基于OPNET平台的航空电子系统网络AFDX仿真

摘要

随着航空技术的快速发展，航空电子系统逐渐成为航空系统中不可或缺的关键部分，航空电子系统由很多独立的航空电子系统组成。航空电子子系统之间需要传输的数据量不断增加，对航空电子系统传输总线的性能和安全性的需求也在不断提高。传统的航空电子系统传输总线标准ARINC429、ARINC629和Mil-std-1553B等，由于带宽小、速度慢和价格高的因素，已经无法满足现代航空电子系统的要求。在这种情况下，AFDX（Avionics Full Duplex Switched Ethernet）网络标准应运而生。AFDX网络基于以太网标准，传输速率最高可达到1000Mb/s，同时使用全双工链路进行数据传输，减少了链路冲突。目前，AFDX已应用于空客公司最新的A380飞机上。
　　虽然AFDX网络提供了高带宽和全双工的传输方式，由于使用虚链路的方式进行网络传输，各条虚链路在调度时刻仍然可能产生冲突，各条虚链路的时延抖动和关键链路的端到端时延无法得到保证。本文对AFDX网络标准进行了深入的研究，分析了AFDX网络中时延和时延抖动形成的机制，并针对传统调度方式的不足，提出了一种新的重整形调度算法RSP方法。RSP方法通过实时速率和历史信息动态调整数据帧发送的先后顺序，可降低网络的时延抖动并保障关键链路的优先传输，并设计了相应的实验方案在OPNET网络仿真平台上进行了验证。
　　在OPNET网络仿真平台上，我们对AFDX网络进行建模，建立了AFDX网络的网络层模型和航空电子子系统、端系统以及交换机的节点层模型和进程层模型。并搭建仿真网络对 AFDX网络进行仿真，选取平均时延和时延抖动作为衡量指标，仿真得到传统调度方法与RSP调度方法对网络性能的影响。实验证明，RSP方法能够降低整体链路的时延抖动并保证关键链路的优先传输，对于实际航空电子通信网络的设计有重要的参考意义。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究意义和研究内容

1.4 论文结构

第二章 AFDX网络与AFDX网络性能分析

2.1 全双工交换式以太网AFDX

2.2 虚拟链路

2.3 AFDX协议栈

2.4 网络时延和时延抖动

2.5 冗余网络

2.6 本章小结

第三章 重整形调度算法

3.1 传统调度算法

3.2 重整形算法

3.3 算法分析

3.4 本章小结

第四章 基于OPNET平台的AFDX网络建模

4.1 OPNET网络仿真平台

4.2 网络层建模

4.3 节点层模型

4.4 进程层建模

4.5 本章小结

第五章 仿真与结果分析

5.1 仿真网络

5.2 仿真参数设置

5.3 网络仿真与数据采集

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文