關于交換式以太網用于航電系統(tǒng)的研究

李鵬 張鳳龍 陳軍

摘要：交換式以太網是廣播形式的網絡結構，在實踐應用環(huán)節(jié)容易受到信號干擾，影響網絡技術服務能力，需要對相關問題進行分析。本文主要研究交互式以太網的應用優(yōu)勢和特征，在此基礎上，對航電系統(tǒng)中交換式以太網的應用途徑進行研究，以期提升航電系統(tǒng)的整體運行效率，為相關工作提供技術便利。

關鍵詞：交換式結構;以太網;航電系統(tǒng)

前言：多路傳輸數(shù)據(jù)總線是航電系統(tǒng)的核心和主要部分，對系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行起到關鍵作用。目前應用較為廣泛的航空數(shù)據(jù)總線為MIL-STD-1553，和ARINC429，相關線路基于交換式以太網的應用，使得航電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通訊能力有效提升，相關人員應重視交互式以太網的應用優(yōu)勢，并且分析技術實現(xiàn)途徑。

1交換式以太網性能分析

1.1以太網優(yōu)勢

以太網屬于基帶總線類型的局域網，目前應用的以太網版本大約可細分為兩個類型，即DIX V1和DIX V2。在相關類型基礎上，也應用了IEEE802.3標準，使得以太網的應用更加科學高效，滿足各領域的實踐應用要求。目前，以太網的應用較為廣泛，其技術應用趨向成熟，開發(fā)工具和環(huán)境逐漸健全。

鑒于通信便利、速度和經濟性方面考慮，目前應用較為普遍的以太網速率在10M～100M之間。隨著技術成熟發(fā)展，千兆或萬兆的以太網應用具有現(xiàn)實可能性，對相關技術應用，勢必會提升行業(yè)整體運行效率。

1.2載波監(jiān)聽

載波監(jiān)聽是先進的技術手段，主要應用在以太網通訊系統(tǒng)中，主要指計算機在發(fā)送具體數(shù)據(jù)前，會對電纜進行監(jiān)聽，判斷系統(tǒng)中是否存在其他數(shù)據(jù)傳輸可能，由此避免數(shù)據(jù)信息碰撞，提升以太網整體服務水平[1]。

由于以太網是廣播通訊形式的一種，當某一站點發(fā)送信息時，網絡中相關頻段的站點均可接收到相關信息，為防止數(shù)據(jù)阻塞，影響實際工作效率，應減少系統(tǒng)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，提升工作效率，方式發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞影響正常工作能力。

1.3碰撞檢測

交換式以太網的碰撞檢測中，需要將最小數(shù)據(jù)幀長度設計在64字節(jié)，防止相關數(shù)據(jù)信息發(fā)送失敗問題出現(xiàn)。實踐應用中，每個監(jiān)聽站在總線空閑時可發(fā)送數(shù)據(jù)，倘若相關數(shù)據(jù)信息不能達到接收端，則可能發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞問題，相關研究人員應數(shù)據(jù)碰撞進行技術檢驗，使得交換式以太網在航電系統(tǒng)中具有應用優(yōu)勢。需要在任何負載情況下，數(shù)據(jù)信息均能得到有效發(fā)送，并且不獨占信息傳輸媒介。

2航空系統(tǒng)中交換式以太網應用途徑

2.1交換機改造

為提升網絡數(shù)據(jù)傳輸效率，促使航電系統(tǒng)中交換式以太網應用高效性，需要對交換機結構進行改善。交換機主要以數(shù)據(jù)源端和目的端為核心，提供點對點數(shù)據(jù)傳輸服務，對交換機進行改造可提升航電系統(tǒng)整體服務能力。傳統(tǒng)模式下，以共享式為主要結構的以太網，在數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收過程中容易發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞問題，影響航電系統(tǒng)服務能力提升，為有效改善這一問題，應用了交換式以太網，使得數(shù)據(jù)傳輸與應用更加具有時效性，減少數(shù)據(jù)信息延遲情況發(fā)生。

交換機的應用突破了以往以太網寬帶被獨占的問題，使得數(shù)據(jù)信息的獲取能力極大提升。實踐中，每個節(jié)點對應數(shù)據(jù)交換機的一個端口，可將以太網中的數(shù)據(jù)碰撞問題有效化解，并且形成若干子沖突區(qū)域，達到交換隔離的有效作用，極大提升了數(shù)據(jù)交換的及時性與確定性。航電系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)信息資源的應用效率較高，需要對數(shù)據(jù)進行加工應用。而基于交換機的改造為相關模式實現(xiàn)提供技術保障，使得航電系統(tǒng)整體服務效率提升，發(fā)揮交換機改造優(yōu)勢，提升航電系統(tǒng)整體運行水平，相關策略也是目前應用的先進技術手段。

