priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2022-65-2-77-86pribor-188Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКАINFORMATION TECHNOLOGIES AND SYSTEMS, COMPUTER TECHNIQUEМетод оценивания максимального времени передачи пакетов в сетях со сквозной маршрутизацией и временным мультиплексированиемMethod for Estimating the Maximum Packet Transmission Time in Networks with End-to-End Routing and Time MultiplexingКоробков И. Л.И. Л.KorobkovI. L.

Илья Леонидович Коробков — магистр; факультет безопасности информационных технологий; соискатель

Ilya L. Korobkov — MSc; Faculty of Secure Information Technologies; PhD Student

ilya.korobkov.l@gmail.comУниверситет ИТМОITMO University2022301120246527786Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/188

Проведен сравнительный анализ решений, предназначенных для оценки максимального времени передачи пакетов по маршруту в сетях авионики со сквозной маршрутизацией и временным мультиплексированием. Предложен метод оценивания максимального времени передачи пакетов, учитывающий особенности рассматриваемых сетей авионики, включая таблицы расписаний и максимальное время ожидания освобождения канальных ресурсов. Проведена серия вычислительных экспериментов, продемонстрировавшая адекватность и работоспособность предложенного метода

A comparative analysis of existing solutions to estimating the maximum packet transmission time in networks with end-to-end routing and time multiplexing is carried out. A method for estimating the maximum packet transmission time is proposed, with the account for the features of the considered avionics networks including schedule tables and the maximum waiting time for the release of channel resources. Presented results of a series of computation al experiments demonstrate the adequacy and efficiency of the proposed method.

