中国航空学会年学术年会机载、航电专题民用机载航空总线发展概述袁梅曲方伟北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院检测系北京摘要机载数据总线则是航空电子最为关键的核心技术之一,历次航电系统的升级都是以所采用的总线技术的革新为依据。本文首先回顾了较为著名的民用航空电子总线工、工的特点及应用状况,然后综述了光纤通道、可扩展一致性接口、航空电子全双工交换式以太网等具有代表性的新一代民用航空电子系统互连技术,说明它们的特性、目前的研究现状和尚待解决的问题。关键词大型客机总线随着微电子技术,计算机技术和微波技术的广泛应用,航空电子技术正在向智能化、模块化、
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化、综合化等方向深层次快速发展。而在飞机气动外形设计日趋稳定的今天,航空电子系统的综合性能决定了飞机整体性能的高低。一个综合的航空电于系统,在各分系统之间有着大量的信息需要交换。各分系统通过各自的接口与总线交连,实现资源共享以满足高速通信的要求,形成一个一定层次结构的计算机网络。航空总线技术的目的正是实现航空电子各子系统之间、通用处理模块之间的资源共享、减轻互联介质的重量、降低复杂性,支持系统过程控制和状态管理。未来的航空电子系统需要高带宽、更高可靠性的数据通道,以满足航电系统实时性与可靠性的要求。机载高速数据总线技术实时性的需求必然要求互联链路具备以下技术特点高带宽、低延迟特性数据链路层
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能够保证消息传输延迟的确定性数据包大小应在首先满足控制命令和状态等短信息的前提下,满足冗长消息的传输。机载高速数据总线技术的可靠性需求要求互联链路具备单一链路上的检错和纠错能力链路的冗余链接总线系统的故障节点识别、隔离和系统重构能力。从航电系统的发展历程可以看出,历次航电系统的升级都是以所采用的总线技术的革新为依据。机载数据总线则是航空电子最为关键的核心技术之一。租、是上世纪在大型民用客机领域最为重要的航总线,曾经以其优异的性能在大型民用客机领域占据了统治地位。但是随着航空电子技术正在向智能化、模块化、标准化、综合化等方向深层次快速发展,以光纤通道、可扩展一致性接口、航空电子全双工交换式以太网即为代表的新一代民用航空电子系统互连技术已经崛起,将最终取代、租系列总线。是美国各航空电子设备制造商、定期航班航空公司、飞机制造商以及其他一些国家的航空公司联合成立的航空无线电公司为统一航空电子设备的技术指标、电器性能、外形中国航空学会年学术年会机载、航电专题犯型当代飞机上所使用的租广播通信式的总线系统。这大大简化了安装,减轻了飞机重量,同时通过减少导线和接头的数量提高了可靠性。根据波音公司提供的数据,将租总线用于改装波音型飞机,较之原先所使用的租总线,可节省电缆重量达千克。目前新一代航空电子系统从系统结构上发生了变化,机载系统资源的共享程度越来越高。在航空电子网络上传输的不仅仅是过去的命令和状态数据,而且还有大量的视频,音频信号以及中间结果数据。这就要求航空电子通信网络具有更好的实时性,可靠性和可扩展性。原有的租的码速率仅为一、的码速率也仅为,已经远远不能满足新一代航电系统数据传输的要求。为此,国内外研究机构对新一代航空总线标准展开了大量的研究。其中光纤通道与可扩展一致性接口因其优异的性能已经引起了广泛观注,而航空电子全双工以太网,则是由空中客车公司主持开发,并已经在空客上得到应用,性能优异,大幅提升了其航电系统的数据吞吐量。光纤总线光纤通道标准是最初是在研究用于工作站、主机、超级计算机、存储设备、显示器和其他外围设备之间数据交换的高性能连接时产生的,用交换式网络来解决设备互连和交换的复杂性问题,使得网络中节点数的增加不会减少单个节点的带宽,也不会增加延迟。的扩展标准一允彻、专门应用于航空电子环境。光纤通道具有以下特点一最大可到的可变规模带宽一既可以使用单模式光纤互连,也可以使用多模式光纤互连,还可以使用铜线互连,或者使用它们的组合方式互连一物理接口具有分层传输协议一可靠的无丢失数据传输或允许丢弃的音频、视频模式一点到点、仲裁环和交换式网络模式一通过共享带宽限制,支持一一和交换式网络协议一低延时实时用的异步、分布式仲裁一支持多点发送和广播传输一有广泛工业界支持的开放式标准簇目前,光纤通道已受到众多民用和军用机构以及企业的支持,并且得到军用
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、标准的研制单位和一委员会的支持。光纤通道在带宽、延迟和灵活性等方面,可以使用铜的或光纤介质、距离不敏感、高可靠性、可变规模能力、保证交付、流控制、频分制能力、广播多点发送服务、优先级抢先、时分和安全性等突出的特性使它特别适合航空电子应用。光纤通道不仅能满足对高速和低延迟日益增长的需要,还为多路传输拓扑结构、多种类服务及多种上层协议提供了名符其实的“工具箱,,。作为公共的标准,既能够提供高的性能,也能提供满足所有未来设备到设备和串行底板网络的要求。
浙公网安备 33021202002483