基于FC-AE网络的发布订阅系统的研究与实现

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光纤通道(Fiber Channe)协议简称FC协议,由美国标准化委员会(ANSI)提出。同时,ANSI为FC协议应用到航空电子环境中开发了一组协议集,称为FC-AE协议规范,其具有高带宽、高吞吐率、高稳定性、低延迟、抗电磁干扰强等优于其他传输网络的优点。随着网络的灵活性要求更高,以及基于以太网、Rapid IO等技术的异构、多级交换架构接入FC-AE主干网,对数据的跨平台自由分发提出了更高的要求与标准,而传统FC-AE网络并不能满足这一要求。基于此,提出了在FCAE网络上构建一套发布订阅系统,以实现异构平台之间数据的自由分发,并提供丰富的服务质量以满足复杂多变的场景需求。本文的软件架构根据层次划分,由上到下分为驱动层、中间件层、服务抽象层、应用层,同时通过人机交互界面配置管理节点卡信息和发布订阅流程。OpenDDS是开源的数据分发服务中间件,OpenDDS各节点的通信是基于操作系统协议栈,经过封装socket完成网络通信。为了实现OpenDDS数据在FC-AE网络上传输,本文通过驱动层创新型地将以太网数据封装为FC-AE-ASM帧数据,再通过硬件设备发向FC-AE网络,同时,对从硬件设备接收到的FC-AE-ASM帧数据进行解封装为以太网帧数据递交协议栈处理。这样就实现了协议的转换,从而实现发布订阅节点在FC-AE网络上进行数据传输。中间件层提供了发布订阅基本的服务组件,是后续开发的基础。在应用层方面,本文研究了典型航电系统,其中重点分析了航电系统的传感器网络。从数据源特征和网络特征出发,提出了系统数据分发需求。根据所提需求,本文从中间件抽象出发布服务、订阅服务、数据匹配服务、样本过滤、Qo S映射等模块和组件。发布、订阅服务由中间件提供基本组件,在服务抽象层用面向对象的思想对服务进行封装,以满足业务需求,并预留接口以供功能拓展。过滤方面,本文创新型地拓展了DDS基于主题的匹配原则,用基于内容过滤的方案实现样本的进一步过滤,从而减少网络冗余流量。本文最后验证了系统设计的基本功能,并对系统的时延,时延抖动和吞吐量做了测试,为后续进一步的工作打下基础。
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