математическая модельхудший случаймаксимальное время передачи пакетовсети со сквозной маршрутизацией и временным мультиплексированиемтаблица расписанийmathematical modelworst casemaximum packet transmission timenetworks with end-to-end routing and time multiplexingscheduling tableReferencesЧернышов В. А., Оводенко А. А., Буков В. Н., Шейнин Ю. Е., Шурман В. А., Боблак И. В. Опыт создания технологии проектирования и производства информационно-вычислительной среды для комплексов авиационного бортового оборудования на основе концепций интегрированности, модульности и необслуживаемости // Вестн. академии военных наук. 2012. № 3(40). С. 132—138.Chernyshov V.А., Ovodenko А.А., Bykov V.N., Sheynin Y.Е., Shurman V.A., Boblak I.V. Proc. of Academy of Military Sciences, 2012, no. 3(40), pp. 132–138. (in Russ.)Стратегическая программа исследований и разработок, Технологическая платформа „Авиационная мобильность и авиационные технологии“. Ч. 1. 2015. 155 с.Strategicheskaya programma issledovaniy i razrabotok, Tekhnologicheskaya platforma "Aviatsionnaya mobil'nost' i aviatsionnyye tekhnologii" (Strategic Research and Development Program, Technological Platform "Air Mobility and Aviation Technologies"), Pt. 1, 2015, 155 p. (in Russ.)Аваканян А. А. Унифицированная интерфейсно-вычислительная платформа для систем интегральной модульной авионики // Электронный журнал „Труды МАИ“. 2013. Вып. 65. С. 1—15.Avakanyan А.А. Electronic journal "Proceedings of MAI", 2013, is. 65, pp. 1–15. (in Russ.)Новиков В. М., Платошин Г. А., Шейнин Ю. Е. Особенности применения интерфейса SpaceWire в комплексах бортового оборудования // Труды ГосНИИАС. Вопросы авионики. 2018. Вып. 7(40). С. 41—55.Novikov V.М., Platoshin G.А., Sheynin Y.Е. Proceedings of GosNIIAS. Avionics issues, 2018, no. 7(40), pp. 41–55. (in Russ.)Озеров Е. В., Савченко А. Ю., Кривцов В. А. Сетевые протоколы, применяемые в системах бортового оборудования летательных аппаратов // Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки. Сб. докл. VI МНПК „АВИАТОР“. 2019. С. 192—194.Ozerov E.V., Savchenko А.Y., Krivtsov V.А. Aktual'nyye voprosy issledovaniy v avionike: teoriya, obsluzhivaniye, razrabotki (Actual Research Issues in Avionics: Theory, Maintenance, Development), Proc. of VI ISPC "AVIATOR", 2019, pp. 192–194. (in Russ.)Яблоков Е. Н., Шейнин Ю. Е., Суворова Е. А, Солохина Т. В., Глушков А. В., Алексеев И. Н. Гигабитные каналы в сетях SpaceWire // Вопросы радиоэлектроники. 2012. Т. 1, № 2. С. 24—36.Yablokov E.N., Sheynin Y.E., Suvorova Е.А, Solohina Т.V., Glushkov А.V., Alekseev I.N. Questions of Radio Electronics, 2012, no. 2(1), pp. 24–36. (in Russ.)Gibson D., Parkes S., McClements C., Mills Gibson S. SpaceWire-D prototype and demonstration system: Networks & protocols, long paper // 2016 Intern. SpaceWire Conf. 2016. Р. 298—304.Gibson D., Parkes S., McClements C., Mills Gibson S. 2016 International SpaceWire Conference, 2016, рр. 298–304.Parkes S., Ferrer A. SpaceNet – SpaceWire-T initial protocol definition (А3.1). Dundee, 2009. 83 p.Parkes S., Ferrer A. SpaceNet SpaceWire-T initial protocol definition (А3.1), Dundee, 2009, 83 p.Freeman R. L. Fundamentals of telecommunications. John Wiley & Sons, Inc., 2013. 704 p.Freeman R.L. Fundamentals of telecommunications, Wiley, John Wiley & Sons, Inc., 2013, 704 p.Knudsen P., Madsen J. Integrating communication protocol selection with hardware/software codesign // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 1999. Vol. 18, N 8. Р. 1077—1095.Knudsen P., Madsen J. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 1999, no. 8(18), pp. 1077–1095.Renner F.-M. Automated Communication Synthesis for Architecture-Precise Rapid Prototyping of Real-Time Embedded Systems // Proceedings of the International Workshop on Rapid System Prototyping (RSP-2000). February 2000. P. 154—159. DOI:10.1109/IWRSP.2000.855215.Renner F-M. Proceedings of the International Workshop on Rapid System Prototyping, 2000, рp. 154–159. DOI:10.1109/IWRSP.2000.855215.Кудрявцева Е. Н., Росляков А. В. Базовые принципы и перспективы использования теории сетевого исчисления (Network Calculus) // Инфокоммуникационные технологии. 2013. Т. 11, № 3. С. 34—39.Kudryavtseva Е.N., Roslyakov А.V. Infocommunication technologies, 2013, no. 3(11), pp. 34–39.Yablokov E. N. Application of queueing theory to the analysis of GigaSpaceWire protocol // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication (WECONF). 2020. Р. 9131460.Yablokov E.N. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication,(WECONF), 2020, р. 9131460.