一、快速以太网交换机软件体系结构设计研究（论文文献综述）
陈煌[1]（2021）在《列车通信以太网网络重构及性能优化研究》文中进行了进一步梳理随着列车通信网络（Train Communication Network,TCN）所承载的数据信息呈现海量化和多源化,列车通信以太网由于其高带宽和高兼容性等优势而成为TCN重点研究和发展的方向。然而,面对通信系统规模和功能复杂度的迅速增长,列车通信以太网存在的流量调度弱和拓扑管理差等缺点日益凸显,极易出现流量传输异常、通信链路中断等性能衰退或者故障现象,进而引发列车控制信息错误甚至系统功能紊乱,危及列车的安全可靠运行。网络重构优化理论,是在故障诊断和性能分析的基础上,对特定网络资源和功能进行抽象和分解,并根据所需的优化目标合理地分配和设计功能单元。所以,该理论能够对故障状态下的通信网络进行主动地传输调度恢复和网络性能调优,快速有效地抑制故障和性能异常对通信的影响。因此,为了保障列车的高效安全运行,满足列车通信以太网对故障处理能力和性能调优的更高要求,网络重构优化理论作为一种具备故障自恢复与性能优化的综合化智能容错设计理论,值得进行深入的研究。本文围绕列车通信以太网的网络故障管理与性能优化问题,以网络资源调度自调整和拓扑路由自恢复作为重点研究对象,提出了列车通信以太网网络重构及性能优化策略,包括:网络资源预调度重构、子网网络资源动态调度重构和网络拓扑路由重构。本文主要工作与研究成果如下:1、针对系统间多核心的协同预调度最优配置问题,提出了一种基于自适应趋化细菌觅食算法（BFO with Self-adaptive Chemotaxis strategy,SCBFO）的网络资源预调度重构策略。针对列车通信以太网系统间多网络核心的流量传输协同预调度,在基于时间触发机制的网络结构下,首先构建了列车通信以太网的系统间实时流量资源协同传输模型;再提取特征周期与时间初相作为预调度重构优化的关键,形成了统一时间标签下的预调度约束条件与性能优化目标;最后,提出了一种基于SCBFO的网络资源预调度重构策略,兼顾了重构的优化效果、搜索速度和搜索稳定性。2、针对列车编组网（Ethernet Consist Network,ECN）子网的快速动态调度自调整需求,提出了一种基于多目标模糊粒子群算法（Multi-objective Fuzzy Particle Swarm Optimization,MOFPSO）的子网网络动态调度重构策略。根据ECN子网的网络分割独立特性,建立了以网络交换机为核心的子网传输结构分析方法;再根据ECN子网交换式传输基础,对子网内实时流量的动态调度控制进行了时域化建模与特征排序,对通信链路传输进行了可变时间窗划分,并据此形成了动态调度重构的约束条件与优化目标;提出了一种基于MOFPSO的子网网络资源动态调度重构策略,快速地完成了流量异常状况下ECN子网调度表的动态调度重构设计优化。3、针对故障下拓扑路由规划的最优化问题,提出了基于差分进化混合禁忌算法（Differential Evolution hybrid Tabu algorithm,TDE）的网络拓扑路由重构策略。在实际运行的列车通信以太网网络结构的基础上,建立了网络拓扑架构稀疏化模型,涵盖了节点状态矩阵、端口连通矩阵和有向通信链路矩阵;设计了针对流量传输的拓扑路由性能综合评价指标,包括通信链路负载率、转发时延和传输抖动等,形成了完整的网络拓扑路由模型体系;最后,提出了一种基于TDE的网络拓扑路由重构策略,快速且有效地应对了通信链路故障所带来的网络拓扑突变。4、为了验证网络重构优化的实际应用有效性问题,设计并搭建了基于列车通信以太网的网络重构优化实验平台。依据所提出的列车通信以太网网络重构优化策略,以TRDP地铁列车实车通信网络为基础,设计了网络资源和通信链路的实时监测控制方案,完成了列车通信以太网重构优化实验平台的搭建。通过实际实验平台测试,证明了网络资源预调度重构、ECN子网网络资源动态调度重构和网络拓扑路由重构策略的有效性,从而表明所提出的网络重构优化策略为列车通信以太网的智能容错设计研究提供了一种新型的优化方案。
潘咪[2]（2021）在《ITER静态磁场测试装置监测保护系统的设计》文中研究指明ITER静态磁场测试装置可产生特定的磁场条件,用于对进入ITER实验现场的所有机电设备进行静磁场合格测试。ITER静态磁场测试装置具有子系统多、信号种类杂和受磁场干扰大的特点。为保证静磁场合格测试实验的正常进行,保护机器安全及操作员人身安全,该装置的监测保护系统必不可少。本文提出了在LabVIEW平台上实现的一套装置监测保护系统设计方案并对部分功能加以验证。首先,本文以对该系统的功能设计为切入点,明确本装置监测保护系统的设计要素,提出系统的集成设计方案。设计综合了 NI CompactRIO嵌入式系统、NI PXIe系统及以太网交换技术的硬件平台框架,且符合ITER对I&C现场控制系统架构的要求。采用基于消息循环的生产者-消费者的LabVIEW程序框架,具有高内聚、低耦合的特点,扩展性强且便于后期维护。其次,在集成设计基础上,完成了对监测保护系统的详细硬件设计。从传感器层、信号接口层、控制器及主机层进行结构设计及设备选型。为信号采集功能中提出的各类信号进行传感器的选型,并确定数量。设计3类信号转换电路以匹配I/O模块及数据采集卡接口参数。配置NICompactRIO嵌入式系统下位机以分担系统信号采集及安全联锁任务,可提高系统的运行效率。采用NIPXIe采集机箱及数据采集卡采集10kHz以上的快速信号。考虑到设备工作产生的静磁场干扰,应用光纤通信方式实现远距离传输,有效削弱磁场干扰。最后,对系统的主要软件功能进行开发及验证,并设计人机交互界面。实现了数据采集、水冷远控、报警逻辑处理及安全联锁保护模块等功能。交互界面体现了主要的功能且满足系统的功能需求。对快速AI采集、慢速AI采集、DI信号采集及DO指令下发功能进行验证,为后续进行联合调试提供了必要的条件。
王知恒[3]（2021）在《InfiniBand网络协议层软件技术研究》文中研究表明随着计算机硬件设备的高速发展与大数据技术的普及,高性能网络数据传输逐渐成为当下研究的热点问题。无限带宽网络（InfiniBand,简称IB）是一种高带宽、低延迟的网络通信技术,它被广泛的应用于高性能计算与数据中心网络场景中。本文对无限带宽网络协议层软件技术进行研究。为解决实时流数据传输中面临的传输速率难点问题,本文基于ARM和FPGA异构的嵌入式无限带宽网络板卡,提出了一种基于无限带宽网络数据链路的数据分发软件,实现了从嵌入式无限带宽网络板卡向多个目标服务器节点的高速实时流数据分发。为精简无限带宽网络数据分发软件的网络架构,本文设计了嵌入式IPoIB软件,在嵌入式无限带宽网络板卡上支持了TCP/IP协议与无限带宽网络协议转换,实现了IP报文在无限带宽网络链路上的发送与接收。测试结果显示,本文设计的无限带宽网络数据分发软件的数据传输速率能够稳定在9GB/s以上,并能够正确处理系统出现的异常。本文设计的嵌入式IPoIB协议转换软件在嵌入式无限带宽网络板卡上正确运行,能够支持多种IP报文的发送,并正确解析接收到的IPoIB数据包。
