AFDX航空网络交换机设计：空间分区共享内存方法

"这篇论文探讨了基于共享内存架构的AFDX航空网络交换机设计，旨在解决传统共享内存交换机在AFDX网络中的可靠性和扩展性问题。AFDX网络以其全双工、高带宽、低时延和低丢包率等特性在航空通信领域广泛应用。然而，共享内存交换机由于所有输出端口共享同一内存和调度器，容易引发资源竞争和调度延迟，影响整体性能。论文提出了‘空间分隔共享内存交换机’（SPSMS）的新架构，每个输出端口都有独立的内存和子调度器，从而降低了时延和排队现象。通过OPNET Modeler软件模拟，SPSMS交换机表现出了优于传统共享内存交换机的性能，确保了100%的吞吐量，同时显著减少了数据包的进出延迟、排队延迟和队列大小。关键词包括AFDX航空网络、交换机设计、共享内存交换机、空间分离和网络仿真。" AFDX（Avionics Full-Duplex Switched Ethernet，航空电子全双工交换式以太网）是一种专为航空电子系统设计的通信协议，它在保证关键数据传输的高效性和安全性方面具有显著优势。传统的航空网络可能采用ARINC 429等协议，而AFDX则提供了更高的带宽和更低的延迟，适应了现代飞机对数据传输速度和可靠性的需求。 共享内存架构在交换机设计中通常意味着多个处理器或核心可以访问同一块物理内存，这在提高处理速度的同时也可能引入竞争条件和同步问题。在AFDX网络的交换机中，所有输出端口共享同一内存和调度器，这可能导致数据包调度不均匀，增加时延并影响整个网络的性能。 为了解决这些问题，论文提出的SPSMS（Space Partitioned Shared Memory Switch）交换机采用了空间分离技术，即将内存和调度器分配给每个输出端口。这种设计减少了资源竞争，每个输出端口都有自己的调度策略，从而优化了数据包的处理和发送，降低了时延和排队现象。此外，这样的架构还提高了系统的可扩展性，因为每个端口的独立性允许更灵活的配置和资源管理。 网络仿真工具如OPNET Modeler在验证新设计的性能时起着关键作用。通过仿真，研究人员能够模拟实际操作环境，测试不同条件下的交换机性能，从而证明SPSMS交换机在吞吐量、时延和队列管理方面的改进。 这篇论文为AFDX航空网络交换机设计提供了一种创新的解决方案，通过空间分离技术增强了交换机的性能和可靠性，对于提升航空电子系统的通信效率和稳定性具有重要意义。