运载火箭新一代遥测系统中FC-AE-1553总线技术应用研究

随着军用电子系统对网络实时性和确定性的要求越来越高,FC-AE-1553作为一种实时性强、确定性高的基于光纤通道的命令响应网络协议,已经越来越广泛地应用于航空电子环境的数据传输、飞行控制等领域。介绍了FC-AE-1553总线的基本特性,并以运载火箭遥测系统为背景,构建简单星形网络拓扑,采用FC-AE-1553总线协议为通信载体,验证FC-AE-1553总线技术在运载火箭遥测系统中的适用性。

FC-AE-1553光纤总线技术在运载火箭测量系统的应用

运载火箭测量系统使用LVDS、RS422、1553B等总线接口,以混合应用方式构成了测量系统数据传输网络。随着运载火箭测量系统技术发展,高带宽传输、设备数据共享、电缆网轻质化等需求日益增长,测量系统亟需发展新型总线技术满足应用需求。FC-AE-1553光纤总线技术具有时间同步、高速传输、多冗余和多级网络级联等总线网络特点,能够应用于航空航天和船舶等高速高可靠应用领域。运载火箭测量系统采用FC-AE-1553光纤总线技术,在保证测量系统高可靠通信的同时,能够极大提升测量系统数据传输通信速率,实现测量系统高速信息传输。

FC-AE-1553网络传输性能评价

为了提高航天航空网络传输性能,提出一种通用的FC-AE-1553网络传输效率计算方法并研制高性能FC-AE-1553节点卡.首先,对FC-AE-1553网络的消息传输过程进行详细分析,分析信息类型,给出传输帧的格式建议,通过分析FC-AE-1553协议中各类消息传输的时间参数,结合FC标准中对通信时间的要求,提出FC-AE-1553网络交换中各种消息类型的通信时间计算公式.然后,针对无差错传输和有差错传输两种情况,给出了网络传输效率的计算方法.最后,通过仿真分析数据帧净荷长度、节点处理时间、交换中序列数量、传输误码率、丢包率等参数对FC-AE-1553网络传输效率的影响,给出了网络优化设计的建议.依托某航天工程任务,研制了基于XC5VFX100T和MPC8536E的FC-AE-1553节点卡.实验结果表明:丢包对传输效率的影响可忽略;数据帧净荷为2048 B,数据帧数量为16时,传输效率可达到77.2%.

FC-AE-1553与MIL-STD-1553协议转换方案的设计

为了实现FC-AE-1553和MIL-STD-1553两种总线网络之间信息单元的准确传输,分析了当前航电系统的应用现状,描述了FC-AE-1553协议在总线应用方面的性能优势,提出了两种协议之间的转换方案,实现了两种信息单元格式之间的转换。在FC-AE-1553帧与MIL-STD-1553字相互映射关系的基础上,对协议转换方案进行了总体分析,并按照子功能进行了模块的划分。针对各个子模块,依据其运行机理给出了详细的设计流程。仿真分析结果表明,协议转换方案具有良好实时性能,具有很强的适应性。

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。

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。

FC-AE-1553高级特性介绍

FC-AE-1553是在光纤通道FC-4映射MIL-STD-1553B协议实现的,既具有光纤通道的优良网络性能,又具有MIL-STD-1553B的传统优势,被称为"吉比特的1553"。详细分析FC-AE-1553相对MIL-STD-1553B的不同之处,重点研究了FC-AE-1553的扩展特性,包括分布式控制,大文件传输,RDMA传输,以及与MIL-STD-1553B桥接等机制。

基于Petri网理论的FC-AE-1553性能分析

随着综合航电系统的发展,1553B总线已经不能满足发展需要,FC-AE-1553协议作为新一代的高性能网络通信协议被引入到航电系统中,其性能指标与整个航电系统的总体指标有着密切的关系。文中给出了一套完整的基于确定与随机Petri网的FC-AE-1553性能评价模型和算法。通过对模型的求解,得到了网络系统的2个重要性能指标总线负载、延迟时间随消息数变化的规律,通过对性能曲线的分析,可对综合航电系统的设计和完善提供重要的理论依据。

