AFDX网络时钟同步设计

发布时间：2021-01-13 06:43

　　AFDX（Avionics Full Duplex Switched Ethernet,航空全双工交换式以太网）作为新一代航空通信总线,具有传输速率高,可靠性好,确定性高的优点,目前被应用在A380、Boeing787以及C919设计中。数据完整性检查作为保障AFDX网络传输数据安全的重要一步,若无法得到保证,则会在一定程度上影响飞机飞行安全,如:当发送数据产生错误或者时延过高时,便极易引起飞行员的误操作,影响飞机飞行安全,甚至造成灾难性影响。而AFDX传输数据的完整性包含源完整性、位完整性、顺序完整性以及时间完整性四个方面。其中,数据源完整性、位完整性、顺序完整性的相关研究较为成熟,而时钟同步设计作为保障时间完整性的重要一环,其相关研究尚在起步阶段,国内暂未有相关成熟产品可应用于民机中。因此,对航电系统传输数据的完整性,尤其是时间完整性进行研究有着重要意义。本课题基于对国内外AFDX网络时钟同步和以太网时钟同步相关资料的研究,结合实验室资源,设计提出了一套以IEEE-1588协议为基础的AFDX网络时钟同步方案。在尽可能减少时钟同步相关数据帧造成网络负载的基础上,并行实现了不同AFD... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Boeing787机载网络通信架构图

中国民航大学硕士学位论文9图2-2Boeing787机载网络通信架构图在工作过程中，互为冗余的网络采用先到先得的数据接收规则，在提高网络数据传输可靠性的同时也在一定程度上降低了数据传输时延。不仅如此，AFDX网络还采用了虚拟链路的方法来保障网络数据传输的确定性[33]。而虚拟链路是在物理链路中建立的单向逻辑连接，一个物理链路可以建立多个虚拟链路。其中，虚拟链路可以从一个源端系统到多个目的端系统，也可进行一对一单向连接，如图2-3所示。图2-3AFDX网络虚拟链路示意图2.1.4数据帧格式AFDX网络中，数据的传输有着规定的数据帧格式，只有按照AFDX帧格式传输的数据帧才能达到准确传递信息的目的。所以，AFDX网络中数据传输需按照规定数据帧

中国民航大学硕士学位论文11当阈值上限设置故障，即maxD小于0，或者端系统间时钟偏差offset未知以及计算得到数据传输时间pathT小于设定最小阈值时，均认为数据传输时间pathT未知，认为接收数据帧可能存在错误风险；当数据传输时间pathT大于设定最小阈值minD，小于最大设定阈值maxD时，认为接收数据满足时间完整性要求；当得到数据传输时间pathT大于设定最大阈值maxD时，则认为接收数据不满足时间完整性要求，丢弃数据。综上所述，端系统间时钟偏差对AFDX网络中传输数据的时间完整性检查有着重要影响。Dmax>0OffsetKnownTpath>Dmin丢弃数据Tpath>Dmax接收数据Tpath=0(Tpath未知)YesYesYesYesNoNoNoNo开始图2-5AFDX网络数据时间完整性判断流程图不同端系统间时钟偏差主要是由于设备中晶振频率变化导致，即使频率相同的晶振，也会由于温度、湿度、震动等物理因素而产生偏差。随着时间的累积，晶振偏差的累积便体现在设备时钟计时器上，即导致数据收发端系统时钟计时不一致，如图2-6所示。图2-6时钟偏差累积


本文编号：2974409