张玉琢[4]（2020）在《列控安全计算机分区软件的形式化建模与验证方法研究》文中认为随着通信技术、控制技术和计算机技术在铁路领域的飞速进步和应用,列车运行控制系统（简称“列控系统”）不断向着综合化、模块化的方向发展。安全计算机作为列控系统的核心部件,承载其大部分的安全功能,是一个典型的安全苛求系统。现代安全计算机正由传统的电子机械密集型向着软件密集型逐步过渡,软件所占比例逐步上升,规模也越来越大,由此产生了模块化的概念。为了实现安全计算机的高容错能力,采用分区的方式实现不同分组的软件在时间和空间上互不影响,独立运行。由于分区软件具有并发性和共享性的特征,对系统安全性和可靠性带来了挑战。而形式化方法以形式或逻辑系统为基础,能够支持对计算机系统进行严格的建模和验证,在系统设计开发过程能够分析、处理、证明系统性质,提高和保障其可信性。论文阐述了列控安全计算机综合模块化的发展趋势、分区软件结构特性及管理机制,对列控安全计算机分区软件形式化研究作了梳理,根据安全计算机的建模需求,归纳总结了分区管理需要解决的安全性、实时性和可调度性三方面的研究重点。为了对这些指标进行定性和定量分析,本文从以下几个方面开展了研究:（1）论文针对并行程序安全性的问题,设计了基于事务内存的并发安全控制机制,利用并发分离逻辑设计了推理抽象机,并制订了推理规则。之后采用不变式证明方法对安全机制的可靠性进行推理验证,证明了该机制能保障并行程序的正确性。随后搭建了2乘2取2安全计算机平台,对并行应用操作共享内存的过程进行了安全性测试,验证了该安全控制机制可以保证并发安全地访问共享资源。（2）论文针对实时性的问题,对传统的时间Petri网进行拓展,考虑到非马尔科夫时间参数,提出了基于随机时间Petri网的建模方法,突破了列控系统Petri网模型要求时间参数为指数分布的限制。通过随机时间Petri网的定义和相关参数的引入,能够对非马尔科夫时间参数中的确定性分布、Erlang分布、超指数分布进行区分处理。为了利用随机时间Petri网模型进行实时性验证,提出了基于随机状态类的瞬态分析算法,通过随机状态树的构建和马尔科夫再生点的计算,对含有一般性分布的时间参数的模型进行瞬态分析。之后搭建了分区通信的随机时间Petri网模型,利用所提出的算法进行了实时性分析验证,对过程数据、消息数据和监督数据分别采用不同调度算法的时延进行了分析。随后利用2乘2取2安全计算机平台,结合开源实时以太网技术POWERLINK,对分区通信实时性能进行测试。（3）论文针对可调度性的问题,同样对传统的时间Petri网进行了拓展,提出了带有优先级时间Petri网的建模方法。针对时分多路复用全局调度和抢占固定优先级局部调度策略,克服了非确定性的执行时间和局部资源共享的难题,对包含有周期、偶发、抖动任务的双层调度机制进行了建模。并且提出了基于状态空间枚举的分析算法,识别从任务释放开始到任务结束的所有路径,提取最优完成时间和最差完成时间,检验任务截止时间是否满足,从而实现模型的可调度性分析。随后在2乘2取2安全计算机平台上,利用Vxworks的根任务调度实现了分区软件的调度,并对分区调度时刻信息进行了测试。最后在对全文工作和创新点总结的基础上,提出了下一步需要改进的地方和继续研究的问题。图37幅,表18个,参考文献116篇。
刘家男[5]（2020）在《基于FPGA的专用交换机系统》文中研究说明随着我国航空航天领域的高速发展,卫星通信技术也有了极大提高,其中交换机作为通信系统数据传输的重要环节,维持整个通信网络的正常运转。传统以太网交换机因以太网技术的高性能、低成本等优势被广泛应用在各大领域中,但是由于缺乏保密性和可靠性而无法满足卫星通信技术的需求,因此,需要设计出一种采用专用链路数据协议的交换机系统来满足卫星通信技术的需求。本课题是基于FPGA设计了专用交换机系统,实现了一种采用自定义专用数据协议的以太网交换机系统。通过分析系统的需求给出了具体的设计方案,主要完成工作如下:首先研究了以太网协议与自定义专用链路数据协议,通过FPGA内部逻辑设计协议转换器,实现以太网协议与自定义专用链路数据协议之间的转换。然后研究了高速接口和系统内部结构的设计方案,并通过Xilinx公司提供的相关IP核和FPGA内部逻辑设计完成了接口、转发表和队列管理等模块设计,实现协议转换器与交换机之间的数据传输和对专用链路数据包的查表转发。最后通过仿真和实际板级验证,对系统整体业务的性能和功能进行了测试,并加以分析。测试结果表明系统设计满足性能和功能的需求。
李琳[6]（2020）在《TTE网络仿真软件设计》文中进行了进一步梳理航空航天、车载系统等高精度控制系统的发展,对可靠性强、实时性强的综合信息通信网络提出了更高的要求。TTE在传统以太网的基础上,严格依照时间调度表规划数据传输通道,为网络中的业务提供一种无冲突的、确定性的数据传输方式,它将时间触发传输的实时性、确定性、容错能力等特点与传统以太网的灵活性、动态性等特点相结合,可支持各种不同类型的应用业务,被广泛应用于航空航天、车载总线和工业控制现场。在研究和改进TTE网络关键机制的过程中,往往会依赖仿真手段模拟业务的运行,用于对比、分析调度算法的性能。本文将在实验室已有的“MAC仿真平台”的基础上,重点研究TTE网络仿真软件的设计和实现。结合TTE网络仿真软件的需求,本文首先介绍TTE的研究背景以及国内外研究现状。其次,深入分析TTE网络工作原理,根据仿真需求和TTE网络运行原理,设计TTE网络仿真软件的总体架构并阐述其主要模块功能。第三,介绍了TTE网络仿真软件主要仿真模块的设计和实现:图形化仿真功能模块实现了一个友好的软件操作界面,通过鼠标拖拽可直观生成网络拓扑;后台仿真网络模块提供了网络仿真基本的时间调度表管理、网络分析、节点管理等功能,基于离散事件仿真系统实现了TTE网络仿真。其中时间调度表管理模块提供TTE网络中调度表配置、解析功能;网络分析模块可对网络数据（如包时延、带宽等）进行分析;节点管理模块负责完成节点业务数据从上层应用到物理层的封装以及交换机节点内部数据的转发等处理操作,并为业务生成、时间同步、队列管理等机制预留了接口,供后续研究者使用不同的算法进一步丰富仿真过程;接口处理模块是节点处理模块的一部分,每个接口下挂载多个端口,实现数据包在收发时的冗余、去冗余等机制,保证节点间的数据收发操作正常进行。最后,对TTE网络仿真软件进行了模块功能验证,保证软件组装时各模块正常。并设计搭建了两个验证环境,基于不同网络拓扑验证TTE网络仿真功能的正确性。验证结果表明,本文设计的TTE网络仿真软件可正确地对TTE网络的运行过程进行仿真。
郭涛[7]（2020）在《多集群时间触发列车实时以太网自适应调度》文中指出交换式工业以太网技术以其大带宽、高速率及良好的兼容性等优势成为智能化高速列车通信网络未来发展方向。列车控制系统需要列车通信以太网提供高可靠、强实时的确定性数据传输服务,但IEC614753-2-3中列车实时数据协议（Train Real-time Data Protocol,TRDP）没有明确数据调度机制,未来很难满足应用需求。针对当前TRDP传输数据实时性及确定性不高的问题,从列车实际应用场景出发,将列车通信以太网以编组为单位抽象为集群网络结构,引入时间触发机制,提出一种多集群列车实时以太网自适应调度（Multi-cluster Train Real-time Ethernet Adaptive Schedule,MC-TREAS）模型,改善数据传输的实时性和确定性,通过数据集演算、NS-3平台仿真及SOC通信平台验证三种方式验证了模型的有效性。本文的主要研究工作如下:首先,详细分析了列车通信以太网数据传输及组网拓扑特征,结合其半封闭式动态耦合组网特征,提出基于时间触发机制的MC-TREAS模型,通过插入集群先验孔隙,对实时周期数据以集群为单位进行非严格周期在线调度。第二,针对列车通信以太网动态可修及拓扑复杂的特点,提出了一种基于集群网络K-端连通性检测的动态故障树分析方法评估系统数据传输可靠性。分析并研究了数据周期与排序方式与网络可调度性的关系,采用调和处理及严格周期升序排序的方式对数据集进行周期和排序优化,提高网络的可调度性。第三,采用量子粒子群算法对MC-TREAS模型中的集群内流量时间片分配约束优化问题进行求解,流量最大抖动和时延理论值在亚毫秒级别,并采用自适应调参遗传算法及模糊控制策略改善了算法早熟收敛问题。对列车重编引起的集群间流量再分配问题,提出自适应调度算法进行数据与孔隙的在线匹配,计算时间在3s之内。为实现事件触发数据的最小时延传输,采用多头绒泡菌算法在线对事件触发数据进行最短时延路径规划,计算时间在800之内。第四,采用NS-3仿真器对MC-TREAS模型中的实时周期数据传输性能进行了仿真。基于zynq-7000系列芯片设计了可调度列车实时以太网终端及通信节点,搭建了通信平台,平台可实现TRDP全情景通信模式,周期数据最大抖动和时延在1ms之内。最后针对已完成工作进行了总结,针对现有工作缺陷提出了下一步研究及改进策略。本文提出的模型与算法均经过理论或实验验证,具备工程实践价值,能够为列车通信以太网的实时性及确定性提升带来一定的参考价值。
