航空全雙工以太網交換機若干關鍵技術研究與實現.pdf

1、以太網因其巨大的網絡基礎和長期的技術積累已成為當前局域網的主流傳輸技術，但為了滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊需求，如現場環(huán)境、拓撲結構、可靠性等要求，必須對標準的IEEE802.3以太網協(xié)議做出調整和補充，以保證以太網技術在工業(yè)現場應用的可靠性，即我們常說的工業(yè)以太網。目前，在控制級通信網絡領域中，工業(yè)以太網解決方案已經得到了廣泛的認可和接受。但不可否認的是工業(yè)以太網技術在向最底層的現場級控制系統(tǒng)滲透時遇到了難以克服的障礙--通信的實時性和確定

2、性。 ARINC664作為新一代的機載數據網絡標準，制定了航空系統(tǒng)專用的具有確定性QoS保證的實時以太網方案，已經通過了航空電子委員會(AEEC)的審議并有著美好的發(fā)展前景和應用空間。美國波音公司和歐洲空中客車公司已經根據該標準研制出了成熟的產品，并且投入了使用。不過由于西方國家高科技產品的對華限制，目前我國還沒有發(fā)布成熟的機載AFDX網絡設備產品。隨著“大型飛機”項目的啟動，我國航空事業(yè)的發(fā)展即將進入一個高峰期，設計出具有我

3、國自主產權的新一代數據網絡設備已經成為一個現實而又迫切的目標。 結合實驗室承擔的科研項目--機載全雙工以太網(AFDX)交換機開發(fā)，即設計并實現滿足ARINC664標準第7部分“AircraftDataNetworkPart7AvionicsFullDuplexSwitchedEthernet(AFDX)Network”中定義的AFDX交換機及核心交換芯片，要求交換機支持16個100Mbps的以太網物理端口實現全雙工、無阻塞的

4、數據分組交換，本論文主要討論了交換系統(tǒng)存儲隊列管理模塊、數據交換總線模塊、端口監(jiān)測功能模塊的設計與實現以及AFDX整體網絡仿真及性能分析。存儲隊列管理給出了一種用于分組交換機緩存隊列鏈表管理的方法，提出了應用FPGA實現的設計方案，仿真結果和實際硬件測試證明了該設計方案具有高效簡單的特點；數據交換總線模塊將接收緩存、發(fā)送緩存和片外存儲器連接起來，完成數據幀由接收緩存經片外存儲器至發(fā)送緩存的轉移。支持在調度器控制下的數據流的雙向、多播傳輸