AFDX網(wǎng)絡(luò)時延控制與冗余管理.pdf

1、隨著航空電子系統(tǒng)日益復(fù)雜，通信數(shù)據(jù)量的急劇增加，傳統(tǒng)的ARINC-429和MIL-STD-1553B等數(shù)據(jù)總線已經(jīng)無法滿足新一代航空電子系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的要求，新的數(shù)據(jù)總線不斷涌現(xiàn)。其中航空全雙工交換以太網(wǎng)(Avionics Full Duplex Switched Ethernet，AFDX)以其技術(shù)成熟、價格低廉、開放程度高等諸多優(yōu)點已經(jīng)成為下一代大型航空器的通信神經(jīng)中樞。
　　 對于機載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)這樣一個強實時性系統(tǒng)，判斷各種

2、數(shù)據(jù)是否正確的一個核心標準就是在有限的資源條件下，數(shù)據(jù)包能否在規(guī)定時間內(nèi)到達指定的目標系統(tǒng)。因此在AFDX網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，需要解決的一個關(guān)鍵問題就是對數(shù)據(jù)包端到端傳輸時延的精確估計。本文基于網(wǎng)絡(luò)微積分理論，對AFDX網(wǎng)絡(luò)端到端最大傳輸時延進行理論計算與分析，具體研究內(nèi)容包括:
　　 1.AFDX網(wǎng)絡(luò)實體建模，對AFDX終端系統(tǒng)和交換機進行結(jié)構(gòu)解耦和數(shù)學(xué)建模，架構(gòu)起通用的端到端最大傳輸時延計算方法。
　　 2.采用新的數(shù)據(jù)

3、流建模方法對AFDX虛擬鏈路進行數(shù)學(xué)建模，得到新的更加精確的端到端傳輸時延上界，并與傳統(tǒng)計算結(jié)果進行比較。
　　 3.在AFDX交換機的輸出端口實現(xiàn)組合調(diào)度策略以實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)，并得出新的調(diào)度策略下的端到端傳輸時延上界。
　　 4.使用Matlab/TrueTime構(gòu)建AFDX網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，在實驗室仿真環(huán)境下實測數(shù)據(jù)包的端到端傳輸時延上界。為了進一步強化數(shù)據(jù)的安全性，AFDX使用兩個相互獨立的物理網(wǎng)絡(luò)互為冗余。但是資源競爭

4、會引入時延抖動，兩個互為冗余的數(shù)據(jù)幀到達間隔大于冗余管理參數(shù)SkewMax時會造成冗余管理策略失效，有效數(shù)據(jù)幀丟棄，這是不可容忍的。本文在理論計算AFDX網(wǎng)絡(luò)端到端最大傳輸時延的基礎(chǔ)上研究端到端時延抖動控制機制，確?；槿哂嗟臄?shù)據(jù)幀到達間隔小于冗余管理參數(shù)SkewMax，提高AFDX冗余管理機制的魯棒性，具體研究內(nèi)容包括:
　　 1.使用Jitter-EDD(Earliest Due Date)機制控制端到端的時延抖動，解決有效