機載懸掛物管理系統(tǒng)FC通信管理技術研究與實現(xiàn)

楊建茜, 王世奎, 于 峰

(航空工業(yè)西安航空計算技術研究所,西安 710065)

0 引言

MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線因可靠性高、傳輸延遲低以及確定的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c，被機載懸掛物管理系統(tǒng)(SMS)普遍采用構建武器系統(tǒng)通信總線，以滿足各掛點之間信息共享和數(shù)據(jù)交互。隨著飛機掛點數(shù)量的增多以及各掛點之間通信量的劇增，1 Mbit/s的傳輸帶寬和最多31個終端數(shù)量的限制已遠不能滿足海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男挛淦骱痛筝d彈量的多掛點需求[1-2]。交換式FC-AE-1553網(wǎng)絡相比傳統(tǒng)的MIL-STD-1553優(yōu)勢在于能夠利用交換機進行多節(jié)點并發(fā)操作[3]，為以信息網(wǎng)絡為中心的海、陸、空、天、電一體化聯(lián)合的立體戰(zhàn)爭[4]提供高速率、低延遲、高帶寬的傳輸方案。

美國SAE組織于2008年針對MIL-STD-1760E標準頒布了適用于飛機懸掛物接口要求的高速網(wǎng)絡標準AS5653，并分別于2012年和2014年提出修改版本AS5653A和AS5653B；美國的AH-64D長弓阿帕奇直升機，B1-B等飛機均啟用了FC-AE-1553協(xié)議[5]；據(jù)報道,RF-22、偵察機等型號武器系統(tǒng)上開始采用AS5653協(xié)議組建高帶寬的FC網(wǎng)絡，以提高飛機的作戰(zhàn)能力和偵察能力。國內(nèi)從2001年開始研究FC基礎協(xié)議，2006年開始分析研究FC-AE標準中的FC-AE-ASM協(xié)議和FC-AE-1553協(xié)議，而針對武器系統(tǒng)的高速網(wǎng)絡通信技術的研究幾乎空白。

依據(jù)AS5653B標準，結合機載SMS應用系統(tǒng)對總線數(shù)據(jù)傳輸確定性、實時性和有序性的需求，以及對命令、控制執(zhí)行的可追蹤性要求，圍繞FC-AE-1553協(xié)議分析研究機載SMS高速FC網(wǎng)絡在動態(tài)組網(wǎng)和通信調(diào)度管理等方面的相關技術，并規(guī)劃具體的實施方案。

1 機載SMS的FC網(wǎng)絡通信拓撲結構配置

FC-AE-1553基于MIL-STD-1553 Notice 2，在帶寬、地址空間、數(shù)據(jù)傳輸長度上進行了擴展，支持航空電子系統(tǒng)設備之間關鍵任務的低延遲、低開銷通信[6]。依據(jù)FC-AE-1553標準可組建兩類網(wǎng)絡拓撲模型:一種為集中控制模型，在該模型中整個網(wǎng)絡只有一個網(wǎng)絡控制器(NC)，管理并調(diào)度網(wǎng)絡所有節(jié)點的通信任務；另一種為分布控制模型，網(wǎng)絡中可以存在多個NC，實現(xiàn)物理上的域管理或基于任務的管理[7]。

AS5653B要求FC通信網(wǎng)絡中只能配置一個NC，而且該NC必須與網(wǎng)絡主交換機的第一個物理端口連接[8]。該要求確保了在FC交換網(wǎng)絡控制模式下，只能配置一個節(jié)點作為NC，實現(xiàn)FC網(wǎng)絡通信的統(tǒng)一調(diào)度和管理功能；任務懸掛物必須有能力承擔網(wǎng)絡終端(NT)的功能，完成通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送處理[8]。

AS5653B針對機載SMS應用場景，對FC通信網(wǎng)絡的節(jié)點端口類型、通信數(shù)據(jù)流方向以及網(wǎng)絡拓撲結構給出如圖1所示的配置結構。

