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。     

基于短帧优先调度的AFDX端系统发送策略

通过分析AFDX协议格式以及当前端系统常用数据调度方法,提出了短帧优先调度策略,策略充分利用了AFDX协议虚拟链路特点,优先发送短帧,从而降低了部分链路的延迟上界,有助于减少等待时间,提高网络带宽利用率。应用网络演算理论建立了基于短帧优先调度策略的端系统模型,推导了不同虚拟链路的延迟上界表达式,并进行了与系统数据发送相关的一系列仿真研究,结果表明调度策略降低了端到端系统的发送延迟,是航空数据网络实时传输系统的优选策略。     

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。     

AFDX总线网络数据传输分析

对AFDX总线进行了系统性介绍,其中包括AFDX总线虚拟链路的配置和调度及总线的冗余管理,对总线时延及时间抖动进行了分析,对总线中的数据原语类型、数据结构及消息帧结构进行了研究,在此基础上对AFDX总线上数据的传输进行了详细的分析,总结了民用客机综合航电系统采用AFDX总线的可行性。     

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网络端系统测试技术研究

介绍了AFDX网络端系统的功能,在基于ATCS平台对AFDX端系统的测试中,设计了一种命令/响应型测试策略,并给出了测试方法和步骤。     

AFDX交换机的ASIC设计和实现

文章介绍了符合ARINC 664规范第7部分的AFDX交换机的ASIC设计和实现。文章先简单介绍了AFDX交换机的特点以及与商用交换机的区别;着重介绍了AFDX交换机的系统结构和各模块的功能设计;最后介绍了ASIC芯片的设计过程和实现情况。测试结果证明,该交换机芯片满足ARINC 664的各项性能指标,且通过了TechSat ADS2的各项测试用例,同时也可实现器件国产化的需求。     

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%。     

Admission Control of VL in AFDX Under HRT Constraints

Avionics full duplex switched ethernet(AFDX) is a switched interconnection technology developed to provide reliable data exchange with strong data transmission time guarantees in internal communication of the spacecraft or aircraft.Virtual link(VL) is an important concept of AFDX to meet quality of service(QoS) requirements in terms of end-to-end message deadlines.A VL admission control algorithm in AFDX network under hard real-time(HRT) constraints is studied.Based on the scheduling prin-ciple of AFDX prot...     

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。     

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。     

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。     

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。     

美军主要战术数据链介绍

介绍了美国目前使用中的三种战术数据链Link 4A、Link 11和Link 16的背景,功能、特点和装备情况,同时通过列表对照了三种战术数据链技术体制的相同点和不同点。最后阐述了三种战术数据链的互操作性问题。     

数据链人机界面设计及仿真

随着现代空中交通控制技术的发展,数据链的应用逐渐显得更为重要。然而,数据链应用的有效性是个重要问题。为了满足飞行任务实时性的要求,必须考虑人机界面,特别在CPDLC(Controller Pilot Data Link Communication)通信中。本文采用面向任务的设计思想,对指令进行分类整理,通过综合人机界面显示单元的设计来实现数据链(Data link)人机界面的仿真设计。     

基于SNMP的链路层拓扑自动发现算法研究

随着局域网交换技术的发展,链路层拓扑发现变得越来越重要.链路层拓扑指的是一个通讯网内部实体的物理实际链接,即子网内交换机到交换机、交换机到路由器、交换机到主机之间的连接关系.准确自动获取链路层拓扑图是完成许多重要网络管理任务的前提.该文在借鉴已有基于SNMP MIBII链路层拓扑自动发现算法的基础上,最终提出了一种新的基于SNMP的链路层拓扑自动发现算法,减少了算法的运行时间,提高了算法的效率和性能.