面向风险均衡的AFDX虚拟链路路径寻优算法

为确保综合模块化航空电子系统的安全性需求能够在全双工交换式以太网中得到一致性保证,提出了一种面向风险均衡的路径规化（RBPP）算法,以满足各航电功能间的安全隔离要求,同时分散风险,避免局部物理链路的风险集中,提高系统安全性。以民机失效状态类别划分为基础,建立了航电功能、分区、端系统、虚拟链路（VL）风险模型;RBPP以均衡各物理链路风险为目标,同时综合考虑网络实时性、链路负载能力等因素,采用粒子群算法进行优化目标求解。利用仿真优化方法对RBPP算法进行了实现,在典型工业航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络架构及A380AFDX网络架构下进行仿真分析,结果显示多播VL的简化处理的会使网络风险增加;在1 000条VL配置下与负载均衡（LB）算法和最短路径（SP）算法进行了分析对比,结果显示RBPP算法在满足各航电功能间的隔离需求的同时,链路风险均衡能力在两种网络拓扑下分别比负载均衡算法提高了10.7%和23.4%,比最短路径算法分别提高了35.4%和47.9%。     

性能保证条件下航空电子高速交换机的加速方法

 以保证航空电子互连网络的确定性延迟和高带宽为目的,建立航空电子交换式以太网（AFDX）承载于波分复用（WDM）之上的架构,兼容AFDX的延迟确定性和WDM的带宽可扩性,满足航空电子互连网络对实时性和高带宽的要求。通过对实时通信中周期性数据帧的分析,提出光波聚合加速方法,对输入端到达的数据帧进行重新分配和整型,充分利用每条光波的带宽资源,减少交换使用的波长数。在性能保证条件（100%通过率下保证有界延迟）下,对使用光波聚合方法的交换机制进行了数学推导。最后通过计算机仿真,以网络延迟时间率和加速因子为性能衡量指标推证了该加速方法的优越性和可行性。     

AFDX网络一体化测试监视系统研究

AFDX网络的测试和验证已成为民用飞机航电系统研制的难点和关键问题.为了对AFDX网络系统进行监视及测试,搭建了AFDX网络通信仿真测试系统,仿真了AFDX数据包的发送、接收、测试及监控.通过试验,收到了良好的效果,可作为民用飞机机载网络的测试方案.     

体系结构驱动的AFDX网络内容数据库研究

采用SAE AADL语言,建立AFDX网络互连综合化处理任务和通信任务的模型,对通信任务的数据内容、格式、性质进行定义;按照体系结构模型驱动的方式,建立内容管理数据库,完成AFDX网络中数据接口格式与内容的描述与建模,并进行数据库管理下的自动配置与部署。     

AFDX网络端系统测试监视系统研究

针对当前广泛应用于民用飞机的航电全双工交换式以太网（AFDX网络）,设计了一个AFDX网络终端系统测试监视系统,通过对AFDX终端系统进行试验,实现了测试结果的实时回馈,提高了测试工作的效率和自动化程度,是一种可行的AFDX网络终端系统测试监视系统。     

AFDX流量管制信用量设置的模型检查

航空电子全双工交换式以太网（AFDX）实时通信中,交换节点采用信用量令牌桶（creditedtoken bucket）进行流量管制。分别对基于帧和基于字节的信用量令牌桶流量管制进行时间自动机建模,并构建模型的并发交互场景;采用测试自动机,进行有界活性（bounded liveness）模型检查。通过形式化验证,发现流量管制通过约束突发度限制多路复用输出排队的时延抖动,但信用量值的设置必须考虑输入虚拟链路（VL）的时延抖动,否则可能导致已经聚合的流量中属于不同VL的帧的先后次序被破坏,反而造成更大的时延抖动。通过分析时延抖动对信用量设置的影响,归纳并给出流量管制信用量设置的注意事项。     

基于AFDX的特种飞机任务电子系统总线应用研究

随着航空电子系统综合化程度的不断提高,对数据总线的通信能力提出了更高的要求,此需求对于具备较高信息收集能力的特种飞机任务电子系统来说尤为突出.本文提出了一种基于航空全双工交换式以太网(AFDX)的特种飞机任务电子系统构建思路,并对其进行了分析与验证.     

Switched Ethernet testing for avionics applications

Switched Ethernet is being implemented as an avionics communication architecture. A commercial standard (ARINC-664) and an aircraft vendor-specific implementation known as avionics full duplex switched Ethernet (AFDX) have been developed that defines the topology and use of switched Ethernet in an avionics application. In avionics applications, the movement of data between devices must take place in a deterministic fashion and must be delivered reliably. All aircraft flight hardware must be tested to be sure that it will communicate information properly in the switched Ethernet network. The airframe manufacture must test the integrated network to verify that all flight hardware is communicating properly. Testing and maintenance testing is required to perform data communication level testing of switched Ethernet architectures for avionics applications to insure that all communication is deterministic and reliable. This paper provides an overview of a switched Ethernet avionics network and identifies the testing challenges associated with a switched Ethernet avionics application. A practical implementation performing the required tests is discussed.     

AFDX网络连通可靠性仿真算法研究与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)已成为现代先进民用飞机通信网络的主干网络,AFDX网络的可靠性对于航电系统至关重要,研究其可靠性评价方法有着重要的意义。阐述了AFDX网络连通可靠性的评价度量参数与模型,研究了蒙特卡洛仿真模型、参数和算法。最后给出双余度级联AFDX网络连通可靠性的仿真计算结果。     

千兆三余度AFDX 帧管理的形式化建模与验证

为了提升新一代航空电子全双工交换以太网（AFDX）网络的传输速率和余度设计可靠性，在AFDX 网络标准的基础上（ARINC 664 p7），建立千兆三余度AFDX 网络的帧管理机制模型并进行了形式化建模， 而且实现了AFDX 网络标准中描述的SkewMax 机制。使用UPPAAL 形式化工具对千兆三余度AFDX 网络帧 管理机制进行形式化验证，验证帧管理机制的完整性检查及冗余管理功能的可用性。结果表明，千兆三余度 AFDX 网络帧传输过程中不存在死锁。此外，针对标准AFDX 的冗余管理中一个帧的丢失可能会导致其冗余备 份的丢失的现象，提出在接收端设置一个队列，记录那些比连续帧更晚到达的冗余备份的帧序号，从而减少不 必要的丢帧，提高QoS 和数据完整性。形式化验证的结果可以作为千兆AFDX 网络标准制定和实际应用的参考。     

航电环境下双冗余交换式FC网络的建模与仿真

通过分析光纤通道(Fibre Channel,FC)网络架构、协议及其冗余机制,将双冗余交换式FC网络抽象成链路、端口、终端、交换机和数据模型,开发航空电子环境下的双冗余交换式FC网络的仿真工具,仿真工具提供网络的吞吐量、数据传输延迟等网络性能评价指标。将实例网络实测和仿真的结果进行比较得出:时延误差和吞吐量误差在合理的随机变化范围内,其随通信负载的变化趋势一致,说明所建仿真模型能够反映航空电子FC网络的工作特性。     

基于AFDX网络的时间同步分析与实现

时间同步技术对分布式网络是不可缺少的。根据AFDX网络的完整性、冗余性等特点,提出一种AFDX网络时间同步模型和实现方法。分析了时间同步过程中产生的时间延迟,并提出两种延迟补偿方法,分别为一次性补偿法和分段补偿法。对两种时间延迟补偿方法进行对比后,采用较为理想的分段补偿法给出AFDX网络的时间同步实现。提出一种时间同步精度的测量方法,并对AFDX网络的时间同步进行了实验和测量。结果表明,方法具有较高的同步精度,能够满足AFDX网络的使用要求。     

基于AFDX网络的SNMP协议实现

航空全双工交换式以太网(AFDX/ARINC664)是适用于航电系统信息传输的确定性飞机数据网路总线系统,目前广泛应用于各个机型的航电系统中。由于AFDX网络的确定性,需要对该网络的消息传输、故障检查等项目进行实时的监控管理,以维护该网络系统的正常运行。本文阐述了在某型直升机综合任务处理系统的开发过程中,使用简单网络管理协议(SNMP)对AFDX网络中各个设备的数据信息进行网络管理的设计与实现。     

AFDX端系统发送单元的研究与实现

AFDX网络已成为客机、运输机综合化航空电子系统的主干网络,AFDX端系统(ES)是其重要的组成部分。介绍了ARINC664标准对ES设计关键的虚拟链路、子虚拟链路、带宽和抖动要求,论述了ES发送单元的结构、组成和流程分析,重点描述了虚拟链路和子虚拟链路的发送调度机制和实现方法。采用FPGA实现了AFDX端系统发送单元的功能目标,为研制自主化的ES产品奠定了基础。     

AFDX总线传输特性测试要求标准指标体系的确定

结合相关标准对AFDX总线传输特性技术进行了分析,首次提出了基于数据传输流程和协议的测试标准指标体系的确定方法,给出了AFDX总线传输特性测试标准指标体系,同时也给出了一种适用于信息传输测试技术的标准指标确定的通用方法。     

AFDX交换机测试分析系统设计

AFDX网络由端系统、交换机和传输链路组成,交换机是AFDX网络的中枢构件。本文首先研究了AFDX交换机的功能和性能,在此基础上,设计了AFDX交换机测试分析系统,测试软件基于多框架、多视图、单文档,采用面向对象技术实现了交换机配置文件的处理、数据帧的捕获和解析、VL转发特征测试、技术时延测试、流量管制测试等一系列功能。最后进行了测试分析试验,试验展示了该测试分析系统对于AFDX交换机的测试效果。     

基于AFDX网络终端系统SoC的FPGA原型验证

基于商业以太网技术的AFDX网络,具有高带宽,低延迟,强实时性,高可靠性的特点已应用于在空客A380等型号上。ARINC664 Part7协议定义了AFDX网络的终端系统,交换机,以及通信机制。其中AFDX网络终端系统（ES,EndSystem）为航电系统上层应用与AFDX网络之间提供信息收发的通道。基于ARM9的AFDX—ESSoC是国内首款AFDX终端系统智能协议芯片,结合项目实践以SoC验证方法学为指导,以应用需求和ARINC664 Part7协议标准为依据,介绍了在FPGA环境下搭建验证平台,开发测试向量实施验证的过程,并对验证结果进行了分析,为成功流片提供了可靠保证。     

机载总线网络及其发展

从当今机载电子系统对信息传递的需求出发,纵观航空电子综合化系统的发展阶段,说明为了适应新一代航空电子系统的大容量、深层次的信号与信息综合的要求,机载互连手段从较低速率的总线向宽带网络发展成为必然的趋势。介绍了光纤通道(FiberChannel,FC)、可扩展性一致性接口(ScalableCoherentInterface,SCI)以及波分复用光网络等宽带互连方案,给出它们的研究动向,说明它们作为先进综合式航空电子系统统一网络(UniversalAvionicsNetwork,UAN)的候选所具有的特点。     

分级式航空电子综合化仿真系统研究

介绍一个分级式航空电子综合化仿真系统。该系统以航空电子综合化工程中一个分系统为仿真目标,由两层双余度1553B总线和MBI(multiplex bus interface)将AVS(Avionics simulator)、SSCU(subsystem control unit)、若干个EQS(equipment simulator)以及部分真实设备连成的三级分布式计算机系统。一个面向实时控制的分布式操作系统和相应的仿真软件分布在三级仿真器中;其中,分布式操作系统实现两级总线的衔接、通信控制、并行多任务管理、错误检测、故障处理和实时内存数据库管理,仿真软件模拟航空电子上层环境、操作员控制与显示、分系统各设备数据产生与接收数据处理以及信息处理应用任务。系统研制成功为工程化实现打下了技术基础并提供了一个实验环境。     

新一代航空电子总线系统结构研究

航空电子总线系统结构是航空电子系统的神经中枢,直接决定着航空电子综合化程度的高低和性能的优劣。本文通过对航空电子数据总线结构现状和发展要求的分析,提出了新一代航空电子总线系统的设计原则和体系结构,并论述了其核心技术综合模块化航空电子系统的通用模块和综合核心处理机的组成。