AFDX網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(wú)法滿足新一代航空電子系統(tǒng)對(duì)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(jià)格低廉、開(kāi)放程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為下一代大型航空器的通信神經(jīng)中樞。
　　 對(duì)于機(jī)載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)強(qiáng)實(shí)時(shí)性系統(tǒng)，判斷各種

2、數(shù)據(jù)是否正確的一個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)就是在有限的資源條件下，數(shù)據(jù)包能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定的目標(biāo)系統(tǒng)。因此在AFDX網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程中，需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是對(duì)數(shù)據(jù)包端到端傳輸時(shí)延的精確估計(jì)。本文基于網(wǎng)絡(luò)微積分理論，對(duì)AFDX網(wǎng)絡(luò)端到端最大傳輸時(shí)延進(jìn)行理論計(jì)算與分析，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　 1.AFDX網(wǎng)絡(luò)實(shí)體建模，對(duì)AFDX終端系統(tǒng)和交換機(jī)進(jìn)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(shí)延計(jì)算方法。
　　 2.采用新的數(shù)據(jù)

3、流建模方法對(duì)AFDX虛擬鏈路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到新的更加精確的端到端傳輸時(shí)延上界，并與傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 3.在AFDX交換機(jī)的輸出端口實(shí)現(xiàn)組合調(diào)度策略以實(shí)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(shí)延上界。
　　 4.使用Matlab/TrueTime構(gòu)建AFDX網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)室仿真環(huán)境下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包的端到端傳輸時(shí)延上界。為了進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)據(jù)的安全性，AFDX使用兩個(gè)相互獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)互為冗余。但是資源競(jìng)爭(zhēng)

4、會(huì)引入時(shí)延抖動(dòng)，兩個(gè)互為冗余的數(shù)據(jù)幀到達(dá)間隔大于冗余管理參數(shù)SkewMax時(shí)會(huì)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(jì)算AFDX網(wǎng)絡(luò)端到端最大傳輸時(shí)延的基礎(chǔ)上研究端到端時(shí)延抖動(dòng)控制機(jī)制，確?；槿哂嗟臄?shù)據(jù)幀到達(dá)間隔小于冗余管理參數(shù)SkewMax，提高AFDX冗余管理機(jī)制的魯棒性，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　 1.使用Jitter-EDD(Earliest Due Date)機(jī)制控制端到端的時(shí)延抖動(dòng)，解決有效