Яблоков Е. Н. Методы исследования и разработки сетевых контроллеров канального уровня для высокоскоростных бортовых вычислительных сетей аппаратов: Автореф. дис. …канд. техн. наук. СПб, 2018. 140 с.Yablokov E.N. Metody issledovaniya i razrabotki setevykh kontrollerov kanal'nogo urovnya dlya vysokoskorostnykh bortovykh vychislitel'nykh setey apparatov (Research and Development Methods for Network Data Link Controllers for High-Speed On-Board Computer Networks), Extended abstract of candidate’s thesis, St. Petersburg, 2018, 140 p. (in Russ.)TTEPlan, TTEthernet/AFDX® network planning tool [Электронный ресурс]: < https://www.tttech.com/products/products/aerospace/development-test-vv/development-tools/tte-plan>.TTEPlan, TTEthernet/AFDX network planning tool, https://www.tttech.com/products/products/aerospace/development-test-vv/development-tools/tte-plan.Буздалов Д. В., Зеленов С. В., Корныхин Е. В., Петренко А. К., Страх А. В., Угненко А. А., Хорошилов А. В. Инструментальные средства проектирования систем интегрированной модульной авионики // Труды Института системного программирования РАН. 2014. Т. 26, № 1. С. 201—230.Buzdalov D.V., Zelenov S.V., Kornykhin E.V., Petrenko A.K., Strakh A.V., Ugnenko A.A., Khoroshilov A.V. Proc. of the Institute for System Programming of the RAS, 2014, no. 1(26), pp. 201–230. (in Russ.)Jianru H., Xiaomin C., Huixi S. An OPNET Model of SpaceWire and Validation // Proc. 2012 Intern. Conf. on Electronics, Communications and Control. Zhoushan, 2012. P. 792—795.Jianru H., Xiaomin C., Huixi S. Proc. 2012 International Conference on Electronics, Communications and Control, Zhoushan, 2012, pp. 792–795.Leeuwen B., Eldridge J., Leemaster J.SpaceWire Model Development Technology for Satellite Architecture // Sandia Report, Sandia National Laboratories. 2011. 30 p.Leeuwen B., Eldridge J., Leemaster J. SpaceWire Model Development Technology for Satellite Architecture, Sandia Report, Sandia National Laboratories, 2011, 30 p.Mirabilis Design, Mirabilis VisualSim data sheet. 2003. 4 p.Mirabilis Design, Mirabilis VisualSim data sheet, 2003, 4 p.Leoni A., Nannipieri P., Davalle D. et al. SHINe: Simulator for Satellite on-Board High-SpeedNetworks Featuring SpaceFibre and SpaceWire Protocols // Aerospace. 2019. Vol. 6, N 4. 43 p.Leoni A., Nannipieri P., Davalle D. et al. Aerospace, 2019, no. 4(6), pp. 43.Dellandrea B., Gouin B., Parkes S., Jameux D. MOST: Modeling of SpaceWire & SpaceFibre Traffic-Applications and Operations: On-Board Segment // Proc. of DASIA 2014 Conf. Warsaw, 2014.Dellandrea B., Gouin B., Parkes S., Jameux D. Proceedings of DASIA 2014 conference, Warsaw, 2014.Schmitt J., Bondorf S., Poe W. Y.The Sensor Network Calculus as Key to the Design of Wireless Sensor Network with Predictable Performance // Sensor and Actuator Networks. 2017. Vol. 6. P. 21—30.Schmitt J., Bondorf S., Poe W.Y. Sensor and Actuator Networks, 2017, vol. 6, pp. 21–30.Dang D.-H., Ahlem M.Timing Analysis of TDMA-based Networks using Network Calculus and Integer Linear Programming //IEEE 22nd Intern. Symp. on Modelling, Analysis & Simulation of Computer and Telecommunication Systems. 2014. P. 21—30.Dang D.-H., Ahlem M. IEEE 22nd International Symposium on Modelling, Analysis & Simulation of Computer and Telecommunication Systems, 2014, pp. 21–30.Homomenko A. D., Starobinets D. Y., Lohvitskiy V.А. Model for assessing operational efficiency of the on-board control complex for spacecraft for remote sensing of Earth // St. Petersburg Institute for Informatics and Automation of Russian Academy of Sciences. 2016. N 3(46). P. 49—64.Homonenko A.D., Starobinets D.Yu., Lokhvitsky V.A. Trudy SPIIRAN (SPIIRAS Proceedings), 2016, no. 3(46), pp. 49–64. (in Russ.)Korobkov I. L. Queuing system for the SpaceFibre standard // Proc. of 22th Conf. of FRUCT association. 2018. Р. 79—87.Korobkov I.L. Proc. of 22th conference of FRUCT association, 2018, рр. 79–87.Sadowsky J. S., Szpankowski W. Maximum queue length and waiting time revisited. Purdue: Department of computer science, 1991. 17 p.Sadowsky J.S., Szpankowski W. Maximum queue length and waiting time revisited, Purdue, Department of computer science, 1991, 17 p.Taylor J. R. An Introduction to Error Analysis: The Study of Uncertainties in Physical Measurements University Science Books. 1997. 327 p.Taylor J.R. An Introduction to Error Analysis: The Study of Uncertainties in Physical Measurements University Science Book, 1997, 327 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.