FC ağ simülasyonu doğrulama sistemi ve anahtar teknolojilerin oluşturulması
Liu Juan 1, 2, Wang Hongtao 3, Li Juan 3, Tian Wenjuan 3
(1. Xi'an Havacılık Hesaplama Teknolojisi Enstitüsü, AVIC, Xi'an, Shaanxi 710068; 2. Entegre Devre ve Mikrosistem Tasarımı için Havacılık Teknolojisi Anahtar Laboratuvarı, Xi'an, Shaanxi 710068; 3. Xi'an Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710068)
FC ağ simülasyon doğrulama sistemi, FC ağlarının verimli ve hızlı inşası için etkili bir yol sağlar. FC protokolünün ve uygulama gereksinimlerinin yorumlanması ve analizine dayanarak, FC simülasyon doğrulama sisteminin yapım süreci ve ilgili ağ verilerinin aktarımı ve alımı, değişimi, izlenmesi, analizi, toplanması ve kaydedilmesi gibi anahtar teknolojilerin çözümü, FC ağ teknolojisinin uygulaması olan detaylandırılmıştır. Temel teorik sistem, sistem çözümleri ve test doğrulama platformu sağlar.
Simülasyon doğrulama; veri izleme, analiz, test; veri toplama ve kaydetme
FC (Fiber Kanal), Gbit iletim hızı, güçlü parazit önleme özelliği, hafifliği gibi doğasında bulunan teknik avantajları, yüksek hızlı ve uzun mesafeli iletim için uygunluğu ile yeni nesil aviyonik sistemlerinin omurga ağı haline geldi. FC ağ simülasyon doğrulama sistemi, FC ağ uygulama gereksinimlerine dayalı olarak oluşturulmuş gerçek sisteme eşdeğer bir prototip doğrulama platformudur. Esas olarak FC ağ verilerinin simülasyonunu, testini, izlenmesini, analizini ve kaydını gerçekleştirerek FC ağının verimli ve hızlı bir şekilde kurulmasını sağlar Analiz, tasarım, değerlendirme, karar verme, test etme ve diğer yöntemler.
Şu anda, birçok yabancı şirket ve araştırma kurumu artık Fiber Kanal ağ bağdaştırıcı kartları, depolama aygıtları, yönlendiriciler ve ilgili test ekipmanı geliştirdi. FC ağ teknolojisinin yerel alanı hala ön araştırma aşamasındadır ve FC ağ teknolojisinin uygulanması ve tanıtımı için temel teorik destek, sistem çözümleri ve test doğrulama platformu sağlamak için FC ağ simülasyon doğrulama sistemi araştırmasının yapılması acildir.
FC ağ protokolü üzerine yapılan araştırmaya ve protokol analizi, veri aktarımı, edinme, kayıt, simülasyon vb. İçin genel uygulama gereksinimlerine dayalı olarak, bu makale FC ağ simülasyonu doğrulama sisteminin yapım sürecini açıklar ve FC ağ veri iletimi, değişimi, izleme ve analizindeki kesintiler Kayıt vb. Gibi anahtar teknolojiler, FC ağ teknolojisinin uygulanmasının temelini oluşturdu.
1 FC protokolü yorumlama ve analizi
FC protokolünün doğru yorumlanması ve analizi, FC ağ simülasyonu doğrulama sisteminin oluşturulmasının temelidir. Hava ağları için yeni nesil uçakların ihtiyaçları ile birlikte FC ağ protokollerinin (FC-PI, FC-FS, FC-AE-ASM, FC-AV, FC-SW, vb.) Kapsamlı bir yorumu ve analizi aracılığıyla, yabancı F- 35. AWACS, B-1B, F / A-18 ve V-22 gibi gelişmiş avcı uygulamaları, FC ağını veri akışı, güvenilirlik, gerçek zamanlı, determinizm ve güvenlik açısından gösterir ve FC ağları oluşturur Teknik göstergeler, ürün serileri ve ağ değerlendirme sistemi, FC ağ simülasyonu doğrulama sistemini gerçekleştirmek için etkili yöntemleri keşfeder.
2 FC ağ simülasyonu doğrulama sistemi yapımı
FC ağ simülasyonu doğrulama sistemi, FC çekirdek ağı ve onun destekleyici ortamından oluşur Tipik bir FC çekirdek ağı, anahtarları, düğümleri ve iletim bağlantılarını içerir. FC düğümü makinesi, mesajların gönderilmesinden ve alınmasından sorumludur; FC anahtarı, bir bilgi alışveriş cihazı olarak veri alışverişi görevlerinden sorumludur. Destekleyici ortam, FC ağ yapılandırma aracı, FC simülasyon kartı, FC analizörü ve FC kaydediciyi içerir. FC ağ yapılandırma aracı, yapılandırma tablosunu oluşturmak ve ağ yapılandırmasını tamamlamak için bunu anahtara ve düğüm makinesine yüklemek için kullanılır; FC simülasyon kartı gerçek FC ağ verilerini simüle etmek için kullanılır; FC analizörü, ağ dinamiklerini izlemek ve analiz verilerini yakalamak için kullanılır; FC kaydedici kullanılır Ağda veri toplamak ve kaydetmek için.
