基于AFDX航空网络的端到端延时分析

【类型】学位论文

【作者】胡光宇 

【关键词】 AFDX航空网络 网络微积分 端到端延时 调度算法

【摘要】伴随着航空电子子系统复杂度的日益增加以及功能的日益完善,Aeronautical Radio Incorporation 429(简称ARINC429)和1553B等相对成熟的总线技术,它们的传输带宽(ARINC429:100kbps;1553B:1Mbps)已经难以适应不断发展的航空电子设备以及子系统之间的通信需要。为了解决这个问题,不断出现了一系列的新型总线技术。其中的航空全双工交换以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,简称AFDX)由于传输效率高、灵活性高和扩展性能好等较多优点,已经作为航空数据传输网络的主干网。AFDX作为ARINC664标准的第七部分,定义了航空电子子系统之间数据交换的协议和电气规范。但是在AFDX航空网络中,仍然存在着数据流对交换机内部资源如端口等的竞争问题,所以精确的数据包端到端延时分析变得十分重要。本文针对航空电子子系统对数据传输的强实时性要求,研究如何使用网络微积分理论对网络数据包的端到端延时进行有效的估计。论文的主要工作和研究成果如下:(1)对AFDX网络中的网络实体(终端系统和交换机)进行概念分析,结构建模。对于终端系统,采用了输入队列、规整器以及调度器进行建模。对于交换机,采用了输入端口队列,存储转发结构,输出端口队列和输出端口调度器建模。(2)对传统的虚拟链路数据流( ? , ? )建模方式进行改进,同时提出了新的数据流Generic Cell Rate Algorithm(简称GCRA)模型。该模型比传统的( ? , ? )模型相比能够获得对数据包端到端延时更为精确有效的估计。(3)将组合调度模型用于AFDX网络交换机的输出端口调度器。本文采用的是固定优先级组合轮询调度(Static Priority combined Weighted Round Robin,简称SP-WRR)的方式,以保证高优先级数据流的实时性。同时采用( ? , ? )模型和GCRA模型对不同优先级的数据流进行端到端延时估计。(4)使用TrueTime仿真工具箱建立起AFDX网络仿真拓扑结构图,该拓扑网络包括若干交换机和终端系统。使用100Mbps通信速率。最终使用该网络完成了AFDX数据流端到端延时的仿真验证。

【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，李健

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