FC-AE-1553网络的“并发交换式”动态带宽调度机制

为提高航天航空网络传输性能,针对低轨空间舱内有效载荷系统的特点及有效载荷系统数据传输的要求,将空间有效载荷系统的数据分为周期性业务、突发性业务及强时效性业务3种业务类型,并综合分析3种业务特征,提出了一种可应用于FC-AE-1553网络的"并发交换式"动态带宽调度(DBA)机制,即突发性业务传输采用"并发交换式"的动态带宽分配,周期性业务采用静态固定带宽分配,强时效性业务采用抢占式带宽分配的方案。采用理论分析和仿真验证的方式分析了该调度机制的可行性,并通过OPNET仿真软件建立了FCAE-1553网络仿真平台。结果表明,相比FC-AE-1553网络传统的"总线式"调度机制,所提机制可将FC-AE-1553网络的吞吐量提高10倍以上,且当网络节点数为32时,FC-AE-1553网络的吞吐量可从2.8 Gb/s提高到46 Gb/s,突发性业务的平均时延可降低1个数量级。

多网络控制器FC-AE-1553动态带宽调度机制

由于航电系统通信需求的日趋复杂化,对基于FC-AE-1553组网的通信系统需要采用多网络控制器(NC)构建分布式网络环境,如何实施多个控制器之间的控制权分配,并解决跨域业务冲突的问题是其中的关键。为实现多NC协同调度,提出了一种主从NC协作的多NC动态带宽调度机制,采用并发通信方式提高网络带宽利用率,同时提升各类业务的传输保障能力。对于周期性业务采用固定时隙进行传输,对于强时效性突发业务采用抢占式带宽分配,对于一般突发业务按照“先跨域后域内”分别进行带宽分配。通过OMNeT++搭建FC-AE-1553网络仿真平台,结果表明:该调度机制可以满足多NC条件下不同类型通信业务的协同带宽分配和调度,对于周期性业务和强时效性突发业务,可以保障其实时性通信要求;对于一般突发业务,在网络负载不超过57%时也能为其提供合适的带宽进行传输。与单NC集中式相比,当网络负载大于0.5或跨域/域内业务比值大于0.8时,多NC控制具有较明显的时延优势。

FC-AE-1553协议复杂交换式结构的优化设计

为提高FC-AE-1553总线网络复杂拓扑结构的传输性能,针对具有多个网络控制器的分布式控制网络,提出在FC-AE-1553网络中对交换机进行路径优化的设计方案。该方案在分布式控制网络中,采用Dijkstra最短路径算法,使得每条传输线路具有最小延时,提升网络性能。根据FC-AE-1553协议,利用OPNET仿真工具,对方案进行仿真验证。仿真结果表明,利用Dijkstra算法有利于对整个网络进行优化,尤其在分布式控制网络。

总线型FC-AE-1553网络结构及实时性分析

针对仲裁环型与交换式FC-AE-1553总线时间延迟不易确定的问题,提出了一种新的基于无源光网络的总线型FC-AE-1553结构。该结构采用下行广播、上行分时复用的传输机制,消息在总线上的传输时间延迟非常确定,方便用户根据时序严格编排总线任务,适合应用于航空航天等强实时要求的环境。

不同拓扑结构FC-AE-1553B网络性能研究

研究点对点、交换式与仲裁环3种不同拓扑结构的网络,建立FC-AE-1553B网络的Markov模型,并分析单点故障对不同拓扑结构总线的影响。仿真结果表明,基于点对点结构的FC-AE-1553B网络在传输NT节点到NC节点的数据流时,具有最小时延,基于交换机实现的FC-AE-1553B网络在传输NT节点到NT节点的数据时,传输性能较优。

基于FC-AE-1553总线协议的报文通信方法

提出一种FC-AE-1553总线协议报文通信方法,主控制器主机模块接收上位机控制指令并存储在消息队列中,主机模块中每次从消息队列中将实际接收到的上位机控制指令存储到主控制器可编程逻辑模块的堆栈中,并建立接收的控制指令序号和堆栈中控制指令序号的映射关系。可编程逻辑模块通过FC-AE-1553总线将该控制指令发送给桥接器模块,桥接器模块通过MIL-STD-1553总线向终端模拟器设备发送,避免出现控制指令被覆盖现象,节省了硬件资源开销,并显著提高了处理上位机控制指令的实时性和可靠性。该方法尤其适用于上位机每次发送的控制指令中涉及的RT地址和RT子地址不多,但上位机控制指令发送频率较快的情形。

FC-AE-1553设备光纤接口电路的设计与实现

随着航空电子技术的发展,航空电子系统对数据通信在可靠性、数据吞吐率、实时性等方面的要求越来越高,基于光纤通道的FC-AE-1533总线可以很好的满足航电系统的要求,因而它成为新一代航电总线的发展方向。在分析光纤通道协议基础上,提出了FC-AE-1553设备光纤接口电路的总体方案,完成了其中各模块的设计并开发了光纤通道接口IP核。利用该接口电路完成了NC模块的设计,并利用光纤交换机搭建了实验平台,通过与交换机进行架构登录的方法对接口电路的功能进行了测试及验证。从实验结果可以看出,光纤接口电路可以实现FC-0、FC-1的功能以及部分FC-2层的功能,满足FC-AE-1553设备对底层光纤协议的功能要求;利用本方案可以灵活构建网络控制器(NC)、网络终端(NT)或者协议桥模块,这为开发FC-AE-1553协议设备提供了便利条件。

