Path optimization for switchless ARINC 664 using heuristic search algorithms
Sezgisel arama algoritmalarını kullanarak anahtarsız ARINC 664 için yol optimizasyonu
- Tez No: 724593
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN ÜVET, DR. İBRAHİM HÖKELEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Sivil Havacılık, Uçak Mühendisliği, Defense and Defense Technologies, Civil Aviation, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aviyonik sistem, Havacılık, Metasezgiseller, Sezgisel algoritmalar, Veri yolu, Avionic system, Aviation, Metaheuristics, Heuristic algorithms, Data bus
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde artan uçak gereksinimleri ile Entegre Modüler Aviyonik (IMA) kullanımı artmaya başlamıştır. Kaynak paylaşımına olanak sağlayan IMA mimarisi için düşük gecikme süreli, deterministik ve yüksek hızlı bir veri yolu önerilir. Bir uçak içindeki entegre düğümlerin sayısı arttıkça, IMA sistemleri arasında aktarılan veri miktarı da önemli ölçüde artar. Geleneksel aviyonik iletişim protokolleri, haberleşen düğüm sayısındaki artışa ayak uyduramaz. Böylece Ethernet tabanlı deterministik ağ çözümü olan ARINC 664 ortaya çıkmıştır. ARINC 664, anahtarlardan ve uç sistemlerden oluşan bir ağ yapısı önerir. Anahtar ve uç sistemlerini birleştirerek anahtarsız bir mimari öneriyoruz. Modern aviyonik ağlar için anahtarsız ağ topolojileri, boyut, ağırlık ve güç (SWaP) açısından doğal avantajları nedeniyle son yıllarda popülerlik kazanmaktadır. Bununla birlikte, birbirini etkileyen trafik akışlarının güzergahlarının döngüler oluşturduğu ve döngüsel bağımlılık sorunu nedeniyle, anahtarsız ağ topolojileri için Ağ Hesabı (NC) gecikme sınırlarını hesaplamak zordur. Bu tez, döngüsel bağımlılık sorununun Zaman Durdurma Yöntemi (TSM) kullanılarak çözüldüğü, rastgele trafik akışlarına sahip herhangi bir anahtarsız ağ topolojisi için NC'nın kötü durum gecikme sınırlarını otomatik olarak hesaplamak için bir yöntem sunar. Ayrıca, daha sıkı en kötü durum uçtan uca gecikme sınırları elde etmek için alternatif yolları keşfetmek için genetik algoritma (GA), simule tavlama algoritması (SA) ve tepe tırmanma (HC) algoritmalarının kullanıldığı, anahtarsız ARINC 664 ağları için sezgisel algoritma tabanlı bir gecikme optimizasyon mekanizması öneriyoruz. Performans değerlendirmesi, önerilen GA tabanlı gecikme optimizasyonunun, SA ve HC ile karşılaştırıldığında tutarlı ve önemli ölçüde daha sıkı gecikme sınırları sağladığını göstermektedir. Gelecekteki çalışmanın bir parçası olarak, daha karmaşık ağ topolojileri için her VL'nin en kötü durumdaki uçtan uca gecikmelerini analiz etmeyi amaçlıyoruz. Ayrıca, daha sıkı uçtan uca gecikmeler elde etmek için makine öğrenimi algoritmalarını kullanmayı hedefliyoruz.
Özet (Çeviri)
Today, with the increasing aircraft requirements, the use of Integrated Modular Avionics (IMA) has started to increase. A low-latency, deterministic, and high-speed bus is recommended for the IMA architecture that enables resource sharing. The quantity of data transferred across IMA systems expands dramatically as the number of integrated nodes within an aircraft grows. Traditional avionics communication protocols cannot keep up with the increase in the number of communicating nodes. Thus, ARINC 664 which is an Ethernet-based deterministic network solution, has emerged. ARINC 664 proposes a network structure consisting of switches and end systems. By combining switch and end systems, we propose a switchless architecture. Switchless mesh topologies for modern avionics networks have been gaining popularity in recent years due to their inherent advantages in terms of size, weight, and power (SWaP). However, it is challenging to calculate Network Calculus (NC) delay bounds for switchless mesh topologies due to the cyclic dependency problem, where the paths of interfering traffic flows form cycles. This thesis presents a method to automatically calculate the NC worst-case delay bounds for any switchless mesh topology with arbitrary traffic flows, where the cyclic dependency problem is solved using Time Stopping Method (TSM). Furthermore, we propose a heuristic algorithm-based delay optimization mechanisms for switchless ARINC 664 mesh networks, where Genetic Algorithm (GA), Simulated Annealing (SA), and Hill Climbing (HC) are used for exploring alternative paths to obtain tighter NC worst-case end-to-end delay bounds. The performance evaluation shows that the proposed GA based delay optimization provides consistently and significantly tighter delay bounds compared SA and HC. As part of future work, we aim to analyze the worst-case end-to-end delays of each VL for more complex network topologies. We are also goal to use machine learning algorithms to achieve tighter end-to-end delays.
Benzer Tezler
- Aviyonik tam çift yönlü anahtarlamalı ethernet ağlarında uyarlanmış karınca koloni optimizasyon algoritmasıyla sanal bağlantıların optimal statik yönlendirilmesi
Optimal static routing of virtual links in avionics full duplex switched ethernet networks using modified ant colony optimization algorithm
OTMAN BATURAY BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolNişantaşı ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ÖZCAN
- Yeni ve gelişmekte olan yarı iletken cihazlar için teknoloji gerçeklemesi, modelleme, devre tasarımı ve simülasyonu: Organik ince film transistör ve dört-uçlu anahtar cihazları
Technology implementation, modeling, circuit design and simulation for emerging semiconductor devices: Organic thin film transistor and four-terminal switch devices
NİHAT AKKAN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HERMAN SEDEF
DOÇ. DR. MUSTAFA ALTUN
- Robot kollarda optimum hareket sentezi
Optimal trajectory synthesis for manipulation robots
ÖZGÜR TURHAN
- Traffic and mobility aware delay modeling for software-defined networks (SDN)
Yazılım tanımlı ağlar için trafik ve hareket duyarlı gecikme modeli
MÜGE ÖZÇEVİK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Balanced path generation and reliability extension for ın-band network telemetry
Bant-içi telemetri için dengeli patika üretimi ve güvenirlik kazandırılması
GÖKSEL ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN ONUR
DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDE ALEMDAR