随着工业控制系统复杂度的不断提升,系统中的通信需求也随着快速增长,有着高确定性的基于时间触发的实时网络正逐步取得广泛应用。在时间触发网络中,各个数据流的传输严格按照调度执行。在这种情况下,调度生成算法决定了网络的传输能力。目前时间触发网络的调度生成算法在不同的场景中面对着调度能力不足、容错调度造成带宽浪费和调度速度过慢三方面的挑战。针对这些问题与挑战,本文以时间触发的实时以太网交换机作为研究对象,基于约束分析的方法,研究时间触发网络上的调度问题,并开发了面向时间触发的实时以太网的调度工具集。论文主要工作如下:1.为了解决基于时隙的调度算法对带宽的浪费这一问题,本文建立了报文可在任意时刻发送的调度模型。基于交换机的架构和报文转发流程,分析了合法调度所需要满足的约束,并用实验证明了这一方法可以有效地提高调度数据流的数量。现有工作均假设了宏周期存在的必要性,并假定网络周期地执行调度,本文证明了这一假设的必要性。2.本文将现有的非实时数据的无需重复发送的容错转发算法引入到实时网络中,找到了使得现有调度模型无法正确调度的反例。针对这一问题,本文引入了扩展的的调度模型,给出了相应的调度算法,并采用多种方式提高调度能力。实验显示本方法可以在链路正常时为非实时数据提供的带宽比现有方式提高50%以上。此外,本文给出了使用这一调度方式的一种硬件结构。3.本文介绍了和时间触发以太网交换机相配套的管理软件。该软件通过SNMP和LLDP等协议实现了实时网络拓扑的自动采集,在用户手动输入传输需求后,该软件可以自动生成网络调度并通过SNMP和TFTP协议自动将调度下发到各个设备上。该软件提供了用户友好的界面,并减少了对人工干预的依赖,减少了出错的可能性。4.面向列车网络这一需要快速生成调度的场景,本文通过固定报文之间的相对时间的方法,设计了基于贪心策略的调度算法,并给出了调度算法可以正确运行的充分条件。与现有基于搜索和求解器的方法相比,本文提出的算法极大地降低了调度过程中所需时间,可以满足列车重联解编过程中对列车通信网络的需求。该工作也被集成到调度管理软件中。