[發明專利]一種基于COTS的帶寬預分配保證網絡功能演示系統

有效

• 申請號: 201010593227.3
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102045256A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 何鋒;陳瑤;李峭;熊華鋼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/26
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種應用于帶寬預分配保證網絡的功能演示系統，更特別的說，是指一種采用商用貨架技術(Commercial?Off-The-Shelf，COTS)經過協議改造而實現的帶寬預分配保證網絡功能展示系統平臺。

背景技術

隨著微電子、數字技術、計算機技術的飛速發展，航空電子總線網絡技術典型的也經歷了分立式、聯合式、綜合式和先進綜合式四個發展階段。當前的航空電子總線網絡技術更加強調商用貨架技術(COTS)和統一網絡(Universal?Avionics?Network，UAN)。

相比于普通計算機網絡，機載總線網絡在實時性和可靠性方面有更高的要求。實時性要求航空電子總線網絡提供端到端延時保障機制，確保消息的實時傳輸；可靠性要求航空電子總線網絡提供故障隔離、冗余檢錯等手段確保消息的有效傳輸。采用帶寬預分配保證技術的航空電子全雙工交換式以太網通過虛擬鏈路(Virtual?Link，VL)對鏈路帶寬資源進行有效分配和隔離，極大地增強了網絡的實時性和可靠性。采用虛擬鏈路技術的帶寬預分配保證網絡從數據源對消息流量進行分配和規整，從而限制數據源的數據突發性；在空分交換網絡中，采用靜態路由的方案增強消息尋徑的實時性和可靠性。

為了對基于虛擬鏈路技術的帶寬預分配保證網絡進行功能展示，并驗證其實施過程中的關鍵技術，需要在COTS平臺的基礎上對普通以太網技術進行改造，使其滿足帶寬預分配保證網絡的典型技術特征，建立一套帶寬預分配保證網絡的功能演示系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種COTS平臺下的改造和實施方案，實現基于虛擬鏈路技術的帶寬預分配保證網絡的通信功能展示，建立一套帶寬預分配保證網絡的功能演示系統平臺。該功能演示系統通過對以太網協議棧進行改造，使其接納以虛擬鏈路為標識的消息收發過程，并滿足帶寬預分配保證性能，建立了端系統演示模型；通過對交換節點進行靜態路由配置，使其滿足以虛擬鏈路為標識進行靜態尋址功能，建立了交換節點演示模型；通過對端系統模型和交換節點模型進行組網，構建了典型帶寬預分配保證網絡功能演示系統。該功能演示系統可以實現多個節點的帶寬預分配保證網絡演示功能；作為消息源的端系統(End?System，ES)系統，能夠按照采樣端口服務和隊列端口服務以設定的幀間間隔(Bandwidth?Allocation?Gap，BAG)發送數據幀；作為消息路由和轉發的交換節點，能夠按照配置的固定路由方式實現消息的轉發處理；所構建的網絡演示系統與真實的航空電子全雙工交換式以太網具有互操作性。

本發明的一種基于COTS技術的帶寬預分配保證網絡演示系統，該系統是基于航空電子網絡技術，通過對普通以太網TCP/IP協議棧進行改造，使系統在消息發送過程中滿足帶寬預分配機制，并格式化通信數據幀格式，使改造后的普通以太網結點能夠無縫接入航空電子全雙工交換式以太網中；該系統包括端系統和交換節點兩部分；

端系統采用通用計算技術模擬航空電子全雙工交換式以太網中真實端系統功能；通過對端系統航空電子應用相關消息的周期進行模擬，對網絡應用層的采樣服務和隊列服務進行定制和行為仿真，對數據鏈路層的虛擬鏈路進行配置和幀間間隔保障，并按照網絡協議幀格式進行幀組裝，模擬端系統通信功能；所述的端系統包括有網絡驅動模塊、接口服務模塊、端系統仿真模塊；

交換節點采用COTS交換機，按照配置的固定MAC地址表對進入到交換節點的數據幀進行轉發處理；所述的交換節點包括有交換模塊和靜態路由配置模塊；

在系統對于消息接收處理過程中，將具有虛擬鏈路標識的數據幀提交端系統應用作進一步處理，對于普通以太網協議數據幀，則原封不動提交給TCP/IP協議幀，進行一般網絡通信處理；通過配置靜態路由表，實現交換節點按照虛擬鏈路ID為標識的固定轉發關系進行消息轉發處理；通過對端系統和交換節點進行組網，完整實現：發送消息-源通信端口-源IP-虛擬鏈路-目的IP-目的通信端口-接收消息的尋址映射，模擬了帶寬預分配保證網絡基于虛擬鏈路的整個通信過程。

本發明基于COTS技術的帶寬預分配保證網絡演示系統的優點在于：

1.本發明在普通以太網的基礎上通過對COTS技術進行改造，實施了一種帶寬預分配保證網絡的功能演示系統，模擬了帶寬預分配保證網絡基于虛擬鏈路的通信過程，提供了一個迅速、快捷、廉價的途徑構建帶寬預分配保證網絡，為學習和研究帶寬預分配保證網絡的通信模式和實時可靠性的保證機制提供了方便。