，通过网络传输性能，验证调度规划结果合理性。

12、优选的，所述分别对pcf消息、tt消息、rc消息和be消息进行配置和部署，具体包括以下内容：

13、pcf消息，根据网络中设备的时间同步角色进行配置，给时间同步角色是sm的端系统和时间同步角色是cm的交换机配置pcf消息，网络中时间同步角色为sc的设备为pcf消息的接收端；

14、tt消息，部署端到端的tt消息，配置的参数包括消息源和目的、消息周期、消息帧长、虚链路、消息最大时延；

15、rc消息，部署端到端的rc消息，配置的参数包括消息源和目的、消息周期、消息帧长、虚链路、抖动和间隔；

16、be消息，部署端到端的be消息，配置的参数包括消息源和目的、消息周期、消息帧长。

17、优选的，所述tte网络仿真模型包括交换机仿真模型、端系统仿真模型、链路模型、流量模型和时间同步仿真模型。

18、优选的，所述交换机仿真模型的功能包括实现数据链路层协议，构建基于虚拟链路的数据转发模型；数据帧过滤算法、交换机流量管制功能；模型参数设置，包括交换机缓存大小、队列划分及其大小、各交换步骤最大耗时；模型参数修正机制，允许对模型仿真结果进行调整；模拟不同优先级业务流量的调度转发策略。

19、优选的，所述端系统仿真模型的功能包括实现数据链路层协议，构建基于虚拟链路的数据发送调度模型；支持网络层和传输层协议，进行包的按需封装；支持应用层模型，进行不同类型消息的生成和传输；余度容错控制机制、数据帧过滤算法、流量管制功能、消息调度算法和网络配置与管理；模型参数设置，包括host接口速率、端口带宽、各级缓存大小、队列划分及其大小和处理时间的设置；模型参数修正机制，允许用户根据实际设备参数对模型仿真结果进行调整；模拟不同优先级业务流量的调度策略。

20、优选的，所述链路模型，链路时延、链路传输误码率的参数可配置；

21、所述流量模型，各节点混合流量的发送配置，混合流量特征包含虚拟链路号、发送时刻、bag、jitter、长度；

22、所述时间同步仿真模型，端系统和交换机的时间基准采用指定的统一全局时间，在全局时间的基础上偏移时间精度。

23、优选的，所述验证调度规划结果合理性包括：

24、tt业务仿真，依据交换机、端系统调度策略，按照规划传输tt业务，验证各级交换机和端系统的tt消息是否严格按照实验触发传输；

25、rc业务仿真，依据交换机、端系统调度策略，按照规划传输rc业务，查看rc业务带宽、延时、抖动、bag是否满足预期；

26、混合业务仿真，依据交换机、端系统调度策略，按照规划传输tt/rc/be混合流量，验证规划是否超出设定的tte网络系统承载能力上限。

27、优选的，还包括：仿真结果分析，验证tte网络端系统和交换机的规划承载能力和极限承载能力下的网络性能特征，包括：

28、端系统架构和理性分析，包括共享缓存大小合理性、虚链路队列大小合理性分析；

29、交换机架构合理性分析，包括交叉节点缓存大小合理性、缓存和队列划分及其大小合理性分析；

30、全局和各节点的吞吐量、端到端时延、总包数、带宽、丢包率、丢包位置、虚拟链路性能分析。

31、第二方面，提供了一种tte网络调度规划配置仿真系统，包括：

32、接收模块，用于接收tte网络中pcf消息、tt消息、rc消息和be消息；

33、处理模块，用于分别对pcf消息、tt消息、rc消息和be消息进行配置和部署；

34、生成模块，用于基于smt求解器建立调度规划约束，基于网络拓扑和消息配置完成调度规划生成静态调度表；

35、配置模块，用于根据生成的静态调度表完成配置静态调度表；

36、调度模块，用于通过配置静态调度表给tt消息经过的网络节点上预留发送和转发的时间窗口，tt消息严格按照预留的时间窗口进行发送，在时间窗口之外的时间里先调度rc消息，再调度be消息；

37、验证模块，用于通过预设的tte网络仿真模型进行规划tt消息、rc消息和be消息网络传输，通过网络传输性能，验证调度规划结果合理性。

38、第三方面，提供了一种计算设备，包括：

39、一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。

40、(三)有益效果

41、(1)本发明提供一种tte网络调度规划配置仿真方法，解决了现有的基于tte网络和普通以太网的协议仿真工具，在系统仿真方面，系统和设备模型不能完全匹配tte网络设备，且模拟过程繁琐的问题。

42、(2)本发明提供一种tte网络调度规划配置仿真方法，解决了现有的基于tte网络和普通以太网的协议仿真工具，在调度规划方面，未提供对调度机制、全局同步策略及实时和非实时业务融合等方面的仿真模型的问题。

43、(3)本发明提供一种tte网络调度规划配置仿真方法，解决了现有的基于tte网络和普通以太网的协议仿真工具，在数据传输方面，不适用于按照静态调度表进行数据传输仿真的问题。