学位论文简介
面向汽车CPS，通信网络TSN（Time-Sensitive Networking）的实时性是保障汽车安全运行的基础。本文聚焦于智能汽车中中央网关TSN的实时性，围绕“保护带机制优化、多种类型流的实时调度以及时延分析”这三个挑战，提出了一系列实时优化方案，主要创新性研究成果如下：
针对IEEE 802.1Qbv协议中保护带机制引起的带宽浪费问题，本文提出了一种保护带机制的优化策略。该策略通过将AVB（Audio-Video-Bridging）流传输到保护带中，有效减少保护带引起的带宽浪费，同时保持硬实时TT（Time-Triggered）流的确定性传输。实验表明，与现有技术相比，所提出的算法提高了AVB流的接受率和带宽利用率。
针对车载TSN中混合流调度的问题，本文提出了一种混合流的GCL（Gate Control List）设计综合和优化策略，主要包括混合流的实时调度设计和增强的GCL综合优化策略。该策略在保证TT流的实时性的同时增强AVB流的调度。实验证明，与现有方法相比，所提出的策略能够有效提高AVB流的传输和带宽利用率。
针对当前基于优先级队列传输AVB流的时延不确定性分析的空白问题，本文提出了一种新的WCD（Worst-case Delay）分析方法以计算基于优先级策略下AVB流的时延。该方法全面分析和计算了流在传输过程中受到的优先级流量以及整形器等影响因素的干扰，实验表明，所提出的时延分析方法提供了AVB流的延迟上界并可以验证实时调度方法的有效性。
主要学术成果
Libing Deng, Guoqi Xie, Hong Liu, Yunbo Han, Renfa Li, and Keqin Li. 2022. A Survey of Real-Time Ethernet Modeling and Design Methodologies: From AVB to TSN. ACM Comput. Surv. 55, 2, Article 31 (February 2023), 36 pages. (SCI 1区，第一作者)
Libing Deng, Xiongren Xiao, Hong Liu, Renfa Li, Guoqi Xie. A low-delay AVB flow scheduling method occupying the guard band in Time-Sensitive Networking. Journal of Systems Architecture, 2022, 129: 102586. (SCI 2区，第一作者)
Libing Deng, Gang Zeng, Ryo Kurachi, Hiroaki Takada, Xiongren Xiao, Renfa Li, and Guoqi Xie. 2024. Enhanced Real-time Scheduling of AVB Flows in Time-Sensitive Networking. ACM Trans. Des. Autom. Electron. Syst. 29, 2, Article 33 (March 2024), 26 pages. (SCI 4区 CCF B类，第一作者)
Libing Deng, Gang Zeng, Ryo Kurachi, Renfa Li, Guoqi Xie. Design Synthesis and Optimization Strategy for Low-delay and High-bandwidth Utilization in Time-Sensitive Networking; IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems (TCAD), Under review.
