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全双工交换式以太网在楼宇自控系统中的应用分析

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电气应用 2011年第2期30卷 34-36页

作者：戴正伟张少军中国航天建筑设计研究院智能所北京建筑工程学院电气与信息工程学院

针对传统以太网采用带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)的媒质访问协议给工业控制带来实时性差的弱点,分析了全双工交换式以太网应用于楼宇自控系统的可行性,并对其进行了介绍,分析了其优点。在以太网一网到底结构的楼宇自控系统... 详细信息

针对传统以太网采用带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)的媒质访问协议给工业控制带来实时性差的弱点,分析了全双工交换式以太网应用于楼宇自控系统的可行性,并对其进行了介绍,分析了其优点。在以太网一网到底结构的楼宇自控系统中采用全双工交换式以太网,对典型的二级交换网络结构进行了实时性计算,结果表明采用这样的以太网通信方式能保证楼宇自控系统中的实时性要求。

关键词：全双工交换式以太网楼宇自控系统

一类网络化控制系统的时延分析及时钟同步方法

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计算机应用研究 2007年第7期24卷 264-266,269页

作者：傅磊戴冠中西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对如何保证精确的分布式时钟同步以实现预期的实时调度和控制问题,通过对一类基于全双工交换式以太网并采用总线型拓扑的网络化控制系统时延特征的分析,结合网络精确时钟同步协议,在分析了其可行性的基础上,给出了网络化控制系统时钟... 详细信息

针对如何保证精确的分布式时钟同步以实现预期的实时调度和控制问题,通过对一类基于全双工交换式以太网并采用总线型拓扑的网络化控制系统时延特征的分析,结合网络精确时钟同步协议,在分析了其可行性的基础上,给出了网络化控制系统时钟同步的设计及实现方法。

关键词：网络诱导时延全双工交换式以太网网络化控制系统精确时钟同步协议

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AFDX在航空通信系统中的应用

电讯技术 2010年第7期50卷 40-43页

作者：校莉中国西南电子技术研究所成都610036

总结和比较了各种航空信息传输网络的特点和应用领域,分析了国际领先的航空电子全双工交换式以太网(AFDX)的发展及应用,讨论了AFDX的典型构架及设计协议规范依据、网络拓扑结构、硬件设计等设计中的关键技术。

关键词：航空电子全双工交换式以太网通信系统信息传输网络

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基于以太网的控制系统时间同步机制研究

计算机测量与控制 2007年第1期15卷 62-65页

作者：傅磊戴冠中何鹏举西北工业大学自动化学院陕西西安710072

全双工交换式以太网技术使得基于以太网的网络化控制进一步向工业现场领域延伸,成为继现场总线之后工业控制应用和研究的热点课题;在网络诱导延迟、周期抖动等不利因素的情况下,为了实现预期的实时调度,必须考虑如何保证精确的分布式时... 详细信息

全双工交换式以太网技术使得基于以太网的网络化控制进一步向工业现场领域延伸,成为继现场总线之后工业控制应用和研究的热点课题;在网络诱导延迟、周期抖动等不利因素的情况下,为了实现预期的实时调度,必须考虑如何保证精确的分布式时钟同步问题;在给出了一种基于全双工交换式以太网并采用类似总线型拓扑的网络化控制结构后,对其网络延迟特性、时钟同步机制及算法进行了详细分析,最后给出了时钟同步的设计和实现方法以及方案的有效性分析。

关键词：全双工交换式以太网网络化控制系统现场总线时钟同步网络延迟

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工业以太网在网络控制系统中的应用研究

工业以太网在网络控制系统中的应用研究

作者：马克刚合肥工业大学

学位级别：硕士

随着工业自动化技术和信息技术的不断发展,建立统一开放的通讯协议和网络、实现信息网络和控制网络的融合成为网络控制系统急待解决的问题,工业以太网在技术和实际应用的适用性、可行性、发展性都具有很大优势,是解决上述问题的有效方法... 详细信息

