AFDX协议性能分析及调度算法研究

本文围绕航空电子网络数据传输协议AFDX的关键技术--虚电路调度算法,进行了深入分析,提出了AFDX静态优先级队列调度算法AVLSP.运用Network Calculus理论与方法,对AVLSP算法进行理论证明,并构建仿真平台,对所提出的AVLSP调度算法进行仿真验证,结果证明AVLSP调度算法有效地减少了紧急数据的最大延迟抖动,较好地满足了航空电子网络数据传输的实时性要求.     

计算AFDX延迟的网络演算方法

介绍了航空电子全双工以太网的关键概念,并指出应用此技术时必须给出其数据帧延迟上界.分析了数据包在航空电子全双工以太网中的处理过程.给出了由网络演算方法得出的数据帧在数据接收、数据过滤、数据交换,端口存贮转发过程中的延迟.最后指出运用此方法得到的结果可作为适航依据.     

虚拟链路精确流模型在AFDX网络演算中的应用

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是针对航空电子应用从工业交换式以太网升级而来的。其中,引入的虚拟链路(VL)和流量管制机制为网络通信任务提供了确定性的保障。网络演算是AFDX中常用的VL延时上界计算工具,为AFDX网络的实时性研究提供了理论依据。但是网络演算采用了VL简单流模型,计算得到的延时上界比较悲观。将VL精确流模型应用在网络演算工具中,并展示了基于精确流模型的网络演算能够得到更紧的延时上界计算结果。     

基于WinPcap的AFDX网络监视及误差分析

为了更好地对航空电子全双工以太网(AFDX)的性能进行分析,研究了以Win Pcap为基础的网络监视系统。通过对AFDX协议的分析及Win Pcap的研究,确定了监视软件抓包及帧解析的方法,并在此基础上开发了AFDX网络监视软件。利用专用的AFDX板卡进行了测试,验证了软件的协议解析性能,并对数据包时戳误差进行了分析与校对。结果表明经过系统误差校对,时戳精度可以满足协议要求。     

AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析

AFDX网络是当前国际公认的运输机主流机载网络。AFDX作为航电主干网络,连接诸多AFDX网络设备,因此,这些机载设备的电磁兼容问题则显得尤为重要。文章针对AFDX网络设备的电磁兼容问题,从实际工程经验出发,针对AFDX网络设备,分析了时钟电路、接口电路、机械结构及外围电缆的电磁兼容影响,提出了实际的设计方法和典型的应用实例。     

以NDIS为基础的AFDX端系统模拟

为了模拟实现AFDX端系统功能,研究了以NDIS驱动为基础的模拟系统.通过对AFDX协议的分析,细化了端系统功能.整个模拟系统分为了应用程序接口、端系统服务例程以及基于NDIS接口的中间层驱动3个模块,研究中完成了AFDX端系统模拟系统的开发.将整套系统部署在具有商用以太网卡的普通PC上,即可进行AFDX端系统的模拟....     

AFDX端系统抖动控制技术研究

简化了指定情况下的AFDX端系统抖动指标上界的计算公式,确定发送数据帧的虚链路对抖动指标的影响.提出分区隔离和分散使用两种方法,降低同时传输的虚链路数量.提出一种简化的配置优化方法,同步减小虚链路的带宽分配间隙和最大传输帧长.两种方法都显示降低了数据传输的抖动指标,可以用于指导AFDX端系统抖动的控制,为设计满足抖动指标要求的AFDX端系统及其主机软件提供了技术路线.     

AFDX在航空通信系统中的应用

总结和比较了各种航空信息传输网络的特点和应用领域,分析了国际领先的航空电子全双工交换式以太网(AFDX)的发展及应用,讨论了AFDX的典型构架及设计协议规范依据、网络拓扑结构、硬件设计等设计中的关键技术.     

基于PCI的AFDX端系统模块的设计与实现

航空全双工交换式以太网(AFDX)具有高速、确定性和双余度等特点,是下一代航空总线的最佳选择。文章给出了一种基于PCI总线AFDX端系统模块的实现方法,利用FPGA实现了AFDX协议芯片,测试表明,本AFDX模块实现方法合理、工作可靠。     

一种AFDX网络虚拟链路的路由配置算法

针对航空电子全双工交换式以太网(AFDX)中,虚拟链路(VL)的静态路由配置,提出了一种配置算法:对所有VL按照最大可使用带宽从大到小的顺序进行配置;对当前VL的配置,将其最大可使用带宽预先计算到所有的链路利用率中,把基于负载均衡和最小跳数的加权代价函数嵌入Floyd-Warshall(FW)算法中,得到每对节点间的最小代价值和对应的路由路径;根据此结果,生成VL的次优最小代价树作为配置的路由。在OPNET平台上进行建模仿真,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于AMBA总线接口的AFDX端系统IP核