段沅廷[8]（2020）在《时间触发网络的流量调度软件》文中进行了进一步梳理传统以太网中,若同一网络终端的多个应用程序同时向链路传输多个消息,这会导致多个消息竞争同一链路资源,消息的传输时间将出现不确定性。当网络中的交换机需要同时向同一个网络终端发送多条消息时,消息在缓存队列中排队发送,同样将造成消息传输的不确定性延时。传统以太网数据传输的时间不确定性,并不能满足那些对消息传输实时性和确定性要求很高的实时系统的需要。时间触发以太网在标准以太网的基础上,创造性地加入了时间触发概念,通过时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）策略,配合时间触发调度算法,为每个时间触发业务分配无冲突的时隙,可避免数据帧争用物理链路,保证了网络实时性,满足实时传输业务对于实时性和关键性的高要求。本文对时间触发网络（Time-Triggered Ethernet,TTE）中周期性消息的调度问题进行了研究,提出了消息调度算法并实现了消息调度表生成软件,并在Linux系统上实现了网络终端上层应用程序和设备驱动程序,完成了上层软件和底层硬件数据的交互。本文主要工作包括:1)为网络信息和TT消息建立模型,提出了消息调度算法,该算法使用最大匹配算法进行TT消息优先级排序,使用Dijkstra算法确定消息传输路径,使用了“全通路”的调度策略进行消息的时隙分配,减少了空闲时隙的零碎度,可以提高TT消息的调度成功率。2)实现了消息调度表生成软件,软件主要功能是:（a）可通过界面输入或随机生成网络信息,也可以从本地的XML文件中进行读取和解析;（b）通过消息调度算法对TT消息进行调度,得到消息调度表,界面中进行显示;（c）定义消息调度表格式,生成每个网络节点的消息发送调度表和接收调度表;（d）通过TCP网络连接,将每个网络设备的消息发送调度表和接收调度表发送给对应网络终端下位机软件。3)实现了网络终端下位机软件,并在现有以太网节点卡驱动的基础上,增加了TT消息发送和接收模块。终端下位机软件通过驱动将消息收发调度表配置给硬件,还将随机生成的或界面配置的消息内容组成完整的TT帧通过驱动传给硬件使用,最后完成TT帧的发送和接收。4)对消息调度表生成软件和终端下位机软件的各模块功能进行测试,开展实机测试,实现了TT消息在消息调度表调度下的确定性发送和接收。
王红春[9]（2019）在《面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究》文中研究指明航空电子系统是飞机的“大脑”和“神经中枢”,其发展经历了分立式、联合式、综合模块化（Integrated Modular Avionics,IMA）以及目前最新的分布式综合模块化（Distributed Integrated Modular Avionics,DIMA）的四代典型技术发展。DIMA的设计思想通过分布式综合技术,并结合时间触发（Time-Triggered）通信和分区隔离调度机制,极大地增强了综合电子系统在执行任务时的实时性、可靠性和安全性,代表了未来武器装备的发展趋势,未来航空电子系统架构逐步演变为基于网络的分布式、综合化、模块化的通用系统平台。时间触发以太网（Time-Triggered Ethernet,TTE）属于时间触发架构下的航空机载总线,相比于传统机载总线,TTE具备高可靠性和安全性、良好的兼容性以及消息传输确定性等优点。在新一代综合化航空电子系统中,采用时间触发以太网作为底层通信网络的DIMA系统,即基于时间触发的分布式综合模块化航空电子系统（Time-Triggered based Distributed Integrated Modular Avionics,TT-DIMA）可以满足未来混合安全关键等级功能综合化的发展趋势,代表着未来航电系统架构的发展方向。本文研究面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术,其研究成果已经在卫星姿态控制系统、运载火箭控制系统、船舶分布式控制系统等典型应用场景下得到验证,具有高时间确定性,强实时性和高可靠性等特点。本文的研究工作主要包括基于TT-DIMA业务约束的网络拓扑结构优化、TT-DIMA系统时钟同步控制、TT-DIMA混合安全关键业务调度、TT-DIMA流量模型优化及性能评估四个主要研究内容。论文的创新工作包括:（1）针对TT-DIMA网络资源分配优化问题,重点研究了TTE网络拓扑结构优化技术,目标是在满足网络应用的安全性和实时性要求的前提下,生成一个具有较低架构成本、负载均衡、相对路径短的网络拓扑结构。本文在深入分析了以太网系统模型之后,提出一种新的网络拓扑优化方法,该拓扑优化算法充分考虑了TTE网络通信本身具有的时间确定性和网络拓扑的任意性,可以使得整体网络拓扑架构成本更低,整个网络的节点以及链路上的负载分布更加均匀,使时间触发业务流编排更加合理,为DIMA系统提供全局性能最优化的网络拓扑结构。（2）针对DIMA系统应用业务不同步带来应用系统延迟大、不确定、应用组合性差等问题,提出了网络级和应用级两级同步策略,目标是降低系统应用业务端到端之间的延迟。首先,详细研究了TTE网络时钟高精度同步的方法,利用FPGA实现了TTE标准同步算法;然后,进一步研究分区操作系统VxWorks653与TTE通信网络间的时钟同步技术,提出了一种分区操作系统时钟和TTE网络时钟的高精度时隙对齐方法,使得系统的应用业务可以按照时间触发的模式进行编排调度,有效降低业务端到端的通信延迟。最后,利用自研的TTE交换机和TTE节点机搭建了一整套TT-DIMA演示验证系统,在真实的硬件环境下,TTE网络节点间的同步精度不超过48ns,应用分区间时钟同步精度不超过70ns,端到端的应用消息通信延迟在[7.18μs,7.22μs]范围之间,延迟抖动40ns,这些实验结果验证了同步算法的正确性和有效性,也为进一步开发TT-DIMA产品提供了数据支撑。（3）由于DIMA系统本身的业务特性,TTE网络需要同时支持时间触发和事件触发两种业务,以满足不同安全等级的应用场景。为了进一步提高系统资源的利用率,提出了一种时间触发业务静态调度表生成算法,将调度表编排问题抽象成二维装箱及带约束的优化问题,优化目标是使得时间触发业务尽可能的分散排布,从而得到数目最大的空闲时隙数,为后续事件触发业务提供均匀的时间资源以提升系统的稳定性。仿真实验结果表明,提出的优化算法要优于传统装箱算法对调度表的编排,在平均时延和时延抖动两个指标上都有明显的降低,保证了DIMA系统对关键业务的确定性通信延迟,同时最大限度地满足非安全关键业务。（4）传统的网络演算模型对系统时延分析存在较大的悲观性,结合DIMA系统中业务特点提出了一种新的通信流量优化模型和性能评估方法,通过引入时间触发（TT）流量的缺包周期以及速率约束（RC）流量的调节因子,分别对RC流量的服务曲线及到达曲线进行了优化并基于该模型进行了时延分析,时延分析结果更接近真实网络运行情况,使系统调度表编排更加合理,提高了系统资源的利用率。
