CN111064632B - 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法 - Google Patents

综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111064632B
CN111064632B CN201911147212.1A CN201911147212A CN111064632B CN 111064632 B CN111064632 B CN 111064632B CN 201911147212 A CN201911147212 A CN 201911147212A CN 111064632 B CN111064632 B CN 111064632B
Authority
CN
China
Prior art keywords
message
delay
jitter
period
pci
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911147212.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111064632A (zh
Inventor
陈升
向威威
孙远
程培
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Original Assignee
China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Aeronautical Radio Electronics Research Institute filed Critical China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority to CN201911147212.1A priority Critical patent/CN111064632B/zh
Publication of CN111064632A publication Critical patent/CN111064632A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111064632B publication Critical patent/CN111064632B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
    • H04L43/087—Jitter
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法，基于综合模块航电系统的架构特点，针对驻留应用消息的传输路径，分析ARINC653和ARINC664网络时间特性，定义消息延迟和抖动的关键因数，计算消息的最大抖动和最大延迟。本发明应用场景明确、逻辑清晰、具有很高的实用价值。

Description

综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法
技术领域
本发明属于综合航空电子技术领域，具体涉及一种综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法。
背景技术
开放式综合模块化航电系统当前飞机的主流航电架构，一般采用ARINC653和ARINC664作为软件接口和网络协议。基于架构的资源共享特性，如何确保驻留应用消息传输的确定性是当前行业的技术难点。目前国内没有有效的方法可以在行业认可的精度下分析和计算驻留应用消息传输的延迟和抖动时间特性。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法，用于保证综合模块化航电系统驻留应用消息传输的确定性。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法，包括以下步骤；
步骤一：计算消息因发送调度或接收调度产生的消息异步延迟DelayAsync；
步骤二：判断消息是否通过网络传输，如果是，进入步骤三，如果否，进入步骤六；
步骤三：计算网络传输延迟LatencyNetwork，公式如下；
LatencyNetwork＝LatencyPhysical+BAG+SwichJitter+DelayHop；
其中LatencyPhysical表示物理特性延迟，BAG表示ARINC664网络的虚链路带宽分配间隙，SwichJitter表示交换机的抖动特性，DelayHop表示消息通过多个交换机跳转的最大延迟；
步骤四：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝LatencyNetwork+Tx DelayPCI+Rx DelayPCI+DelayAsync；
其中，Tx DelayPCI为发送内部总线延迟，Rx DelayPCI为接收内部总线延迟；
步骤五：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结束，公式如下；
JitterMessage＝LatencyMessage-(DelayMinBAG+DelayHop+Tx DelayPCI+Rx DelayPCI)；
其中，DelayMinBAG为消息分片后BAG延迟，DelayHop消息通过多个交换机跳转的最大延迟，Tx DelayPCI为发送内部总线延迟，Rx DelayPCI为接收内部总线延迟
步骤六：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝Tx DelayARINC653+Rx DelayARINC653+DelayAsync
其中，Tx DelayARINC653为ARINC653发送处理延迟，Rx DelayARINC653为ARINC653接收处理延迟；
步骤七：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结束，公式如下：
JitterMessage＝DelayAsync。
其中，消息异步延迟DelayAsync计算过程如下：
步骤1-1：判断消息发送端口类型，如果是采样端口，进入步骤1-2，如果是队列端口，进入步骤1-3；
步骤1-2：消息发送周期等于发送端口刷新周期，进入步骤1-4；
步骤1-3：消息发送周期等于发送端口刷新周期乘以队列长度；
步骤1-4：消息接收周期等于接收端口刷新周期；
步骤1-5：判断消息发送周期是否大于或等于消息接收周期，如果是，进入步骤1-7，如果否，进入步骤1-6；
步骤1-6：判断接收端口类型，如果是队列端口，进入步骤判断1-7，如果是采样端口，进入步骤1-8；
步骤1-7：计算异步延迟DelayAsync等于消息接收周期；
步骤1-8；计算异步延迟DelayAsync等于消息发送周期。
附图说明
图1为综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法应用的两种场景示意图。
图2为本发明提供的综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例所示本综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法基于两种场景，如图1所示。场景1表示消息在ARINC653环境中传输，场景2表示消息传输通过了ARINC653和ARINC664环境。
其分析过程方法参见图2所示：
步骤一、计算消息因发送调度或接收调度产生的消息异步延迟DelayAsync。消息异步延迟是指非物理传输消耗的时间，产生的原因有发送调度或者接收调度等，消息异步延迟的计算过程如下：
步骤1-1：判断消息发送端口类型，如果是采样端口，进入步骤1-2，如果是队列端口，进入步骤1-3。采样端口、队列端口是航空数据传输的端口类型，采样端口用于传输周期类更新信号(关注实时性)，队列端口用于传输大数据(关注传输效率)。
步骤1-2：消息发送周期等于发送端口刷新周期，进入步骤1-4。端口刷新周期是指发送或者接收数据刷新的周期。
步骤1-3：消息发送周期等于发送端口刷新周期乘以队列长度。
步骤1-4：消息接收周期等于接收端口刷新周期。
步骤1-5：判断消息发送周期是否大于或等于消息接收周期，如果是，进入步骤1-7，如果否，进入步骤1-6。
步骤1-6：判断接收端口类型，如果是队列端口，进入步骤判断1-7，如果是采样端口，进入步骤1-8。
步骤1-7：计算异步延迟DelayAsync等于消息接收周期。
步骤1-8；计算异步延迟DelayAsync等于消息发送周期。
计算出的异步延迟将作为消息最大延迟算法和消息最大抖动算法的输入。消息最大延迟算法是基于消息传输路径、ARINC653调度和ARINC664网络协议，计算消息的最大延迟时间。消息最大抖动算法是基于消息传输路径、ARINC653调度和ARINC664网络协议，计算消息的最大抖动时间。
步骤二：判断消息是否通过网络传输，如果是通过网络传输，如图1中的场景二，进入步骤三，如果不通过网络传输，如图1中的场景一，进入步骤六。
步骤三：计算网络传输延迟LatencyNetwork，公式如下；
LatencyNetwork＝LatencyPhysical+BAG+SwichJitter+DelayHop
其中LatencyPhysical表示物理特性延迟，BAG表示ARINC664网络的虚链路带宽分配间隙，SwichJitter表示交换机的抖动特性，DelayHop消息通过多个交换机跳转的最大延迟。
步骤四：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝LatencyNetwork+Tx DelayPCI+Rx DelayPCI+DelayAsync
其中LatencyNetwork为网络传输延迟，Tx DelayPCI为发送内部总线延迟，RxDelayPCI为接收内部总线延迟，DelayAsync为异步延迟。
步骤五：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结，公式如下；
JitterMessage＝LatencyMessage-(DelayMinBAG+DelayHop+Tx DelayPCI+Rx DelayPCI)
其中LatencyMessage为消息延迟，DelayMinBAG为消息分片后BAG延迟，DelayHop消息通过多个交换机跳转的最大延迟，Tx DelayPCI为发送内部总线延迟，Rx DelayPCI为接收内部总线延迟。
步骤六：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝Tx DelayARINC653+Rx DelayARINC653+DelayAsync；
其中LatencyNetwork为网络传输延迟，Tx DelayARINC653为ARINC653发送处理延迟，RxDelayARINC653为ARINC653接收处理延迟，DelayAsync为异步延迟。
步骤七：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结束，公式如下。
JitterMessage＝DelayAsync
其中DelayAsync为异步延迟。

