CN105429797B - 基于opnet的航空电子系统afdx网络仿真验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于OPNET的航空电子系统AFDX互连网络仿真验证系统，包括：端系统发送数据模块，用于生成符合AFDX网络协议的数据包，并将数据包发送至交换机；交换机转发数据模块，用于对端系统发送数据模块发送的数据包进行管理，并转发数据包；端系统接收数据模块，用于对接收到的交换机转发数据模块转发的数据包进行拆包处理；AFDX网络传输链路模块，用于连接AFDX网络中的物理设备。本发明实施例的系统由AFDX网络基于OPNET搭建，网络结构完整，功能完备，可方便对网络性能进行验证和AFDX协议标准完善研究，同时可对各个层次进行故障注入，可为网络健康管理算法研制提供数据源。

Description

基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统

技术领域

本发明涉及航空电子领域，特别涉及一种基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统。

背景技术

随着航空电子系统朝着集成化、模块化、综合化方向的发展，以及航空电子系统鲁棒性的需求，AFDX(Avionics Full Duplex Switch Ethernet，航空电子全双工交换式以太网)协议标准已成为目前大型飞机的主流数据通信标准。AFDX是在商业以太网IEEE802.3上发展起来的航空总线技术，但增加了一些特殊的技术，以保证航空电子网络的带宽要求和服务质量。目前，AFDX已广泛应用于空客A380、波音B787等大型客机，在我国正在研制的大飞机C919项目中，也引入了AFDX总线技术。作为主流的航空电子总线技术，AFDX网络的应用受到各大航空公司的重视。随着接入AFDX网络子系统数目的增加，AFDX网络需要不断完善和提高自身的标准。

AFDX网络采用星型的拓扑结构，航空电子子系统如飞行控制系统、导航系统、监视系统等，通过AFDX端系统接入到AFDX网络。AFDX端系统利用VL(Virtual Link，虚拟链路)技术、冗余管理技术，并根据网络协议对数据进行处理。AFDX交换机则对接收到的数据进行流量警管、过滤以及故障隔离，然后根据加载的静态路由配置表将数据转发到目的端系统，从而实现机载设备之间的高速互联。目前，AFDX的研究主要包括对AFDX协议的研究、对AFDX网络传输性能的研究、对虚拟链路调度和资源调度方法的研究和对网络故障注入方法的研究。但是，针对AFDX网络建模仿真，仿真内容则局限于针对端系统的仿真和性能测试，或者是针对交换机性能的测试、交换机调度算法及交换机其它相关功能的模拟。作为完整的航空电子系统通信网络，针对网络中单一设备功能和性能的仿真验证，对网络总体性能进行综合验证是不够的。在AFDX网络中，端系统和交换机是构成AFDX网络的必要设备，因此，要对AFDX网络性能及协议进行分析，就需要一个功能完善，物理结构完整的网络仿真验证系统。

此外，目前针对AFDX网络的仿真验证，在网络中传输的数据包往往只是简单的作为一个传输单位，并没有对数据包所涉及的具体内容及格式进行仿真。因此，在研究网络故障注入时，无法进一步细分故障注入内容。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，该系统由AFDX互连网络基于OPNET搭建，整个网络结构完整，功能完备，可方便对网络性能进行验证，方便AFDX协议标准完善研究，同时AFDX端系统模块采用协议分层建模的机制，可对各个层次进行故障注入，可为网络健康管理算法研制提供数据源。

根据本发明的一个实施例，提出了一种基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，包括：端系统发送数据模块(10)，用于生成符合AFDX网络协议的数据包，并将所述数据包发送至交换机；交换机转发数据模块(20)，用于对AFDX网络中的所述端系统发送数据模块(10)发送的所述数据包进行管理，并转发所述数据包；端系统接收数据模块(30)，用于对接收到的来自所述交换机转发数据模块(20)转发的所述数据包进行拆包处理；AFDX网络传输链路模块(40)，用于连接所述AFDX网络中的物理设备，以及为所述AFDX网络中的数据传输提供物理链路。

