AFDX端系统关键技术的研究与实现

分析AFDX协议关键技术,围绕其端系统的构建,给出一个实用的AFDX端系统架构。针对AFDX的地址映射和实时性机制,提出AFDX端系统关键模块的发送协议处理算法和流量整形综合调度算法。基于Linux操作系统,对该AFDX端系统架构进行仿真验证,结果证明其较好地满足了航空电子网络数据传输的实时性和可靠性需求。     

AFDX端系统技术时延测试方法设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)已成为先进的民用飞机航电系统的通信主干网。AFDX端系统(ES)是AFDX网络的重要组成部分。研究了AFDX端系统发送技术时延和接收技术时延的成因,设计了端系统技术时延的测试方法。在测试平台上对被测的AFDX端系统模块实际验证测试表明该方法精确有效。     

民用飞机高速航电系统AFDX网络设计与分析

针对AFDX网络在民用飞机综合化航空电子系统中应用,在对AFDX网络协议技术特点分析的基础上,提出了交换机体系架构和端系统体系架构的实施方案。分析了交换机帧过滤、流量警管、帧调度与转发的实现方式,论述了端系统虚拟链路调度、余度管理和协议栈的实施机制。研制了AFDX网络交换机和端系统,并开发了支持网络应用的配置仿真以及数据加载工具,提供了AFDX网络在航电系统应用的全套解决方案。通过AFDX网络测试平台对研制的交换机与端系统产品进行了验证测试,实际测试结果表明,AFDX网络交换机、端系统产品的设计完全符合ARINC664规范设计要求,能够满足高速航空电子网络数据传输的实时性、确定性与可靠性要求。     

AFDX端系统通信端口的设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)通信端口作为AFDX端系统提供给应用程序的接口,对于AFDX网络消息的传递有着重要的作用.针对AFDX端系统仿真接口板卡的AFDX协议栈在板上实现的特点,提出了一种满足AFDX协议的通信端口的实现方法.端口在端系统驱动中通过加载配置,创建端口、端口发送/接收3个步骤实现,经过应用程序测试验证了其正确性和可靠性.     

基于FPGA的AFDX虚拟链路层实现方法

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)为航空电子设备之间的数据交换提供电气和协议标准.在研究AFDX虚拟链路层协议的基础上,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的AFDX虚拟链路层软件设计框架,给出基于FPGA的AFDX虚拟链路层发送模块和接收模块的设计与软件实现,应用结果表明,该设计框架可促进AFDX端系统的研发.     

基于FPGA的AFDX端系统协议芯片的设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)是下一代航空数据网络的最佳选择,AFDX端系统保证了AFDX网络航电系统之间数据交换的安全和可靠性;为了研制具有我国自主产权的新型机载数据网络端系统协议芯片,基于ARINC664规范第7部分,提出符合该规范的基于FPGA的AFDX端系统协议芯片和相应AFDX端系统板卡的设计方案,并给出关键模块的具体实现;通过对端系统协议芯片进行测试验证,证明该端系统协议芯片符合AFDX协议标准,具有较高的通信性能及稳定性,可为新一代航空电子设备中的数据通信提供保障。     

基于FPGA的ARINC664/AFDX端系统设计

ARINC664标准是ARINC组织为下一代航空电子系统数据传输所定义的一个确定性航空电子数据传输网络标准.其中第7部分定义了一个确定性航空电子设备全双工交换以太网(AFDX),由航空电子设备子系统、AFDX端系统、AFDX互联网络等三部分组成.AFDX端系统是其它两部分之间的通信接口,极为重要,在分析研究该协议的基础上给出了一种可行的AFDX端系统设计方案.     

基于FPGA的AFDX端系统的设计与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是航空数据总线的最佳选择之一;AFDX端系统是AFDX网络的重要组成部分,为航空电子子系统与AFDX网络之间提供了信息收发的通道,保证了航空电子子系统之间数据交换的安全性和可靠性;文中在分析研究ARINC664规范第7部分的基础上,提出了符合该规范要求的基于FPGA的AFDX端系统设计方案,给出了虚拟链路层模块的具体实现;在TechSAT测试平台的实验结果证明,设计的端系统满足ARINC664规范要求,具有较高的可靠性和稳定性。     

大型民机配电系统AFDX总线应用技术研究

基于AFDX通讯总线模拟了大型民机配电系统的高速通讯网络,对配电系统中AFDX总线的应用技术进行了研究,提高了配电系统软件在AFDX总线中的读写效率和兼容性,为系统中AFDX总线的应用提供了借鉴和参考。首先分析了AFDX通讯总线的组成和关键技术,并构建了大型民机配电系统的模拟通讯网络。随后,进行了AFDX总线端系统应用软件的研究,采用数据压缩和基于“位运算”的数据处理方法;以LabVIEW软件为例,针对端系统中用户软件无法开发相应的AFDX总线驱动问题,设计了无AFDX底层驱动软件与AFDX通讯网络的接口程序;并基于AFDX总线的采样端口模式,提出了一种基于AFDX网络的多余度系统的冗余通讯方法。最后,通过通讯实验验证了接口程序及冗余通讯方法的正确性和可靠性。     

100M工作模式AFDX总线仿真器校准方法研究

为了解决航空电子全双工交换式以太网(AFDX)总线仿真器在100M工作模式下的校准问题,提出AFDX总线仿真器100M数据发送端和接收端的校准项目和校准方法.发送端校准项目包括差分信号幅度、上升时间、下降时间、波形过冲、占空比失真、发送抖动和回波损耗等;接收端校准项目包括共模抑制和回波损耗;校准方法采用直接测量法,通过标准设备完成AFDX总线仿真器的量值溯源.对开展AFDX仿真器的周期校准具有指导意义.     

