摘要 提出了一种串联植入式的AFDX网络TAP设备完结办法，从AFDX组网方法剖析验证该TAP设备能够完结对AFDX网络的通明监测，并针对这种完结方法，提出软硬件处理计划，验证了该串联植入方法的TAP设备，能够有用地监测AFDX网络的作业状况和测验航空交换式以太网的可靠性与稳定性。
关键词 交换式以太网；测验接入点；网络监测
航空全双工交换式以太网(Avionics Full PuplexSwitched Ethernet，AFDX)经过选用电信规范的异步传输方法(Asynchronous Transfer Mode，ATM)概念来处理IEEE802．3以太网的缺点，以冗余网络的方法供给了比单通道规划具有更高的可靠性，星形拓扑结构能够完结更好的网络拓扑，在实时性方面得到了改善，更好地适应于航空电子的需求。AFDX网络是一个关闭的网络拓扑结构，如图1所示AFDX网络首要由端体系(End-System)、交换机(Switch)以及传输链路(Link)组成。每一个端体系有一条直接的双向链路连到交换机，别的端体系还有一条双向链路连接到另一台交换机以确保冗余的通讯链路。这种交换式的拓扑结构确保了端体系之间的数据通路以及带宽，使一切数据以一种确定性的方法在网络中传输。
测验是航空体系集成进程中的一个重要环节，把握航空体系每个独自模块以及整个网络在正常作业或呈现网络过错时所体现的特征是重要的。航空交换式以太网为确保网络上数据及时的传送以及数据的完整性，需求对网络的功用进行测验。AFDX网络TAP(Test Access Point)是AFDX网络测验进程中的重要设备。AFDX网络TAP在传统设备的基础上，需求测验AFDX网络确实定性、容错性、可靠性等。
1 AFDXTAP设备功用剖析
传统以太网TAP方法是将TAP设备植入到以太网中，一方面TAP设备的植入对以太网数据通讯无影响，另一方面，TAP设备将以太网中的数据“仿制”，对数据进行剖析监测；传统以太网TAP卡能够永久植入到以太网中，也能够依据需求暂时串接，TAP设备对以太网无影响。传统的以太网TAP设备能够完结以太网数据帧的转发、捕获功用。
AFDX网络因为其运用场景以及完结方法的特殊性，除了确保完结数据帧的转发和捕获功用、TAP设备的植入对AFDX网络的数据通讯无影响等传统以太网TAP设备具有的功用外，网络可靠性、实时性、容错性以及组网合理性等AFDX网络重要的特色应该得到测验验证。
有些芯片中，经过IEEE1149．1规则的接口作为芯片的TAP，在储如此类的芯片中，JTAG一般具有扫描芯片、测验等多种功用；在AFDX网络中，TAP设备能够具有JTAG相类似的功用，能够扫描AFDX网络的拓扑结构，监测AFDX网络具有多少ES节点、交换机等，别的经过拓扑扫描能够智能判别AFDX组网是否具有物理上的冗余网络，以验证AFDX网络组网的正确性与合理性。
容错性是AFDX网络的一个重要功用，查看网络对过错的反应和过错容限是AFDX网络测验进程中的一个重要环节；TAP卡作为AFDX网络的监测设备，应该具有对AFDX网络容错功用的测验。容错性的测验包含对AFDX网络上数据通讯的过错监测和AFDX网络对过错数据帧的呼应；冗余链路数据帧的捕获、解析能够监测网络上过错数据帧；别的，TAP设备应该能完结过错注入功用，过错注入包含帧级的过错注入、过错的虚拟链路ID、过错的帧序列。经过对网络的不同过错注入测验AFDX网络对过错注入的呼应，以测验AFDX网络的容错功用。
依据前述剖析，TAP设备至少具有AFDX网络数据帧的捕获与解析、数据转发、数据链路的树立、冗余链路管理、网络拓扑扫描等功用。
2 一种串联植入式的AFDXTAP设备