随着工业自动化技术和信息技术的不断发展,建立统一开放的通讯协议和网络、实现信息网络和控制网络的融合成为网络控制系统急待解决的问题,工业以太网在技术和实际应用的适用性、可行性、发展性都具有很大优势,是解决上述问题的有效方法,成为网络控制系统的发展方向。确定性和实时性问题是工业以太网在网络控制系统中应用的关键问题,本文针对这一问题,研究工业以太网的应用与优化。本文首先分析研究了网络控制系统通讯需求和通讯模型,在此基础上针对以太网的特性,分析研究了它在网络控制系统应用中的确定性和实时性问题存在的原因和解决方法,选择采用了全双工交换式技术作为工业以太网应用方案;其次在对全双工交换式以太网进行深入分析研究的基础上,提出采用了基于令牌桶法的流量整形技术来保证全双工交换式以太网应用的可靠性和实时性问题。在此基础上,基于网络演算技术给出了全双工交换式以太网性能分析方法。最后基于图分割模型,采用基于最优保留的遗传算法解决了网络结构优化问题来进一步提高系统性能,针对这一算法存在的问题,提出了基于模式处理和模拟退火操作的混合遗传算法,取得较好的成果,并对引入进化稳定策略进行了尝试。

关键词：网络控制系统全双工交换式以太网流量整形遗传算法模式预处理模拟退火

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基于IP的网络控制系统时延计算及应用研究

基于IP的网络控制系统时延计算及应用研究

作者：潘中英同济大学

学位级别：硕士

网络控制系统是指控制回路通过网络进行闭合的反馈控制系统。同传统的控制系统相比，具有以下优点：系统覆盖面广、成本低、安装维护简单、灵活性高、便于进行故障诊断、远程操作与控制和资源共享等特点。但由于网络的引进，给控制系统... 详细信息

网络控制系统是指控制回路通过网络进行闭合的反馈控制系统。同传统的控制系统相比，具有以下优点：系统覆盖面广、成本低、安装维护简单、灵活性高、便于进行故障诊断、远程操作与控制和资源共享等特点。但由于网络的引进，给控制系统的信息传输带来了延迟、信息丢失等问题。这些问题的存在将降低控制系统的性能，甚至使控制系统不稳定。本文着重研究了在全双工交换式以太网的模型下，控制网络中信息传输最大时延的计算以及控制器的设计。在全双工交换式以太网的模型下，网关处排队的等待时延是NCS中延时的关键因素，通过将QoS引入网络控制系统，可以对等待时延进行约束。应用网络演算的方法计算网关处的最大时延，本文在总结已有的一些排队策略上提出一种基于类的加权轮询策略，并推导出最大的时延计算公式。目前，大部分的控制系统均为计算机控制系统，采样周期的大小必然与网络负载和延时存在一定的关系。采用NS2软件仿真测试一个星型网络拓扑结构下的采样周期与延时的关系。通过网络演算的方法计算出信息在网络中传输的最大时延，并对NCS离散化建模，设计数字PID控制器。

关键词：网络控制系统全双工交换式以太网网络演算基于类的加权轮询策略数字PID

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实时以太网技术在航空电子系统中的应用

实时以太网技术在航空电子系统中的应用

作者：王骥哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着航空电子技术的全面发展，对机载的航空电子数据传输网络的性能提出了新的需求，而原有的1553总线改造潜力有限，在航空电子领域急需能够满足需求的组网方式。传统以太网尽管有很多优势，但由于不能满足实时性要求，难以直接在航空... 详细信息

随着航空电子技术的全面发展，对机载的航空电子数据传输网络的性能提出了新的需求，而原有的1553总线改造潜力有限，在航空电子领域急需能够满足需求的组网方式。传统以太网尽管有很多优势，但由于不能满足实时性要求，难以直接在航空电子系统中得到应用。因而解决以太网信息传输时间的确定性问题是使得以太网技术在航空电子系统中应用的关键。本文介绍了航空电子总线的发展历史和研究现状，阐述了以太网发展历史和背景知识，并从航空电子网络特点出发指出了以太网所具有的优点和存在的问题，分析了以太网的实时能力，并结合以太网技术发展介绍了使用全双工交换式以太网技术提高实时性的方法。介绍了国内航空电子领域正在使用的AFDX标准。本文在分析新一代航空电子系统特点的基础上，提出了航空电子全双工交换式以太网的总体设计方案，包括交换机设计、终端设计和实时性设计。提出了航空电子全双工交换式以太网的硬件设计，包括交换端口、交换结构、流量控制等方面以及对交换机性能的具体要求。在硬件设计的基础上，进行了AFDX交换机软件设计。包括过滤和管理功能、交换功能、监控功能以及配置文件管理等内容。