基于PETRI网理论的FC-AE-1553建模与性能分析

光纤通道是新一代网络和总线技术,具有兼容性好、延迟低、可靠性高、传输速度快和传输距离远等优点,以确定与随机Petri网为工具,基于周期消息和事件消息,对光纤通道在航空电子环境的FC-AE-1553网络进行建模仿真,根据仿真计算出FC-AE-1553网络负载和系统的延迟时间两个重要的性能指标,通过对两个指标的性能曲线进行分析,有助于进一步理解航电系统事件消息在FC-AE-1553网络中的传输机制,为综合航电系统的设计和完善提供重要的理论依据。

具有优先级消息的FC-AE-1553建模仿真分析

以确定随机Petri网为工具,对具有优先级消息的FC-AE-1553网络进行建模仿真,根据仿真计算出在事件消息间有优先级和没有优先级两种情况下消息的传输延时,通过对两种情况下的仿真结果进行对比分析,对理解具有优先级的事件消息在FC-AE-1553网络中的传输机制以及体会优先级对紧急消息处理的重要性提供了重要的理论依据。

FC-AE-1553协议分析与研究

为解决FC-AE-1553协议相关产品开发过程中的疑点和难点,从网络架构、拓扑以及协议传输模式等方面对FCAE-1553进行了全面细致的分析,并对FC-AE-1553协议与MIL-STD-1553B协议进行比较,提出了协议的简化及优化方案,同时分析了FC-AE-1553协议研究的现状及难点,对该协议的研究工作以及后续相关产品的开发有较高的参考价值。

适用于车载网络的1553总线通信模块设计

随着无人驾驶技术的发展,汽车系统内部产生的数据规模已经非常庞大,车载网络中应用最广的CAN总线在未来很可能无法满足需求,而FC-AE-1553总线支持光纤传输,拥有极高的传输速率与可靠性,被广泛应用于军事领域。为将1553总线应用于车载网络,结合实时操作系统,设计了基于APSoC平台的总线通信模块。经过仿真与测试,该模块支持CAN通信与1553通信,并支持总线转换,满足设计要求。

基于无源光网络的高速光纤总线技术研究

随着航天遥感类载荷性能的提高,其数据量大幅增加,对高速数据传输提出了更高要求。针对航天环境的高可靠性要求,提出了一种基于命令响应式协议的新型高速光纤总线结构,即把无源光网络技术与FC-AE-1553协议相结合,采用高生存性的逆向双环的冗余拓扑结构搭建了地面演示验证系统。实验表明,新的光纤总线系统通信速率可达2.5Gbps,容易隔离失效节点,所用设备简单,可靠性高,满足航天工程应用需求,具有较强的实用价值。

飞机悬挂物FC网络标准研究与关键技术分析

为提高飞机的武器装备作战能力,FC网络将应用于未来飞机悬挂物系统的高速上下行通信。说明了飞机悬挂物FC网络标准(AS5653)与FC-AE-1553,FC-AV,FC-FS,FC-SW等标准的关系,研究了飞机悬挂物FC网络标准的组成和主要技术要求。分析了飞机悬挂物FC网络设计中的拓扑与端口规划、通信模式、网络初始化、高层协议设计等主要关键技术,为飞机悬挂物高速FC通信网络的研发奠定基础。

机载武器系统高带宽FC网络技术的研究

机载武器悬挂系统是军用飞机系统的重要组成部分,是飞机执行作战任务与发挥作战性能的关键。1553B总线为三代机机载武器系统成功奠定了基础;随着电子、计算机、网络等技术的发展,基于FC技术的总线系统、相应的标准应运而生。本文从协议特性、通用规范约束等方面对新一代机载武器系统FC通信系统需求进行了说明,研究了机载武器系统的FC网络拓扑架构、协议处理,并对网络节点机和网络交换机进行了简要设计,为飞机网络化武器平台的研制奠定了基础。

基于FC-AE-1553总线的空天电子网络带宽动态分配机制研究

航空航天电子系统对信息交互网络的性能要求越来越高,提高航空航天电子系统总线带宽、增大允许接入终端数量、降低时延提升实时性是空天电子领域重要的研究方向之一。针对无源光网络PON结构下FC-AE-1553总线中存在的下行"一点对多点"的调度和上行"多点对一点"的信道共享冲突问题,设计了一种支持多业务QoS要求的网络带宽动态分配机制。仿真结果表明,该带宽分配机制在高速网络吞吐量376Gbps的条件下可保证很低的多业务传输时延<50μs。

光纤通道技术在统一航空电子网络中的应用

论文介绍了应用于"统一航空电子网络"的光纤通道技术,首先简要叙述了光纤通道的协议、拓扑结构、数据格式。之后,详细介绍了MIL-STD-1553到FC-AE-1553的映射,以及FC-AE-1553上层映射协议时钟。最后得出结论:FC-AE是UAN高速总线的最佳选择,对管线通道技术的研究,为统一航空网络的发展奠定了理论基础。