圖1 機載SMS的FC通信網(wǎng)絡配置結構Fig.1 FC communication network configuration for SMS

2 機載SMS高速FC網(wǎng)絡通信管理技術分析

針對武器系統(tǒng)掛點數(shù)量多、掛點在不同作戰(zhàn)環(huán)境下懸掛物配置不同等特點，要求新一代的SMS能夠在動態(tài)組網(wǎng)和高速傳輸?shù)汝P鍵技術上深入研究和仿真試驗[9]，該舉措是促使標準研究走向?qū)嶋H應用的有效途徑。鑒此，本文將針對SMS采用FC組建高網(wǎng)絡通信的管理技術展開研究。

機載SMS高速FC網(wǎng)絡通信管理涉及的關鍵技術主要包括：1) 節(jié)點初始化控制與管理策略；2) 網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略；3) 節(jié)點有效狀態(tài)監(jiān)控與管理策略。

2.1 節(jié)點初始化控制與管理策略

節(jié)點初始化控制與管理技術是NC/NT節(jié)點在加電或復位狀態(tài)下，通過一系列顯式操作，完成節(jié)點初始化和FC通信參數(shù)傳遞功能，是進入FC有效通信狀態(tài)的前提條件。

節(jié)點初始化控制與管理過程由端口注冊和進程注冊兩部分操作組成，在執(zhí)行順序上要求進程注冊必須在端口注冊成功的條件下才可執(zhí)行。

為了實現(xiàn)對網(wǎng)絡節(jié)點實時、動態(tài)的監(jiān)控和管理需求，端口注冊和進程注冊均采用顯式注冊方式。

端口顯式注冊功能根據(jù)節(jié)點端口類型的不同分為F端口顯式注冊(FLOGI)和N端口顯式注冊(PLOGI)，該注冊功能分別通過FC擴展鏈路服務(ELS)中的FLOGI和PLOGI命令實現(xiàn)，實現(xiàn)過程如圖2、圖3所示。

圖2 FLOGI實現(xiàn)過程示意圖Fig.2 Schematic of realization process for FLOGI

圖3 PLOGI/PRLI/PRLO/LOGO實現(xiàn)過程示意圖Fig.3 Schematic of realization process for PLOGI/PRLI/ PRLO/LOGO

SMS應用軟件在加載過程中，只需將系統(tǒng)預定義的網(wǎng)絡各節(jié)點地址信息以配置文件的形式加載到FC網(wǎng)絡交換機(Swicth)上。節(jié)點通過執(zhí)行FLOGI，不僅可識別交換機存在與否，還可獲取系統(tǒng)配置的端口地址和FC流控信息；在獲得端口地址的前提下，通過執(zhí)行PLOGI，實現(xiàn)FC-AE-1553通信節(jié)點之間通信參數(shù)(如端口名、節(jié)點或交換機名),通信信息(如命令服務參數(shù)、類服務參數(shù))和超時信息(如錯誤識別超時值E_D_TOV、資源分配超時值R_A_TOV和接收器發(fā)送器超時值R_T_TOV)的交換，為FC-AE-1553通信的有效性和異常情況的識別提供評判依據(jù)。

在完成端口顯式注冊的前提下才可執(zhí)行進程顯式注冊(PRLI)。PRLI為通信節(jié)點在執(zhí)行FC-4層的應用協(xié)議建立一種操作環(huán)境，該操作環(huán)境包括建立通信節(jié)點間的映像對、通信節(jié)點之間交換服務參數(shù)等。PRLI的實現(xiàn)過程如圖3所示。

FC-AE-1553作為FC-4層的應用協(xié)議，通過執(zhí)行顯式的PRLI，在相互通信的節(jié)點機之間傳遞執(zhí)行FC-AE-1553協(xié)議的服務參數(shù)，該服務參數(shù)包括：節(jié)點機的工作模式(NC或NT),需要的FC-AE-1553交換配置(包括NC命令序列、NT命令序列、NT-NT命令序列以及方式命令序列)要求,NT的狀態(tài)序列設置要求以及與通信相關的超時信息配置要求等。為了便于FC-AE-1553通信協(xié)議的實施，PRLI操作一般要求由NC發(fā)起，根據(jù)系統(tǒng)通信任務的需求進行配置。