李春春[10]（2018）在《EAST实时网络通信系统的研究》文中提出随着EAST物理实验的深入开展,等离子体位形、压强、偏滤器热负荷和磁流体不稳定性等先进控制内容不断集成到等离子体控制系统（Plasma Control System,PCS）中,为了实现从百微秒到几十毫秒不同时间尺度、多输入多输出等离子体参量的有效控制,需要解决强干扰复杂电磁环境下数据实时获取及传输问题,发展更加可靠的实时网络系统和操作系统,及支持分布式的实时数据采集、传输和存储系统。本文在调研国内外托卡马克装置中实时网络通信系统的基础上,综合先进的信息技术,采用提供确定性响应时间的RedHat MRG-R（Messaging,Realtime and Grid-Realtime）实时Linux作为操作系统,并对不同的实时控制需求提供操作系统实时定制;为了加快推进EAST实时数据采集国产自主可控替代计划,结合了 CPU亲和性技术、多线程技术、数据缓存技术等实现了多块ADLINK DAQ PXI-2022采集卡的多通道同步实时数据采集,可以满足10kHZ以上的实时同步采集和控制的需求;还采用具有高速、实时性好、可靠性高等特点的反射内存卡（Reflective Memory,RFM）作为实时网络,并在此基础上设计了一种轻量型的实时通信协议,能够实时传送采集数据,同时完成PCS控制命令的发送,对RFM的数据读写模式进行了深入的分析和研究,提出了一种基于“地址映射”的RFM读写速度优化方法,解决了 PCIe接口类型的读写速度过慢的问题,优化了读/写速度,从原先8.6MBps/47.7MBps提升到现在的51.4MBps/51.3MBps（在读写512 Bytes时）,显着降低了数据的实时传输延时,从而达到了控制总延时小于100微秒的要求。由于RFM网络是光纤网络,可以克服强的电磁干扰,保证了实时诊断数据与命令的无损传。为了实现海量数据的快速可靠传输,设计了一种基于“时间片”的实时传输存储机制,有效解决千兆以太网的带宽瓶颈问题,满足了诊断数据同步传至EAST服务器的需求。为了保证控制网络的安全可靠运行,还开发了基于Cacti的网络监控系统,实现了对EAST实验网络设备的流量监控以及对故障设备的报警功能,为实验人员提供了良好的监控工具。本文设计的系统为聚变装置提供了一整套通用的实时数据获取方案及规范,能够有效解决聚变实验中的实时通信问题。本文工作能够充分体现所采用的计算机硬件、软件技术在聚变实验实时数据通讯及控制中的成功运用,有着重要的现实意义和集成创新;同时论文在实时操作系统、实时数据采集和实时网络三方面对EAST等离子体控制系统完成了基础架构的扩充,提供了更多可靠的选择,对建立我国自主化等离子体控制系统具有重要意义。
二、快速以太网交换机软件体系结构设计研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、快速以太网交换机软件体系结构设计研究（论文提纲范文）
（1）列车通信以太网网络重构及性能优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 列车通信以太网性能优化研究 |
| 1.2.1 网络协议与应用现状 |
| 1.2.2 网络架构与性能指标 |
| 1.2.3 国内外研究现状 |
| 1.2.3.1 调度控制优化研究 |
| 1.2.3.2 路由管理优化研究 |
| 1.3 网络重构优化基本问题与研究现状 |
| 1.3.1 网络资源调度重构理论 |
| 1.3.1.1 列车通信以太网网络资源调度 |
| 1.3.1.2 预调度重构研究现状 |
| 1.3.1.3 动态调度重构研究现状 |
| 1.3.2 网络拓扑路由重构理论 |
| 1.3.2.1 列车通信以太网网络拓扑路由 |
| 1.3.2.2 网络拓扑路由重构研究现状 |
| 1.4 论文整体结构与内容 |
| 1.4.1 本文研究的主要问题 |
| 1.4.2 整体研究架构 |
| 1.4.3 章节安排 |
| 2 基于SCBFO的网络资源预调度重构策略 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统间网络资源预调度模型 |
| 2.2.1 时间触发流量通信原理 |
| 2.2.2 系统间实时流量传输结构建模 |
| 2.2.3 预调度重构约束与优化目标 |
| 2.3 自适应细菌觅食算法设计 |
| 2.3.1 细菌觅食算法架构与建模 |
| 2.3.2 自适应趋化控制改进设计 |
| 2.3.2.1 基于细菌搜索自调整趋化曲线的游动位移 |
| 2.3.2.2 基于细菌间信息交流的翻转方向改进 |
| 2.3.3 SCBFO算法整体流程设计 |
| 2.4 算法性能与稳定性测试分析 |
| 2.4.1 实验环境与参数配置 |
| 2.4.2 算法结果与性能分析 |
| 2.4.2.1 最优解优化结果分析对比 |
| 2.4.2.2 最优解搜索趋势分析对比 |
| 2.4.2.3 最优解优化稳定性分析对比 |
| 2.5 预调度重构模拟实验与评估 |
| 2.5.1 系统间网络资源模拟实验模型设置 |
| 2.5.2 预调度重构优化结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于MOFPSO的子网网络资源动态调度重构策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ECN子网资源动态调度建模 |
| 3.2.1 ECN子网调度模型分析 |
| 3.2.2 ECN子网资源模型时域化 |
| 3.2.3 动态调度重构约束条件 |
| 3.2.4 动态调度重构分配策略目标 |
| 3.3 多目标模糊粒子群算法设计 |
| 3.3.1 多目标粒子群算法设计 |
| 3.3.2 状态自评估模糊控制器设计 |
| 3.3.3 MOFPSO算法整体框架设计 |
| 3.4 动态调度重构模拟实验与分析 |
| 3.4.1 实验环境设置 |
| 3.4.2 重构策略参数设定 |
| 3.4.3 实验结果与分析 |
| 3.4.4 子网规模调整与优化分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于TDE的网络拓扑路由重构策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 列车通信以太网网络拓扑架构建模 |
| 4.2.1 ETB与 ECN网络拓扑结构分析 |
| 4.2.2 网络拓扑架构稀疏化建模 |
| 4.2.3 路由性能分析与约束条件 |
| 4.3 差分进化混合禁忌算法设计 |
| 4.3.1 差分进化算法架构与建模 |
| 4.3.1.1 参数向量初始化 |
| 4.3.1.2 差分变异操作 |
| 4.3.1.3 向量交叉重组 |
| 4.3.1.4 贪婪选择操作 |
| 4.3.2 禁忌搜索混合改进设计 |
| 4.3.3 TDE算法整体框架设计 |
| 4.4 拓扑路由重构模拟实验与分析 |
| 4.4.1 模拟实验环境设置 |
| 4.4.2 重构策略参数设定 |
| 4.4.3 重构优化结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于列车通信以太网实验平台的重构优化实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 网络重构优化实验平台设计 |
| 5.2.1 列车通信以太网实验平台总体设计 |
| 5.2.2 网络故障重构优化实验设计 |
| 5.2.3 网络实时资源与异常流量设计 |
| 5.3 基于TRDP的网络性能监控设备设计 |
| 5.3.1 基于MIB的网络性能状态感知 |
| 5.3.2 基于TRDP的网络重构通信设备 |
| 5.4 网络重构优化组网实验与分析 |
| 5.4.1 系统间预调度重构优化实验 |
| 5.4.2 ECN子网动态调度重构优化实验 |
| 5.4.3 网络拓扑路由重构优化实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A SCBFO 算法 CEC2015 测试函数对比实验结果 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）ITER静态磁场测试装置监测保护系统的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景 |
| 1.2 ITER静态磁场测试装置介绍 |
| 1.2.1 磁场线圈 |
| 1.2.2 可编程电源系统 |
| 1.2.3 内循环水冷系统 |
| 1.2.4 EUT遥操系统 |
| 1.2.5 监测保护系统 |
| 1.2.6 配电系统 |
| 1.2.7 受试设备 |
| 1.3 虚拟仪器技术概述 |
| 1.3.1 LabVIEW的组成 |
| 1.3.2 LabVIEW的优点 |
| 1.4 Modbus TCP通信概述 |
| 1.5 论文主要内容 |
| 第2章 监测保护系统的集成设计 |
| 2.1 系统功能 |
| 2.1.1 信号采集功能设计 |
