AFDX網絡測試技術研究與實現

王 磊，陳 琳，李 勇

(新疆輕工職業技術學院 信息與軟件分院，烏魯木齊 830021)

AFDX網絡測試技術研究與實現

王 磊，陳 琳，李 勇

(新疆輕工職業技術學院 信息與軟件分院，烏魯木齊 830021)

近年來，航空電子全雙工交換式以太網(AFDX)是使用廣泛的新一代航空總線；國內對其研究缺乏相關技術支持；傳統AFDX網絡測試技術存在數據交互測試準確性差、測試時間長、人員開銷大、測試數據層深度匱乏等問題，針對上述問題形成的原因，提出AFDX網絡測試3+1整合法設計；采用數據整流測試技術(DVSER)、動態特征交互綁定技術(HDBD)與數據智能定位技術(HGYD)對產生的問題進行針對性解決；通過仿真實驗測試證明，提出的AFDX網絡測試3+1整合法的各項測試數據優于傳統測試方法。

AFDX網絡；3+1整合法；數據交互

0 引言

隨著科技的發展，我國高新技術領域取得了重大突破。眾多技術已應用于航空航天領域。互聯網時代的來臨迫使航空技術向網絡化轉型，智能化發展。航空飛行器與地面終端數據交互的總線架構好壞，關系著航空領域的未來發展。航空電子全雙工交換式以太網(AFDX)是近年來使用廣泛的新一代航空總線。國內對其研究缺乏相關技術支持。近年來，普遍采用的測試系統存在不同程度的問題[1-2]，如數據交互測試準確性差，制約航空飛行器高空域探查；測試時間長，每次測試都要花費大量時間，不利于機動航空發展[3-4]；人員開銷大，測試操作程度復雜，需要眾多人員共同協作完成；測試數據層深度匱乏，傳統測試方法所能測試的數據層深度不夠[5-6]，無法形成一份詳細完整的測試數據報告。上述問題極大地制約著我國航空事業的發展。

針對上述傳統航空電子全雙工交換式以太網(AFDX)測試方法存在的問題產生的根源，進行深入的底層數據分析。經過分析發現，問題產生的關鍵在于底層主導數據鏈邏輯算法存在重大問題，導致各層級數據參數運算無法與實際數據軌跡吻合。通過對問題根源的分析、論證，提出AFDX網絡測試3+1整合法設計。通過設計中的數據整流測試技術(DVSER)、動態特征交互綁定技術(HDBD)與數據智能定位技術(HGYD)對產生的問題進行針對性解決。形成一套適應我國航空網絡參數條件的AFDX網絡測試技術。

通過仿真實驗測試證明，提出的AFDX網絡測試3+1整合法具有測試速度快、數據層測試度深、測試準確率高、數據交互響應度高、操作簡單、人員開銷小、整體長時間運行穩定等特點。提出AFDX網絡測試3+1整合法從性能、操作、效果都遠優于傳統的AFDX網絡測試方法，充分滿足航空領域對AFDX網絡測試應用的技術要求。

1 AFDX網絡測試技術研究與實現——AFDX網絡測試3+1整合法設計

1.1 數據整流測試技術(DVSER)

AFDX網絡測試3+1整合法設計中，針對傳統AFDX網絡測試方法中存在的航空檢測過程中數據交互性差的問題進行深入性分析發現，傳統的AFDX網絡測試技術中數據交互算法存在數據邏輯排列錯誤，無法應對大型數據共涌帶來的邏輯斷裂[7]。通過對大型數據共涌狀態下的數據排列關系的查找、總結，提出了AFDX網絡測試3+1整合法中的首個數據邏輯穩定技術——數據整流測試技術(DVSER)。

數據整流測試技術(DVSER)針對大型數據流交互過程中共涌現象進行數據分流處理，處理特征拼接的方式進行數據共涌現象化解，通過數據分流達到降低交換機處理器工作負擔，避免處理器處理過載帶來的數據斷裂問題。為了更好地達到數據分流，穩定處理，處理特征拼接目的，采用動態DTLAR算法進行底層執行運算。動態DTLAR算法可根據數據空間中一定時間數據交互量變數集合進行數據流交互通道調整，同時，對交互數據流進行分割特征賦予處理，減輕處理運算負擔。處理后將數據整合歸一，達到無損化數據測試處理的目的。動態DTLAR算法表達式如下所示。

(1)

(2)

上述關系表達式中，d為數據空間中交互排列集合系數值；f為動態DTLAR算法動態范圍；x為數據通道流系數；i與n分別為數據流波動值與波動值限定系數值。數據整流測試技術(DVSER)工作原理圖如圖1所示。

圖1 數據整流測試技術(DVSER)工作原理

數據整流測試技術(DVSER)底層執行框架偽代碼如下所示。

Cpsdfj.ias{

Dsc.cji+vx .df5vxcv

Cvx_vidf(vzk``0vkzdjf

Xccdf ddfd /jkv/vxks_vcd)

