Tazawa, 2, 3 Xu Wenlong, Xu constante 3, Li Xiaoyu 1,2
(1. Xi'an Institut de la China Aviation Industry Aviation technologie de l'informatique, Xi'an 710068, 2 Laboratoire clé de l'ASIC et système de conception Micro Aviation Technology, Xi'an 710068; 3. Xi'an Xiang Teng Microelectronics Technology Co., Ltd, Xi'an 710068)
Fibre Channel est un protocole de communication de haute performance adaptée à une demande de transmission de données est conçu pour répondre à une structure de système normalisé, adapté pour la grande vitesse, grande fiabilité, la communication efficace de l'information et des exigences de traitement, qui a été largement adoptée dans le prochain système avionique de génération . En fonction des besoins des systèmes d'avionique pour le réseau avionique, il introduit l'origine et le développement du protocole FC, le modèle en couches de protocole FC, format de trame de transport FC, ainsi que la gestion des erreurs et la gestion de la redondance FC support de transport de réseau, analyse approfondie basée sur protocole FC et les caractéristiques de construction de la topologie du réseau, afin d'illustrer davantage la tendance du développement futur du réseau FC, le réseau est construit sur la base de la technologie de communication de réseau fibre Channel et fournit une base théorique.
Fibre Channel, le protocole FC, la construction du réseau FC
Comme la technologie informatique, la technologie de communication et de la technologie de construction de réseau, le système avionique plus unifié, la flexibilité et la facilité de direction d'intégration, les exigences de transmission de données du réseau de bus augmente également. Fibre Channel (Fibre Channel, dénommé FC) avec une bande passante élevée, à faible temps de latence, la transmission à longue distance, la topologie flexible, les protocoles de couche supérieure à support multiple, etc. , est un protocole de communication pour recevoir les demandes de transfert de données à haut rendement et de conception.
Le courant Fibre Channel a été largement adopté dans le monde des affaires, et peut fournir une nouvelle génération de systèmes d'avionique sous le support de construction du réseau avionique unifié. Institut national américain de normalisation a mis en place un sous-comité pour Fibre Channel Systems Avionics (ANSI FC-AE), le sous-comité avec Boeing, Lockheed Martin et d'autres coopération pour développer un ensemble de systèmes d'avionique dédiés le sous-ensemble de protocole FC, à savoir, l'environnement de canal de fibres (FC-AE), dans laquelle le FC est un protocole de haut niveau utilisé dans l'anonyme FC-AE signé messaging Protocol (FC-AE-ASM). Fibre Channel pour remplacer le réseau avionique principal actuel MIL-STD-1553, est devenue une tendance inévitable dans le développement des systèmes d'avionique, Fibre Channel deviendra le premier choix de construire une nouvelle génération de réseau avionique unifié.
Fibre Channel La combinaison de flexibilité et de canal de transmission de réseau à haut débit transmis en même temps, en utilisant la structure hiérarchique, il est divisé en cinq couches: FC-0, FC-1 FC-2, CF 3 et CF-4; définit trois topologies: point à point, commuté, réseau de boucle arbitrée, à la fois atteindre facilement l'efficacité de la transmission à grande vitesse, tout en offrant une grande flexibilité, en particulier la topologie d'un réseau commuté, reliés entre eux comme équipements complexes il offre une bonne solution.
Key Technology Fibre Channel 1
En Fibre Channel COTS, qui combine les concepts de réseaux informatiques et canal de données, il a proposé un autre canal du système d'interconnexion traditionnel et la structure du réseau, ayant une grande propriété en temps réel, une grande fiabilité, une bande passante élevée, haute technologies de réseau ouvert rentables. En utilisant une technologie de canal de transmission de signaux de commande, l'utilisation de l'arbitrage ou de partager l'accord d'échange avec les conflits, et l'utilisation de la stratégie de contrôle de flux basé sur le crédit.
1.1 FC modèle de stratification de protocole
Et un modèle de couche réseau commun OSI7 similaire, le protocole FC utilise également un modèle de protocole en couches, respectivement, FC-0, FC-1 FC-2, 4-FC et de la couche FC-3, comme représenté sur la Fig. Dans lequel la couche FC-0 définit les caractéristiques physiques de l'interface et le milieu; FC-1 définit le protocole codec et transmission; couche FC-2 définit les règles pour la transmission de données; couche FC-3 fournit un besoin général de certaines fonctionnalités avancées services; couche FC-4 fournit un protocole de FC de mappage de protocole de couche supérieure.