航空系統(tǒng)中應用的交換式以太網使得數(shù)據(jù)信息的傳播效率獲得提升，需要對現(xiàn)有的網絡進行結構進行改進，重點加強對交換機的改進與調整，使得航電系統(tǒng)的整體運行能力得到強化。實踐工作中，也應對交換機改造技術和效益進行分析，注重在現(xiàn)有的技術條件下，實現(xiàn)航電系統(tǒng)應用性能的最大化。

2.2全雙工傳輸

雖然以太網應用具有一定的技術優(yōu)勢，通過交換式設計，使得每個端口可作為獨立的沖突域，但是整體上分析，交換式以太網仍然屬于半雙工通信模式，不能有效滿足信息數(shù)據(jù)的同時發(fā)送與接收，其通訊效率較低。為有效改善這一問題，設計并且應用了全雙工模式，使得端口間傳輸線路可同時滿足信息接收與發(fā)送需求，相關技術應用可不發(fā)生內部沖突，實現(xiàn)傳輸技術應用穩(wěn)定性與連續(xù)性。

航電系統(tǒng)設計中，每個裝置均帶有自己的交換機，交換機工作原理主要在于存儲式轉發(fā)，即對相關數(shù)據(jù)資源進行點對點發(fā)送，使得信息資源的交互與共享更加順暢，滿足航空系統(tǒng)穩(wěn)定性需求。實踐應用中，通過優(yōu)先權設計和數(shù)據(jù)包應用，對交換順序進行規(guī)范，由此可知，對交換式以太網的應用實現(xiàn)了航空系統(tǒng)優(yōu)化設計要求，可提升后臺指揮控制效率。

同時，為進一步提升以太網的服務能力，對載波監(jiān)聽的多路訪問進行嚴格要求，相關技術也被稱為載波監(jiān)聽多路訪問方法，CSMA的基本應用思路如下：以航電系統(tǒng)為例，在進行航空數(shù)據(jù)的獲取和應用過程中，通過對通信介質上的載波進行分析，當載波系統(tǒng)夾帶相關信息后，說明其他站點正在應用信道，需要等待介質平靜后，方可進行傳送處理;而信道上無栽培信息時，應及時傳遞相關控制信息，使得數(shù)據(jù)傳輸更加高效合理，滿足新時期載波傳輸現(xiàn)實需要。

2.3優(yōu)化拓撲結構

應用在航電系統(tǒng)中的網絡拓撲結構，由于冗余和通信環(huán)境影響，與以往的IEEE802.3標準存在差異性，需要對相關問題進行分析。為保證系統(tǒng)冗余，不僅要保證每個端系統(tǒng)End System與交換機Switch之間進行有效連接，同時，也需要每個交換機Switch之間保持雙向連接。以太網環(huán)境下，交換技術應用使得寬帶網絡更加高效便捷，提升了運行保證能力[2]。

航電系統(tǒng)中，由于技術要求更高，對交換式以太網拓撲結構設計提出明確要求，相關網絡結構需要具有足夠的穩(wěn)定性與安全性。實踐應用中，交互式以太網協(xié)議采用一種虛擬連接的方式，形成Virtual Link結構，相關結構定義了從信號發(fā)出端到目的端的單向連接形式，促使航電系統(tǒng)中相關數(shù)據(jù)資源能夠通過Virginiatual Link結構傳播。在MAC層面上，對每個終端分配了48位的地址識別符，將標識符號的后16位作為虛擬鏈接識別符號。

交換式以太網結構設計中，通過對MAC源文件格式的應用，可為每個IP地址的主機配置唯一的網絡地址信息，此時，用戶只需定義ID中的指定16位字段，便可對以太網的拓撲結構進行優(yōu)化[3]。航電系統(tǒng)中，基于交換式以太網拓撲結構設計，可使用冗余法減少數(shù)據(jù)丟失概率，通過對獨立的子系統(tǒng)進行設計，實現(xiàn)對信息資源的有效獲取，并且對相關數(shù)據(jù)層進行保護。當系統(tǒng)中某一部分出現(xiàn)故障時，不影響整體航電系統(tǒng)整體運行，因此，對拓撲結構進行優(yōu)化設計具有重要的應用價值，相關領域工作人員應對此提高重視力度。

結論：

綜上所述，在航空電子通信系統(tǒng)中，通過對交換機選擇應用、全雙工傳輸模式分析和拓撲結構優(yōu)化設計，交換式以太網的服務能力更強，可實現(xiàn)對先進技術合理應用，提升航電系統(tǒng)整體服務能力。同時，在技術應用過程中，應注重探究完善的制度體系，為相關方案與技術方法的貫徹落實提供必要保障。

參考文獻：

[1]周璇，何鋒，熊華鋼.DIMA系統(tǒng)網絡通信技術方案選擇[J].電光與控制，2019，26（11）：25-30.

[2]賈婷，胡斌，劉臺.基于FPGA實現(xiàn)千兆以太網二層交換[J].通信技術，2018，51（11）：2758-2764.

[3]梁延俊.航空電子通信系統(tǒng)中的關鍵技術研究[J].科技風，2018（28）：63.