面向完整性要求的航空电子全双工交换式以太网可靠性评价参数研究

为探讨对航空电子全双工交换式以太网(AFDX)数据传输完整性的评价方法,从完整性概念出发,针对AFDX的实际特征构建了AFDX可靠性模型;从反映网络各类性能传输能力和不同度量范围的可靠性2个方面定义了面向完整性要求的AFDX可靠性评价参数,将AFDX可靠性划分为数据完整可靠性、及时可靠性、次序可靠性和正确可靠性4类,其中,根据对虚拟链路考察范围的不同,每一项可靠性中又包含单条虚拟链路可靠性、指定k条虚拟链路可靠性和全部虚拟链路可靠性;给出了各个参数的定义和数学表达,明确了可靠性参数与性能参数之间的关系。

航空电子全双工交换式以太网终端系统研究

新一代飞机航空电子系统综合化程度的提高,对数据网络的吞吐量、速率和延迟等提出了更高的要求,传统的航空总线协议已不能满足未来航空电子系统的需要;航空电子全双工交换式以太网(AFDX)在以太网的基础上采用商用货架产品技术(COTS)和开放式标准,可以缩短开发周期,降低研发成本,提高航空电子系统的通信速率,是下一代航空数据网络的最佳选择;文章介绍了AFDX网络的组成及体系结构,并对AFDX终端系统(ES)进行了研究,最后,详细介绍了ES的一种实现方案。

航空电子全双工交换式以太网编址方案设计

目前国内对航空电子全双工交换式以太网(AFDX)的研究还停留在标准的研究和单个的端系统仿真测试阶段,缺乏能用于AFDX测试的实际网络。为此,提出了一个用于机载数据网络的网络层编址方案,设计了一个AFDX通信网络系统,将其作为一个AFDX网络半实物仿真测试系统的底层架构应用于实际测试。测试结果表明,系统具有更强的实时性和连续性。

基于时间触发的航空电子全双工交换式以太网调度方法研究

航空全双工交换式以太网(AFDX)是现代航空电子系统的重要通信标准。航空电子系统中的数据流被分为时间关键数据流和非时间关键数据流,目前的研究虽然可以给出时间关键数据流的延时上界,但是仍然不能保证时间关键数据流的完全确定性。将时间触发机制引入AFDX网络中,对时间触发AFDX网络的调度算法进行研究并对其实时性进行分析。

航空全双工交换以太网冗余管理机制研究

围绕AFDX系统中的冗余管理问题,针对冗余帧发送时间间隔SkewMax,进行了较为深入地分析与研究,利用Network Calculus对AFDX网络进行建模,并定量分析其数据包的延迟抖动,提出了较为有效的冗余管理算法SKRM。然后,运用时序自动机模型的验证工具UPPAAL,对所提出的SKRM冗余管理算法进行仿真验证。结果证明,SKRM冗余管理算法是有效的,可以保证航电网络数据传输可靠性要求。

航空全双工交换式以太网探究

针对传统航空总线不能满足下一代航空电子系统对高速和实时性数据通信的要求,提出航空全双工交换式以太网(AFDX)。描述AFDX通信网络的特点、结构、通信机制和协议栈,并给出AFDX终端系统和网络交换机的设计思路,阐明硬件结构和软件流程,对AFDX通信网络的研究具有一定的参考和推广价值。

航空电子全双工交换式以太网协议分析及测试

分析了AFDX网络的数据帧结构及AFDx协议栈的原理。用德国AIM公司所研制的AFDX网络协议分析软件fdXplorer及API—FDX－2仿真测试板卡对AFDX网络的数据包进行了测试。

基于时间触发的航空电子全双工交换式以太网调度方法研究

在以太网诞生的30年内,一直保持着它不可撼动的地位,至今仍然强劲的发展趋势。互联网办公、高端设备生产都需要安全可靠地系统赖以支持。航天航空等行业也需要利用以太网去节约成本。航空电子系统的数据流可以分为两个部分,一是时间关键数据流,二为非时间关键数据流。在国内目前的研究中,时间关键数据流的延时上届是可知的。但是却保证不了这个关键数据流的正确性。所以该篇文章研究的方向为将时间触发装置引入航空电子全双工交换式以太网中,对其调度方法进行分析和合理的研究,并对其在实践中的应用进行研讨。

基于FPGA的航空全双工以太网交换芯片

基于ARINC664规范第7部分,提出符合该规范的基于FPGA的AFDX交换机整体设计方案及其核心交换芯片中关键模块的Verilog HDL实现,并通过功能仿真、时序仿真、网络仿真等手段对交换芯片的功能进行验证。实验结果证明,该交换芯片可为航空器中的数据通信设备提供有保障的基于以太网数据帧的交换通道,具有较高的交换性能及稳定性。

抗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（EndSystem，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。