T11 groupe a développé une série de normes contraindre les couches de fonctionnalités spécifiques de protocole sont les suivants:
FC-PH (Fibre Channel physique et interface de signalisation): limite le FC-0, FC-1, doit suivre une couche FC-2 prédéterminée définit une spécification détaillée des protocoles mécaniques, optiques, de signalisation et lorsque l'ordinateur direct.
FC-FS (Fibre Channel cadrage et Singnaling): contraint le FC-1 FC-2, doivent suivre une couche FC-3 prédéterminée, qui définit la commande de base des caractéristiques de transmission des FC et les services publics.
Canal associé au développement de l'IIP, SCSI, HIPPI, et les normes comme FC-4 du carcinome basocellulaire superficiel couche, FC-AE liés au réseau, FC-AV, les normes FC-SW.
applications FC-AE en avionique concerne la commande, le contrôle, la surveillance, la simulation, le traitement des signaux et des capteurs / vidéo aspect de distribution de données. FC-AE comprend cinq sections: messagerie anonyme unsigned FC-AE-ASM (Anonyme abonné de messagerie), MIL-STD-1553 protocole de haut niveau FC-AE-1553, Virtual Interface FC-AE-VI (Virtual Interface) , FC protocole léger FC-AE-LP (protocole léger), le protocole d'accès mémoire direct à distance FC-AE-RDMA (accès mémoire direct à distance) . Chaque section de support un ou plusieurs protocoles de haut niveau et topologies, en temps réel réseau Fibre Channel propose, avec la capacité de prendre en charge différentes exigences du système avionique du réseau.
FC-AV définit l'organisation en utilisant la commutation de Fibre Channel, la séquence, cadre, méthode standard de transmission audio, vidéo, des données auxiliaires, et des courants de commande, fournit une interface standard pour l'interconnexion entre les dispositifs vidéo. communication FC-AV simple interface de protocole de commande FC-AV PCHP, la source vidéo pour fournir une interface de communication à grande vitesse, et le support pour diverses topologies entre le dispositif d'affichage.
1.2 topologie du réseau FC
topologie FC FC étroitement lié au type de noeud, à savoir différentes topologies de réseaux différents types de noeud sont appliquées. Avant de décrire la topologie FC est donnée ci-dessous pour illustrer les concepts pertinents:
(1) N_Port: port de noeud Port noeud, le terminal de communication de canal de fibre, l'expéditeur peut agir comme une réponse matérielle ou d'une entité, comprenant un dispositif de commande de lien (LCF), mais pas dans la topologie de la boucle arbitrée.
(2) L_Port: terminal de communication Fibre Channel, l'expéditeur peut agir comme une réponse matérielle ou d'une entité, comprenant un dispositif de commande de lien (LCF), et prend en charge la topologie de la boucle arbitrée.
(3) NL_Port: Noeud de boucle orifice de boucle de noeud Port, tandis que le dispositif d'orifice muni d'orifices FC et N L fonctionnalité de port.
(4) F_Port: ports fibre de ports de tissu, pour l'échange port de connexion, située dans la structure de commutation de liaison FC et un appareil de commande pour un commutateur interne couplé à N ports.
(5) FL_Port: port de boucle de tissu de fibres de port en boucle, située à l'intérieur de la matrice de commutation commute pour le dispositif de commande de liaison N et FC connecté au port, tandis que comme un noeud dans la boucle arbitrée utilisé.
FC norme définit trois topologies de base point à point, la boucle arbitrée et la matrice de commutation.
(1) la topologie du réseau de pairs. la topologie du réseau de pairs en communication 2 N-Port directement connecté, sans échanger réseau, la topologie du réseau représenté sur la figure 2. La topologie du réseau avec une bande passante élevée, la transmission de données à faible latence et l'ordre des avantages dans l'application, la topologie du réseau, mais l'évolutivité pauvres et flexibilité.
(2) une topologie de réseau en anneau de l'installation secondaire. topologie en anneau de l'installation secondaire permet deux ou plus de communication avec l'autre sans l'utilisation du réseau L-Port-commuté, un support secondaire en circuit en boucle plantée dans le même point dans le temps. Lorsque deux L-Port communiquent entre eux, la topologie du réseau en anneau de l'installation secondaire pour soutenir simultanée et symétrique débit à deux voies. Structure de la topologie réseau montre la figure 3. La topologie du réseau est faible coût, mais une mauvaise tolérance aux pannes, une bande passante plus faible.
