基于opnet的航空電子系統(tǒng)afdx網(wǎng)絡(luò)仿真驗證系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及航空電子領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿 真驗證系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空電子系統(tǒng)朝著集成化、模塊化、綜合化方向的發(fā)展，W及航空電子系統(tǒng)魯 棒性的需求，AFDX(Avionics化11DuplexSwitchEthernet,航空電子全雙工交換式W太 網(wǎng)）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)已成為目前大型飛機的主流數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。A抑X是在商業(yè)W太網(wǎng)IE邸802. 3 上發(fā)展起來的航空總線技術(shù)，但增加了一些特殊的技術(shù)，W保證航空電子網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求 和服務(wù)質(zhì)量。目前，AFDX已廣泛應(yīng)用于空客A380、波音B787等大型客機，在我國正在研制 的大飛機C919項目中，也引入了A抑X總線技術(shù)。作為主流的航空電子總線技術(shù)，A抑X網(wǎng) 絡(luò)的應(yīng)用受到各大航空公司的重視。隨著接入AFDX網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)數(shù)目的增加，AFDX網(wǎng)絡(luò)需 要不斷完善和提高自身的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]AFDX網(wǎng)絡(luò)采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，航空電子子系統(tǒng)如飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、監(jiān)視 系統(tǒng)等，通過AFDX端系統(tǒng)接入到AFDX網(wǎng)絡(luò)。AFDX端系統(tǒng)利用化(VirtualLink,虛擬鏈 路）技術(shù)、冗余管理技術(shù)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。A抑X交換機則對接收到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行流量警管、過濾W及故障隔離，然后根據(jù)加載的靜態(tài)路由配置表將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的 端系統(tǒng)，從而實現(xiàn)機載設(shè)備之間的高速互聯(lián)。目前，A抑X的研究主要包括對A抑X協(xié)議的研 究、對AFDX網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的研究、對虛擬鏈路調(diào)度和資源調(diào)度方法的研究和對網(wǎng)絡(luò)故障注 入方法的研究。但是，針對AFDX網(wǎng)絡(luò)建模仿真，仿真內(nèi)容則局限于針對端系統(tǒng)的仿真和性 能測試，或者是針對交換機性能的測試、交換機調(diào)度算法及交換機其它相關(guān)功能的模擬。作 為完整的航空電子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，針對網(wǎng)絡(luò)中單一設(shè)備功能和性能的仿真驗證，對網(wǎng)絡(luò)總 體性能進(jìn)行綜合驗證是不夠的。在A抑X網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)和交換機是構(gòu)成A抑X網(wǎng)絡(luò)的必要 設(shè)備，因此，要對AFDX網(wǎng)絡(luò)性能及協(xié)議進(jìn)行分析，就需要一個功能完善，物理結(jié)構(gòu)完整的網(wǎng) 絡(luò)仿真驗證系統(tǒng)。
[0004] 此外，目前針對AFDX網(wǎng)絡(luò)的仿真驗證，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包往往只是簡單的作 為一個傳輸單位，并沒有對數(shù)據(jù)包所設(shè)及的具體內(nèi)容及格式進(jìn)行仿真。因此，在研究網(wǎng)絡(luò)故 障注入時，無法進(jìn)一步細(xì)分故障注入內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真 驗證系統(tǒng)，該系統(tǒng)由A抑X互連網(wǎng)絡(luò)基于OP肥T搭建，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整，功能完備，可方便 對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行驗證，方便AFDX協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)完善研究，同時AFDX端系統(tǒng)模塊采用協(xié)議分層建 模的機制，可對各個層次進(jìn)行故障注入，可為網(wǎng)絡(luò)健康管理算法研制提供數(shù)據(jù)源。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出了一種基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿 真驗證系統(tǒng)，包括：端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊（10)，用于生成符合AFDX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將 所述數(shù)據(jù)包發(fā)送至交換機；交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)模塊（20)，用于對AFDX網(wǎng)絡(luò)中的所述端系統(tǒng) 發(fā)送數(shù)據(jù)模塊（10)發(fā)送的所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行管理，并轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)包；端系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)模塊 (30)，用于對接收到的來自所述交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)模塊（20)轉(zhuǎn)發(fā)的所述數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包處 理；A抑X網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路模塊（40)，用于連接所述A抑X網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備，W及為所述A抑X 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸提供物理鏈路。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，所述端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊（10)進(jìn)一步包括：應(yīng)用層 模塊（11)，用于產(chǎn)生AFDX網(wǎng)絡(luò)每條虛擬鏈路上的信息數(shù)據(jù)包；傳輸層模塊（12)，用于封包 所述信息數(shù)據(jù)包，W及合成UDP數(shù)據(jù)包；網(wǎng)絡(luò)層模塊（13)，用于根據(jù)所述UDP數(shù)據(jù)包的長度 判斷是否對所述UDP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片，并對分片后的UDP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，W生成IP數(shù)據(jù) 包；數(shù)據(jù)鏈路層模塊（14)，用于對所述虛擬鏈路進(jìn)行調(diào)度，并合成MC數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)包發(fā)送 模塊（15)，用于通過端系統(tǒng)發(fā)信機把所述MAC數(shù)據(jù)包經(jīng)A抑X數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送至所述交換機。