机载光纤网络系统关键技术研究

机载光纤网络系统关键技术研究

陆凯

江苏金陵机械制造总厂 江苏南京 210000

摘要：随着我国经济与科学技术的不断发展，我国在数字技术、微电子技术以及计算机技术发展方面也取得了较大的成就，尤其是在航空电子系统的构建与完善中，其中的机载设备与技术得到了较大的进步，已经逐渐从模拟式发展成为数字式，更加具有智能性与自动性。航空电子系统的发展能够实现资源信息的共享，最大程度地发挥系统效能。机载网络技术能够在航空电子系统各功能模块之间建立联系，产生信息交互，是航空电子化发展的重要技术。本文就将从机载光纤网络系统发展概述与机载光纤网络系统关键技术研究两个方面进行相关论述，以供参考。

关键词：机载光纤；网络系统；关键技术；研究

引言

机载光纤技术是现代航空电子化发展的重要技术之一，光纤本身具有较好的物理特性，能够适用于空间、载重因素限制较多的飞机平台。同时在信号传输方面还体现出损耗小、带宽大的特点，降低了航空电子系统的重量与成本，提高了系统设备的抗电磁干扰能力。使用光纤作为通信传输的介质时，其网络系统的结构会变得更加简单，同时增强的网络系统的可靠性。使用传统的航空电子设备与电缆会增加飞机内部空间的压力，出现不兼容的问题，如今增加光纤技术的使用成功构建处出了简单轻质以及模块化的机载网络平台。

1. 机载光纤网络系统发展概述

1. 航空电子系统的发展

机载光纤网络与航空电子系统的发展是同步的，目的就是解决航空电子系统中的互连问题，从而搭建出联系不同功能模块的信息通道。航空电子系统结构经历了分立式、联合式、综合式以及先进综合式四个阶段。在最开始的分立式电子系统结构中，其功能区是分开的，采取点对点的方式将设备进行连接，系统设备之间能够交互的信息量非常少。而联合式电子系统结构则使用了总线式信息传输网络模式，真正实现了资源信息的自动控制与共享，与此同时还在技术方面得到了较好的发展，从而减少了电缆线路的重量与体积。后来的综合式电子系统结构利用的是超高速集成电路，以综合处理器为核心，对信息数据进行了综合收集与处理。最后的先进综合式电子系统结构则是在综合式结构的发展基础上，将系统功能范围扩大到天线孔径以及传感器信号预处理的领域上，进一步促进了航空业的发展。

通过对航空电子系统结构发展历程的回顾我们能够知道，随着信息技术、计算机技术的不断发展，航空电子系统的功能已经逐渐综合化、多样化，然而飞行技术的发展也对电子系统结构技术提出了更高的要求，主要体现在以下几个方面：①宽带需求，大量信息的交互与处理加剧了对宽带的需求，在未来的航空电子技术中应该关注与信息传输的速率，不断加快信息处理与运输的速度；②实时性需求，对于航空业来说，其电子处理系统应当是一个实时系统，其节点之间的信息交互应该在可控的时间范围内完成，无论是平时飞行的状态还是特殊作战时候的状态，都需要及时的信息传递与处理；③容错性需求，由于航空电子系统运行的环境较为恶劣，当节点出现故障的时候不能持续对整个系统造成影响，因此，科研人员在研究新技术时还应该重视系统的容错率设计。

2. 机载光纤网络系统的发展

随着航空电子系统信息化与综合化程度的不断提高，机载光纤网络系统也经历了低速总线型、宽带交换型以及全光通信型三个发展阶段，最终提升了网络系统的信息传输效率与可靠性。低速总线型机载网络系统是首个使用光纤作为传输介质的系统，能够帮助解决较为复杂的传输环境与宽带需求。此网络系统运用的范围十分广泛，然而在传输速率方面却存在一定的缺陷，并没有彻底开发和利用光纤的巨大潜力。总线型系统的构建缓解了部分航空电子系统发展的需求，但随着飞机新业务的开发，该技术已经无法满足现代化发展的需求。光纤通道是一种高速传输协议，能够充分发挥出通道的高速性与灵活性，大大提升了信息传输的速度，弥补了上一代电子网络系统功能上的不足，此技术在商业领域中得到了较为广泛的使用。最后就是波分复用光网络，时代的不断发展对飞机任务的需求不断增加，随之而来就是信息系统发展的压力，为了应对进一步宽带化与多样化的需求，人们提出了统一网络的概念。波分复用光网络能够支持高速率的信息传播，同时还能够提高机载网络的适应性与可靠性，降低维护与开发的成本，具有较强的容错率，真正实现了资源信息的综合处理和共享^[1]。

2. 机载光纤网络系统关键技术研究

1. 机载FC网络设计与仿真平台开发

机载FC网络设计新一代的航空电子网络系统技术，通过完善其网络配置方案设计能够达到优化网络性能的目的。除此之外，仿真平台的开发也是进行网络系统设计优化的基础。一般来说，人们经常使用的仿真工具为OPNET和NS2 (Network Simulator 2)，但是商用仿真软件并不能满足航空环境的需求，因此，科研人员还应该研究以机载FC网络设计为基础的仿真平台技术，促进航空电子网络系统的完善与发展

^[2]。

2. 机载光纤网络实时调度功能实现

要想保障航空电子信息传输的准确性，最关键的就是实现机载光纤网络的实时调度功能，主要内容包括实时消息的可调度性分析、系统参数设计以及多信道调度方法研究等内容。通过对国内外大量相关技术文献的研究能够发现，多信道调度方法研究的侧重点在于服务公平与实时保证，针对此，有人对节点进行了信道可用信息预知能力的探究，并提出了公平调度接入的算法，提高了电子系统的公平性。除此之外，使用多信道转换的调度方法也能够避免数据无序的现象，从而减少信息传输的延迟。随着航空电子系统的发展，人们开发了利用通用处理器的多信道实时调度算法，能够降低数据流的延迟时间，然而此技术应用的数据类型与航空电子信息类型不相符，因此无法加以运用。机载光纤网络调度算法的优化与设计需要综合考虑信息类型与信道利用率，才能够开发出完全符合要求的算法，促进航空电子系统的发展^[3]。

3. 基于WDM的新型架构开发研究

机载WDM网络架构是航空电子机载WDM网络系统研究的基础技术，主要内容包括可行性分析、网络结构设计以及设备类型选择等。通过对同类型文献的研究能够发现，利用光纤进行航空电子网络系统构建能够为系统的链路层提供多种协议接入，从而增强系统的网络功能与性能，但是却具有复杂度高、成本高的缺点。于是，人们又提出了光电混合交换结构的方案设计，此方案能够支持不同的子系统进行不同优先级的通信，大大提高了网络系统的容错能力。

结束语

综上所述，机载光纤网络是航空电子系统中的重要组成部分，因此，科研技术人员应该对其相关技术以及网络构建设计方案进行不断探究和优化，对其关键技术问题进行解决，不断提高航空电子网络系统的功能以及可靠性，促进我国航空业的现代化发展。

参考文献：

[1]黄金. 机载光纤网络系统关键技术研究[D].电子科技大学,2014.

[2]何粹刚. 机载光纤网络系统设计与仿真软件开发[D].电子科技大学,2010.

[3]张树坤,杨一栋,郑成军.用于光传操纵系统的超高速实时光纤网络研究[J].海军航空工程学院学报,2006(03):311-314+332.