基于AFDX航空网络的传输模式转换性能分析

【类型】学位论文

【作者】韩国栋 

【关键词】 AFDX 数据模式切换 网络建模 性能分析

【摘要】随着航空电子系统的复杂性越来越高,对系统之间数据传输量的需求也相应增加。对于ARINC429来说,其传输速度是100Kbps,已经逐渐不能满足现代航空系统的要求。而传统工业以太网已经经过了大量的试验应用,因此从以太网上发展而来的AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet)总线具有成本低,传输速率高,扩展性好,技术完备等优点。然而,在AFDX网络中传输的数据随着上层应用的模式转变而变化的时候,在网络中会同时存在变化前后的两种数据内容。此时,网络内的数据流量会比单一模式下有所增加,在一定情况下可能出现网络负荷过重而引起数据包的丢失。在飞行控制系统中这种现象是不允许存在的,因此对网络数据变化的研究有非常重大的意义。本文主要针对航空电子系统在改变飞行模式时,传输于航空网络的数据瞬间变化而引起的数据超载问题进行了研究。论文的主要工作和研究成果如下:(1)通过对AFDX网络的研究,使用网络基本元素(如复用器、缓冲队列、规整器等)分别对端系统(End System)和交换机进行建模,给出建模依据并进行了相应的分析。(2)在单个交换机上,本文提出了对交换机端口输出队列添加偏移量的方法来降低网络利用率,同时对采用该方法的调度算法进行了相应的可调度性计算分析。(3)在单一模式可调度的条件下,提出了单个交换机上网络模式切换时间的分析框架,同时扩展到多跳的AFDX网络,并分析其端到端的网络切换时间。通过计算每条虚拟链路的最差响应时间,分析得到了超载情况下交换机的模式切换过程时间。(4)使用Truetime网络仿真软件建立模拟的AFDX网络。分析了测试结果并将其与理论成果进行了比较,得出最终结论,当网络中因模式的切换而导致数据超载时,通过添加偏移量的方法可以在一定程度上避免数据包的丢失。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】上海交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】胡飞

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