Profi-Load：一种基于 FPGA 的 Profinet 通信网络负载生成方案
网络与互联网体系结构
2019-08-01 v2
摘要
近年来，随着物联网（IoT）的兴起，工业自动化受到了相当多的关注。具体而言，诸如 Profinet 之类的工业通信网络技术已被证明是此类自动化的重大变革者。然而，工业自动化设备往往需要对动态变化的网络条件表现出鲁棒性，因此需要一个严格的测试环境以避免任何安全关键性故障。为此，本文提出一种称为 Profi-Load 的基于 FPGA 的新型框架，用于在指定持续时间内以特定强度生成 Profinet 流量。所提 Profi-Load 旨在便利工业自动化设备在各种网络条件下的性能测试。利用 FPGA 固有的硬件并行性与可重配置特性，Profi-Load 能够高效地生成 Profinet 流量。此外，它可根据特定需求即时重配置。我们采用属于 Zynq-7000 FPGA 系列的基于 Xilinx 的 NetJury 器件开发了所提 Profi-Load 框架。开展了一系列实验以评估 Profi-Load 的有效性，观察到 Profi-Load 能够在严格时序要求下以恒定速率生成精确负载。此外，还开发了合适的人机界面（HMI）以便快速访问我们的框架。客户端侧的 HMI 可直接与 NetJury 器件通信，并可使用 HMI 选择所需负载量、待发送数据包数量或期望持续时间等参数。
引用
@article{arxiv.1905.00247,
title = {Profi-Load: An FPGA-Based Solution for Generating Network Load in Profinet Communication},
author = {Ahmad Khaliq and Sangeet Saha and Bina Bhatt and Dongbing Gu and Klaus McDonald-Maier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.00247},
year = {2019}
}
备注
Accepted in IEEE SMC 2019 Industry 4.0