Claims (1)

1.一种综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：计算消息因发送调度或接收调度产生的消息异步延迟DelayAsync；
步骤二：判断消息是否通过网络传输，如果是，进入步骤三，如果否，进入步骤六；
步骤三：计算网络传输延迟LatencyNetwork，公式如下；
LatencyNetwork＝LatencyPhysical+BAG+SwichJitter+DelayHop；
其中LatencyPhysical表示物理特性延迟，BAG表示ARINC664网络的虚链路带宽分配间隙，SwichJitter表示交换机的抖动特性，DelayHop表示消息通过多个交换机跳转的最大延迟；
步骤四：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝LatencyNetwork+TxFelayPCI+RxDelayPCI+DelayAsync；
其中，TxDelayPCI为发送内部总线延迟，RxDelayPCI为接收内部总线延迟；
步骤五：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结束，公式如下；
JitterMessage＝LatencyMessage-(DelayMinBAG+DelayHop+TxDelayPCI+RxDelayPCI)；
其中，DelayMinBAG为消息分片后BAG延迟，DelayHop消息通过多个交换机跳转的最大延迟，TxDelayPCI为发送内部总线延迟，RxDelayPCI为接收内部总线延迟；
步骤六：计算消息最大延迟LatencyMessage，公式如下；
LatencyMessage＝TxDelayARINC653+RxDelayARINC653+DelayAsync；
其中，TxDelayARINC653为ARINC653发送处理延迟，RxDelayARINC653为ARINC653接收处理延迟；
步骤七：计算消息最大抖动JitterMessage，跳转结束，公式如下：
JitterMessage＝DelayAsync；
其中，消息异步延迟DelayAsync计算过程如下：
步骤1-1：判断消息发送端口类型，如果是采样端口，进入步骤1-2，如果是队列端口，进入步骤1-3；
步骤1-2：消息发送周期等于发送端口刷新周期，进入步骤1-4；
步骤1-3：消息发送周期等于发送端口刷新周期乘以队列长度；
步骤1-4：消息接收周期等于接收端口刷新周期；
步骤1-5：判断消息发送周期是否大于或等于消息接收周期，如果是，进入步骤1-7，如果否，进入步骤1-6；
步骤1-6：判断接收端口类型，如果是队列端口，进入步骤判断1-7，如果是采样端口，进入步骤1-8；
步骤1-7：计算异步延迟DelayAsync等于消息接收周期；
步骤1-8；计算异步延迟DelayAsync等于消息发送周期。
CN201911147212.1A 2019-11-21 2019-11-21 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法 Active CN111064632B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911147212.1A CN111064632B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911147212.1A CN111064632B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111064632A CN111064632A (zh) 2020-04-24
CN111064632B true CN111064632B (zh) 2022-12-27

