基于网络微积分的飞机AFDX网络延迟计算系统的设计与实现

发布时间：2017-09-13 20:08

  本文关键词：基于网络微积分的飞机AFDX网络延迟计算系统的设计与实现

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【摘要】：飞机数据传输网络一直是航空系统的核心环节,随着航空技术的发展,飞机的数据传输网络系统变得越来越重要。最初的网络系统只是设备之间的线缆交联系统,而随着设备的增多和电子系统的复杂程度增加,需传输的数据越来越多,AFDX网络的使用和发展已成为必然趋势。但是,由于AFDX网络具有拓扑结构和路由转发机制,因此其网络延迟计算较为复杂,计算精度有待提高。为了解决AFDX网络延迟计算这一难题,本文尝试通过对网络微积分的研究,结合AFDX网络工作原理,完成了对AFDX网络的建模,实现了AFDX网络延迟的计算,并对计算结果的正确性、合理性进行了验证。本论文进行的研究工作如下:1.AFDX网络延迟的具体分析。包括AFDX网络延迟的组成(发送端终端系统延迟、发送端网络交换机延迟、接收端网络交换机延迟和接收端终端系统延迟),各延迟的组成。并对最重要的延迟组成部分排队延迟,按照网络微积分理论进行了算法分析,并考虑了三种不同优先级处理机制对延迟计算的影响。2.设计了延迟计算方案。针对产生延迟的各个环节,对AFDX网络进行了建模,提取出了终端系统、网络交换机和虚拟链路等组件。在此基础上,实现了各个环节上待发送排队延迟针对不同的优先级处理机制的不同的计算。3.校验了AFDX网络延迟计算系统结果。利用基于网络微积分的AFDX网络延迟计算方案,实现了AFDX网络延迟的计算,并设计了三组不同的虚拟链路情况来验证系统延迟计算的正确性、合理性。利用该结论,进一步展示了网络延迟计算系统的应用前景。本论文是基于AFDX网络延迟的特点设计,完成了网络延迟计算系统,能够计算不同优先级处理机制下AFDX网络中各虚拟链路在不同环节延迟及总延迟,用以判断网络传输的数据是否符合端系统的实时性要求,同时可以提高网络数据负载,更有效地利用AFDX网络传输数据。本论文的结果对使用AFDX网络作为数据传输网络的航空系统有参考和借鉴的作用。
【关键词】：网络微积分 服务曲线 虚拟链路 排队理论
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V247
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 绪论13-20
• 1.1 研究背景13
• 1.2 航空电子数据网络的演变13-15
• 1.2.1 ARINC42913
• 1.2.2 ARINC62913-14
• 1.2.3 AFDX网络14-15
• 1.3 国内外研究现状15-16
• 1.3.1 网络延迟计算问题15
• 1.3.2 网络延迟计算的研究现状15-16
• 1.4 相关工作16-17
• 1.4.1 交换式工业以太网16-17
• 1.4.2 AFDX网络17
• 1.5 研究内容及意义17-18
• 1.5.1 论文的主要内容17-18
• 1.5.2 研究的意义18
• 1.6 本文章节安排18-20
• 2 AFDX网络延迟20-26
• 2.1 AFDX网络概述20
• 2.2 AFDX网络构成20-23
• 2.2.1 终端系统20-21
• 2.2.2 网络交换机21-22
• 2.2.3 虚拟链路22-23
• 2.3 AFDX网络延迟概述23-24
• 2.3.1 网络延迟分解23-24
• 2.3.2 排队延迟计算24
• 2.3.3 优先级处理机制24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 网络微积分与排队理论26-37
• 3.1 最小加代数基础26
• 3.2 网络微积分常用公式26-27
• 3.3 排队延迟计算27-36
• 3.3.1 先进先出队列28-29
• 3.3.2 固定优先级队列29-32
• 3.3.3 加权循环调度队列32
• 3.3.4 组合情况32-35
• 3.3.5 串联情况35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 延迟计算系统需求分析37-40
• 4.1 延迟计算系统概述37
• 4.2 延迟分解37
• 4.3 延迟计算系统流程37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 系统建模40-49
• 5.1 终端系统建模41-42
• 5.2 网络交换机建模42-44
• 5.3 服务曲线建模44-45
• 5.4 虚拟链路建模45-47
• 5.5 工作流程47-48
• 5.6 本章小结48-49
• 6 延迟计算49-101
• 6.1 延迟产生环节49-51
• 6.1.1 发送端终端系统的延迟49
• 6.1.2 发送端网络交换机的延迟49-50
• 6.1.3 接收端网络交换机的延迟50-51
• 6.1.4 接收端终端系统的延迟51
• 6.2 8 条虚拟链路51-71
• 6.2.1 先进先出队列52-59
• 6.2.2 固定优先级队列59-65
• 6.2.3 加权循环调度队列65-71
• 6.3 16 条虚拟链路71-91
• 6.3.1 先进先出队列72-78
• 6.3.2 固定优先级队列78-84
• 6.3.3 加权循环调度队列84-91
• 6.4 128 条虚拟链路91-100
• 6.4.1 先进先出队列91-94
• 6.4.2 固定优先级队列94-97
• 6.4.3 加权循环调度队列97-100
• 6.5 本章总结100-101
• 7 延迟分析101-113
• 7.1 延迟计算正确性101
• 7.2 延迟计算合理性101-111
• 7.2.1 从端终端系统比较101-103
• 7.2.2 从端网络交换机比较103-105
• 7.2.3 到端网络交换机比较105-107
• 7.2.4 到端终端系统比较107-109
• 7.2.5 总延迟间比较109-111
• 7.2.6 结论111
• 7.3 网络延迟计算系统的应用111-112
• 7.4 本章总结112-113
• 8 总结和展望113-114
• 8.1 本文总结113
• 8.2 未来的工作113-114
• 参考文献114-116
• 致谢116-117
• 攻读学位期间发表的学术论文目录117

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘成;何锋;王彤;周立;;一种AFDX网络虚拟链路的路由配置算法[J];电光与控制;2010年12期

2 王锦;张奕楠;熊华钢;;AFDX的分布式仿真[J];电光与控制;2008年08期

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本文编号：845625