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- 内容简介
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作为航空电子系统代纪演化的重要标志，机载网络的发展一直是航空电子系统综合的重点关注对象，其每一次技术的革新都与航空电子系统架构的升级演变密切相关。区别于已有其他嵌入式组网技术，机载网络更加强调对任务关键和安全关键等属性的保障能力；因此，需要采用具有实时性和可靠性保障的系统方法对机载网络进行综合设计。本书系统地论述了机载网络的理论与技术，并跟踪了机载组网技术的最新发展趋势和技术难点，集基础性、应用性与
前沿性为一体。本书的读者对象可以为从事航空电子系统、机载网络，以及其他嵌入式系统与实时网络研究的科研人员和工程技术人员，也可以为高等院校信息与通信工程、计算机等专业的教师、研究生和高年级本科生。
目录
序一0
序二0
前言0
第1章 绪论1
1.1 航空电子系统概念1
1.1.1 航空电子系统1
1.1.2 航空电子综合2
1.2 航空电子系统发展历程4
1.2.1 分立式5
1.2.2 联合式5
1.2.3 综合式6
1.2.4 先进综合式7
1.3 综合模块化航空电子系统架构9
1.3.1 IMA架构特征9
1.3.2 DIMA架构发展11
1.4 机载网络发展历程15
1.5 机载组网发展趋势18
1.5.1 机载统一网络18
1.5.2 机内无线组网19
1.5.3 片上网络20
1.5.4 云组网21
参考文献22
第2章 机载网络设计过程24
2.1 网络体系结构24
2.1.1 协议体系结构24
2.1.2 物理层25
2.1.3 介质访问控制层28
2.1.4 逻辑链路控制层29
2.2 机载组网需求分析29
2.2.1 带宽29
2.2.2 实时性30
2.2.3 可靠性31
2.2.4 安全性32
2.2.5 COTS技术33
2.3 ASAAC网络通信定义33
2.3.1 ASAAC通信模型34
2.3.2 ASAAC通信需求35
2.3.3 ASAAC网络属性37
2.4 机载组网总体架构39
2.4.1 总线式互连架构39
2.4.2 交换式互连架构42
2.4.3 无线互连架构44
2.4.4 常用组网技术对比46
2.5 机载组网设计要素50
2.5.1 拓扑结构规划50
2.5.2 消息触发机制51
2.5.3 通信调度54
2.5.4 通信规划56
2.5.5 时钟同步设计58
2.5.6 容错与故障恢复60
2.6 机载组网性能评价要素61
2.6.1 实时性62
2.6.2 可靠性65
2.6.3 安全性67
参考文献68
第3章 总线式网络技术70
3.1 ARINC42970
3.1.1 协议概述70
3.1.2 拓扑结构71
3.1.3 调制方式72
3.1.4 消息格式73
3.2 1553B74
3.2.1 协议概述74
3.2.2 拓扑结构74
3.2.3 字格式77
3.2.4 消息格式78
3.2.5 通信调度80
3.2.6 系统管理82
3.3 ARINC62984
3.3.1 协议概述84
3.3.2 拓扑结构85
3.3.3 消息格式86
3.3.4 通信调度87
3.4 分布式光纤数据接口90
3.4.1 协议概述90
3.4.2 拓扑结构90
3.4.3 消息格式92
3.4.4 通信调度93
3.5 线性令牌传递总线94
3.5.1 协议概述94
3.5.2 拓扑结构94
3.5.3 消息格式95
3.5.4 通信调度97
3.6 可扩展一致性接口99
3.6.1 协议概述99
3.6.2 拓扑结构100
3.6.3 消息格式101
3.6.4 通信调度103
3.7 控制器局域网105
3.7.1 协议概述105
3.7.2 协议栈与拓扑结构106
3.7.3 消息格式108
3.7.4 通信调度112
3.7.5 错误检测113
3.7.6 扩展应用113
3.8 时间触发协议114
3.8.1 协议概述114
3.8.2 拓扑结构115
3.8.3 消息格式118
3.8.4 通信调度121
3.8.5 时钟同步123
3.8.6 容错机制126
3.9 1394127
3.9.1 协议概述127
3.9.2 协议结构128
3.9.3 拓扑结构129
3.9.4 消息格式131
3.9.5 通信调度133
3.9.6 扩展应用136
参考文献136
第4章 交换式网络技术137
4.1 以太网137
4.1.1 协议概述137
4.1.2 发展情况138
4.1.3 拓扑结构139
4.1.4 消息格式142
4.1.5 实时扩展144
4.2 SpaceWire146
4.2.1 协议概述146
4.2.2 协议层次146
4.2.3 拓扑结构148
4.2.4 消息格式151
4.2.5 链路建立机制153
4.2.6 路由和寻址机制155
4.3 光纤通道157
4.3.1 协议概述157
4.3.2 协议层次158
4.3.3 拓扑结构160
4.3.4 消息格式164
4.3.5 流量控制与优先级控制167
4.3.6 FC-AE扩展168
4.4 航空电子全双工交换式以太网171
4.4.1 协议概述171
4.4.2 协议层次172
4.4.3 拓扑结构173
4.4.4 消息格式176
4.4.5 虚拟链路178
4.5 波分复用网络183
4.5.1 协议概述183
4.5.2 协议层次184
4.5.3 波分复用机制186
4.5.4 拓扑结构187
4.5.5 虚拓扑191
4.6 TTE192
4.6.1 协议概述192