优先级管理的全双工交换式以太网实时通信

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)以其独有的优势在航空航天等领域的应用不断扩展,但是由于通信模式,无法满足实时任务的可预测性和低延迟等要求,因此,研究AFDX的实时性成为一个重要的课题,为了提高网络的实时性最可行的措施就是采取优先级管理模式,对具有优先级的分组传输问题进行了分析,给出了两种优先级排队模型下,不同优先级分组的平均排队等待时间和平均逗留时间,并进行了计算机仿真。得出:采用具有优先级的分组传输模式能很好的提高网络的实时性。

航空电子AFDX与AVB传输实时性抗干扰对比

为满足未来航电系统音视频信息传输的需求,考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用,并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比;其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法;然后通过定义不同的消息传输场景,采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素;最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下,结果显示:AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB,对于低优先级流量端到端延迟,则AVB和AFDX各有优劣;但受突发的流量影响,在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下,高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%,在AFDX中为0.38%;在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下,低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%,在AFDX中为10.25%。结果表明:时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。

基于AFDX的航空电子系统可调度性分析

航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex SwitchedEthernet)是新一代大型飞机机载网络的首选方案,构建其上的航空电子系统应保证强实时应用在时限内完成.针对现有AFDX实时性研究仅给出网络延迟上界的不足,综合考虑了任务的响应时间以及实时消息在AFDX网络中的传输延迟.建立了使用AFDX网络的航空电子系统模型,分析了分布式任务序列的整体时间需求.应用全局分析思想,给出任务序列的最坏情况响应时间,为系统实时性的评价和优化提供了理论依据.仿真结果表明该分析给出了紧凑的任务序列响应时间上界.

基于度中心性的AFDX网络拓扑优化

随着航空技术的飞速发展,航空电子全双工交换以太网(AFDX)取代了传统航电传输总线标准,成为新一代机载设备网络。针对目前航电网络的带宽资源分配不均的问题,提出了一种基于度中心性理论的AFDX网络拓扑优化算法,并依据某型号真实网络拓扑中终端之间的虚拟链路关系对其进行了仿真和实验。通过将带宽资源占用率较高的终端调整至一个交换机,使目标交换机级联带宽降低了11.7%和9.72%;并通过基于OPNET的全数字仿真平台对本算法进行了仿真验证,全网交换机带宽占用率均有不同程度的降低。结果表明,上述方法能够对网络拓扑架构进行优化,不仅能够解决飞机网络局部带宽分配不足的问题,同时能够优化网络性能,具有重要的工程实践意义。

航空电子全双工交换式以太网标准研究

介绍AFDX的标准化文档ARINC 664系列规范的构成与发展过程,以及国内外在交换式以太网的平台电子应用领域的研究和标准化的进展情况,重点阐述为了适用航空电子"(时间)确定性网络"的需求,相关的规范(主要是ARINC 664第7部分)对网络流量控制与调度机制的实时性能保证机制的标准化规定,并展望经过实时性能改造的交换式以太网技术及其标准化工作在我国发展大中型飞机中的应用前景。

航空电子全双工交换式以太网标准研究(续)

介绍AFDX的标准化文档ARINC664系列规范的构成与发展过程,以及国内外在交换式以太网的平台电子应用领域的研究和标准化的进展情况,重点阐述为了适用航空电子"(时间)确定性网络"的需求,相关的规范(主要是ARINC664第7部分)对网络流量控制与调度机制的实时性能保证机制的标准化规定,并展望经过实时性能改造的交换式以太网技术及其标准化工作在我国发展大中型飞机中的应用前景。

AFDX交换机在强实时条件下的分组调度

研究了航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex SwitchedEthernet)交换机分组调度方法的实时性能,采用实时通信中的周期性任务模型,依据AFDX协议"确定性网络"中关于交换机支持双优先级消息调度原则,推导出了相应的交换机关键参数的数学表达,提出了强实时约束下基于双优先级调度的负载匹配的分组调度方法(DP-LM,Du-al Priority-Load Match),比较了单/双优先级分组调度的不同(消息调度、关键参数和匹配方法),算例结果表明:由于低优先级消息的引入将会对高优先级消息的实时传输产生重要影响.

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。

新一代民机航空电子互连技术发展

综述了民机航空电子体系架构从联邦式体系(如A310)、综合模块化航电体系IMA(如B777)乃至分布式综合模块化航电体系DIMA(如A380和B787)的发展过程,对民机典型互连协议进行了比较,指出航空电子全双工交换式以太网AFDX互连技术能够满足新一代民机航电"信息一体化"的发展需求,并以当代先进大型民机A380为例,说明其如何采用AFDX互连构筑DIMA。最后对我国大型飞机航电系统发展提出一些建议。

AFDX在航空通信系统中的应用

总结和比较了各种航空信息传输网络的特点和应用领域,分析了国际领先的航空电子全双工交换式以太网(AFDX)的发展及应用,讨论了AFDX的典型构架及设计协议规范依据、网络拓扑结构、硬件设计等设计中的关键技术。