NC節(jié)點通過執(zhí)行網(wǎng)絡節(jié)點初始化控制與管理策略可繪制出整個FC-AE-1553網(wǎng)絡通信有效節(jié)點的拓撲結構，為后續(xù)的通信調(diào)度提供高效的調(diào)度依據(jù)；NT節(jié)點通過執(zhí)行網(wǎng)絡節(jié)點初始化控制與管理策略可實現(xiàn)節(jié)點有效狀態(tài)的初始化并進入FC-AE-1553有效通信狀態(tài)。

節(jié)點在完成初始化控制與管理功能后就具備FC-AE-1553通信的能力，可開始正常的FC-AE-1553通信。

2.2 網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略

FC-AE-1553作為FC-4層的應用協(xié)議，完成SMS應用層任務中命令、控制和文件的傳輸。消息傳輸以交換(Exchange)為單元，根據(jù)傳輸類型的不同，交換由FC-AE-1553命令序列、狀態(tài)序列或數(shù)據(jù)序列組成。交換的類型主要包括：NC-NT的交換、NT-NC的交換、NT-NT的交換、方式命令交換以及廣播交換。

命令、控制類消息攜帶的數(shù)據(jù)較少，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性和確定性要求較高。針對以上特征以單幀的形式封裝FC-AE-1553命令序列、狀態(tài)序列和數(shù)據(jù)序列。

文件傳輸主要針對塊數(shù)據(jù)(Mass Data)傳輸，這類消息攜帶的數(shù)據(jù)量相對較大，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴⒁恢滦院陀行蛐砸筝^高；在消息組織上命令序列、狀態(tài)序列和數(shù)據(jù)序列分別獨立封裝，數(shù)據(jù)幀采用多序列組合交換的方式進行封裝，為了減少傳輸處理延遲，使能實現(xiàn)FC-AE-1553“抑制狀態(tài)(Suppress Status)”和“NT Burst Size Request”功能。

文件的拆分和組裝管理策略是文件傳輸?shù)囊粋€關鍵技術，文件的發(fā)送方和接收方均需按照該策略對文件進行拆分或組裝FC-AE-1553數(shù)據(jù)序列。文件的拆分和組裝管理策略要求：首先，設定幀的最大有效負載長度，根據(jù)設定的幀長度和文件長度將文件拆分成幀；其次，設定一個序列中幀的最大個數(shù)，據(jù)此將幀封裝成序列；最后，設定一個交換中序列的最大個數(shù)，據(jù)此將序列封裝成交換。對于封裝的序列要求包括序列標號、序列開始標識和序列結束標識等信息；對于封裝的幀必須包括幀序號、幀在文件中的標號、幀開始標識、幀結束標識以及幀的有效數(shù)據(jù)長度等信息。按照以上策略設計的文件拆分和組裝管理的數(shù)據(jù)結構模型如圖4所示。文件的拆分和組裝管理策略可以有效確保文件在傳輸過程的完整性、一致性和有序性。

NC作為機載SMS高速FC網(wǎng)絡配置的唯一網(wǎng)絡控制器，承擔著整個FC-AE-1553網(wǎng)絡通信的統(tǒng)一調(diào)度和管理任務，該任務依據(jù)FC-AE-1553網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略實施。

圖4 文件管理數(shù)據(jù)結構Fig.4 Data structure for file management

網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略由網(wǎng)絡管理和通信調(diào)度管理兩部分構成。在網(wǎng)絡管理功能中，NC通過監(jiān)控每一組交換傳輸獲取相應的通信參數(shù)，與預定義參數(shù)比較做出傳輸有效性的評價，并將該評價的結果實時記錄在網(wǎng)絡管理表中。在網(wǎng)絡通信調(diào)度管理中，NC根據(jù)系統(tǒng)配置的通信調(diào)度表獲取當前需要調(diào)度發(fā)送的命令序列，通過解析獲取該命令序列的源節(jié)點地址，判斷該地址是否為本節(jié)點地址，如果是則使能該命令序列的發(fā)送，否則放棄發(fā)送依次查詢下一條命令序列。以此方式輪詢通信調(diào)度表實現(xiàn)FC網(wǎng)絡通信調(diào)度任務。