根据本发明的一个的实施例，所述端系统发送数据模块(10)进一步包括：应用层模块(11)，用于产生AFDX网络每条虚拟链路上的信息数据包；传输层模块(12)，用于封包所述信息数据包，以及合成UDP数据包；网络层模块(13)，用于根据所述UDP数据包的长度判断是否对所述UDP数据包进行分片，并对分片后的UDP数据包进行封装，以生成IP数据包；数据链路层模块(14)，用于对所述虚拟链路进行调度，并合成MAC数据包；数据包发送模块(15)，用于通过端系统发信机把所述MAC数据包经AFDX数据链路发送至所述交换机。

根据本发明的一个的实施例，所述交换机转发数据模块(20)进一步包括：接收模块(21)，用于通过端系统收信机接收来自端系统发送数据模块(10)发送的所述MAC数据包；过滤模块(22)，用于过滤掉虚拟链路上的长度不符合MAC协议要求的所述MAC数据包；警管模块(23)，用于通过令牌桶算法管理所述虚拟链路上过滤后的所述MAC数据包流量；调度模块(24)，用于调度虚拟链路，并把所述MAC数据包转发到发送模块(25)；所述发送模块(25)，用于通过发信机把所述交换机中经过处理的所述MAC数据包发送到所述AFDX网络的所述端系统。

根据本发明的一个实施例，所述端系统接收数据模块(30)进一步包括：数据包接收模块(31)，用于通过收信机接收来自AFDX数据链路的MAC数据包，并把所述MAC数据包转发到数据链路层模块(32)；所述数据链路层模块(32)，用于调度接收到的所述MAC数据包，把所述MAC数据包分别发送至相应的虚拟链路，并实现每条虚拟链路上SN计数功能，以及通过拆包，获取IP数据包，并将所述IP数据包转发到网络层模块(33)；所述网络层模块(33)，用于拆包重组接收到的所述IP数据包，以生成UDP数据包，并转发到传输层模块(34)；所述传输层模块(34)，用于拆包接收到的所述UDP数据包，以生成净荷数据包，并获取所述UDP数据包对应的虚拟链路标识，并根据所述虚拟链路标识将所述净荷数据包转发到应用层模块(35)；所述应用层模块(35)，用于接收和存储来自每条所述虚拟链路的所述净荷数据包。

本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，由AFDX互连网络基于OPNET搭建，整个网络结构完整，功能完备，可方便对网络性能进行验证，方便AFDX协议标准完善研究，同时AFDX端系统模块采用协议分层建模的机制，可对各个层次进行故障注入，可为网络健康管理算法研制提供数据源。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统的物理拓扑图；

图3是根据本发明一个具体实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统的数据处理流程图。

具体实施方式

下面参考附图描述根据本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的实施例提出了一种基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统。

图1为根据本发明一个实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统的结构框图。

如图1所示，根据本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，包括：

端系统发送数据模块10用于生成符合AFDX网络协议的数据包，并将该数据包发送至交换机。

在本发明的实施例中，如表1所示，端系统发送数据模块10进一步包括：应用层模块11、传输层模块12、网络层模块13、数据链路层模块14和数据包发送模块15。

表1

其中，应用层模块11用于产生在AFDX网络每条虚拟链路上的信息数据包。具体地，结合表1，SRn的主要作用是按照数据包的间隔时间(即：Packet Interarrival Time)来发送应用层模块11的数据包，即净荷，不同的SR的数据包间隔时间可以根据需要随机设置。SRn发送的数据包格式为Payloadn，而且这些净荷数据包格式的长度可根据协议标准，或根据需要进行设置。因此，在应用层模块11中可以设置不同的发包速率，用来判断AFDX网络的稳定性。

传输层模块12用于封装信息数据包，以合成UDP数据包。具体地，传输层模块12对从应用层模块11接收到的信息数据包进行封装，生成UDP格式的数据包，然后把UDP数据包转发到网络层模块13。结合表1，在对信息数据包进行封装的同时，对应用层模块11的数据包分别设置VL_ID(即：虚拟链路标识)，其中，由SRn封装后生成的UDP数据包对应的VL_ID为VLn。