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，所述交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)模塊（20)進(jìn)一步包括：接收模 塊（21)，用于通過端系統(tǒng)收信機接收來自端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊（10)發(fā)送的所述MC數(shù)據(jù) 包；過濾模塊（22)，用于過濾掉虛擬鏈路上的長度不符合MC協(xié)議要求的所述MC數(shù)據(jù)包； 警管模塊（23)，用于通過令牌桶算法管理所述虛擬鏈路上過濾后的所述MC數(shù)據(jù)包流量； 調(diào)度模塊（24)，用于調(diào)度虛擬鏈路，并把所述MAC數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到發(fā)送模塊（25);所述發(fā)送模 塊（25)，用于通過發(fā)信機把所述交換機中經(jīng)過處理的所述MAC數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述A抑X網(wǎng)絡(luò) 的所述端系統(tǒng)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述端系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)模塊（30)進(jìn)一步包括：數(shù)據(jù)包接 收模塊（31)，用于通過收信機接收來自AFDX數(shù)據(jù)鏈路的MAC數(shù)據(jù)包，并把所述MAC數(shù)據(jù)包 轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)鏈路層模塊（32);所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊（32)，用于調(diào)度接收到的所述MC數(shù)據(jù) 包，把所述MC數(shù)據(jù)包分別發(fā)送至相應(yīng)的虛擬鏈路，并實現(xiàn)每條虛擬鏈路上SN計數(shù)功能， W及通過拆包，獲取IP數(shù)據(jù)包，并將所述IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)層模塊（33);所述網(wǎng)絡(luò)層模 塊（33)，用于拆包重組接收到的所述IP數(shù)據(jù)包，W生成UDP數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸層模塊 (34);所述傳輸層模塊（34)，用于拆包接收到的所述UDP數(shù)據(jù)包，W生成凈荷數(shù)據(jù)包，并獲 取所述UDP數(shù)據(jù)包對應(yīng)的虛擬鏈路標(biāo)識，并根據(jù)所述虛擬鏈路標(biāo)識將所述凈荷數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā) 到應(yīng)用層模塊（35);所述應(yīng)用層模塊（35)，用于接收和存儲來自每條所述虛擬鏈路的所述 凈荷數(shù)據(jù)包。
[0011] 本發(fā)明實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證系統(tǒng)，由A抑X互 連網(wǎng)絡(luò)基于OP肥T搭建，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整，功能完備，可方便對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行驗證，方便 AFDX協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)完善研究，同時AFDX端系統(tǒng)模塊采用協(xié)議分層建模的機制，可對各個層次進(jìn) 行故障注入，可為網(wǎng)絡(luò)健康管理算法研制提供數(shù)據(jù)源。
[0012] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0013] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0014] 圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證系統(tǒng) 的物理拓?fù)鋱D；
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)AFDX網(wǎng)絡(luò)仿真 驗證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿 真驗證系統(tǒng)，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功 能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為 對本發(fā)明的限制。
[0018] 本發(fā)明的實施例提出了一種基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證系統(tǒng)。
[0019] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020] 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于OP肥T的航空電子系統(tǒng)A抑X網(wǎng)絡(luò)仿真驗證 系統(tǒng)，包括：
[0021] 端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊10用于生成符合AFDX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包發(fā) 送至交換機。
[0022] 在本發(fā)明的實施例中，如表1所示，端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊10進(jìn)一步包括：應(yīng)用層模 塊11、傳輸層模塊12、網(wǎng)絡(luò)層模塊13、數(shù)據(jù)鏈路層模塊14和數(shù)據(jù)包發(fā)送模塊15。
[0023] 表 1
[0024]
[00巧]其中，應(yīng)用層模塊11用于產(chǎn)生在A抑X網(wǎng)絡(luò)每條虛擬鏈路上的信息數(shù)據(jù)包。具體 地，結(jié)合表1，S化的主要作用是按照數(shù)據(jù)包的間隔時間（即：PacketInterarrivalTime) 來發(fā)送應(yīng)用層模塊11的數(shù)據(jù)包，即凈荷，不同的SR的數(shù)據(jù)包間隔時間可W根據(jù)需要隨機設(shè) 置。S化發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式為化yloa化，而且運些凈荷數(shù)據(jù)包格式的長度可根據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)， 或根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。因此，在應(yīng)用層模塊11中可W設(shè)置不同的發(fā)包速率，用來判斷AFDX 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
[0026] 傳輸層模塊12用于封裝信息數(shù)據(jù)包，W合成UDP數(shù)據(jù)包。具體地，傳輸層模塊12 對從應(yīng)