| 2.1.2 远程控制功能设计 |
| 2.1.3 界面显示功能设计 |
| 2.1.4 安全保护功能设计 |
| 2.2 系统硬件结构设计 |
| 2.3 软件结构及功能模块设计 |
| 2.3.1 基于消息循环的生产者-消费者结构 |
| 2.3.2 软件结构主要循环 |
| 2.3.3 功能模块式设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 监测保护系统的硬件设计 |
| 3.1 信号测量 |
| 3.1.1 电流及电压测量 |
| 3.1.2 水路信号测量 |
| 3.1.3 磁场线圈信号测量 |
| 3.2 信号的转换 |
| 3.2.1 4-20mA转0-10V模拟量信号电路设计 |
| 3.2.2 干节点输入转换24V电平信号电路设计 |
| 3.2.3 24V电平信号转化为干节点信号电路设计 |
| 3.3 现场系统控制器设备选型 |
| 3.3.1 CompcatRIO系统及硬件选型 |
| 3.3.2 PXIe系统及硬件选型 |
| 3.4 通信技术及设备介绍 |
| 3.4.1 光纤通信及信号延长器 |
| 3.4.2 以太网交换技术及局域网配置 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 监测保护系统的软件实现 |
| 4.1 主要功能模块的实现 |
| 4.1.1 快速AI采集 |
| 4.1.2 慢速AI采集 |
| 4.1.3 冷却塔控制逻辑处理 |
| 4.1.4 水槽除冰控制逻辑处理 |
| 4.1.5 慢速AI逻辑处理 |
| 4.1.6 安全联锁处理 |
| 4.2 软件界面设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 监测保护系统的功能测试 |
| 5.1 监测保护系统实验平台搭建 |
| 5.2 监测保护系统的功能验证 |
| 5.2.1 快速AI采集功能 |
| 5.2.2 慢速AI采集功能 |
| 5.2.3 DI/D0功能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）InfiniBand网络协议层软件技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外InfiniBand技术研究现状 |
| 1.2.2 国内外IPoIB技术研究现状 |
| 1.3 论文主要工作和组织结构 |
| 1.3.1 论文主要工作 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 2 InfiniBand网络协议研究 |
| 2.1 InfiniBand网络协议 |
| 2.1.1 InfiniBand通信机制 |
| 2.1.2 InfiniBand网络体系结构 |
| 2.1.3 InfiniBand通信流程 |
| 2.1.4 InfiniBand软件架构 |
| 2.2 IB verbs应用层接口 |
| 2.2.1 libibverbs库 |
| 2.2.2 主要接口函数 |
| 2.2.3 资源创建依赖 |
| 2.3 IPoIB协议 |
| 2.3.1 IPoIB体系结构 |
| 2.3.2 IPoIB对 InfiniBand链路的需求 |
| 2.3.3 IPoIB数据包格式 |
| 2.4 Linux内核网络协议栈 |
| 2.4.1 Linux网络设备驱动层次结构 |
| 2.4.2 Linux网络驱动主要函数 |
| 2.4.3 NAPI技术 |
| 2.5 InfiniBand多播组技术 |
| 2.5.1 SA子网管理技术 |
| 2.5.2 InfiniBand多播组成员 |
| 2.5.3 InfiniBand多播组操作 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 InfiniBand应用层数据分发软件实现 |
| 3.1 数据分发软件总体方案 |
| 3.1.1 嵌入式InfiniBand节点硬件平台 |
| 3.1.2 系统软件整体设计方案 |
| 3.1.3 系统主要数据链路 |
| 3.2 软件程序功能模块 |
| 3.2.1 上位机控制程序 |
| 3.2.2 数据发送程序 |
| 3.2.3 数据接收程序 |
| 3.3 软件运行流程 |
| 3.3.1 软件初始化流程 |
| 3.3.2 数据分发流程 |
| 3.3.3 异常处理流程 |
| 3.4 基于InfiniBand的网络数据层设计 |
| 3.4.1 InfiniBand传输模式设计 |
| 3.4.2 InfiniBand资源使用流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 嵌入式IPoIB软件实现 |
| 4.1 嵌入式InfiniBand板卡可行性分析 |
| 4.1.1 多播功能 |
| 4.1.2 地址解析功能 |
| 4.1.3 兼容NAPI功能 |
| 4.1.4 报文的封装和解析功能 |
| 4.2 基本数据结构设计 |
| 4.2.1 QP类型 |
| 4.2.2 发送与接收缓冲区 |
| 4.2.3 发送与接收缓冲区管理结构 |
| 4.2.4 CQ设置 |
| 4.3 IPoIB模块初始化 |
| 4.3.1 InfiniBand资源初始化 |
| 4.3.2 网络层功能初始化 |
| 4.3.3 网络函数注册 |
| 4.4 IPoIB模块启动 |
| 4.4.1 InfiniBand数据资源配置 |
| 4.4.2 InfiniBand多播组加入 |
| 4.4.3 网络接口状态设置 |
| 4.5 IPoIB数据包发送 |
| 4.5.1 IPoIB数据包发送基本原理 |
| 4.5.2 IPoIB数据包发送逻辑 |
| 4.5.3 发送缓冲区操作 |
| 4.6 IPoIB数据包接收 |
| 4.6.1 IPoIB数据包接收基本原理 |
| 4.6.2 IPoIB数据包接收逻辑 |
| 4.6.3 接收缓冲区操作 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 软件功能分析与验证 |
| 5.1 测试平台 |
| 5.2 InfiniBand应用层数据分发软件验证与分析 |
| 5.2.1 软件初始化功能验证 |
| 5.2.2 软件数据传输性能测试与分析 |
| 5.2.3 异常处理验证 |
| 5.3 嵌入式IPoIB软件验证与分析 |
| 5.3.1 软件初始化与启动验证 |
| 5.3.2 软件数据包收发验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（4）列控安全计算机分区软件的形式化建模与验证方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语表 |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 安全计算机的综合模块化 |
| 1.2.1 安全计算机简介 |
| 1.2.2 安全计算机发展趋势 |
| 1.2.3 分区的概念及意义 |
| 1.3 形式化方法 |
| 1.3.1 形式化方法分类 |
| 1.3.2 形式化方法选择 |
| 1.4 选题意义 |
| 1.5 论文结构与写作安排 |
| 2 列控安全计算机分区软件研究综述 |
| 2.1 安全计算机分区软件 |
| 2.1.1 分区软件结构 |
| 2.1.2 分区隔离机制 |
| 2.1.3 分区软件特性 |
| 2.2 分区软件形式化研究的需求 |
| 2.2.1 形式化研究的必要性 |
| 2.2.2 分区软件的建模和验证需求 |
| 2.3 研究现状 |
| 2.3.1 形式化证明 |
| 2.3.2 时间Petri网 |
| 2.4 存在的问题 |
| 2.2.1 安全性方面 |
| 2.2.2 实时性方面 |