網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略規(guī)劃了網(wǎng)絡管理表和通信調(diào)度表2種數(shù)據(jù)結構。網(wǎng)絡管理表實時、動態(tài)地記錄了網(wǎng)絡連接節(jié)點的工作狀態(tài)，NC可以根據(jù)該表動態(tài)地繪制網(wǎng)絡拓撲結構，為網(wǎng)絡有效調(diào)度提供參考依據(jù);通信調(diào)度表由系統(tǒng)根據(jù)通信任務的需求配置，該表為系統(tǒng)通信任務調(diào)度排列表，每一個傳輸任務對應的內(nèi)容包括通信數(shù)據(jù)的源節(jié)點,目的節(jié)點,數(shù)據(jù)類型(命令、控制、文件),有效數(shù)據(jù)長度,觸發(fā)傳輸?shù)臈l件(事件、周期),最大延遲時間,其他特殊要求(緊急消息、系統(tǒng)時鐘同步)等。

在組織和規(guī)劃通信調(diào)度表時應綜合考慮數(shù)據(jù)產(chǎn)生的條件和傳輸?shù)臅r間特性等因素，對于條件觸發(fā)的事件性消息本著觸發(fā)即傳輸?shù)脑瓌t，通過設置較高優(yōu)先級，實現(xiàn)盡快盡早的調(diào)度；對于時間觸發(fā)的消息本著滿足周期即被調(diào)度的原則，同一個周期如果有多個消息的調(diào)度需要緊急處理可通過設置優(yōu)先級實現(xiàn)優(yōu)先調(diào)度，如果無特殊要求按照輪詢的方式依次調(diào)度。當事件消息和周期消息調(diào)度發(fā)生沖突時，按照消息的優(yōu)先級執(zhí)行調(diào)度。無論哪種情況在確定調(diào)度方案時都必須充分考慮消息傳輸?shù)难訒r和抖動對整個網(wǎng)絡通信調(diào)度的影響。

2.3 節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理策略

FC網(wǎng)絡節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理是對網(wǎng)絡中連接節(jié)點的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和動態(tài)管理的一種策略，該策略由節(jié)點網(wǎng)絡有效活動的啟動、追蹤管理以及終止3部分組成。在FC網(wǎng)絡通信過程中，節(jié)點的工作狀態(tài)及轉換關系如圖5所示。圖5中,矩形框表示節(jié)點狀態(tài)轉換的條件，橢圓表示節(jié)點狀態(tài)。

圖5 FC網(wǎng)絡通信中節(jié)點運行狀態(tài)轉換示意圖Fig.5 Node state transition during FC network communication

節(jié)點網(wǎng)絡有效活動的啟動也稱為節(jié)點上網(wǎng)管理。在上電或復位狀態(tài)，節(jié)點通過執(zhí)行初始化控制與管理功能實現(xiàn)上網(wǎng)管理。首先，節(jié)點通過端口顯式注冊獲取系統(tǒng)配置的端口物理地址和相關的通信服務參數(shù)；通過進程顯式注冊使節(jié)點機獲得執(zhí)行FC-AE-1553通信的相關參數(shù)，具備FC-AE-1553通信的能力，此時的節(jié)點狀態(tài)稱為上網(wǎng)狀態(tài)，這個操作過程稱為節(jié)點上網(wǎng)管理過程。

節(jié)點網(wǎng)絡有效活動的終止也稱為節(jié)點下網(wǎng)管理，該功能通過執(zhí)行進程顯式注銷實現(xiàn)。進程顯式注銷(PRLO)與PRLI功能相反。節(jié)點在PRLO時將釋放PRLI申請的所有資源，并終止與本節(jié)點相關的所有FC-AE-1553通信調(diào)度。PRLO實現(xiàn)過程與PRLI類同，通過定義的ELS操作實現(xiàn)。當節(jié)點執(zhí)行PRLO處于下網(wǎng)狀態(tài)時，如果需要恢復FC-AE-1553通信能力，必須再次執(zhí)行PRLI完成上網(wǎng)管理進入FC-AE-1553有效通信狀態(tài)。