4.6.2 协议层次193
4.6.3 流量综合与调度194
4.6.4 拓扑结构196
4.6.5 消息格式199
4.6.6 时钟同步机制201
4.6.7 时钟容错机制207
4.7 音视频桥接网络210
4.7.1 协议概述210
4.7.2 拓扑结构211
4.7.3 消息格式217
4.7.4 流量预留与整形219
4.7.5 时间敏感网络222
参考文献223
第5章 机载无线网络技术224
5.1 机内无线组网概况224
5.1.1 无线组网优势224
5.1.2 超宽带组网现状225
5.1.3 无线组网问题226
5.2 机内无线组网场景228
5.2.1 无线传感器网络结构228
5.2.2 无线备份互连结构229
5.2.3 完全无线互连结构230
5.3 超宽带多径信道模型231
5.3.1 S-V模型231
5.3.2 IEEE模型232
5.4 超宽带信道仿真233
5.4.1 仿真原理234
5.4.2 射线密度归一化法234
5.4.3 反射与透射237
5.4.4 仿真设置237
5.4.5 仿真结果及讨论239
5.5 超宽带功率谱分析242
5.5.1 计算模型242
5.5.2 功率限制条件244
5.5.3 功率谱密度峰值246
参考文献249
第6章 总线式网络优化设计251
6.1 集中控制式时间调度设计251
6.1.1 调度模型251
6.1.2 调度算法设计252
6.1.3 调度算法案例254
6.2 分布控制式时间调度设计255
6.2.1 调度模型255
6.2.2 调度算法设计257
6.2.3 调度算法案例264
6.3 令牌持有时间设计267
6.3.1 调度模型267
6.3.2 调度算法设计269
6.3.3 可达负载率分析271
6.3.4 调度算法案例272
6.4 时隙调度设计273
6.4.1 调度模型273
6.4.2 调度算法设计274
6.4.3 可达负载率分析276
6.4.4 调度算法案例277
6.5 带宽分配设计280
6.5.1 调度模型280
6.5.2 调度算法设计281
6.5.3 可达负载率分析284
6.5.4 信用量设计284
6.5.5 调度算法案例286
参考文献289
第7章 交换式网络优化设计290
7.1 拓扑结构规划290
7.1.1 拓扑结构分类290
7.1.2 拓扑结构描述296
7.1.3 拓扑性能估算299
7.2 通信任务分配304
7.2.1 任务分配原则304
7.2.2 任务分配方法305
7.2.3 工业组网例子309
7.3 路径规划311
7.3.1 加权路由算法311
7.3.2 延迟保障路由算法314
7.3.3 流量相干分析319
7.4 波长路由规划326
7.4.1 光网络波长路由概述326
7.4.2 WDM网络波长路由算法328
7.4.3 机载光网络波长路由算法332
7.5 负载匹配设计342
7.5.1 负载匹配分析342
7.5.2 优化匹配设计345
7.5.3 优化匹配例子分析349
7.6 时间触发调度设计351
7.6.1 时间触发调度模式351
7.6.2 可满足调度设计355
7.6.3 均匀时隙调度设计362
7.7 时钟同步设计368
7.7.1 时钟同步分析368
7.7.2 时钟同步精度仿真370
7.7.3 时钟同步对通信的影响374
参考文献377
第8章 机载网络实时性评价379
8.1 端到端延迟模型379
8.1.1 网络模型379
8.1.2 端到端延迟380
8.2 确定性网络演算382
8.2.1 基本概念382
8.2.2 基本网络演算方法385
8.2.3 分组网络演算方法392
8.2.4 偏置网络演算方法393
8.2.5 共轭网络演算方法397
8.2.6 实时网络演算方法399
8.3 随机网络演算402
8.3.1 基本概念402
8.3.2 随机网络演算基本模型404
8.3.3 AFDX网络随机演算406
8.3.4 TTE网络随机演算408
8.4 轨迹法412
8.4.1 基本概念412
8.4.2 基本轨迹法416
8.4.3 分组轨迹法419
8.4.4 偏置轨迹法421
8.5 整体法424
8.5.1 基本概念424
8.5.2 演算模型426
8.5.3 简单算例示意429
8.6 解析法悲观性430
8.6.1 基本概念430
8.6.2 网络演算悲观性431
8.6.3 轨迹法悲观性437
8.6.4 组网例子对比442
8.7 模型检查444
8.7.1 基本概念444
8.7.2 延迟计算示例446
8.8 仿真方法448
8.8.1 基本概念448
8.8.2 仿真建模示例451
8.9 测试方法458
8.9.1 基本概念458
8.9.2 测试模型示例462
参考文献466
第9章 机载网络可靠性评价470
9.1 网络可靠性评价技术470
9.1.1 可靠性研究发展470
9.1.2 网络故障分析473
9.2 网络设备可靠性模型476
9.2.1 基本模型476
9.2.2 失效率与概率分布477
9.2.3 硬件部件可靠性479
9.2.4 系统可靠性模型480
9.3 网络连通可靠性评价486
9.3.1 连通可靠性定义486
9.3.2 经典方法487
9.3.3 改进方法489
9.3.4 SCI网络可靠性分析490
9.4 网络业务可靠性评价494
9.4.1 业务可靠性定义494
9.4.2 研究方法494
9.4.3 WDM网络可靠性分析495
9.5 网络性能可靠性评价500
9.5.1 性能可靠性定义500
9.5.2 研究方法501
9.5.3 交换式网络可靠性分析502
参考文献511