數據分流值載入...+)}

1.2 動態特征交互綁定技術(HDBD)

經過上述數據整流測試技術(DVSER)處理后的測試數據達到了解決數據共涌帶來的數據斷裂問題，但是存在數據整合數據量大，無法在眾多數據中準確找到相互匹配的數據進行整合的問題。考慮到上述問題的存在，AFDX網絡測試3+1整合法中設計了動態特征交互綁定技術(HDBD)來解決這類問題。

動態特征交互綁定技術(HDBD)具有特征生成算法，可對分流數據進行特征賦予，特征數據因子與源數據分流數據因子排列關系成同軸異空間排列，不會影響原有數據完整度與內部信息。根據AFDX網絡自身的數據交互特殊性，動態特征交互綁定技術(HDBD)中執行算法的邏輯按照動態影替思維進行設計編寫，采用多通道影替螺旋處理式進行表達。算法表達式中同時植入了高權限執行代碼，形成極高安全程度的穩定運算表達碼。具體如下所示。

(3)

Dsdf/dfjfs_jdfdf

Fdfj_df/}f

Fdsfg

Fsdwg}

}特征轉入...sadcsa

Dfsa_fd

}

當上述代碼執行完成后，生成特征高權寫入式；

(4)

高權限執行代碼：

#tbox{widfgdth:55px;hesdfight:415pxdf;float:right;positsdion:fixed;z-indfex:999;

_positidfon:abfssolute;

_bottdsfom:aufsto;

_top:expression(eval(docusdment.documentElement.scrollTop+document.documentEdsflement.clientHeight-this.offsetHsdfeight-(parseInt(this.currentStydsfle.marginTop,8)||0)-(parseInt(this.currentStyle.madfrginBottom,8)||0)));

_margin-bottom:8px;

}

#tbox a{wdfzidth:55px;heighdft:55psdfx;position:absolute;cursor:pointer;backgrounccczd:#000000}

l = $('.footdfer').offset().left;//默認值

w = $('.foxoter').width();//默認值

$ ('#tbox').cszxcs('lecxzft',(l + wzx + x) + 'pxxc');

$ ('#tbox').cscsdhs('bottom',y + 'pxzx');

}

function b(){

//h = $(winghcbdow).height();

h = 300;

t = $(documenxt).scrolnnlTop();

if(t > h){vc

$ ('#gotxzcop').fadexcIn("slow");

}else{

$ ('#gotcop').fadebxzOut("slow");

}

}

(document).readyz(fzcunction(e) {

a(10,10);

b();

$ ("#tbzox a").css({opacczity:0.8});

})

*/});

$(winzcow).rezxcsize(funzxction(){

a(10,10);

});

$(windozxcw).sczcroll(fzccunction(e){

bzxc();

});

},function(){

if(t >zxh){vc

$('#zxgotxzcop').fadexcIn("slow");

}elszxe{

$ ('#gzXotcop').fadebxzOut("sZXlow");

1.3 數據智能定位技術(HGYD)

數據智能定位技術(HGYD)是提出的AFDX網絡測試3+1整合法中最后一項組成技術，也是最為關鍵的一項技術。通過對傳統AFDX網絡測試技術方法存在問題的深入分析，與實際實踐經驗相結合，總結出傳統AFDX網絡測試技術方法問題中的不足，針對不足因素進行優化設計，采用數據智能定位技術(HGYD)可以將分流處理的零散數據流進行智能檢索、分析、處理、拼接。數據智能定位技術(HGYD)采用DNA數據構架邏輯定位算法，算法可自動檢索數據流底部數據特征，并與對應特征代碼進行對比綁定，實現快速數據拼接還原的目的。算法具體表達式如下所示。

(5)

關系式中，df為上傳數據流值集合；ds為下傳數據流值集合；cdc為特征代碼值；fs為特征邏輯值；f為近似特征度范圍內部值；s為特征對接度。

數據智能定位技術(HGYD)工作原理如下圖所示。

圖2 數據智能定位技術(HGYD)工作原理

數據智能定位技術(HGYD)執行代碼，采用平臺化ISP注入方式寫入，有效保證技術執行代碼不被外界條件所影響。具體代碼如下所示。

void entering();

boofdgl insert(const stgudent &astu);

studgdent *findid(unsigned id) const;

stugfdent *findname(const sgtrindg &name) const;

student *findsex(const string &dssex) const;

student *findddformitordfy(const string &dormitory) const;sd

unsigned bodfys() const;

unsigned girls(sdf) dfconst;

unsignedcxvds headcount() const;

boocvl eraseid();

bool exrxvasxename(檢索特征代碼載入);

boozxcl modifyid();

bool modifyname();

voxcid Shoxcw() const;

void quezxcry(ff=0) const;

void friendzxc statistics(constczx CStudent &aclss);x

void friendcz erase(CStudent &aclss);

void cxcmodzxcify(CzxcStudent &aclss);