在本发明的实施例中，还可以在传输层模块12对UDP数据包的包头进行故障设计。例如，设置错误的UDP包头内容。

网络层模块13用于根据UDP数据包的长度判断是否对UDP数据包进行分片，并对分片后的UDP数据包进行封装，以生成IP数据包。分片规则是指依据UDP包的长度与虚拟链路最大值(即：分片大小Fragment_size)相比来决定是否要对UDP数据包进行分片。若UDP数据包大于虚拟链路最大值，就将数据包分解为一些较小的数据包，然后将分片后的数据包封装成IP数据包。若UDP长数据包小于等于虚拟链路最大值，则直接封装成IP数据包。对AFDX数据具体地，结合表1，首先对接收到的每条虚拟链路队列上的传输层模块12的UDP数据包的长度(即：UDP_pkptr_size)进行判断，若UDP数据包长度超过分片大小(即：Fragment_size)，则根据分片规则对UDP数据包进行分片，然后对分片后的UDP数据包进行封装，即根据IP协议，封装成IP格式的数据包，并转发到数据链路层模块14。若UDP包长度未超过分片大小，则直接对UDP数据包进行封装，即根据IP协议，封装成IP格式的数据包，并转发到数据链路层模块14。

在本发明的实施例中，可以在网络层模块13设置错误的IP头内容，如源地址IP、目的地址IP等，即在网络层模块13注入故障。

数据链路层模块14用于对虚拟链路进行调度，并合成MAC(Multiple AccessControl，多路访问控制)数据包。具体地，结合表1，首先对每条虚拟链路队列上的每个数据包进行编号(即：0-SN)，当SN值达到255时，重新开始计数。并对每条虚拟链路上的数据包队列进行轮询，实现虚拟链路的调度。最后把调度后的数据包封装成MAC格式发送到数据包发送模块15(即物理层模块)。在本发明的实施例中，可以设置虚拟链路断裂，即控制虚拟链路中的某条发生断裂，导致不发包故障。

数据包发送模块15用于通过端系统发信机把MAC数据包经AFDX数据链路发送至交换机。具体地，结合表1，数据包发送模块15可以将数据传输速率设置为100Mbps,然后通过发信机pt_0发送到AFDX网络中。

交换机转发数据模块20用于对AFDX网络中的端系统发送数据模块10发送的数据包进行管理，并转发所述数据包。

在本发明的实施例中，如表2所示，交换机转发数据模块20进一步包括：接收模块21、过滤模块22、警官模块23、调度模块24和发送模块25。

表2

接收模块21用于通过端系统收信机接收来自端系统发送数据模块10发送的MAC数据包。具体地，结合表2，交换机中的收信机pt_rcv_1接收AFDX网络中的MAC数据包，收信机的数据传输速率data rate可以为100Mbps。

过滤模块22用于过滤掉虚拟链路上的长度不符合MAC协议要求的MAC数据包。具体地，结合表2，若虚拟链路上的MAC数据包小于相应虚拟链路上的最小包长MIN_PACKET_SIZE(如：84Byte)或大于相应虚拟链路上的最大包长MAX_PACKET_SIZE(如：1518Byte)，则过滤掉该MAC数据包。

警管模块23用于通过令牌桶算法管理虚拟链路上过滤后的MAC数据包流量。其中，令牌桶算法能够限制MAC数据包流出AFDX网络的流量，使流量以比较均匀的速度向外发送，从而有效防止网络拥塞。具体地，结合表2，针对每条虚拟链路的MAC数据包队列，利用令牌桶算法对MAC数据包流量进行管理，即对网络中的流量进行整形，限制虚拟链路上的流量速率。每条虚拟链路都对应一个令牌桶，并且以速率往令牌桶中注入令牌(即字节)，其中表示第i条虚拟链路上允许的最大帧长，BAG_i表示第i条虚拟链路上的带宽分配间隙。当有MAC数据包到达时，若该条虚拟链路上的最大帧长度小于桶中的令牌量，则接收该MAC数据包，且令牌桶中的令牌量减去该虚拟链路上的最大帧长，并转发该MAC数据包。若该条虚拟链路上的最大MAC数据包长度大于桶中的令牌，则丢弃该MAC数据包，令牌桶中的令牌量保持不变。