由图1可知，AFDX网络组网杂乱，端体系(ES)和交换机(SW)是AFDX网络重要的组成部分，TAP端口放在端体系与交换机之间能够有用监测两者之间的通讯链路，两种设备的作业状况。在端体系与交换机之间放置TAP设备是AFDX组网的抱负挑选。TAP设备能够串联植入到AFDX网络中，图2所示为将TAP设备植入到典型的AFDX网络拓扑结构中。
图2所示的组网方法，TAP设备串联植入到AFDX网络中，这种方法TAP设备能够完结交换机与端体系之间的通明数据通路，即TAP设备能够认为是一个“中继器”，这样AFDX网络的作业无任何影响。这个结构也能够完结交换机与端体系数据通路的数据捕获，然后监测AFDX网络状况。TAP设备能够在数据转发的进程中对AFDX网络注入过错，这种过错注入能够在AFDX网络的物理层、链路层、协议层，不同层面的过错注入能够丈量AFDX网络不同层次容错功用。别的TAP设备能够触发数据的虚拟链路，经过建议的虚拟链路以及本身的呼应能够自动识别整个网络的拓扑结构。
3 串联植入方法的TAP设备完结
数据转发是AFDX-TAP设备最重要的功用特征，别的数据收集是监测体系完结监测的首要完结进程，从完结的视点来说，数据的处理较为灵敏。在数据处理中，控制电路要完结端体系和交换机之间的数据交换，还能够独立的完结数据帧的发送，这个电路结构在FPGA中完结比较适宜。图3是一种串联植入方法的AFDX-TAP设备硬件完结计划。AFDX总线为全双工冗余网络，协议规则没路的数据带宽为10／100 Mbit·s-1，关于TAP设备，若完结全双工冗余链路的数据捕获，则TAP设备与上位机之间的数据带宽要满意≤100 Mbit·s-1×2×2=400 Mbit·s-1；规划选用USB2．0作为TAP设备与上位机之间的通讯接口，理论最大速率可达480 Mbit·s-1，满意设备对数据带宽的需求。在规划中，运用FPGA作为数据处理的中心器材，能够灵敏处理数据流的传送方法。在监测方法下，端体系与交换机之间的数据链路经过TAP设备的PHY芯片进入FPGA，在FGPA内部，MII的数据链路一方面不经过MAC进行数据转发；另一方面，数据送至MAC，MAC将数据解析打包后送至TAP设备数据缓存区，等候USB将数据发送至上位机；传送至上位机的数据帧为简略处理的数据，上位机接纳数据后还需进一步对数据进行解析以到达对网络监控的意图。别的，TAP设备能够完结数据链路的过错注入，ES与交换机之间的数据，TAP设备捕获后，在数据帧中注入不同等级的过错，如数据帧的CRC过错、帧巨细过错等，经过MAC将数据帧发送，然后能够调查AFDX网络其他设备的呼应，然后到达对AFDX网络容错才能的测验。
依据TAP设备传送的数据，上位机能够实时监控AFDX网络的作业状况，上位机软件经过USB接口接纳AFDX数据帧，并对数据实时解析，经过数据解析只能剖析AFDX网络的作业状况和网络上的数据传送状况，依据监测需求对AFDX网络数据解析，以对AFDX各方面进行监测。上位机软件能够把解析AFDX网络数据帧进行从头打包，经过USB接口快速传送至TAP设备，TAP设备依照上位机的指示对AFDX网络过错注入，然后到达对AFDX网络过错容错才能的测验。图4为TAP设备监控网络过错计算界面。图5为TAP设备监测AFDX网络数据帧的界面。
4 结束语
在传统以太网TAP设备的基础上，研讨了AFDX网络TAP设备在网络中应完结的功用，评论了AFDX-TAP应在AFDX监控测验中所承当的使命，根据提出的问题，规划了一种串联植入方法的AFDX网络TAP设备，并证明，这种TAP设备能够有用地完结对AFDX网络可靠性、确定性、容错性等各种功用的监测。