};

string rceadstring() {

strinxczxcg str;

whilezx(cin.get() != ' ');

cin >zx> str;

returxn str;

}

1.4 測試平臺架構設計

通過上述3項技術的設計，基本完成了提出的AFDX網絡測試3+1整合法。提出的AFDX網絡測試3+1整合法中的1指的是文章的設計重點，也是上述3項技術的實現平臺——測試平臺架構設計。在架構設計中，充分考慮到3項技術之間關聯邏輯算法與相互間的獨立空間處理。因此，平臺架構采用三角體構造進行搭建，之間交互算法采用簡易PGN算法進行數據間交互處理，便于后期算法升級維護。架構由三大主文件構成；

1)sysfsj.jid平臺核心主控文件；

2)Hufjf.bin 架構數據處理調配文件；

3)Cslf.whn 數據交互保障文件。

上述3大核心文件構成設計中三項技術運行環境，至此，針對AFDX網絡測試技術提出的3+1整合法全部完成。測試平臺架構形態如圖3所示。

圖3 測試平臺架構形態

2 實驗與結論

針對提出的3+1整合法進行仿真實驗測試。測試采用測試數據分析對比方式，對傳統AFDX網絡測試技術與提出AFDX網絡測試3+1整合法進行對比測試，AFDX 網絡測試3+1整合法采用具有高效離散事件仿真引擎的 OPNET Modeler工具，構建仿真網絡拓撲，實現網絡測試。測試環境配置為：CPU i5 4450，主頻3.1Hz，內存 4G，windows 7旗艦版操作系統。具體測試參數如表1所示。運行仿真過程中，ODB調試界面參數設定如圖4所示，需要注意的是仿真核心(simulation kernel)存在 Development 和Optimized 兩種，優化的仿真核心(Optimized)的缺點在于雖然提高了仿真速度，但是以不產生 ODB 信息為代價，并不利于開發初期的調試，因此，必須將仿真核心設置為Development。

圖4 運行仿真參數配置

表1 仿真實驗測試對比參數

通過上述表1數據對比可以看出，提出的AFDX網絡測試3+1整合法具有測試速度快、數據層測試度深、測試準確率高、數據交互響應度高、操作簡單、人員開銷小、整體長時間運行穩定等特點。OPNET Modeler工具運作速度更快，效率更高。

3 結束語

針對傳統AFDX網絡測試技術方法存在的問題進行了分析，并對問題存在根源提出了AFDX網絡測試3+1整合法的設計。通過仿真實驗測試證明，提出的AFDX網絡測試3+1整合法設計各項測試數據都優于傳統AFDX網絡測試技術方法，滿足設計改進要求，為AFDX網絡測試技術方法應用領域未來發展提供新的思路。

[1] 亢煒煒. AFDX網絡端系統測試技術研究[J]. 航空維修與工程, 2015，21(8):92-94.

[2] 劉道煦, 吳華程. AFDX終端測試技術的研究與實現[J]. 計算機測量與控制, 2014, 22(5):1360-1362.

[3] 吳海榮, 羅 慶, 陳曉晨. AFDX交換機測試分析系統設計[J]. 飛機設計, 2014,21(3):59-62.

[4] 李 雯, 王世奎, 林 堅. AFDX端系統技術時延測試方法設計與實現[J]. 測控技術, 2014, 33(5):105-107.

[5] 劉智武, 王紅春, 陳長勝. 一種集成化多接口航電網絡測試平臺設計與實現[J].電子技術應用,2014, 40(7):79-81.

[6] 孔維剛, 白 楊, 雷 紅. AFDX網絡傳輸介質轉換器測試設備的設計[J]. 大眾科技, 2015, 17(11):3-4.

[7] 李 波, 曹 敏, 胡萬層,等. AMI通信網絡中微功率無線通信的性能測試技術及系統研究[J]. 計算機測量與控制, 2015, 23(2):385-388.

Research and Implementation of AFDX Network Test Technology

Wang Lei，Chen Lin，Li Yong

(Department of Information and Software, Xinjiang Institute of Light industry Technology, Urumqi 830021,China)

Avionics full duplex switched Ethernet (AFDX) is widely used in recent years a new generation of aviation bus. Domestic research on the lack of related technical support. Traditional AFDX network data interaction testing technology in testing accuracy is poor, long test time, staff costs, such problems as lack of test data layer depth, formation reasons for these problems, puts forward AFDX network test 3 + 1 whole legal design. Using test data rectification technology (DVSER), the dynamic characteristics of the interactive data binding technology (HDBD) and intelligent positioning technology (HGYD) for targeted to solve problems. Through the simulation test proves that the proposed AFDX network testing every test data of 3 + 1 whole legal due to the traditional test method.

AFDX network; 3+1 whole legal; data interaction

2016-10-15；

2016-11-21。

王 磊(1967-)，男，江蘇無錫人，講師，主要從事網絡技術、物聯網方向的研究。

1671-4598(2017)03-0040-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.03.012

TP316

A