(3) commuté topologie du réseau. topologie réseau est commuté à l'aide des commutateurs nécessiteront connectés N_Port pour communiquer une configuration de réseau de communication. En théorie, le nombre de périphériques connectés à la structure jusqu'à 5.000.000 ou plus, et les communications à haut débit permet à plusieurs appareils en même temps. Sa topologie de réseau de la figure 4. La topologie du réseau est une meilleure évolutivité, une bande passante élevée, isolement et forte, mais le coût élevé de la construction du réseau, difficile à concevoir.
(4) convergent topologie du réseau. Dans la pratique, une topologie de réseau, et ne peut pas répondre aux besoins des différents besoins d'application pour être plus que les topologies de réseau de base utilisés en combinaison, une construction de fusion plus approprié pour les environnements réseau. Le réseau combine les avantages des réseaux ci-dessus, fournit une solution pour le réseau complexe des environnements FC construction.
1.3 FC Caractéristiques techniques
1.3.1 format de trame FC
FC unité de base du réseau de transmission de données est une trame FC, le format de la trame est donnée uniforme dans une FC-2 prédéterminée: une est la trame SOF FC, le contenu de la trame et EOF 3 parties, et le contenu de la trame peut être divisée en en-tête, un champ de données et une des pièces de CRC 3. FC format de trame représenté sur la figure.
des parties respectives de la trame est expliquée comme suit:
SOF et EOF (1.): Les deux ensembles ordonnés pour identifier les trames de début et de fin, et SOF et EOF dans des trames différentes, les différentes valeurs de l'environnement spécifique d'utilisation est le même pas.
(2) Préambule: Dans le format de trame, un en-tête de trame est un champ 24 B, et sont transmises selon une limite de mot. Pour commander le fonctionnement de la liaison, et une détection de trame de transmission de protocole de dispositif est perdu ou hors service. Dans la définition du format d'en-tête de trame FC reçoit un uniforme, voir Fig.
CRC terrain (3.): Ce champ contient une somme de contrôle CRC 4 B pour vérifier l'intégrité de l'en-tête de trame FC et un champ de données de la trame, SOF et EOF mais non inclus dans la vérification CRC.
1.3.2 gestion des erreurs FC
Dans le domaine des communications de données, en raison de facteurs parasites à l'extérieur, la dérive de l'horloge, le stress environnemental et d'autres types d'erreurs peuvent se produire lors de la communication. Dans l'erreur de cadre standard de protocole FC et ces erreurs sont divisées en deux types d'erreurs de lien: erreur de cadrage est due à des erreurs causées par des manquants ou des cadres corrompus, l'erreur peut conduire à une nouvelle erreur d'intégrité de la séquence se produit, fait référence à une erreur de lien erreur de trame détectée niveau plus bas que les caractéristiques de base de l'erreur de signal, un signal d'erreur comprenant une perte, la perte d'erreurs de synchronisation et d'autres liens sur erreur.
Pour les différents types d'erreur, FC-2 donnée dans les méthodes de détection et de récupération d'erreur correspondant, et d'assurer la fiabilité des liaisons de communication de données.
Erreur de traitement d'erreur de la liaison de détection comprend la détection d'une défaillance de liaison, les codes de détection d'endommagement et les primitives du protocole de séquence, et la récupération d'erreurs de liaison en utilisant le protocole de la séquence primitive, qui comprend trois types de protocole de séquence primitive: le protocole de défaillance de la liaison, l'initialisation de la liaison un protocole de remise à zéro et le protocole de liaison.
erreur de trame et l'erreur peuvent être divisés en l'erreur de séquence d'échange, comprend des politiques de gestion des erreurs échangeant une pluralité de séquences de rejeter les rejets d'une séquence unique, dont la séquence est éliminé et retransmettre la pluralité de séquences et mode de suppression de tampon infini.
Je Interface 1.3.3
Afin d'améliorer la fiabilité du réseau de transmission de système avionique, contrôle à deux voies est obtenue par des interfaces de couche FC MAC de la communication à double redondance, à tolérance de panne à double canal, pour différents types de message et l'environnement système avionique de l'application contenue, par sélection de canal de commande de réception et de redondance pour atteindre une tolérance aux pannes.