关键词：全双工交换式以太网航空电子实时冗余

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基于AFDX技术的航空通信系统的设计

基于AFDX技术的航空通信系统的设计

作者：李超哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着通信技术、微电子技术和网络技术的发展,航空电子系统从综合化向着以信息交换为中心、高度综合化的深层发展,对超高速数据连接的需要也日益增长。为适应机载电子设备的实时性、可靠性、高带宽的需求,国际上制定了ARINC 664航空电子... 详细信息

随着通信技术、微电子技术和网络技术的发展,航空电子系统从综合化向着以信息交换为中心、高度综合化的深层发展,对超高速数据连接的需要也日益增长。为适应机载电子设备的实时性、可靠性、高带宽的需求,国际上制定了ARINC 664航空电子数据网络规范和标准。航空电子全双工交换式以太网(AFDX)为航空电子设备之间的数据交换提供了电气和协议的规范,它借鉴以太网成熟的技术,适应了机载航空电子系统的网络延迟确定性、安全性、可靠性、维护性的要求。在对航空电子总线的发展及研究现状概括的基础上,本文阐述了以太网的技术的优点和实时能力,并引入了全双工交换式以太网的概念。结合以全双工交换式太网技术的发展,分析了实现AFDX协议及其实时性的方法。通过搭建终端系统和交换机的软硬件平台,实现了基于AFDX技术的航空通信系统。在终端系统中,AFDX协议中的虚拟链路管理、冗余管理等功能在高性能FPGA(Virtex 5 FX30T)内部实现,并通过PCI 9054与主机进行通信;主机上的应用软件通过符合ARINC 653的通信API接口调用AFDX终端系统的驱动程序进行数据通信。使用FPGA内嵌的高性能MAC硬核,终端系统和交换机之间的通信速度可以达到线速,为实时性的实现提供了硬件支持。在交换机的设计中,论述了过滤和管理功能、交换功能、监控功能以及配置文件管理的设计和实现方法。为了满足AFDX协议中的实时性的要求,流量控制策略采用令牌桶算法(token-bucket algorithm),从而保证数据包可以无阻塞地交换。分析和测试表明,设计的AFDX网络系统可以为航空通信系统提供更大更稳定的带宽,提高系统的通信性能。

关键词：全双工交换式以太网实时虚拟链路冗余管理

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新一代航空航天总线技术

航空制造技术 2012年第3期55卷 98-99页

作者：冯晓旺蓝海文北京旋极信息技术股份有限公司

伴随航空和航天电子技术的飞速发展,传统总线已经不能满足新型航空及航天电子系统的技术总体设计需求,因此目前传统的总线技术正逐步被新一代航空数据总线技术所替代,目前国外新型的商业和军用航空航天项目中的电子系统采用的总线已经... 详细信息

伴随航空和航天电子技术的飞速发展,传统总线已经不能满足新型航空及航天电子系统的技术总体设计需求,因此目前传统的总线技术正逐步被新一代航空数据总线技术所替代,目前国外新型的商业和军用航空航天项目中的电子系统采用的总线已经开始转向光纤通道( Fiber Channel,FC)、航空电子全双工交换式以太网( Avionics FullDuplex Switched Ethernet,AFDX)、SpaceWire、Time-triggered Protocol ( TTP)和Time-triggered Ethernet ( TTE).新一代总线技术相比于传统的总线可以提供更高带宽、更高可靠性和低延迟性,能够很好地满足新一代航空航天电子系统的技术设计要求.

关键词：新一代航空航天总线技术 Technology Bus 航天电子系统全双工交换式以太网 Switched Ethernet 设计要求设计需求航天项目航空数据航空电子光纤通道高可靠性电子技术 Protocol 延迟性高带宽商业