调度模块24用于调度虚拟链路，并把MAC数据包转发到发送模块25。具体地，结合表2，调度模块24由轮询算法实现，该算法简洁易操作，通过对每条虚拟链路队列进行轮询，然后按照FIFO(First In First Out，先进先出)把每条虚拟链路发送到设置好的PK_SEND_TO_PORTn_XMT端口。

发送模块25用于通过发信机把交换机中经过处理的MAC数据包发送到AFDX网络的端系统。具体地，结合表2，发信机pt_xmt_n按照data rate，可以是100Mbps，把交换机中经过处理的MAC数据包转发到AFDX网络中。

端系统接收数据模块30用于对接收到的来自交换机转发数据模块20转发的MAC数据包进行拆包处理。

在本发明的实施例中，如表3所示，端系统接收数据模块30进一步包括：数据包接收模块31、数据链路层模块32、网络层模块33、传输层模块34和应用层模块35。

表3

数据包接收模块31(即物理层模块31)用于通过收信机接收来自AFDX数据链路的MAC数据包，并把MAC数据包转发到数据链路层32。具体地，结合表3，端系统收信机pr_0以数据速率data rate，可以为100Mbps，接收MAC数据包，并把MAC数据包发送到数据链路层32。

数据链路层模块32用于调度接收到的MAC数据包，把MAC数据包分别发送至相应的虚拟链路，并实现每条虚拟链路上SN计数功能，以及通过拆包，获取IP数据包，并将IP数据包转发到网络层模块33。具体地，结合表3，首先由op_ici_attr_get解析获得接收到每个MAC数据包的VL_ID，然后根据VL_ID把MAC数据包发送到对应的虚拟链路上。此外，对每条虚拟链路上接收到的MAC数据包个数进行统计，并记录到本地MAC数据包计数VL_pk_count中。提取每个MAC数据包的SN号，并与VL_pk_count比较，判断MAC数据包的SN号是否超出范围，以及SN号是否连续。如果SN号超出范围，或者SN号不连续，则记为非法数据包。最后，由op_pk_nfd_get解析获得接收到的每个MAC数据包的IP数据包段，即生成IP数据包，并将IP数据包转发到网络层模块33。

网络层模块33用于拆包重组接收到的IP数据包，以生成UDP数据包，并将UDP数据包转发到传输层模块34。具体地，结合表3，首先对接收到的IP数据包的大小以及分片标识op_sar_pk_is_segment进行判断，检查该IP数据包是否为经过分片后的IP数据包。若是分片后的IP数据包，则需要由IP_buffer_to_recombine包分片的包重新组合成原始的数据包。然后对格式完整的IP数据包提取UDP字段的数据包内容，即生成UDP数据包，并将该UDP数据包转发到传输层模块34。若不是分片的IP数据包，则直接从IP数据包中提取UDP字段的数据包内容，即生成UDP数据包，然后将该UDP数据包转发到传输层模块34。

传输层模块34用于拆包接收到的UDP数据包，以生成净荷数据包，并获取净荷数据包对应的虚拟链路标识，并根据虚拟链路标识将净荷数据包转发到应用层模块35。具体地，结合表2，传输层模块34接收来自网络层模块33的UDP数据包，并从中提取应用层模块35对应的净荷数据包Application_pkptr，并解析提取每个数据包中的VL_ID，然后根据VL_ID把净荷数据包转发到应用层模块35。

应用层模块35用于接收和存储来自每条虚拟链路的净荷数据包。具体地，结合表2，SINKn为虚拟链路VLn对应用层模块35接收应用层模块35的净荷数据包的信宿，用来接收不同虚拟链路发送过来的净荷数据包。

进一步的，本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证平还包括AFDX网络传输链路模块40，其相关描述如下表4中示出。