2 FC Les caractéristiques du réseau et les tendances de développement
2.1 FC Fonctions réseau
(1) à bande passante élevée, multi-média, la transmission à longue distance. débit de transmission en série de 1,062 Gb / s à 32 Gb / s, des données débit, convient pour les grandes données d'application à l'échelle entre les différents modules (par exemple, audio, flux de données vidéo) change; fibre optique, de cuivre ou paire torsadée blindée pour transmettre moyen, débit de transmission support en cuivre à faible coût 1 Gb / s et la distance de transmission est supérieure à 25 m, la distance de transmission à fibre multimode est de 0,5 km, la distance de transmission à fibre monomode 10 km.
(2) une grande fiabilité et forte à temps réel. Une variété de la stratégie de gestion des erreurs, 32 bits CRC, l'utilisation prioritaire costume préemptive différentes exigences et le message de la résolution des conflits lorsque le MAC, le taux d'erreur binaire de transmission de moins de 10 à 12; bout à bout délai de transmission de l'ordre de moins de 10 SIDA s? , le soutien pour le mode non-réponse et les données du capteur pour atteindre le niveau de performance requis livraison rapide.
(3) l'homogénéité et l'évolutivité. Il peut être facilement augmentée et diminuée pour répondre aux besoins des différentes applications de noeuds, la structure de topologie flexible pour soutenir le système d'interconnexion au niveau de plusieurs, l'utilisation de protocoles de couche supérieure est mis en correspondance pour fournir une compatibilité forte et la capacité d'adaptation, peut réduire efficacement les types de dispositifs physiques et des équipements supplémentaires, et réduire le coût économique.
(4) l'interconnexion ouverte. Respecter les normes internationales uniformes, afin d'assurer que les différents fabricants utilisent des produits peuvent collaborer entre eux.
2.2 FC tendance de développement du réseau
(1) Avec le développement continu de la technologie de l'aviation, système de manière composé avionique dans le changement . Avionique système des différents sous-systèmes indépendants « split » à « un style commun » troisième génération « de compréhension » et la quatrième génération « style complet de pointe », son architecture montre clairement l'intégration utilisée alors tendance. réseau à fibre optique de l'avionique de production unitaire sera fonction de partition orienté de communication de l'information commune afin d'améliorer la largeur de bande de transmission du système de communication et le format standard, une information de système unifié.
(2) un réseau uniforme panneau de fibres peut changer rapidement en fonction d'un changement de la fonction de tâche, avec une bonne évolutivité, des tâches plus complexes peuvent être complétées. Dans le même temps, la capacité de traitement de données et la capacité des composants dans l'air du système de fusion de données de système embarqué augmente également. Acquisition de données, le traitement et l'unité d'affichage besoin de télécharger bus de données relié par une haute vitesse .
(3) un système de réseau optique unifié non seulement a en temps réel et de maintenabilité, mais elle a aussi forte tolérance aux pannes et la résilience des environnements difficiles, prennent moins de ressources spatiales et système, d'améliorer l'avionique de la performance globale du système, améliorer le système logiciel d'application de la flexibilité de conception.
(4) le réseau unifié de fibre optique dans la miniaturisation, faible consommation d'énergie, de haute sécurité, des applications très complexes intégrés, dans des environnements difficiles, pour fournir une solution plus petite, et avec le protocole FC se continue à se développer, Will tout en augmentant les taux de transfert et la sécurité du réseau FC. Ainsi, le système de réseau basé sur FC de plus en plus largement utilisés dans les systèmes d'avionique, de devenir le réseau aérien de solution préférée.
3 Résumé
réseau FC est actuellement le plus prometteur avionique de la technologie des réseaux, l'aviation non seulement répondre à taux élevé de transfert, haute sécurité et des exigences élevées de compatibilité, mais aussi pour répondre à la norme pour la miniaturisation avionique prochaine génération de système et une faible consommation d'énergie . Cet article décrit l'origine et le développement du protocole FC, le modèle en couches de protocole FC, format de trame de transport FC, ainsi que la gestion des erreurs et la gestion de redondance support de transport réseau FC, une analyse en profondeur de la topologie du réseau et des caractéristiques basées sur le protocole FC construit orienter les travaux de conception et le développement ultérieur de la technologie FC de continuer à promouvoir l'aviation, l'aérospatiale et maritime ont jeté les bases.
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