航电光网络光交换技术研究

摘要

本论文是国家航空基金项目中关于航电机载网络的课题研究。光纤通道(Fibre Channel,FC)以其高可靠性、高吞吐量、低延迟的特点,成为未来航空电子系统互连的首选方案。随着光网络取代传统电网络,逐渐成为航电系统的主要通信方式,对航电光网络的交换技术特别是光交换技术的研究具有重大的现实意义。本文通过对航电光网络光交换系统中的架构设计、关键器件选型、波长路由分配等关键技术展开研究,实现波长交换的航电光网络。
　　航电网络与普通商用网络有很大的不同,其特点在于网络链路短且数量大。航电网络设计需要满足大量终端节点间高带宽、高可靠性和低延迟的通信需求。然而单一光交换技术和电分组交换技术都无法很好的满足上述所有需求。因此,本文提出将波长交换技术和基于FC光纤通道协议的电交换技术相结合,构建光电混合交换结构,以满足终端节点的通信需求。
　　本文中,针对航电网络通信需求划分为子网内和子网间的通信提出了一种航电FC光网络基于AWGR的光电混合交换结构,子网内实现低延迟、高带宽波长交换,子网间实现低成本、高连接的FC电交换。作为一种无源光器件的阵列波导光栅路由器AWGR以其特殊空间和光路特性非常适合未来高效的航电网络,本文重点分析了基于AWGR的波长交换拓扑结构设计、波长路由分配,并利用OPNET仿真软件对波长交换结构的实时性的仿真,以及对所提出的混合交换结构与传统电交换系统的实时性进行了对比分析。提出的光电混合交换结构是基于FC协议和无源光器件,可以降低网络延迟,提高网络带宽。
　　航电平台上的能耗直接影响航空器的燃油效率和整体成本,采用无源器件作为航电网络基础设备可以尽量降低航电系统中的能耗。本文通过数学推导验证提出的混合交换结构比传统电交换系统能耗更低。最后论文进行了波长交换实验,验证了波长路由功能和交换结构的实时性能。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2研究现状和发展态势

1.3本论文主要研究内容

第二章 新一代航电网络中的光交换技术

2.1 航空电子系统对网络的性能要求

2.2 传统FC交换技术

2.3 光交换技术

2.4 本章小结

第三章 航电FC光网络中基于AWGR的光电混合交换研究

3.1 航电FC光网络中基于AWGR的光电混合交换的设计思想

3.2 混合交换结构中基于AWGR的波长交换结构

3.3 混合交换结构中FC电交换结构

3.4 基于AWGR-FC的混合交换结构与传统电交换结构的性能比较

3.5 本章小结

第四章 航电光网络波长交换实验

4.1 FC光网络波长交换测试验证

4.2波长交换的时延测试实验

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2下一步工作展望

致谢

参考文献

在学期间取得的与学位论文相关的研究成果

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