Family

ID=70298223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911147212.1A Active CN111064632B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111064632B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104486235A (zh) * 2014-11-26 2015-04-01 北京华力创通科技股份有限公司 一种afdx网络时延降低方法
CN106230750A (zh) * 2016-09-08 2016-12-14 中国航空无线电电子研究所 综合模块化航空电子系统信息延迟时间分析和分配方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2532773A (en) * 2014-11-27 2016-06-01 Airbus Operations Sas Improvements in or relating to avionics networks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104486235A (zh) * 2014-11-26 2015-04-01 北京华力创通科技股份有限公司 一种afdx网络时延降低方法
CN106230750A (zh) * 2016-09-08 2016-12-14 中国航空无线电电子研究所 综合模块化航空电子系统信息延迟时间分析和分配方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AFDX网络延迟计算方法;赵永库等;《测控技术》;20130518(第05期);第85-88页 *
AFDX网络端到端时延分析方法;赵永库等;《电光与控制》;20130401(第04期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111064632A (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bauer et al. Applying and optimizing trajectory approach for performance evaluation of AFDX avionics network
TamasSelicean et al. Timing analysis of rate constrained traffic for the TTEthernet communication protocol
US8588242B1 (en) Deficit round robin scheduling using multiplication factors
CN107257311B (zh) 一种基于虚拟链路的时间触发通信混合数据发送调度方法
CN112671495B (zh) 一种调整确定性时延的方法和系统
CN114338523A (zh) 一种报文转发方法和装置
JP2022537607A (ja) データパケットを送信する方法、及びこの方法を実施する装置
CN115051938B (zh) Opc ua-tsn传输时延测试系统及方法
JP2024510771A (ja) 伝送処理方法、通信機器及び可読記憶媒体
Soni et al. Optimizing network calculus for switched ethernet network with deficit round robin
CN111064632B (zh) 综合模块化航电系统的驻留应用消息延迟和抖动分析方法
Ren et al. An analytical latency model for AVB traffic in TSN considering time-triggered traffic
EP3166257B1 (en) Start-up triggering in an ethernet-based in-vehicle network
Suen et al. Affordable avionic networks with Gigabit Ethernet assessing the suitability of commercial components for airborne use
KR20140074703A (ko) 차량 게이트웨이의 실시간 데이터 처리성능 향상 방법 및 그 시스템
US11075858B2 (en) A664 synch network design
Aoki et al. Cloud architecture for tight interaction with the real world and deep sensor-data aggregation mechanism
Pitts et al. Excess-rate queuing theory for M/M/1/RED with application to VoIP QoS
Ishak et al. Performance evaluation using Markov model for a novel approach in Ethernet based embedded networked control communication
Li et al. A deterministic embedded end-system tightly coupled with TSN schedule
Li et al. Efficient holistic timing analysis with low pessimism for rate-constrained traffic in ttethernet
Steinhauser Propagation and interaction of ethernet packets with iec 61850 sampled values in power utility communication networks
CN113965520B (zh) 报文发送调度方法和装置、异步流量整形器
Dong et al. Using static priority queueing to optimize the avionics full duplex switched ethernet
CN115499343B (zh) 基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant