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.     

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。     

AFDX网络终端系统调度方法研究

对AFDX终端系统子虚拟链路到虚拟链路的分配调度方法进行了研究，对AFDX流量整形约束机制下的通信任务的数据包延迟抖动进行了分析和仿真，验证了AFDX网络在保证网络实时通信方面的特点。通过仿真，得到了FIFO、Round-Robin度方法和最小调度抖动调度方法的特点和各种调度方法使用的范围。     

基于OpenFlow的AFDX网络虚拟链路动态优先级接纳控制

为了在航空电子全双工交换式以太网(AFDX)中更加灵活地对虚拟链路(VL)实行接纳控制,将OpenFlow引入AFDX网络中,建立了相应的网络模型、消息模型和流量模型。利用网络演算方法分析了优先级VL在基于OpenFlow的AFDX网络中的端到端延迟上界,结合粒子群优化算法,提出了动态优先级接纳控制算法。理论分析结果表明:与动态非优先级接纳控制方法和传统静态优先级分配方法相比,本算法的消息延迟分别降低了49.2%和26.4%,并且本算法能够更加灵活地对VL实行接纳控制,提高网络资源的利用率。最后通过仿真对理论分析的结果进行了验证。本算法为提高接纳控制方法的性能提供了参考,增强了AFDX网络的通信效率与实时性能。     

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FPGA的千兆级AFDX端系统设计与实现

传统航空电子全双工交换式以太网(AFDX)带宽为10 Mbit/s或100 Mbit/s。为满足机载网络对带宽增长的需求,必须进行千兆级AFDX的研究。AFDX端系统是AFDX网络的重要组成部分,为航空电子子系统接入AFDX网络提供了接口,保证航空电子子系统之间进行安全可靠的数据交换。着重研究了千兆级AFDX端系统,给出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的千兆级AFDX端系统的设计。     

AFDX虚拟链路路径实时寻优算法

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)使用虚拟链路(VL)进行消息数据流通信,为提高AFDX的网络实时传输性能,以VL路径配置寻优为基础,提出了一种基于遗传算法的AFDX VL路径优化算法(POGA)。POGA以提高网络实时性为优化目标,并综合考虑网络负载均衡,以VL的路径信息作为染色体,通过遗传算子进行遗传寻优操作,选择促使AFDX网络实时性能最优的VL路径作为优化结果。利用仿真优化方法对POGA进行了实现,在典型AFDX网络1 000条VL的配置下,与负载均衡算法和最短路径算法进行了分析对比,结果显示分别有76.4%和77.4%的VL的传输实时性得到了增强,网络的实时传输性能分别提高了13.2%和12.9%。     

基于GEF框架的AFDX网络建模工具的设计与实现

本文提出了基于Eclipse GEF框架的AFDX网络建模方法。该方法应用GEF的MVC结构,以RCP的形式实现了图形化的AFDX网络建模工具,为用户提供了高效的展示和编辑AFDX网络模型的环境。由于建立了基于Eclipse RCP技术的开放性平台,用户可以Eclipse插件的形式将任何新的功能无缝地集成在此平台下,极大地提高了工具的可扩展性。     

一种可靠的MDIO接口逻辑设计

本文介绍了一种可靠的MDIO 接口逻辑设计的方法。目前已使用在AFDX交换机专用集成电路芯片上。该设计采用VHDL 进行描述,并使用Modelsim进行了仿真,结果表明,该设计的正确性和可靠性。同时在AFDX交换机板级调试过程中,也验证了设计的正确性。     

航空电子全双工交换式以太网端系统研究与设计

航空电子全双工交换式以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,简称AFDX)是新一代机载数据总线的最佳选择.AFDX端系统(End System,简称ES)是各个航空电子子系统和AFDX网络之间信息交换的接口部件,为信息在各个子系统和AFDX网络之间的传递提供了数据通道,是保障AFDX网络服务质量的关键.对AFDX端系统进行了深入的研究,基于ARINC664规范第7部分,提出了一种AFDX端系统的设计方案,并对端系统虚拟链路层进行了分析设计.在测试平台上对端系统的验证结果表明本文提出的方案可行,满足ARINC664规范要求.     

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。     

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%。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。