本文基于ARINC664规范第7部分,提出符合该规范的基于AMBA总线接口的AFDX端系统IP核设计方案。目前该IP核已通过RTL级测试与FPGA验证。通过性能测试,证明该IP核符合AFDX协议标准,具有较高的通信性能及稳定性。完全可以作为一个可重用的IP核。     

AFDX端系统中冗余管理的研究和实现

新型客机、运输机选用AFDX网络作为综合化航空电子系统的主干网络,AFDX端系统(ES)作为通信接口是AFDX网络重要的组成部分.本文研究了ARINC664标准对AFDX-ES的设计需求,包括虚拟链路、冗余管理、完整性检测以及SkewMax等,分析了AFDX-ES的结构和数据收发流程,重点描述了冗余管理的调度机制和实现方法.采用FPGA实现并验证了AFDX-ES的设计需求,为研制自主化的AFDX端系统产品提供参考.     

AFDX交换机的低成本双余度交换功能设计

介绍了非余度AFDX交换机的系统结构,针对其交换功能进行了硬件、逻辑和软件层面的细致分析,提出了三个层次的双余度AFDX交换机设计方案,经过对比分析,在单余度AFDX交换机软件层次上重新设计配置解析软件实现双余度AFDX交换功能,建立了一个低成本的双余度AFDX网络验证环境,经过实际测量和理论分析,低成本双余度AFDX网络的余度网络转发延时满足ARINC664 Part7规范对冗余数据帧最大偏移值SkewMax的要求。     

基于时间触发的航空电子全双工交换式以太网调度方法研究

在以太网诞生的30年内,一直保持着它不可撼动的地位,至今仍然强劲的发展趋势。互联网办公、高端设备生产都需要安全可靠地系统赖以支持。航天航空等行业也需要利用以太网去节约成本。航空电子系统的数据流可以分为两个部分,一是时间关键数据流,二为非时间关键数据流。在国内目前的研究中,时间关键数据流的延时上届是可知的。但是却保证不了这个关键数据流的正确性。所以该篇文章研究的方向为将时间触发装置引入航空电子全双工交换式以太网中,对其调度方法进行分析和合理的研究,并对其在实践中的应用进行研讨。     

一种基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机设计与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是实现航电系统间的高速数据交换枢纽和核心,是现代先进飞机分布式综合化的关键技术之一,具有低延迟、确定性、高可靠性等诸多优点.为满足下一代机载网络对高带宽的需求,结合现有AFDX技术基础,提出了基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机技术,分别从关键技术、系统架构设计、功能仿真等方...     

AFDX网络虚拟链路时延抖动测试研究

采用虚拟链路机制的AFDX网络可以对带宽资源进行有效的分配和隔离,极大地增强了网络的实时性。提出了基于虚拟链路的分布式时延抖动测试方法,通过网络演算对时延分布进行理论分析,并与物理测试得到的实际值进行对比,实现了理论与实际的综合评价,增强了分析结果的可信性。     

嵌入式网管系统的设计与实现

在分析SNMP网络管理协议的基础上,针对AFDX网络下的网络管理进行了深入的研究,论述了它的基本原理以及在代理中的实现方法.通过原型实验,对该网管代理的性能进行了分析,结果表明:代理能够满足嵌入式环境下的高可靠,低延迟的应用要求.     

新一代民机航空电子互连技术发展

综述了民机航空电子体系架构从联邦式体系(如A310)、综合模块化航电体系IMA(如B777)乃至分布式综合模块化航电体系DIMA(如A380和研B787)的发展过程,对民机典型互连协议进行了比较,指出航空电子全双工交换式以太网AFDX互连技术能够满足新一代民机航电"信息一体化"的发展需求,并以当代先进大型民机A380为例,说明其如何采用AFDX互连构筑DIMA.最后对我国大型飞机航电系统发展提出一些建议.     

基于网络演算的多业务场景确定性网络方案研究

运动控制、人机交互、虚拟现实等行业场景需要网络突破传统“尽力而为”的设计思想,提供具备有界时延、低抖动、高可靠特性的确定性网络服务保障。以提升网络确定性服务保障为目标,通过研究网络演算理论,提出确定性网络方案,并从工业互联网业务的角度出发,面向智能电网、智慧港口、工厂自动化三大业务场景,在5G实验网上对网络演算技术“TSN-IP”确定性网络方案的保障能力进行验证。测试结果表明,通过网络演算理论及相关算法可有效保障不同工业应用的时延上界要求。