时间触发AFDX网络的设计和实时性分析

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1、2013年6月北京航空航天大学学报June2013第39卷第6期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．6时间触发AFDX网络的设计和实时性分析刘成王彤李铮熊华钢(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：时间触发机制可以近一步提高航空电子全双工交换式以太网(AFDX，Avi—onicsFullDuplexSwitchedEthernet)的确定性，保障时间关键消息具有完全的时间确定性．将时间触发机制引入了AFDX网络，设计了时间触发ADFX网络(TTAFDX，Ti

2、me—TriggeredAFDX)的体系结构，包括协议栈、虚拟链路类型、端系统调度、交换机调度、透明通信机制和降级通信机制，并且设计了端系统和交换机的时刻调度算法．对TTAFDX网络从理论和仿真实验两方面进行了分析，验证了TTAFDX网络对时间关键消息的完全时间确定性的保障．关键词：航空电子全双工交换式以太网；时间触发网络；体系结构设计；实时性分析中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)06-0728-06Designanddelayanalysisoftime—triggeredAFDXnetworkLiuChengWangTo

3、ngLiZhengXiongHuagang(SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Time-triggeredmechanismcanenhancethedeterminacyofavionicsfullduplexswitchedether-net(AFDX)，andguaranteethetemporaldeterminacyoftime-criticalmessa

4、ge．Time—triggeredAFDX(TTAFDX)wasproposed，whichisthecombinationofAFDXandtime-triggeredmechanism．ThearchitectureofTTAFDXwasdesigned，whichincludesprotocolstack，virtuallink，schedulingofendsystem，schedulingofswitch，transparentcommunicationanddegradationcommunication．DelayanalysisofTTAFDXwas

5、doneinboththeoryandcomputersimulation，andtheresultshowsthatTTAFDXcanbeatotallydeterministicnetworkfortime-criticalmessage．Keywords：avionicsfullduplexswitchedethernet(AFDX)；time-triggerednetwork；architecturede-sign；delayanalysis航空电子全双工交换式以太网(AFDX，Avi—onicsFullDuplexSwitchedEthernet)¨。是由

6、工业以太网经过适应性改造而成的航空电子系统互连网络，目前已经应用于空客A380和波音787中．AFDX网络在以太网基础上将虚拟链路(VL，Vir—tualLink)、静态路由和流量管制等机制集成进来，目的是提高网络的确定性，一定程度上保障时间关键消息的传输．网络演算理论¨。。和轨迹计算方法”。，可以结合AFDX网络的确定性机制，衍生出适用的延时上界计算方法"“。．这些方法能计算出被传输消息的端到端延时上界，为AFDX网络的实时性研究提供了理论计算工具．但是针对时间关键消息，AFDX网络的确定性机制不能保障完全的确定性，其传输的过程不可预测，端到端延时也是抖动的．时间

7、触发以太网(TTE，Time—TriggeredEthernet)¨。1和时间触发CAN网络(TTCAN，Time-TriggeredControllerAreaNetwork)采用了时间触发机制来传输时间关键消息，消息的发送和转发都是完全按照预先规划的时刻进行．这类基于时间触发机制的网络在确定收稿日期：2012-06．1l；网络出版时间：2012-10-1910：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20121019．1054008．html作者简介：刘成(1985一)，男，湖南邵阳人，博士生，1ch20043