题目：机载光传输网络组网与生存性能分析研究

随着机载网络的快速发展，任务关键的先进航空电子系统要处理大量的数据业务，严格确定性的传输需求不断增加，系统容错性与可靠性的要求也面临着新的挑战，在机载环境中需要更高性能的传输方式来满足航电互连网络的发展需求，而基于WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术的光传输网络具有高带宽、传输透明、路由灵活、强容错性与安全性等性能优点，能够满足未来机载互连网络的发展要求，因此基于WDM技术的光传输网络可以作为未来机载网络的选择。论文提出了基于光传输网络的机载网络模型，对机载光传输网络组网设计与生存性能的关键技术进行了研究。具体完成了以下的研究工作：

1) 考虑光网络体系结构与机载环境的约束条件，提出了一种机载分层式通信模式的光传输网络体系结构以及相应的网络传输协议。定义了流量模型、网络传输机制与网络类型。分析了航空电子通信系统和航电互连网络的传输需求，讨论了光传输网络在航空电子领域应用的适用性。

2）提出了机载光传输网络的设计方案，完成了机载光网络的总体架构设计与详细的功能模块设计。提出了一种时间触发WDM光网络的时间同步保证策略，通过公式推导证明采用TTP/TTE（Time-triggered Protocol/Ethernet） over WDM机载光传输网络的模型结构能满足时间同步需求。机载光网络物理拓扑设计完成后，光纤拓扑上会形成逻辑拓扑用于实际的光数据包传输，论文提出了机载光网络的虚拓扑优化设计（Logical Topology Design，LTD）解决方案，以优化网络跳数、阻塞率以及时延作为LTD的优化目标。

3）针对体系结构中网络层的设计问题，提出了一种基于多令牌约束的波长分配算法来解决机载光传输网络的RWA（Routing and wavelength allocation）问题。论文完成机载光环网的网络建模，依据多令牌控制协议，对输入的航电业务流矩阵进行分解变换，推导出一种多令牌约束的波长分配方法。此分配方法将波长数目降低了58.1%，有效的减低了网络成本；并且采用此分配方法，在不同的网络规模下，能够保证网络传输的实时性与高吞吐量。

4）针对新建功能分区接入网络核心处理分区可能会产生的资源冲突问题，在MAC层提出了MPCP-l协议作为共享资源调度分配策略。MPCP-l协议控制业务量的发送速率以及仲裁数据传输过程，目的是解决消息冲突与阻塞等问题。论文采用EPON（Ethernet Passive Optical Network）与HEPON（Hybrid Ethernet Passive Optical Network）网络作为机载接入网模型，通过OPNET仿真验证，可推出应用MPCP-l协议能够保证消息的无冲突接入，提高上行通道的带宽利用率，并有效的降低网络的传输时延。

5）针对机载光传输网络设计过程的生存性与可靠性问题，构建了一种适用于机载环境的基于时间约束的双重保障自适应生存机制。第一重保障采用保护方式；第二重保障采用恢复机制，当第一重保障失效，并没有可用的备份资源时，系统启用恢复策略，并以约束时间t作为门限值，对重路由的选路规则进行约束，选择时延在约束值内的路径作为系统的恢复配置。同时，论文推导出了网络任务的可靠度概率统计计算公式，采用概率统计的方式来预估航电骨干网系统的可靠度，并讨论影响网络可靠度的因素。