節(jié)點網(wǎng)絡有效活動的追蹤和管理是以通信中的交換為對象，對交換的命令序列、狀態(tài)序列和數(shù)據(jù)序列的發(fā)送、接收等時間信息進行采集和計算，參考FC-AE-1553協(xié)議定義的6類時鐘信息，對傳輸?shù)挠行院驼_性做出評判。6類時鐘包括NT_C/S_TOV，NT_C-D/S_BURST_TOV，NC_C/S_TOV，NC_C-D/S_BURST_TOV，C-S/D_TX_TOV以及C-S/D_RX_TOV[10]，網(wǎng)絡中所有節(jié)點均配置以上6類時鐘信息。上電或復位時系統(tǒng)將各節(jié)點的時鐘信息加載在NC節(jié)點上；在初始化控制與管理過程中,NC通過組織并發(fā)送PRLI請求,將攜帶的時鐘信息傳遞給各NT。在FC-AE-1553通信中，NT節(jié)點采集、記錄命令序列、數(shù)據(jù)序列接收或發(fā)送的時間點，參照6類時鐘信息計算需要的時間段，與系統(tǒng)給定的參考時間比較，將結果反映在狀態(tài)序列中并發(fā)送；作為NC，與NT一樣，需要采集、記錄并計算每一次交換的相應時間，參照系統(tǒng)給定的6類時鐘信息評判此次交換的有效性和正確性。

除了對交換過程中以上6類時鐘信息進行監(jiān)控和管理外，還需要對交換的命令序列、狀態(tài)序列以及數(shù)據(jù)序列的有效性和正確性進行評判，作為節(jié)點網(wǎng)絡有效活動的追蹤和管理的一項指標。

在通信過程中，如果需要終止FC-AE-1553通信可通過執(zhí)行進程注銷(PRLO)功能，啟動下網(wǎng)管理并釋放相關資源結束FC-AE-1553通信；如果需要結束FC通信，必須再執(zhí)行端口顯式注銷(LOGO)功能，釋放PLOGI和FLOGI申請的所有有效資源并終止FC通信。LOGO的實現(xiàn)過程與PLOGI類同，通過指定的ELS操作實現(xiàn)。

規(guī)劃節(jié)點有效狀態(tài)的追蹤和管理以及上下網(wǎng)過程控制管理是為了能夠?qū)C-AE-1553網(wǎng)絡通信過程實現(xiàn)實時、動態(tài)的監(jiān)控和管理，提高FC網(wǎng)絡通信的綜合管理水平。

3 機載SMS高速FC網(wǎng)絡通信管理技術的實現(xiàn)

3.1 節(jié)點初始化控制與管理的實現(xiàn)

上電或復位狀態(tài)，NC/NT節(jié)點通過執(zhí)行初始化控制與管理功能完成節(jié)點上電初始化操作。初始化控制與管理功能由F端口顯式注冊(FLOGI)、N端口顯式注冊(PLOGI)以及進程顯式注冊(PRLI)3部分組成，3部分實現(xiàn)流程如圖6所示。

圖6 FLOGI/PLOGI/PRLI顯式注冊操作流程Fig.6 FLOGI/PLOGI/PRLI explicit login operation process

NC/NT節(jié)點上電主動向交換機發(fā)送FLOGI請求，當交換機檢測到FLOGI請求時,根據(jù)接收該請求的端口地址在系統(tǒng)配置文件中查找匹配的NC/NT節(jié)點端口的物理地址，用該地址組織FLOGI應答序列并發(fā)送，實現(xiàn)系統(tǒng)分配的NC/NT節(jié)點端口物理地址的動態(tài)分配。

NC/NT節(jié)點獲得端口物理地址后，根據(jù)系統(tǒng)配置要求，組織PLOGI請求并向即將通信的節(jié)點發(fā)送，以此實現(xiàn)通信節(jié)點機之間命令參數(shù)、類服務參數(shù)、傳輸超時參數(shù)以及節(jié)點信息的相互傳遞。