| 2.2.3 可调度性方面 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于并发分离逻辑的分区并行程序安全性验证 |
| 3.1 并行程序安全性 |
| 3.2 基于事务内存的安全机制设计 |
| 3.3 并行程序安全机制验证 |
| 3.3.1 不变式证明 |
| 3.3.2 并发分离逻辑 |
| 3.3.3 安全性的验证方法 |
| 3.4 抽象机模型设计 |
| 3.5 推理规则的定义 |
| 3.6 可靠性证明 |
| 3.7 实验验证 |
| 3.7.1 平台搭建 |
| 3.7.2 验证结果与分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 基于随机时间Petri网的分区通信实时性验证 |
| 4.1 分区通信 |
| 4.1.1 通信网络 |
| 4.1.2 通信管理机制 |
| 4.1.3 时延分析 |
| 4.1.4 数据类型 |
| 4.2 随机时间Petri网 |
| 4.2.1 随机Petri网相关概念 |
| 4.2.2 连续时间马尔科夫链的求解 |
| 4.2.3 网络性能关键参数的求解 |
| 4.2.4 随机时间Petri的定义 |
| 4.3 随机时间Petri网瞬态分析算法 |
| 4.3.1 随机状态类的定义 |
| 4.3.2 通过枚举类的状态空间分析 |
| 4.3.3 基于马尔科夫再生理论的瞬态概率的计算 |
| 4.3.4 算法实例及验证 |
| 4.4 分区通信模型建立 |
| 4.5 分区通信模型分析 |
| 4.5.1 参数选取及量化指标 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 实验验证 |
| 4.6.1 平台搭建 |
| 4.6.2 验证结果与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 基于带有优先级时间Petri网的分区可调度性验证 |
| 5.1 实时调度 |
| 5.1.1 实时系统及相关概念 |
| 5.1.2 实时调度算法 |
| 5.2 分区调度的时域模型 |
| 5.3 带有优先级时间Petri网 |
| 5.3.1 定义 |
| 5.3.2 基于状态空间枚举的分析算法 |
| 5.4 双层调度模型建立 |
| 5.5 双层调度模型分析 |
| 5.5.1 复杂度分析 |
| 5.5.2 验证结果 |
| 5.6 实验验证 |
| 5.6.1 平台搭建 |
| 5.6.2 验证结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 图索引 |
| 表索引 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）基于FPGA的专用交换机系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 以太网交换机研究现状 |
| 1.2.1 以太网技术 |
| 1.2.2 以太网交换机研究现状 |
| 1.3 以太网交换机发展趋势 |
| 1.4 论文主要内容及结构安排 |
| 第2章 传统交换机简介 |
| 2.1 以太网交换机简介 |
| 2.1.1 以太网交换机的工作原理 |
| 2.1.2 交换机的作用 |
| 2.1.3 交换方式 |
| 2.2 常见的交换机制 |
| 2.2.1 电路交换 |
| 2.2.2 报文交换 |
| 2.2.3 分组交换 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 系统硬件工作平台设计 |
| 3.1 硬件平台总体设计方案 |
| 3.2 FPGA芯片选型 |
| 3.3 千兆以太网接口电路设计 |
| 3.4 电源模块电路设计 |
| 3.5 其他部分电路设计 |
| 3.5.1 时钟模块电路设计 |
| 3.5.2 配置模块电路设计 |
| 3.5.3 串口模块电路设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 专用交换机系统的FPGA设计 |
| 4.1 系统需求 |
| 4.2 开发环境及开发语言简介 |
| 4.2.1 开发环境 |
| 4.2.2 开发语言 |
| 4.3 总体设计方案 |
| 4.4 系统带宽考虑 |
| 4.5 详细功能模块设计方案 |
| 4.5.1 MAC接口模块设计 |
| 4.5.2 协议转换模块设计 |
| 4.5.3 高低速接口模块设计 |
| 4.5.4 交换矩阵模块设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 系统测试分析 |
| 5.1 测试平台的搭建 |
| 5.1.1 硬件测试平台 |
| 5.1.2 软件测试平台 |
| 5.2 测试结果与分析 |
| 5.2.1 系统仿真验证结果及分析 |
| 5.2.2 板级验证结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
| 致谢 |
（6）TTE网络仿真软件设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要工作以及论文内容安排 |
| 第二章 TTE网络仿真原理 |
| 2.1 TTE网络体系 |
| 2.2 TTE网络构成 |
| 2.3 TTE网络数据交换 |
| 2.3.1 时间触发和事件触发 |
| 2.3.2 事件触发原理 |
| 2.3.3 时间触发原理 |
| 2.4 离散系统仿真驱动原理 |
| 2.4.1 离散系统概述 |
| 2.4.2 离散事件驱动 |
| 第三章 软件需求分析与结构设计 |
| 3.1 需求分析 |
| 3.2 软件结构设计 |
| 3.2.1 总体设计 |
| 3.2.2 TTE节点设计 |
| 3.2.3 模块划分 |
| 3.2.4 数据传输流程 |
| 第四章 TTE网络仿真后台的设计与实现 |
| 4.1 时间调度表管理模块 |
| 4.1.1 基本概念 |
| 4.1.2 调度表文本格式 |
| 4.1.3 解析和管理 |
| 4.2 接口管理模块 |
| 4.2.1 处理机制 |
| 4.2.2 接口结构 |
| 4.2.3 接口的具体实现 |
| 4.3 节点管理模块 |
| 4.3.1 TTE端系统 |
| 4.3.2 TTE交换机 |
| 4.3.3 定时器 |
| 4.3.4 业务生成 |
| 4.3.5 节点结构抽象 |
| 4.3.6 时间同步接口 |
| 4.4 离散事件调度模块 |
| 4.4.1 事件结构定义 |
| 4.4.2 事件调度的实现 |
| 4.4.3 业务调度器 |
| 4.4.4 节点调度器 |
| 第五章 可视化界面的设计与实现 |
| 5.1 界面设计 |
| 5.1.1 主界面 |
| 5.1.2 画布设计 |
| 5.1.3 节点拖拽的实现 |
| 5.2 链路管理 |
| 5.2.1 链路定义 |
| 5.2.2 链路显示 |
| 5.2.3 链路的连接和删除 |
| 5.3 操作模式 |
| 5.3.1 定义 |
| 5.3.2 快捷键映射 |
| 5.3.3 模式跳转 |
| 5.4 参数配置 |
| 5.4.1 节点参数配置 |
| 5.4.2 链路参数配置 |
| 第六章 TTE网络仿真软件功能验证 |
| 6.1 软件验证环境介绍 |
| 6.2 图形化界面功能验证 |
| 6.3 软件核心模块功能验证 |
| 6.3.1 时间调度表管理模块 |
| 6.3.2 节点功能模块 |
| 6.4 网络仿真功能验证 |
| 6.4.1 多链路冗余组网传输 |
| 6.4.2 TTE中调度表有效性验证 |
| 6.4.3 多交换机级联组网传输 |
| 6.4.4 TTE网络中多业务共存 |