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。

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。

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。

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。

可在未来航天器电子联网系统中应用的FC-AE-1553

简述光纤通道技术的主要特点 ;介绍基于光纤通道的FC AE 15 5 3协议的结构和性能 ,并对FC AE 15 5 3和传统的MIL STD 15 5 3进行比较 ;提出将FC AE 15 5

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。

PON型FC-AE-1553网络的分层节能设计

为了满足航空电子设备组网应用于光纤通道(FC)航空电子环境(AE)时对网络系统低功耗的要求,提出了一种面向FC-AE-1553协议的无源光网络(PON)型网络的分层节能设计模型,而且给出了一种三层(交换层、链路层、物理层)网络节点设计方案。该方案利用了PON型拓扑的低功耗特点,并根据拓扑结构和协议特点设计相应的节能措施,同时在链路层设计半睡眠节能机制和全睡眠节能机制。对该节能方案的实际性能以及对其影响因素进行了理论分析和试验测试,得出的结果表明,采用所提出的三层节能措施之后,航空电子网络终端的功耗降低了79%。这种采用网络分层的低功耗设计对于航空电子网络的节能设计具有很好的启示。

FC-AE-1553与MIL-STD-1553桥设计与实现

以光纤通道替代现有航电主网络MIL-STD-1553,已成为未来航电系统发展的必然选择。如果既能兼容原有的1553终端又能融合光纤通道技术,则对航电系统的整体更新换代有着重大意义。为此提出了三种MIL-STD-1553与FC-AE-1553桥接的方法并进行了实验验证和应用。

基于PON结构的FC-AE-1553接口电路设计

为了进一步简化航空电子系统结构,满足航空电子环境对网络高性能、低功耗的要求,设计一种基于PON结构的FC?AE?1553接口电路整体方案,由FTCS?OLE?20B和FEU3411S?2DT?1芯片对FPGA的信号光电转换,并经过光分路器组成PON无源光网络进行数据传输,最后通过回环测试平台进行功能测试和验证。实验结果表明,所设计的接口电路不仅可以基本满足FC?AE?1553设备对底层光纤协议的功能要求,而且也验证了其低延迟、强抗干扰、高传输速率的传输特性。

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。

FC-AE-1553总线数据处理技术研究

随着航空电子技术的发展及综合化程度的提高,MIL-STD-1553总线在传输速率、带宽、允许终端数、实时性等方面开始显得力不从心,为了解决MIL-STD-1553所面临的瓶颈问题,引入FC-AE-1553总线并与MIL-STD-1553比较网络结构与信息构成,经比较得出FC-AE-1553在性能上比MIL-STD-1553更优。结合MIL-STD-1553总线数据处理的工程经验提出FC-AE-1553协议的数据处理方法。

FC-AE-1553总线在箭载测量系统中应用研究

现代航天飞行器电子系统的设计已经向着高度综合化和以信息交换为中心的方向发展,同时随着我国航天数据通信系统对光纤总线技术越来越重视,以FC-AE为代表的光纤总线技术已经渗透应用到航天运载火箭、卫星、空间站和导弹武器系统等许多方面。数据通信总线已向着具有更高的信息传输速率、传输容量及适应性以及定向数据分配协议的新型高速数据总线发展,介绍了FC-AE-1553总线的基本特性,并以航天器测量系统为背景,构建总线简单环形拓扑结构,为系统典型设备设计FC-AE-1553总线接口模块,设计航天器系统工作模式和FC-AE-1553总线通信协议,并通过联试模拟航天器系统工作,仿真FC-AE-1553总线主要性能,验证FC-AE-1553总线作为航天器系统骨干总线的适用性。