表4

在本发明的实施例中，AFDX网络传输链路模块40用于连接AFDX网络中的物理设备，以及为AFDX网络中的数据传输提供物理链路。具体地，AFDX网络传输链路模块40把AFDX网络中的端系统和交换机连接起来，构成星型拓扑结构。结合表4，AFDX网络通信链路采用全双工dup_pt_lk的通信模式，其中数据通信速率Communication Rate可以为100Mbps。

本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，通过AFDX互连网络基于OPNET搭建，整个网络结构完整，功能完备，方便对网络性能进行验证，及方便完善AFDX协议标准的研究，同时，AFDX端系统模块采用协议分层建模的机制，可对各个层次进行故障注入，可为网络健康管理算法研制提供数据源。

为方便理解本发明实施例的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，下面结合图2和图3，以一个具体的AFDX星型网络为例来详细说明本仿真验证系统的实现：

如图2所示，由一个端系统1进行数据发送，两个端系统2、3进行数据接收，一个交换机4负责端系统之间的数据转发，端系统1、2、3和交换机之间由通信链路5、6、7来连接。在该实施例中，AFDX网络中端系统数据包的发送接收处理流程如图3所示，包括以下步骤：

S101，应用层数据准备。

为方便说明，可以在应用层设置四个数据源来生成四种不同的应用层数据，即SR0、SR1、SR2和SR3。SR0、SR1、SR2和SR3可根据用户需要分别设置各自对应的数据包间隔时间(即：Packet Interarrival Time)来发送不同频率的应用层11数据包。每个SRn发送的数据包的包格式均为Payloadn，这些包格式的长度可根据AFDX协议及需要进行设置。应用层11生成的数据包作为AFDX协议中数据包的净荷，为下一步数据包的处理提供条件。

S102，端系统数据包发送处理。

在端系统往AFDX网络中发送数据包之前，首先要对数据包进行封装处理，以及虚拟链路队列调度等处理。具体包括以下步骤：

S201，传输层数据包封装。

根据UDP协议对接收到的应用层数据包进行封装，生成UDP数据包。在进行UDP封装的同时，设置每个UDP数据包对应的VL_ID。由SR0、SR1、SR2和SR3封装后生成的UDP格式数据包分别对应的虚拟链路VL_ID为VL0、VL1、VL2和VL3，即共有4条虚拟链路。同时，在对UDP格式数据包进行封装时，可对包头进行故障设计，如可以设置错误的UDP包头内容。

S202，网络层数据包封装。

首先对接收到的虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3队列上的传输层数据包的长度UDP_pkptr_size进行判断，若虚拟链路上的数据包长度超过对应虚拟链路上的分片大小时，根据分片规则对数据包进行分片。然后根据IP协议，封装成IP数据包，并把IP数据包转发到数据链路层。同时，在网络层可以设置IP包头出错的故障，如设置IP源地址、IP目的地址错误。

S203，数据链路层数据包处理。

首先对每条虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3队列上的各IP数据包进行编号(0-SN)，并把相应的SN号写入每个IP数据包的SN字段中。当SN值达到255时，对每条虚拟链路上的IP数据包重新开始计数。然后针对每条虚拟链路上的IP数据包队列进行轮询，实现虚拟链路调度，并根据FIFO的规则发送IP数据包。最后把虚拟链路经过调度后的IP格式数据包封装成MAC格式。至此，端系统的数据包发送准备完成。同时，在数据链路层还可以设置虚拟链路发生断裂的故障，即控制虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3中某条发生断裂，导致某条虚拟链路不发包故障。

S103，端系统发送数据包。

通过端系统的发信机pt_0把经过端系统经过处理的数据包以100Mbps的速率发送到AFDX网络中。

S104，交换机接收数据包

在AFDX网络交换机中，通过收信机pt_rcv_1接收来自端系统发送的MAC数据包，收信机的数据传输速率为100Mbps，再通过收信机将该MAC数据包转发到交换机中进行数据处理。