| 第七章 工作总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）多集群时间触发列车实时以太网自适应调度（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 列车通信以太网发展及研究现状 |
| 1.2.1 列车通信以太网应用现状 |
| 1.2.2 列车通信以太网研究现状 |
| 1.3 实时工业以太网调度策略研究现状 |
| 1.3.1 交换式以太网调度策略概述 |
| 1.3.2 时间触发以太网调度研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与论文组织结构 |
| 2 多集群列车实时以太网自适应调度模型设计 |
| 2.1 网络模型结构分析 |
| 2.1.1 数据传输特征 |
| 2.1.2 拓扑结构特征 |
| 2.1.3 实时策略分析 |
| 2.2 自适应调度模型构建 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 多集群列车实时以太网可靠性分析及流量计算优化 |
| 3.1 数据可靠性传输评估 |
| 3.1.1 网络系统动态故障树建模 |
| 3.1.2 集群网络K-端连通性检测 |
| 3.1.3 算例演算 |
| 3.2 集群网络多孔流量模型 |
| 3.2.1 集群内流量模型 |
| 3.2.2 集群间流量模型 |
| 3.3 TT流量集周期优化计算 |
| 3.3.1 调和周期计算的基本问题 |
| 3.3.2 流量集周期调和化计算 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.4 TT流量可调度性排序优化 |
| 3.4.1 严格周期利用率排序 |
| 3.4.2 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多集群列车实时以太网自适应调度算法优化设计 |
| 4.1 基于QPSO的 TT集群流量离线调度算法 |
| 4.1.1 流量计算模型 |
| 4.1.2 实验分析 |
| 4.2 QPSO算法优化改进 |
| 4.2.1 GA优化QPSO调度算法 |
| 4.2.2 实验分析 |
| 4.2.3 FLC优化QPSO调度算法 |
| 4.2.4 实验分析 |
| 4.3 TT流量启发式动态调度算法 |
| 4.3.1 启发式自适应调度算法 |
| 4.3.2 实验分析 |
| 4.4 RC流量自适应最短响应时间调度算法 |
| 4.4.1 RC流量调度资源计算 |
| 4.4.2 基于多头绒泡菌的最短时延路径计算 |
| 4.4.3 实验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多集群列车实时以太网自适应调度性能测试 |
| 5.1 NS-3调度性能仿真分析 |
| 5.1.1 基础模型搭建 |
| 5.1.2 调度算法移植 |
| 5.1.3 实验分析 |
| 5.2 基于SOC的通信平台开发与性能测试 |
| 5.2.1 TRDP交互模式与帧结构 |
| 5.2.2 基于SOC的 TRDP通信板卡开发 |
| 5.2.3 平台通信功能测试 |
| 5.2.4 调度算法移植 |
| 5.2.5 平台通信性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 索引 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）时间触发网络的流量调度软件（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 TTE研究现状 |
| 1.2.1 TTE基础技术研究 |
| 1.2.2 TTE业务调度研究 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 论文内容与安排 |
| 第二章 TTE相关技术介绍 |
| 2.1 基本概念 |
| 2.1.1 实时确定性 |
| 2.1.2 安全可靠性 |
| 2.2 时间触发和事件触发 |
| 2.3 体系结构 |
| 2.3.1 整体架构 |
| 2.3.2 网络设备和网络拓扑结构 |
| 2.3.3 时钟同步 |
| 2.4 TTE消息调度表 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TTE中的消息调度算法 |
| 3.1 现有实时业务调度算法研究 |
| 3.2 消息调度表生成算法设计 |
| 3.3 网络模型的建立 |
| 3.4 系统消息模型的建立 |
| 3.5 消息调度表生成算法 |
| 3.5.1 消息集群周期的计算 |
| 3.5.2 消息传输路径的计算 |
| 3.5.3 最大匹配算法进行优先级排序 |
| 3.5.4 多播消息调度 |
| 3.5.5 消息可调度性检测 |
| 3.5.6 TT消息的调度 |
| 3.6 消息调度算法总结 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 TTE流量调度软件设计与实现 |
| 4.1 软件设计概述 |
| 4.1.1 软件任务和目标 |
| 4.1.2 调度表生成软件的输入和输出 |
| 4.2 消息调度表生成软件设计与实现 |
| 4.2.1 软件整体结构设计 |
| 4.2.2 网络信息输入和解析模块 |
| 4.2.2.1 网络信息输入子模块 |
| 4.2.2.2 网络信息输入子模块 |
| 4.2.3 消息调度表生成模块 |
| 4.2.3.1 消息最短路径求解 |
| 4.2.3.2 最大匹配优先级排序 |
| 4.2.3.3 可调度性检测 |
| 4.2.3.4 多播消息调度 |
| 4.2.3.5 TT消息调度 |
| 4.2.3.6 保存消息调度表并显示 |
| 4.2.4 网络通信模块 |
| 4.3 终端下位机驱动和软件的设计与实现 |
| 4.3.1 终端驱动设计及实现 |
| 4.3.1.1 驱动初始化 |
| 4.3.1.2 数据的发送 |
| 4.3.1.3 数据的接收和中断 |
| 4.3.1.4 控制模块 |
| 4.3.2 终端下位机软件 |
| 4.3.2.1 通信模块 |
| 4.3.2.2 消息收发模块 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 测试与分析 |
| 5.1 消息调度表生成软件各模块测试 |
| 5.1.1 网络信息输入和解析模块 |
| 5.1.2 消息调度表生成模块测试 |
| 5.2 客户端下位机软件测试 |
| 5.2.1 上下位机通信模块测试 |
| 5.2.2 参数配置模块测试 |
| 5.3 环境搭建与测试 |
| 5.3.1 硬件环境介绍 |
| 5.3.2 非实时消息测试 |
| 5.3.3 实时消息调度测试 |
| 5.4 消息调度表生成算法性能测试 |
| 5.4.1 复杂度分析 |
| 5.4.2 消息调度成功率 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（9）面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 时间触发以太网 |
| 1.2.2 基于DIMA应用业务约束的网络拓扑优化 |
| 1.2.3 高安全、高精度实时应用间同步方法 |
| 1.2.4 混合关键性任务调度 |
| 1.2.5 时间触发以太网时延分析 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 基于TT-DIMA业务约束的网络拓扑结构优化 |
| 2.1 DIMA系统建模的层次 |
| 2.2 TTE网络拓扑结构 |
| 2.2.1 基于TTE的DIMA系统模型 |
| 2.2.2 拓扑结构设计问题描述 |
| 2.3 拓扑优化算法 |
| 2.3.1 算法设计思想 |
| 2.3.2 设计转换操作 |
| 2.3.3 基于Floyd算法的最短路径路由 |
