基于共享内存的AFDX航空网络交换机设计

发布时间：2021-08-04 13:08

　　AFDX已经成为新一代航空网络通信的标准，被应用在诸如A380等大型客机上。AFDX网络相比上一代航空网络来说，有极其明显的优势，例如全双工、高带宽、低时延、低丢包率和低成本等。作为新型的航空数据总线，AFDX为了满足航空数据传输的实时性和可靠性的需求，采用了传统以太网技术，并对传统以太网技术进行改造。在AFDX航空网络中，交换机相互连接组成的AFDX互连系统构成了AFDX网络数据通信的主体，交换机的性能对AFDX整体性能起着举足轻重的作用。在众多已有的交换机架构中，共享内存架构技术提出的时间非常早，发展至今已经非常成熟。然而共享内存架构本身固有的缺点，导致其可靠性差，不易扩展，究其原因主要是交换机所有输入和输出端口共享一块内存和一个调度器，从而导致严重的资源竞争、调度时延和抖动。本文基于共享内存架构，对交换机所有输入和输出端口共享的内存采用空间分离技术，同时对调度器采用异步调度技术，针对AFDX网络提出一种新型架构的交换机——空分共享内存交换机（Space Partitioned Shared Memory Switch，简称SPSMS）。论文的主要工作和研究成果如下：（1）研究AF... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 论文研究目标
    1.3 国内外研究现状
    1.4 论文结构
2 背景介绍
    2.1 AFDX 网络
    2.2 AFDX 交换机
    2.3 共享内存交换机
    2.4 技术难题
        2.4.1 共享内存难题
        2.4.2 调度器难题
    2.5 本章小结
3 系统模型与分析
    3.1 SPSMS 架构
    3.2 空间分离
    3.3 异步调度
    3.4 分析
        3.4.1 存储访问周期
        3.4.2 平均排队时延和平均队列大小
    3.5 数值模拟
        3.5.1 平均排队时延数值模拟
        3.5.2 平均队列大小数值模拟
    3.6 本章小结
4 实验平台介绍
    4.1 实验平台需求
    4.2 OPNET Modeler 介绍
    4.3 OPNET Modeler 结构
        4.3.1 建模与重构
        4.3.2 数据收集与仿真
        4.3.3 分析
    4.4 本章小结
5 实验仿真
    5.1 数据帧格式
    5.2 链路格式
    5.3 数据生成节点
    5.4 数据接收节点
    5.5 交换机节点
        5.5.1 单进程单队列交换机节点
        5.5.2 多进程多队列交换机节点
        5.5.3 主进程模型
        5.5.4 子进程模型
    5.6 交换机结构图
    5.7 本章小结
6 结果分析与讨论
    6.1 端到端时延的分析
    6.2 排队时延的分析
    6.3 队列大小的分析
    6.4 SPSMS 交换机的队列大小细则
    6.5 SPSMS 交换机端口数对性能的影响
    6.6 本章小结
7 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]保证速率的AFDX交换机实时调度算法[J]. 张勇涛,黄臻,熊华钢.  北京航空航天大学学报. 2010(12)
[2]AFDX交换机在强实时条件下的分组调度[J]. 周强,熊华钢,张晓林,张彦仲.  北京航空航天大学学报. 2009(04)
[3]基于FPGA的ARINC664/AFDX端系统设计[J]. 王伟鹏,张延园,姚进华.  微处理机. 2009(02)
[4]AFDX网络测试研究现状分析[J]. 李浩峰.  一重技术. 2009(02)
[5]AFDX端系统关键技术的研究与实现[J]. 陈昕,周拥军,万剑雄.  计算机工程. 2009(05)
[6]AFDX网络终端软件测试策略的研究与应用[J]. 王辉,陈卓,刘宁.  航空电子技术. 2006(04)



本文编号：3321753