S105，交换机数据处理。

具体地，包括以下步骤：

S501，数据包过滤。

交换机首先对每条虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3上失效的MAC数据包进行过滤。即若VL0、VL1、VL2和VL3对应虚拟链路上的MAC数据包小于相应虚拟链路上最小包长MIN_PACKET_SIZE或大于相应的最大包长MAX_PACKET_SIZE，则该MAC数据包会被过滤掉。

S502，数据包流量警管。

数据包经过过滤后，交换机对每条虚拟链路上的MAC数据包流量利用令牌桶算法进行管理控制。其中，对虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3的MAC数据包队列，利用令牌桶算法对包流量进行管理，即对网络中的流量进行整形，限制虚拟链路上的流量速率。每条虚拟链路都对应一个令牌桶，并且以速率往令牌桶中注入令牌(即字节)，其中表示第i条虚拟链路上的允许的最大帧长，BAG_i表示第i条虚拟链路上的带宽分配间隙。当有MAC数据包到达时，若该条虚拟链路上的最大帧长度小于桶中的令牌量，则接收该MAC包，且令牌桶中的令牌量减去虚拟链路上的最大帧长，并转发该MAC数据包。若该条虚拟链路上的最大数据包长度大于桶中的令牌，则丢弃该MAC数据包，令牌桶中的令牌量保持不变。

S503，虚拟链路调度。

交换机中的虚拟链路调度与端系统中一样使用轮询算法。通过对虚拟链路VL0、VL1、VL2和VL3上经过流量警管的MAC数据包队列进行轮询，然后根据FIFO规则把VL0、VL1上的MAC数据包发送到PK_SEND_TO_PORT2_XMT端口，把VL2、VL3上的MAC数据包发送到PK_SEND_TO_PORT3_XMT端口。其中，PK_SEND_TO_PORT2_XMT端口与发信机pt_xmt_2绑定，PK_SEND_TO_PORT3_XMT端口与发信机pt_xmt_3绑定。

S106，交换机发送数据包。

MAC数据包经过交换机处理后，分别利用发信机pt_xmt_2、pt_xmt_3分别以100Mbps的速率把处理后的MAC数据包转发到AFDX网络中。其中，如图2所示，交换机4中的pt_xmt_2发信机与端系统2中的收信机相连，交换机4中的pt_xmt_3发信机与端系统3中的收信机相连。可以理解，这样可以使VL0、VL1上的MAC数据包发送到端系统2上，VL2、VL3上的MAC数据包发送到端系统3中。

S107，端系统接收数据包。

如图2所示，端系统2中的收信机pr_0和端系统3中的收信机pr_0分别接收来自AFDX网络中发送过来的MAC数据包。同时，把接收到的MAC数据包转发到端系统的上层对接收到的数据包进行处理。

S108，端系统数据包接收处理。

具体地，包括以下步骤：

S801，数据链路层数据包接收处理。

如图2所示，端系统2与端系统3作为数据接收端，其中，端系统2中接收虚拟链路VL0和VL1上的MAC数据包，端系统3中接收虚拟链路VL2和VL3上的MAC数据包。对每个接收端系统，首先由op_ici_attr_get解析获得接收到每个MAC数据包的VL_ID，然后根据VL_ID把MAC数据包发送到对应的虚拟链路上。此外，对每条虚拟链路上接收到的MAC数据包个数进行统计，并记录到本地包计数VL_pk_count中。提取每个MAC数据包的SN号，并与VL_pk_count比较，判断MAC数据包的SN号是否超出范围，以及SN号是否连续，并记录非法SN号的MAC数据包。最后，获取IP字段数据包，并转发到网络层。

S802，网络层接收数据包处理

图2中示出的端系统2和端系统3中的网络层首先对接收到的IP数据包的大小及每个数据包的分片标识op_sar_pk_is_segment进行判断，以确定该IP数据包是否为经过分片。若是，则需要由IP_buffer_to_recombine包分片的包重新组合成原始的数据包，并对格式完整的IP数据包提取UDP字段的数据包内容，然后转发到传输层；若否，则直接从IP数据包中提取UDP字段的数据包内容，然后转发到传输层。

