基于SpaceWire网络层的网络建模及算法分析

论文摘要

随着航天科学技术的不断发展,航天器星载设备系统中的设备数量、种类都急剧增加,对航天器星载设备系统网络的自适应性、数据转发效率和容错性的要求也随之提升。SpaceWire总线协议是一种目前倍受关注的高速、高效并具有良好抗苛刻性的航天器星载设备系统总线协议。本文在对SpaceWire总线协议充分研究的基础上,重点对该协议网络层中路由器所采用的路由选择算法和数据转发方式进行探索和分析,进行了基于该协议的链路状态路由选择算法设计和组适配路由设计,设计达到了改善网络自适应性,提高数据转发效率和网络容错性的目的。论文首先介绍了SpaceWire总线协议,对协议网络层内容做了深入的探讨,提出了基于SpaceWire高速总线虫孔路由器的链路状态路由选择模块的设计思想,完成了基于链路状态路由选择模块的设计。该设计共分为四大功能模块：发现测量模块、生成LSA模块、转发LSA模块和路由表模块,实现了路由器从启动到根据链路状态路由选择算法生成路由表的整个过程,然后,本设计采用Xilinx ISE 9.2i作为开发环境对模块进行了仿真,并借助简单的网络模型对其进行验证。结果表明,链路状态路由选择模块可以有效的提高路由器对网络变化的自适应性。同时,论文还详细描述了SpaceWire组适配路由技术的原理,初步设计了组适配路由模型并对模型仿真,对组适配路由在提高数据转发效率、改善网络容错性等方面的优势进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.1.1 前人的研究成果
• 1.1.2 存在的问题
• 1.2 课题研究的目标及主要内容
• 第二章 SpaceWire总线协议
• 2.1 SpaceWire概述
• 2.2 SpaceWire发展与研究现状
• 2.3 SpaceWire总线协议标准的分析
• 2.3.1 交换层
• 2.3.2 数据包层
• 2.3.3 网络层
• 2.4 本章小结
• 第三章 路由选择算法的原理与组适配路由技术
• 3.1 路由选择算法
• 3.1.1 链路状态路由选择算法
• 3.1.2 链路状态路由选择算法的优点
• 3.2 组适配路由技术
• 3.2.1 组适配路由技术
• 3.2.2 组适配路由技术的优缺点
• 3.3 本章小结
• 第四章 SpaceWire网络链路状态路由选择算法及组适配路由设计
• 4.1 开发环境的选择
• 4.1.1 FPGA技术
• 4.1.2 硬件描述语言概述
• 4.1.3 VHDL语言技术
• 4.1.4 使用硬件描述语言开发FPGA流程
• 4.2 路由选择算法的设计
• 4.3 SpaceWire网络链路状态路由选择算法整体模型
• 4.4 发现测量模块
• 4.4.1 发现测量模块设计
• 4.4.2 发现测量模块的仿真
• 4.5 生成洪泛LSA模块
• 4.5.1 生成洪泛LSA模块设计
• 4.5.2 生成洪泛LSA模块的仿真
• 4.6 转发LSA模块
• 4.6.1 转发LSA模块设计
• 4.6.2 转发LSA模块的仿真
• 4.7 路由表模块
• 4.7.1 路由表模块设计
• 4.7.2 路由表模块的仿真
• 4.8 综合仿真验证及结果分析
• 4.9 SpaceWire组适配路由模型的初步设计
• 4.9.1 SpaceWire组适配路由模块功能验证
• 4.9.2 仿真实例的设计
• 4.9.3 实例的验证结果
• 4.9.4 性能分析
• 4.10 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题
• 5.3 展望
• 参考文献
• 附录1 发现测量模块代码
• 附录2 生成洪泛LSA模块代码
• 附录3 转发LSA模块代码
• 附录4 路由表模块代码
• 附录5 顶层模块代码
• 附录6 组适配路由模块代码
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者与导师简介
• 附件