● 摘要
随着航空系统的发展，航空电子系统对通信网络传输性能要求不断提高，传统航空总线已不能满足航空数据传输需求。以太网具有带宽高、标准开放、价格低廉等优势，所以将以太网引入航空通信系统，并将其改造为满足航空数据传输的实时以太网成为航空通信领域最具潜力的发展方向之一。国内外对如何将以太网引入航空领域且保证数据实时、可靠传输的问题进行了大量研究与实践，其中使用QoS技术来提高以太网的实时性以满足航空领域数据传输需求为近期研究重点。然而，当前的实践重点关注航空实时以太网网络整体架构而并未考虑航空通信自身特征；此外，实时以太网与现有航空网络的兼容性等重要问题尚未完全解决。 本文结合当前航空领域对大规模节点数据实时、可靠传输的实际需求，进行了将以太网引入航空通信系统并改造其为实时网络的研究。本文借鉴航空电子全双工交换式以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet , AFDX)的实现思想，针对航空通信中多优先级数据同时传输及大量非实时数据突发阻碍实时数据传输的情况，提出一种基于流量控制技术，支持多种类型航空数据(Heterogeneous Flows)传输的航空实时以太网网络模型，在仿真平台对其进行了模拟实现并分析了该模型的实现效果。本文取得的主要成果如下：(1)分析当前将以太网改造为实时以太网方法的不足，借鉴航空领域AFDX网络的实现思想，提出一种基于流量控制技术的航空实时以太网网络模型，从网络架构，网络协议，网络流量控制等方面讨论了航空实时以太网网络。(2)将航空数据分为极高实时，保证实时和一般实时三类数据，航空实时以太网为三类数据分别提供确保服务，优质服务和尽力而为服务。(3)使用流量控制方法对不同类型数据进行流量调节，对突发流量进行控制，防止大量非实时突发数据进入网络造成网络拥塞，降低网络实时性。(4)结合航空数据特征，提出适用于航空交换机的基于优先级的WF2Q队列调度算法，该算法在保证高优先级数据传输的同时，为低优先级数据提供一定的带宽，降低整体网络延迟，提高网络性能。