端口注冊結束后，作為網(wǎng)絡的統(tǒng)一調(diào)度者,NC根據(jù)系統(tǒng)配置的FC網(wǎng)絡拓撲結構,依次向連接的各NT組織發(fā)送PRLI請求；當接收到NT回復的PRLI應答序列時，評判PRLI執(zhí)行的正確性，根據(jù)此評判結果完成NT的上網(wǎng)(online)管理并記錄相關信息。完成上網(wǎng)管理的NT節(jié)點進入FC-AE-1553有效通信狀態(tài)，可以開始正常的FC-AE-1553通信。NC/NT節(jié)點機初始化控制與管理實現(xiàn)流程如圖7a所示，交換機初始化控制與管理實現(xiàn)流程如圖7b所示。

圖7 NC/NT節(jié)點機和交換機初始化控制與管理流程 Fig.7 Initial control and management process of NC/NT node machine and interchanger

3.2 網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理的實現(xiàn)

網(wǎng)絡管理表由FLOGI,PLOGI,LOGO，PRLI，PRLO等與節(jié)點管理類操作相關的命令構成，為了實現(xiàn)NC對FC網(wǎng)絡通信的統(tǒng)一調(diào)度和管理功能，網(wǎng)絡管理表為NC，NT節(jié)點均配置了FLOGI請求命令，而其他命令均配置為NC請求類型；通信調(diào)度表由系統(tǒng)通信任務相關的命令構成。上電或復位完成后，各節(jié)點根據(jù)系統(tǒng)配置信息設置本節(jié)點的工作模式(NC/NT)，并根據(jù)該工作模式完成網(wǎng)絡管理表和通信調(diào)度表的加載功能。

NC/NT節(jié)點完成網(wǎng)絡管理表和通信調(diào)度表的加載任務后進入初始化控制與管理流程，在FLOGI，PLOGI和PRLI操作均正常的情況下完成上網(wǎng)管理功能并進入FC-AE-1553有效通信狀態(tài)，開始正常的FC-AE-1553通信，具體的實現(xiàn)流程如圖8所示。NC對網(wǎng)絡管理表和通信調(diào)度表采取獨立管理、統(tǒng)一調(diào)度的原則，根據(jù)各節(jié)點的工作狀態(tài)(見圖5)實施統(tǒng)一調(diào)度。在上電或復位狀態(tài)下，NC將所有NT均標注為下網(wǎng)狀態(tài)，僅啟動網(wǎng)絡管理表的周期調(diào)度，當查詢到某NT進入到FC-AE-1553有效通信狀態(tài)時，啟動通信調(diào)度表工作，查詢與該NT匹配的命令并啟動傳輸，同時停止網(wǎng)絡管理中與該NT相關的命令的傳輸；在FC-AE-1553通信中當某NT下網(wǎng)進入FC有效通信狀態(tài)時，NC將停止通信調(diào)度表中該NT的相關命令的調(diào)度，并啟動網(wǎng)絡管理中與該NT相關的命令的傳輸。

圖8 FC網(wǎng)絡通信管理和調(diào)度流程
Fig.8 FC network management and scheduling process

NC對通信調(diào)度表采取條件激勵或時間觸發(fā)的調(diào)度策略，并在交換結束時對此次交換傳輸?shù)挠行院驼_性進行識別和管理；當滿足調(diào)度條件的命令有多個時，NC將基于命令的優(yōu)先級實施調(diào)度和管理，因此每條調(diào)度命令均需配置優(yōu)先級。

3.3 節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理的實現(xiàn)

對于網(wǎng)絡節(jié)點有效活動的監(jiān)控和管理主要針對以下幾個方面展開：1) 針對6類時鐘信息，對傳輸超時實施監(jiān)控和管理；2) 針對數(shù)據(jù)傳輸，對傳輸數(shù)據(jù)的有效性和正確性實施監(jiān)控和管理；3) 節(jié)點失效處理。