S803，传输层接收数据包处理。

图2中示出的端系统2和端系统3中的传输层分别接收来自网络层的UDP数据包，并从UDP数据包中提取应用层净荷数据包Application_pkptr，然后解析每个UDP数据包中的VL_ID，并根据VL_ID把净荷数据包转发到应用层。可以理解，由VL_ID可得到端系统2中的虚拟链路为VL0和VL1，端系统3中的虚拟链路为VL2和VL3。

S109，应用层数据包存储。

端系统2和端系统3应用层分别接收来自传输层转发的净荷数据包，根据VL_ID，端系统2接收到VL0和VL1上的净荷数据包，端系统3接收到VL2和VL3上的净荷数据包。其中，端系统2中的SINK0和SINK1分别作为VL0和VL1储存净荷数据包的信宿，端系统3中的SINK2和SINK3分别作为VL2和VL3储存净荷数据包的信宿。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，其特征在于，包括：

端系统发送数据模块(10)，用于生成符合AFDX网络协议的数据包，并将所述数据包发送至交换机；

交换机转发数据模块(20)，用于对AFDX网络中的所述端系统发送数据模块(10)发送的所述数据包进行管理，并转发所述数据包；

端系统接收数据模块(30)，用于对接收到的来自所述交换机转发数据模块(20)转发的所述数据包进行拆包处理；

AFDX网络传输链路模块(40)，用于连接所述AFDX网络中的物理设备，以及为所述AFDX网络中的数据传输提供物理链路；

其中，所述端系统发送数据模块(10)进一步包括：

应用层模块(11)，用于产生AFDX网络每条虚拟链路上的信息数据包；

传输层模块(12)，用于封包所述信息数据包，以及合成UDP数据包，其中，所述传输层模块(12)还用于对UDP数据包设置错误的包头内容；

网络层模块(13)，用于根据所述UDP数据包的长度判断是否对所述UDP数据包进行分片，并对分片后的UDP数据包进行封装，以生成IP数据包，其中，所述网络层模块(13)还用于对IP数据包设置错误的包头内容；

数据链路层模块(14)，用于对所述虚拟链路进行调度，并把调度后的IP数据包合成MAC数据包，其中，所述数据链路层模块(14)还用于设置虚拟链路发生断裂的故障；

数据包发送模块(15)，用于通过端系统发信机把所述MAC数据包经AFDX数据链路发送至所述交换机。

2.如权利要求1所述的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，其特征在于，所述交换机转发数据模块(20)进一步包括：

接收模块(21)，用于通过端系统收信机接收来自端系统发送数据模块(10)发送的所述MAC数据包；

过滤模块(22)，用于过滤掉虚拟链路上的长度不符合MAC协议要求的所述MAC数据包；

警管模块(23)，用于通过令牌桶算法管理所述虚拟链路上过滤后的所述MAC数据包流量；

调度模块(24)，用于调度虚拟链路，并把所述MAC数据包转发到发送模块(25)；

所述发送模块(25)，用于通过发信机把所述交换机中经过处理的所述MAC数据包发送到所述AFDX网络的所述端系统。

3.如权利要求1所述的基于OPNET的航空电子系统AFDX网络仿真验证系统，其特征在于，所述端系统接收数据模块(30)进一步包括：

数据包接收模块(31)，用于通过收信机接收来自AFDX数据链路的MAC数据包，并把所述MAC数据包转发到数据链路层模块(32)；

所述数据链路层模块(32)，用于调度接收到的所述MAC数据包，把所述MAC数据包分别发送至相应的虚拟链路，并实现每条虚拟链路上SN计数功能，以及通过拆包，获取IP数据包，并将所述IP数据包转发到网络层模块(33)；

所述网络层模块(33)，用于拆包重组接收到的所述IP数据包，以生成UDP数据包，并转发到传输层模块(34)；

所述传输层模块(34)，用于接收拆包所述UDP数据包，以生成净荷数据包、并获取所述UDP数据包对应的虚拟链路标识，根据所述虚拟链路标识将所述净荷数据包转发到应用层模块(35)；

所述应用层模块(35)，用于接收和存储来自每条所述虚拟链路的所述净荷数据包。