| 2.3.4 基于模拟退火的拓扑优化 |
| 2.4 优化实现及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TT-DIMA系统时钟同步控制 |
| 3.1 基于TTE网络的时钟同步策略 |
| 3.1.1 SM同步发起 |
| 3.1.2 CM同步处理 |
| 3.1.3 SM/SC时间修正 |
| 3.2 系统分区同步方法 |
| 3.2.1 分区同步对端到端延迟的影响 |
| 3.2.2 分布式系统分区同步实现 |
| 3.3 基于FPGA的时间触发以太网设计 |
| 3.3.1 影响同步精度的因素 |
| 3.3.2 SM的设计与实现 |
| 3.3.3 CM的设计与实现 |
| 3.4 时间触发以太网同步算法演示验证 |
| 3.4.1 验证平台搭建 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 TT-DIMA混合安全关键业务调度 |
| 4.1 TTE中的调度策略 |
| 4.2 TTE业务静态调度表生成 |
| 4.3 装箱算法 |
| 4.3.1 按层装箱算法 |
| 4.3.2 自由装箱算法 |
| 4.3.3 一段装箱算法 |
| 4.3.4 二段装箱算法 |
| 4.3.5 装箱算法对比总结 |
| 4.4 基于装箱算法的业务调度问题描述和转化 |
| 4.5 装箱算法优化 |
| 4.5.1 遗传算法设计 |
| 4.5.2 遗传算法种群设计 |
| 4.5.3 遗传迭代 |
| 4.5.4 仿真结果和性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 TT-DIMA流量模型优化及性能评估 |
| 5.1 网络演算基本原理 |
| 5.2 流量模型优化及性能分析 |
| 5.2.1 流量模型优化 |
| 5.2.2 优化模型下的RC流量时延分析 |
| 5.3 系统性能分析及评价 |
| 5.3.1 仿真模型及参数设置 |
| 5.3.2 性能仿真及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究成果应用情况 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）EAST实时网络通信系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 核聚变研究现状 |
| 1.1.2 EAST实验装置及等离子体控制系统 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 DⅢ-D中的实时网络通信系统 |
| 1.2.2 KSTAR中的实时网络通信系统 |
| 1.2.3 ASDEX-U中的实时网络通信系统 |
| 1.2.4 ITER中的实时网络通信系统 |
| 1.3 现有EAST PCS存在的问题与不足 |
| 1.4 研究内容与研究意义 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.5 论文创新点 |
| 1.6 论文组织结构 |
| 第2章 实时操作系统定制方法 |
| 2.1 研究背景与内容概述 |
| 2.2 实时操作系统 |
| 2.3 关键技术 |
| 2.4 实时操作系统定制方法的设计与实现 |
| 2.4.1 RTOS优化 |
| 2.4.2 系统服务进程设置方法 |
| 2.5 实时系统定制方法性能评估 |
| 2.5.1 实验平台搭建 |
| 2.5.2 实验测试流程 |
| 2.5.3 实时性能评估 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 实时网络的研究 |
| 3.1 研究背景及内容概述 |
| 3.2 信号长距离传输方式 |
| 3.2.1 电缆直接传输 |
| 3.2.2 模拟信号数字化后光纤传输 |
| 3.2.3 以太网传输 |
| 3.2.4 Myrinet网络传输 |
| 3.2.5 低延时万兆以太网传输 |
| 3.2.6 反射内存网络传输 |
| 3.3 RFM读写速度优化方法 |
| 3.4 实时通信协议的体系结构设计 |
| 3.4.1 传统通信协议存在的不足 |
| 3.4.2 数据链路层设计 |
| 3.4.3 应用层设计 |
| 3.4.4 通信协议体系结构设计 |
| 3.5 实验性能评估 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 数据实时处理的研究 |
| 4.1 研究背景与内容概述 |
| 4.2 数据实时采集设备的研究 |
| 4.2.1 采集卡设备 |
| 4.2.2 ADLINK PXI-2022连续采集模式 |
| 4.2.3 ADLINK PXI-2022实时采集模式设计 |
| 4.3 数据实时存储机制的研究 |
| 4.3.1 并发技术 |
| 4.3.2 多任务并发机制设计 |
| 4.3.3 基于时间片的存储机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 网络监控系统的研究 |
| 5.1 研究背景与内容概述 |
| 5.2 网络监控系统 |
| 5.2.1 网络监控系统概述 |
| 5.2.2 SNMP协议 |
| 5.2.3 RRDTool绘图工具 |
| 5.3 基于Cacti的网络监控系统的设计与实现 |
| 5.3.1 基于Cacti的硬件架构设计 |
| 5.3.2 监控系统功能设计 |
| 5.3.3 监控系统功能验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 EAST实时网络通信系统的设计与实现 |
| 6.1 研究背景与内容概述 |
| 6.2 系统总体设计 |
| 6.3 系统硬件架构设计 |
| 6.3.1 总体硬件架构设计 |
| 6.3.2 EAST子系统采集设备硬件结构设计 |
| 6.4 系统数据流设计 |
| 6.5 系统集成测试与分析 |
| 6.5.1 EAST放电控制时序概述 |
| 6.5.2 EAST实时网络通信系统的台面测试 |
| 6.5.3 EAST实时网络通信系统的现场测试 |
| 6.5.4 综合分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩写词对照表 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、快速以太网交换机软件体系结构设计研究（论文参考文献）
- [1]列车通信以太网网络重构及性能优化研究[D]. 陈煌. 北京交通大学, 2021
- [2]ITER静态磁场测试装置监测保护系统的设计[D]. 潘咪. 中国科学技术大学, 2021(08)
- [3]InfiniBand网络协议层软件技术研究[D]. 王知恒. 浙江大学, 2021(01)
- [4]列控安全计算机分区软件的形式化建模与验证方法研究[D]. 张玉琢. 北京交通大学, 2020(02)
- [5]基于FPGA的专用交换机系统[D]. 刘家男. 河北科技大学, 2020(06)
- [6]TTE网络仿真软件设计[D]. 李琳. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [7]多集群时间触发列车实时以太网自适应调度[D]. 郭涛. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]时间触发网络的流量调度软件[D]. 段沅廷. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究[D]. 王红春. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [10]EAST实时网络通信系统的研究[D]. 李春春. 中国科学技术大学, 2018(01)