針對FC通信過程中傳輸超時的監(jiān)控和管理:首先，確定監(jiān)控的時鐘信息和采集時鐘信息的時間段；其次，在選定的時間段采集并記錄相關時鐘信息；最后，對采集的時鐘信息進行計算，與6類時鐘中對應的時間參數(shù)比較，評判當前傳輸?shù)某瑫r情況并作對應的處理。以時間參數(shù)NT_C/S_TOV舉例說明。NC需要在命令序列發(fā)送結束時采集時鐘并記錄為t1，在接收到NT回復的狀態(tài)序列時采集時鐘并記錄為t2，計算t2減t1的差值與參數(shù)NT_C/S_TOV比較，如果差值大于或等于NT_C/S_TOV，則表示傳輸超時，否則表示傳輸正常；其他超時信息參照以上方式進行處理。

針對FC通信過程中節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院驼_性監(jiān)控和管理，要求在每次傳輸結束時，對數(shù)據(jù)的有效性和正確性進行檢測，檢測的內(nèi)容包括：SOF，EOF，幀頭，F(xiàn)C-AE-1553幀頭，校驗，CRC，序列以及交換等。

在FC通信過程中，通過對節(jié)點傳輸超時和傳輸數(shù)據(jù)有效性、正確性進行監(jiān)控，以此信息作為評估節(jié)點工作有效的條件。當判定節(jié)點無效時，必須對該節(jié)點實施下網(wǎng)管理，以終止無效的通信，提高網(wǎng)絡通信的有效率。下網(wǎng)管理通過NC啟動無效節(jié)點的PRLO命令和LOGO命令實施，同時遍歷通信調(diào)度表禁止無效節(jié)點的消息傳輸。

FC通信網(wǎng)絡節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理功能，為SMS應用軟件提供透明、便捷的網(wǎng)絡管理服務。

4 仿真驗證

為了檢驗機載SMS高速FC網(wǎng)絡通信管理方案的可行性和正確性，基于OPNET Modeler仿真工具，將節(jié)點初始化控制與管理策略、網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理策略和網(wǎng)絡節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理策略作為網(wǎng)絡管理協(xié)議進行仿真設計并分析。

以機載SMS為應用場景，建立的FC通信網(wǎng)絡模型如圖9所示，模擬SMS系統(tǒng)應用任務，配置網(wǎng)絡管理表和通信調(diào)度表。網(wǎng)絡管理表用于管理各NT的上下網(wǎng)操作，其內(nèi)容包括節(jié)點注冊、注銷和進程注冊、注銷操作命令；通信調(diào)度表為模擬的應用任務調(diào)度序列，由NC-NT，NT-NC，NT-NT，方式命令以及廣播命令等命令序列組成。

在進程建模中，完成節(jié)點初始化控制與管理、網(wǎng)絡通信調(diào)度與管理以及節(jié)點有效活動監(jiān)控和管理的仿真設計。

圖9 協(xié)議仿真建立的通信網(wǎng)絡模型Fig.9 Communication network model for protocol simulation

建模設計完成后，針對2.3節(jié)的6類時鐘和網(wǎng)絡吞吐量配置統(tǒng)計探針，分別對6類時鐘和吞吐量進行分析。從仿真的結果看，被檢測的6類時鐘均在AS5653標準給定的時間范圍內(nèi)；鏈路帶寬設定為1 Gbit/s，當任務調(diào)度的時間間隔為100 μs時，吞吐量達到660 Mbit/s。

仿真結果表明,機載SMS高速FC網(wǎng)絡通信管理方案正確、可行，能夠滿足新一代機載SMS多掛點、高帶寬、低延遲的傳輸需求。

5 結束語

本文以機載SMS為應用場景，結合機載武器系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，提出采用FC光纖組建SMS高速通信網(wǎng)絡的管理策略和實施方案，并通過OPNET仿真，進一步驗證了該方案不僅能夠?qū)崿F(xiàn)機載SMS實時、動態(tài)組網(wǎng)的需求，而且能夠滿足數(shù)據(jù)低延遲、高帶寬、高可靠性的傳輸要求,該方案可以為新一代機載SMS采用FC組建高速網(wǎng)絡提供技術模型。

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