空間站高性能交換單元關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、空間站局域網(wǎng)中的交換單元對空間站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的性能具有重要影響,一個好的交換單元不僅能夠保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正確工作,提高交換網(wǎng)絡(luò)整體的帶寬和吞吐率,還能有效降低系統(tǒng)的硬件資源需求和功耗。因此,空間站交換單元是其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研制過程中的一個關(guān)鍵技術(shù)。以太網(wǎng)技術(shù)因技術(shù)成熟,組網(wǎng)靈活而在局域網(wǎng)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,同時AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet)又可以提供服務(wù)質(zhì)量保證和硬冗余,所以本文結(jié)合實驗室承擔(dān)的

2、科研項目——“空間站高性能交換機的研究與實現(xiàn)”,針對基于MSM(Memory-Space-Memory)型24×24的三級clos(6,8,6)網(wǎng)絡(luò)交換結(jié)構(gòu),對用以組成多級交換結(jié)構(gòu)的各交換單元進行了具體設(shè)計,并對設(shè)計中遇到的核心技術(shù)問題進行了分析研究,給出了現(xiàn)階段較為理想可行的設(shè)計結(jié)果和FPGA實現(xiàn)。使得該交換結(jié)構(gòu)能夠良好的同時支撐以太網(wǎng)和AFDX數(shù)據(jù)交換,構(gòu)建空間高性能交換核心。
　　作為研究背景,論文首先介紹了國際空間站已經(jīng)采

3、用的總線技術(shù)以及以太網(wǎng)和AFDX技術(shù),并對各種現(xiàn)有的多種交換結(jié)構(gòu)做了分析比較。繼而針對實驗室承擔(dān)的項目課題,給出了空間站多級交換網(wǎng)絡(luò)的需求分析和各級交換單元概要設(shè)計。并在第三章針對在交換單元設(shè)計中實際遇到的三個關(guān)鍵技術(shù)問題(時隙,調(diào)度算法和級間接口)進行了深入探討與分析,給出了現(xiàn)階段較為滿意的解決方案。最后,利用FPGA仿真工具Modelsim對多個關(guān)鍵技術(shù)模塊進行了時序仿真。并通過仿真結(jié)果分析驗證了設(shè)計的正確、合理、可行,達到預(yù)期的研