【摘要】：隨著航空電子設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力和綜合化程度的進(jìn)一步提高,傳統(tǒng)的以同軸電纜、雙絞線(xiàn)為傳輸媒介的機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路已不能適應(yīng)當(dāng)前機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的通信需求。機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)因其具有傳輸容量大,抗電磁干擾,體積小,重量輕,功耗低的特點(diǎn),是當(dāng)前機(jī)載網(wǎng)絡(luò)通信的主要方式。以機(jī)載光纖通道(FC)技術(shù)為代表的機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為機(jī)載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的主流選擇。為了配合機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在某重點(diǎn)型號(hào)飛機(jī)的實(shí)際應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā),本文對(duì)機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,研究?jī)?nèi)容覆蓋了從需求提取、設(shè)計(jì)、仿真、開(kāi)發(fā)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全研制周期的應(yīng)用需求,有力地推動(dòng)了我國(guó)航空電子網(wǎng)絡(luò)光纖化進(jìn)程。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作概括如下:1.設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái),既能夠完成機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì),又提供對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行功能和性能的仿真和驗(yàn)證,是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)模擬的、高效的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工具,具有設(shè)計(jì)迭代周期短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用低的特點(diǎn),是機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)研制工作有效開(kāi)展的重要保障。2.提出一種保證機(jī)載網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)實(shí)時(shí)性的加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法,解決了機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)中消息的實(shí)時(shí)發(fā)送問(wèn)題。根據(jù)實(shí)時(shí)通信中的周期性任務(wù)模型,建立了機(jī)載網(wǎng)絡(luò)消息模型,并給出了機(jī)載應(yīng)用環(huán)境下的消息調(diào)度模型和實(shí)時(shí)調(diào)度的輪轉(zhuǎn)約束條件。除了考慮信道利用率外,還研究了不同的調(diào)度參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)更多的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響,如消息的最大延遲等。提出的多信道分配方法在盡量減小拆分次數(shù)的前提下,實(shí)現(xiàn)了各信道負(fù)載率的均衡。3.面向新一代機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求,提出一種子網(wǎng)內(nèi)波長(zhǎng)交換和子網(wǎng)間FC電交換相結(jié)合的新型機(jī)載光纖交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案。提出的一種適于機(jī)載環(huán)境的基于波導(dǎo)陣列光柵路由器(AWGR)的子網(wǎng)內(nèi)波長(zhǎng)路由實(shí)現(xiàn)方法,克服了傳統(tǒng)波長(zhǎng)交換設(shè)備對(duì)光開(kāi)關(guān)的依賴(lài)。進(jìn)一步地,提出的一種機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)WDM光源的實(shí)現(xiàn)方法,解決了傳統(tǒng)商用WDM光源難于在機(jī)載光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的難題。通過(guò)采用確定性網(wǎng)絡(luò)演算方法對(duì)消息延時(shí)上界的理論計(jì)算和建立系統(tǒng)能耗模型,驗(yàn)證了基于AWGR-FC交換結(jié)構(gòu)的低延遲和低功耗性能。4.設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)研制的重要工具—機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真與監(jiān)控系統(tǒng)。由FIC通信板卡和數(shù)據(jù)仿真軟件組成的機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)能夠模擬機(jī)載終端設(shè)備,實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足FC-AE-ASM協(xié)議的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,支持對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘和網(wǎng)絡(luò)管理功能。機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高速率、多條件的過(guò)濾、存儲(chǔ)及故障分析,支持高達(dá)3TB存儲(chǔ)容量、3小時(shí)連續(xù)存儲(chǔ)。采用仿真卡與監(jiān)控卡,實(shí)際搭建了FIC端口性能測(cè)試平臺(tái),提出了一種測(cè)試系統(tǒng)時(shí)鐘同步情況下的端口性能測(cè)試方法,實(shí)測(cè)結(jié)果表明FIC端口具有高帶寬、低延遲的特性,能夠很好地適應(yīng)機(jī)載FC網(wǎng)絡(luò)的通信需求。5.提出一種基于FC over WDM的機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并給出了具體的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案,通過(guò)采用自主研發(fā)的FIC仿真卡搭建地面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),從系統(tǒng)功能和性能兩個(gè)方面驗(yàn)證了在機(jī)載FC光纖網(wǎng)絡(luò)中引入WDM和光交換技術(shù)的可行性。
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【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：V243;TN929.11
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本文編號(hào)：2496105