AFDX网络设计与验证的仿真和演示系统及其仿真和演示方法

摘要

本发明提出一种AFDX网络设计与验证的仿真和演示系统及其仿真和演示方法，用以指导设计AFDX网络。本发明系统主要包括综合航电网络设计模块、加载航电通信任务模块、合理性检查与验证模块、仿真模块、可加载的配置文件输出模块及网络演示系统模块等，提供了航电互连构型结构设计的功能，仿真模拟AFDX网络的通信任务，并在网络演示系统模块中验证所设计的网络拓扑。本发明方法主要是设计网络拓扑、模拟仿真航电通信任务并演示验证设计的网络，在过程中得到相关的技术参数，为AFDX网络设计提供设计依据。本发明为AFDX网络的设计提供了一种较为可靠地设计方案，缩短了设计时间，节约了成本，提高了设计效率。

主权项

一种AFDX网络设计与验证的仿真和演示系统，其特征在于，包括AFDX网络设计仿真系统和网络演示系统两部分，其中AFDX网络设计仿真系统包括综合航电网络设计模块(10)、加载航电通信任务模块(20)、数据输入与保存模块(30)、工程管理模块(40)、合理性检查与验证模块(50)、仿真模块(60)、可加载的配置文件输出模块(70)以及网络演算模块(80)；网络演示系统包括网络演示系统模块(90)；综合航电网络设计模块(10)由航电互连构型网络结构设计模块(11)、分区驻留模块(12)、消息编辑模块(13)、VL分配模块(14)和路径生成模块(15)组成；综合航电网络设计模块(10)直接从数据输入与保存模块(30)中导入航电互连构型结构，或者通过航电互连构型网络结构设计模块(11)设计航电互连构型结构；航电互连构型网络结构设计模块(11)在图形用户界面中根据用户定制的交换机和端系统，以及交换机和交换机的连接关系，创建航电互连构型结构的连接实例，并记录航电互连构型结构连接两端节点的端口标识和端口支持的速率；分区驻留模块(12)在图形用户界面中提供新建、修改及删除分区功能，实现分区在端系统上驻留，以及驻留分区的迁移和解除；分区驻留模块(12)根据加载航电通信任务模块(20)提取的分区信息将分区驻留在各个端系统中；消息编辑模块(13)对消息进行添加、修改、编辑或删除操作；所述消息指航电网络中的航电通信任务；新的消息中的分区从已有分区中选取，或者通过分区驻留模块(12)新建分区，然后再分配给各个端系统；VL分配模块(14)对消息编辑模块(13)中编辑好的消息，根据消息的源和目的分区信息创建VL信息；路径生成模块(15)根据VL分配模块(14)产生的VL信息来建立与之对应的虚拟链路路径；加载航电通信任务模块(20)用来导入并解析XML格式的航电通信任务，将读取出来的航电通信任务信息，转换为与综合航电网络设计模块(10)中的航电通信任务相同的数据结构；加载航电通信任务模块(20)将转换后航电通信任务信息在图形用户界面上按照表格形式显示出来，并给用户提供对航电通信任务进行添加、编辑及删除的操作；加载航电通信任务模块(20)还根据导入的航电通信任务属性中的源分区和目的分区信息，进行分区信息提取，并与航电互连构型结构的分区信息进行一致性检查和比较；加载航电通信任务模块(20)将转化格式后的航电通信任务传送给综合航电网络设计模块(10)；数据输入与保存模块(30)对综合航电网络设计模块(10)设计的航电互连构型结构进行存储，综合航电网络设计模块(10)能直接从数据输入与保存模块(30)中导入航电互连构型结构；工程管理模块(40)对综合航电网络设计模块(10)中的设计规则进行约束，以及对综合航电网络设计模块(10)中当前工程VL的多套路径方案进行集中管理，提供选择当前方案、切换不同方案，以及方案添加、删除和拷贝操作；合理性检查与验证模块(50)用来对综合航电网络设计模块(10)设计的工程进行验证，验证端系统VL数是否超过硬件要求、端系统VL设置是否符合物理链路速率要求，以及交换机内的VL设计是否超过硬件需求；用户在验证不合要求情况下返回修改，在验证符合要求情况下启动仿真模块(60)、可加载的配置文件输出模块(70)或者网络演算模块(80)；仿真模块(60)构建一个仿真对象，使用综合航电网络设计模块(10)中当前设计的航电互连构型结构的数据初始化该仿真对象中的网络构型、VL配置、消息配置的成员变量，根据用户输入的初始化消息仿真参数以及系统仿真时间进行仿真；可加载的配置文件输出模块(70)用于从综合航电网络设计模块(10)当前的航电互连构型结构中提取端系统配置文件和交换机配置文件的信息，以XML文件的格式输出，提供给网络演示系统模块(90)；网络演算模块(80)通过对综合航电网络设计模块(10)当前生成VL路径的AFDX网络采用确定性网络演算技术进行网络演算分析，利用突发度一致性原则和持续流量换算方法分析VL中消息的理论端到端延迟上界，将结果以列表的形式显示给用户；所述的突发度一致性原则是指：当VL经过多级交换机后，输出流量作为下一级网络元件的输入，导致一定程度的时间不确定性，因此网络延时经过多级交换机会导致扩散，由于有着相同传输路径的多条数据流在聚合时会造成突发度瞬变，但在其第一次流量聚合时就成型了，而流量聚合成型后交换过程中的比特流先后顺序相对不变，因此减少了聚合流量在后续节点传输过程中造成的扩散影响；持续流量换算方法是指：多条数据流经过同一交换机时竞争同一输出端口形成排队延迟，将其时间延迟参数转变成具有突发度包络的流量，而其持续流量的特征不变，对其进行下一级排队输出延迟的时间进行计算；网络演示系统模块(90)根据可加载的配置文件输出模块(70)输出的端系统配置文件和交换机配置文件完成对端系统和交换机的配置，控制模拟AFDX网络端系统的功能、静态配置交换机模拟AFDX交换机的转发功能，在模拟过程中对节点主机进行控制或监视；其中，AFDX为航空电子全双工交换式以太网；VL为虚拟链路；ID表示标识号。