機載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著航空電子設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力和綜合化程度的進一步提高,傳統(tǒng)的以同軸電纜、雙絞線為傳輸媒介的機載數(shù)據(jù)鏈路已不能適應(yīng)當(dāng)前機載網(wǎng)絡(luò)的通信需求。機載光纖網(wǎng)絡(luò)因其具有傳輸容量大,抗電磁干擾,體積小,重量輕,功耗低的特點,是當(dāng)前機載網(wǎng)絡(luò)通信的主要方式。以機載光纖通道(FC)技術(shù)為代表的機載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為機載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的主流選擇。為了配合機載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在某重點型號飛機的實際應(yīng)用研究和開發(fā),本文對機載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,研究內(nèi)容覆蓋

2、了從需求提取、設(shè)計、仿真、開發(fā)到實驗驗證等機載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全研制周期的應(yīng)用需求,有力地推動了我國航空電子網(wǎng)絡(luò)光纖化進程。本文的主要創(chuàng)新工作概括如下:
　　1.設(shè)計與開發(fā)了機載FC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與仿真平臺。機載FC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與仿真平臺,既能夠完成機載FC網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,又提供對設(shè)計結(jié)果進行功能和性能的仿真和驗證,是一個基于計算機模擬的、高效的設(shè)計和開發(fā)工具,具有設(shè)計迭代周期短、開發(fā)費用低的特點,是機載FC網(wǎng)絡(luò)研制工作有效開展的重要保障。

3、　　2.提出一種保證機載網(wǎng)絡(luò)強實時性的加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法,解決了機載光纖網(wǎng)絡(luò)中消息的實時發(fā)送問題。根據(jù)實時通信中的周期性任務(wù)模型,建立了機載網(wǎng)絡(luò)消息模型,并給出了機載應(yīng)用環(huán)境下的消息調(diào)度模型和實時調(diào)度的輪轉(zhuǎn)約束條件。除了考慮信道利用率外,還研究了不同的調(diào)度參數(shù)設(shè)計對更多的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響,如消息的最大延遲等。提出的多信道分配方法在盡量減小拆分次數(shù)的前提下,實現(xiàn)了各信道負載率的均衡。
　　3.面向新一代機載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求,提出一種子

4、網(wǎng)內(nèi)波長交換和子網(wǎng)間FC電交換相結(jié)合的新型機載光纖交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案。提出的一種適于機載環(huán)境的基于波導(dǎo)陣列光柵路由器(AWGR)的子網(wǎng)內(nèi)波長路由實現(xiàn)方法,克服了傳統(tǒng)波長交換設(shè)備對光開關(guān)的依賴。進一步地,提出的一種機載光纖網(wǎng)絡(luò)WDM光源的實現(xiàn)方法,解決了傳統(tǒng)商用WDM光源難于在機載光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的難題。通過采用確定性網(wǎng)絡(luò)演算方法對消息延時上界的理論計算和建立系統(tǒng)能耗模型,驗證了基于AWGR-FC交換結(jié)構(gòu)的低延遲和低功耗性能。
　　4.設(shè)

5、計和開發(fā)了機載FC網(wǎng)絡(luò)研制的重要工具—機載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真與監(jiān)控系統(tǒng)。由FIC通信板卡和數(shù)據(jù)仿真軟件組成的機載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)能夠模擬機載終端設(shè)備,實現(xiàn)滿足FC-AE-ASM協(xié)議的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,支持對整個網(wǎng)絡(luò)的時鐘和網(wǎng)絡(luò)管理功能。機載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對機載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高速率、多條件的過濾、存儲及故障分析,支持高達3TB存儲容量、3小時連續(xù)存儲。采用仿真卡與監(jiān)控卡,實際搭建了FIC端口性能測試平臺,提出了一種測