全双工交换式以太网研究

随着航空需求的不断提高,传统的航空总线协议已经不能满足下一代航空电子系统对高速数据通信的要求,研究下一代航空数据网络是人们一直关注的问题。航空全双工交换式以太网(AFDX)在传统以太网的基础上采用商用现成技术(COTS)和开放式标准,是下一代航空数据网络的最佳选择。文章介绍了AFDX系统的特点、结构,并对AFDX的不确定性给出了可行的改进方案。     

AFDX构架及协议分析

从航空电子集成的角度描述了航空电子全双工交换式以太网(AFDX)通信网络的概念、结构、调度机制和协议栈,给出了AFDX端口和网络交换机的设计思路和实现方案,预计了采用AFDX协议总线构建航空电子系统时系统的失效概率.     

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WinPcap的AFDX网络监视及误差分析

为了更好地对航空电子全双工以太网(AFDX)的性能进行分析,研究了以Win Pcap为基础的网络监视系统。通过对AFDX协议的分析及Win Pcap的研究,确定了监视软件抓包及帧解析的方法,并在此基础上开发了AFDX网络监视软件。利用专用的AFDX板卡进行了测试,验证了软件的协议解析性能,并对数据包时戳误差进行了分析与校对。结果表明经过系统误差校对,时戳精度可以满足协议要求。     

下一代航空数据网络体系结构研究

随着商业计算机高速通信技术的发展和开放式标准的出现及航空需求的不断提高，传统的航空总线协议已经不能满足下一代航空电子系统对数据通信的要求，研究下一代航空数据网络是人们一直关注的问题。全双工交换式以太网（AFDX）在以太网的基础上采用商用现成技术（COTS）和开放式标准，是下一代航空数据网络的最佳选择。本文首先介绍了航空电子系统的发展现状，重点讨论了AFDX系统的组成及体系结构，并对AFDX的不确定性给出了可行的改进方案。最后，介绍了AFDX的应用和发展前景。     

AFDX实时流量的时间确定性中间件接入模型研究

为保证COTS平台下的航空电子应用在航空电子全双工以太网(AFDX)上的时间确定性接入,设计了AFDX网络实时流量的中间件接入模型。通过基于中间层驱动过滤机制的协议转换,实现了双边网络的协议对接,并给出了帧顺序号(SN)的插入方法;通过对虚拟链路(VL)在时间上进行有效分配,避免了速率受限的数据流对物理链路的争用,在实现单条VL的BAG整形基础上提出了使实时流量抖动最小的VL复合时间调度算法。搭建典型实验环境对该模型进行仿真实验,结果表明,中间件模型能准确地实现数据帧TCP/IP协议与AFDX协议格式的相互转换,且该时间调度算法大大减小了VL复合所产生的抖动,保证了数据流传输的时间确定性。     

一种基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机设计与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是实现航电系统间的高速数据交换枢纽和核心,是现代先进飞机分布式综合化的关键技术之一,具有低延迟、确定性、高可靠性等诸多优点.为满足下一代机载网络对高带宽的需求,结合现有AFDX技术基础,提出了基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机技术,分别从关键技术、系统架构设计、功能仿真等方面阐述.经功能/性能测试,本设计满足千兆AFDX网络通信设计,其确定性、高速率满足通信架构设计要求.     

航空电子交换节点端口缓冲能力测试方法研究

航空电子全双工交换式以太网(Avionic Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)是空客公司为了满足航空电子发展的需求(如空客A380)而建立起来的一种高性能航空数据总线.分析了AFDX交换机处理数据帧的一些特点,构建了一套AFDX交换机端口缓冲能力测试系统,并对其系统组成和测试原理进行...     

虚拟链路精确流模型在AFDX网络演算中的应用

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是针对航空电子应用从工业交换式以太网升级而来的。其中,引入的虚拟链路(VL)和流量管制机制为网络通信任务提供了确定性的保障。网络演算是AFDX中常用的VL延时上界计算工具,为AFDX网络的实时性研究提供了理论依据。但是网络演算采用了VL简单流模型,计算得到的延时上界比较悲观。将VL精确流模型应用在网络演算工具中,并展示了基于精确流模型的网络演算能够得到更紧的延时上界计算结果。     

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和研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终端系统硬件设计与应用研究

本文在研究航空全双工交换式以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)实时传输协议的基础上,分析了AFDX网络的组成架构,设计了双冗余AFDX终端系统的硬件系统,并分析了整个硬件系统的各个模块的设计和功能,为AFDX网络交换机的研发打下了良好的基础。     

AFDX端系统协议软件设计与实现

网络作为航电系统的核心部分,其性能直接影响航电系统。AFDX网络是新一代航空电子系统的传输网络技术,具有高速、确定性和稳定性的特点。在深入研究AFDX网络协议的基础上,结合航电网络的实际应用,根据AFDX端系统关于冗余管理、完整性检测和VL隔离的特点,提出了一种AFDX端系统协议软件的设计方法。该方法通过采样、队列和SAP三类端口实现了AFDX标准数据的发送和接收功能,支持10(Mb.s-1)/100(Mb.s-1)的数据传输,并采用了VL管理、冗余管理和完整性检测方法,有效提高了数据传输的确定性和稳定性。多次的功能和性能测试表明,该软件设计方法实现了ARINC664 P7协议规定的AFDX端系统协议栈功能,具有良好的正确性和可靠性。     

以NDIS为基础的AFDX端系统模拟

为了模拟实现AFDX端系统功能,研究了以NDIS驱动为基础的模拟系统.通过对AFDX协议的分析,细化了端系统功能.整个模拟系统分为了应用程序接口、端系统服务例程以及基于NDIS接口的中间层驱动3个模块,研究中完成了AFDX端系统模拟系统的开发.将整套系统部署在具有商用以太网卡的普通PC上,即可进行AFDX端系统的模拟....     

基于PCI的AFDX端系统模块的设计与实现

航空全双工交换式以太网(AFDX)具有高速、确定性和双余度等特点,是下一代航空总线的最佳选择。文章给出了一种基于PCI总线AFDX端系统模块的实现方法,利用FPGA实现了AFDX协议芯片,测试表明,本AFDX模块实现方法合理、工作可靠。     

基于AFDX的跨总线ARINC615协议软件设计及实现

ARINC615协议定义了一种基于ARINC429总线的数据加卸载方法,在以AFDX网络为核心的航电网络中,数据加载器一般为基于AFDX通信的端系统设备,为了完成航电网络加载器对ARINC429总线设备的加载,文章提出了一种基于AFDX的跨总线加载结构,采用有穷状态机的方法实现了ARINC615协议的功能,设计并实现了基于ARINC615协议的应用软件,保证了文件传输的有效性和可靠性。     

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.     

计算AFDX延迟的网络演算方法

介绍了航空电子全双工以太网的关键概念,并指出应用此技术时必须给出其数据帧延迟上界.分析了数据包在航空电子全双工以太网中的处理过程.给出了由网络演算方法得出的数据帧在数据接收、数据过滤、数据交换,端口存贮转发过程中的延迟.最后指出运用此方法得到的结果可作为适航依据.     

AFDX-TAP设备研究与实现

提出了一种串联植入式的AFDX网络TAP设备实现方法,从AFDX组网方式分析验证该TAP设备可以实现对AFDX网络的透明监测,并针对这种实现方式,提出软硬件解决方案,验证了该串联植入方式的TAP设备,可以有效地监测AFDX网络的工作状态和测试航空交换式以太网的可靠性与稳定性。