AFDX网络的时延解析评估方法与试验分析

bb20920d · 发表于 2022-4-25 11:40:48

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AFDX（Avionics Full Duplex Switched Ethernet，航空电子全双工交换式以太网）是近几年为满足机载网络强实时性、高可靠性要求而研制的新一代机载数据网络，是目前素有“现代飞机灵魂”之称的航空电子系统的通信基础。如何能从AFDX网络的设计阶段起就对其数据传输的及时性、完整性和正确性进行量化计算，进而改进或优化设计方案，对保证机载数据网络的可靠运行有着重要作用。本文主要研究AFDX网络的及时性量化计算题目：首先分析了AFDX网络端到端时延的影响因素，针对其中的流量整形机制、虚拟链路的最大帧长、带宽分配间隙、交换机高低优先级缓冲区的大小以及通过交换机缓冲区的虚拟链路个数等因素，对交换机中可变时延部分分别提出了平均时延解析算法和最大时延解析算法，并完成了算法实现，最后搭建AFDX网络实验环境，对本文所实现的算法进行了分析验证。主要工作如下：（1）详细分析了AFDX端到端的时延组成部分和影响因素，提出了以AFDX网络的平均时延、最大时延和时延可靠度作为AFDX网络时延可靠性的评价指标，并讨论了AFDX网络时延与时延可靠度之间的关系；（2）基于排队论理论，建立了顾客到达时间为定长分布、服务时间为爱尔朗分布的排队模型，研究出了AFDX网络端到端平均时延的解析算法，并实现了相应的计算工具；（3）详细分析经典的基于网络演算理论计算AFDX网络最大时延算法存在的题目，综合考虑AFDX网络时延影响因素，改进了经典算法，并实现了相应的计算工具；（4）根据各个时延影响因素，搭建AFDX网络实验环境，分别进行实验并收集相应的数据，将各个案例的实验结果与解析计算结果进行对比分析，验证解析算法的准确性。最后，从实验结果与解析计算结果可以看出本文提出的解析算法计算结果的准确性，因此，本文提出的平均时延计算算法和最大时延计算算法能够在AFDX网络设计阶段为其时延的优化设计提供理论指导。

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