基于AFDX自适应优先调度算法的实时性分析

通过分析AFDX终端系统关键技术,在AFDX网络虚拟链路的调度策略中提出采用自适应优先调度算法;并分析数据包在终端系统中的处理过程,进行网络演算建模,进而确定出AFDX网络针对不同类型数据的传输速率和服务时延.结果证明该算法较好地满足了航空电子网络数据传输实时性需求,并为AFDX智能网络管理模型中的参数模型和调度策略提...     

Holistic schedulability analysis for multipacket messages in AFDX networks

The ARINC-664, Part 7 (AFDX) standard defines a communication network based on Ethernet and the UDP/IP protocols. Contrary to general-purpose Ethernet, the timing behavior in AFDX is deterministic due to the use of special network switches and end systems with static routing tables and traffic policing at the sending end through mechanisms called virtual links. Even though the latencies in this network are bounded, there are scheduling and contention effects that need to be analyzed. In this paper we develop a response-time analysis for multipacket messages transmitted through an AFDX network including the scheduling of the virtual links and sub-virtual links, and also the contention in the end systems and in the switches. This analysis allows us to obtain worst-case latencies and output jitter for the network messages with a precise modeling of the sending and receiving ends. These results can be integrated in a holistic approach with the response time analysis of the threads in the processing nodes to obtain end-to-end response times in heterogeneous distributed systems.     

基于抖动测试的AFDX端到端延迟紧性修正

AFDX引入虚拟链路(Virtual Link)实现物理带宽资源的逻辑分隔。由于数据帧的异步到达和多路复用输出造成虚拟链路的时延抖动现象,并最终导致流量端到端延迟分析的不确定性。本文提出了一种基于抖动测试值的网络演算紧缩方法。通过分布式测试,获得虚拟链路在网络中的实际传输抖动,并以此为基础,建立了流量传输精确化模型,通过流量模型的逐级修正,使端到端延迟计算结果逐级精确化。通过将抖动实际值与理论分析结果相结合,提供了网络演算悲观度及其扩散影响度量的直观对比,提高了延迟计算的紧性。     

AFDX交换机的队列整形调度研究

AFDX交换机的静态优先级非抢占式队列调度(SPUS)算法不能消除输出分组中的随机抖动。为此,采用将虚拟时钟作为分组调度发放合法时间的方法对SPUS算法进行改进。在发往级联端口的分组输出之前,先经过整形调度使数据流均匀地输出,以确保交换机的服务质量。仿真结果表明,改进后的算法可消除输出分组随机抖动,适用于交换机级联端口。     

基于FPGA的AFDX端系统协议栈虚链路层的研究与实现

AFDX具有传输速率高、导线长度和重量小、容易映射ARINC429和MIL-STD-1553等优势,且应用商用货架技术和开放式标准,是下一代航空数据网络的最佳选择之一;协议栈是AFDX端系统设计的重点,协议栈的虚链路层包含了AFDX为消除网络的不确定性,对商用以太网进行改进而加入的新功能,是协议栈设计的关键;本文对AFDX协议栈的虚链路层进行了研究,给出了它的一种设计并使用FPGA对其进行了实现;在端系统研制中的应用表明,本文的研究实现了虚链路层的功能,并达到了AFDX标准的要求。     

基于FPGA和PCI的AFDX终端接口卡设计

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是在商用以太网的基础上经过改进实时性和可靠性建立起来的.依据ARINC664规范第7部分对终端接口卡时延和抖动的性能要求,提出基于FPGA和PCI的AFDX终端接口卡的整体设计方案,对发送和接收模块等关键模块进行了设计,并分析了PCI接口驱动程序.测试结果表明,该接口卡实时性好、传...     

一种动态优先级排序的虚拟机I/O调度算法

I/O任务调度是影响I/O密集型虚拟机性能的重要因素。现有调度方法主要是针对虚拟机整机I/O带宽的优化,较少兼顾各虚拟域与全局性能,也无法满足域间差异化服务的要求。针对现有方法的不足,提出了一种动态优先级排序的虚拟机I/O调度算法DPS。该算法基于多属性决策理论,以离差最大化方法计算I/O任务的优先级评估属性权重,对I/O任务优先级进行综合评估;通过引入任务所在虚拟域价值,体现云计算环境下虚拟域重要性差异。在Xen系统中通过实验评测DPS调度虚拟化网卡的性能,结果表明,DPS能够有效提高指定域与全局的I/O任务截止期保证率、整机I/O带宽,并能为不同虚拟域的I/O应用提供差异化服务。     

WRR算法在多类别实时数据流调度中的优化

随着融合型网络的发展,服务质量(包括可用带宽、端到端的时延、抖动和丢包率)对一些实时数据流应用(语音流、视频流等)越来越重要。由于传统的WRR算法只能满足各个应用队列的公平性要求,而不能保证多类别实时数据的低时延和低抖动性要求,所以本文在WRR算法的基础上提出了BSTL-RR调度算法,此算法运用了二层循环和借用时隙的两个思想。BSTLRR调度算法不仅在调度低时延和低抖动的多类别实时数据流帧方面要优于WRR调度算法,而且在一定程度上也保证了各优先级队列调度上的公平性。