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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
飞行器内部的互连网络是航空电子系统模块化和综合化的基础和支撑结构。为了更好的支撑航空电子系统综合化和模块化，高带宽、拓扑结构灵活且更易于升级和维护的全双工交换型网络已成为机载网络的首选。经过了单网段全双工、用户优先级、冗余链路配置和虚拟局域网等扩展的交换式以太网--航空电子全双工交换式以太网（avionics full duplex switched ethernet，AFDX），已经在民用客机上得到了应用。但是高速全双工交换型网络在体现先进性的同时也加剧了设计的复杂性，特别是未来的信息一体化环境，对先进航空电子系统互连的业务综合程度、复杂的实时性能保证、实时调度机制的动态性提出了新要求。着眼于这一需求和趋势，本文围绕高速全双工交换型网络技术的机载应用这一主题，以网络延迟上界分析方法、交换结构建模、AFDX交换机实时调度算法设计、基于弱硬实时约束的AFDX实时性分析、机载网络可靠性以及网络性能测试等几个方面为切入点，开展相关研究，具体完成了以下研究工作：（1）阐述了网络演算的基本原理以及分组交换网的网络演算模型，在此基础上分析了两种运用网络演算理论计算数据端到端延迟上界的方法。为了解决网络演算在计算端到端延迟上界时的过于悲观，在流量聚合与分解模型下分析了4种网络演算精确化的方法。（2）从分析交换结构延迟上界的角度建立了四种交换结构时延模型组件，运用这四种时延组件建立了三种交换结构模型，利用网络演算理论分析了三种交换结构模型在先入先出(first in first out,FIFO)，静态优先级(static priority,SP)和加权轮转(weight round robin,WRR)调度算法下的延迟上界，最后建立了OPNET 仿真模型，通过仿真来验证三种交换结构模型计算出的延迟上界的有效性。（3）针对AFDX网络的关键技术—交换机实时调度算法，提出一种保证速率的优先级实时调度算法（PRTRG），运用网络演算理论分析了在此调度算法下，数据帧在单个交换机以及交换机级联时的延迟上界，证明了静态优先级调度是PRTRG的一种特殊情况。在AFDX网络典型配置下，和FIFO结果进行分析对比，结果证明PRTRG算法有效的减少了高优先级数据的端到端延迟上界，同时保证了低优先级数据端到端延迟的确定性，并且阻止了数据流拥塞的扩散，在交换机内部实现了流量隔离。（4）针对AFDX网络，定义了一种基于VL的弱硬实时约束，并利用网络演算理论分析AFDX交换机调度算法在于VL的弱硬实时约束下的实时性，仿真分析表明通过预先设计适当的弱硬实时约束，当交换机的负载较大时，通过实施基于VL的弱硬实时约束，可以有效减少AFDX 网络中消息的延迟上界，从而提高航空数据网络的实时性。（5）定义了两种机载网络传输性能降级约束，降级约束使用三个参数精确描述机载网络中消息实例传输成功或失败的数量及其分布；并提出了动态失效、关键函数和最小确定性将来序列等概念来对网络传输性能降级约束进行理论分析：通过计算关键函数值预先确定下一条消息实例传输失败是否会产生动态失效；使用最小确定性将来序列确定在不发生动态失效时将来消息实例传输成功的最少数量。给出了两种实施约束的策略：消息源节点静态过滤和网络动态仲裁；提出了一种适用于网络动态仲裁策略下的调度算法：基于网络传输性能降级约束的双层优先级调度，该算法利用关键函数的预判性来避免动态失效；并分析了该算法的可调度性条件。理论分析和实验仿真表明，当机载网络设备资源不足时，通过实施网络传输性能降级约束可以把网络性能降级的程度限制在可控范围内，从而增强了机载网络的可靠性。（6）设计并开发了基于COTS技术1G速率的AFDX光纤网络通信系统，在此网络平台下，设计和实现了网络性能测试系统，给出了该网络的ping-pang测试结果。从系统和软件的角度实现了对1G速率的AFDX光纤网络中消息传输特性的评价。 |
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发表于 2022-8-14 23:25:58
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