FC simülasyon doğrulama sisteminin yapımı sırasında, önce FC çekirdek ağının belirlenmesi ve ardından destekleyici ortamın seçilmesi gerekir. FC çekirdek ağını oluşturma sürecinde, sistem uygulama gereksinimlerine göre FC çekirdek ağının topolojisini, ağ bant genişliğini, anahtarların ve düğüm makinelerinin tipini ve sayısını belirlemek gerekir. FC ağı üç topolojik yapıyı benimseyebilir: noktadan noktaya, kararlaştırılmış halka ve anahtarlama yapısı. Bunlar arasında anahtarlama yapısı, yüksek iletişim bant genişliği, yüksek güvenilirlik, düşük veri iletim gecikmesi ve iyi ölçeklenebilirlik avantajlarına sahip en avantajlı topolojik yapıdır. FC çekirdek ağ yapısı belirlendikten sonra, ağın test amacına göre ağa bağlanmak için uygun test ekipmanı seçilir.
Şekil 1 Çift artıklık anahtarlama topolojisi
Şekil 1, anahtarlama mimarisine dayanan tipik bir FC simülasyon doğrulama sistemini göstermektedir Sistemin oluşturulması sürecinde, anahtarlama topolojisi ilk olarak iki anahtar, 4 FC düğüm makinesi ve bir çift artıklık oluşturmak için birkaç optik fiber kullanılarak benimsenmiştir. FC çekirdek anahtarlama ağında, gönderici düğüm makinesi, ağ çalışması sırasında verileri FC protokolüne uygun bir ağ veri çerçevesine kapsülleştirir ve bunu optik fiber aracılığıyla FC anahtarına gönderir Anahtar FC çerçevesini aldıktan sonra, yapılandırılmış veri iletim yoluna iletir Hedef bağlantı noktası düğüm makinesi, FC veri çerçevesini aldıktan sonra, hedef bağlantı noktası düğüm makinesi FC veri çerçevesini analiz eder; daha sonra, ağ test sürecinde, FC simülasyonunda test ekipmanı olarak FC simülasyon kartını, FC analiz cihazını ve FC edinme kaydedicisini seçer Kart, uçuş verilerini simüle etmek için düğüm makinesinin yerini alır; FC analizörü, izlenmesi gereken FC ağ bağlantısına seri olarak bağlanır ve bağlantıdaki veriler, bağlantının normal iletişimini etkilemeden analiz için kopyalanır; FC edinim kaydedici, FC anahtarı bağlantı noktasını izler, kullanıcıların ilgilendiği verileri gerçek zamanlı olarak iletir ve FC ağındaki verileri SATA diskine kaydeder. Simülasyon doğrulama sisteminin gerektirdiği ekipman listesi ve ekipman fonksiyonları Tablo 1'de gösterilmektedir.
Ağ simülasyon sistemi yapımı için 3 anahtar teknoloji
3.1 Çekirdek ağın temel teknolojileri
FC simülasyon testi doğrulama sisteminin yapımı sırasında kırılması gereken temel teknolojiler arasında FC ağ veri iletimi ve alımı, veri alışverişi, ağ analizi ve testi ve ağ veri toplama ve kaydı yer alır.
Anahtarlamalı bir FC ağı oluşturma sürecinde, ağ verilerini alma ve gönderme ve veri alışverişini çözmek temel anahtarıdır Bu bölüm, FC ağ veri alma ve gönderme ile veri alışverişi çözümlerini ayrıntılı olarak tanıtır.
3.1.1 Veri gönderme ve alma
FC ağ veri iletimi ve alımı, FC düğüm makinesi tarafından tamamlanır. Gönderilen ve alınan verilerin türüne göre, FC-AE-ASM protokolünü destekleyen FC düğüm makinesi simülasyon kartı iletişim verilerinin iletimini tamamlamak için tasarlanmıştır ve FC-AV protokolünü destekleyen FC düğüm makine simülasyon kartı video verilerinin iletimini tamamlamak için tasarlanmıştır; ağ yüküne göre belirle İletim hızı ve düğüm sayısı; ağ hizmetinin türüne göre, birden çok ağ yapılandırma şemasını desteklemek ve verimli simülasyon verileri düzenleme ve toplu oluşturma arabirimleri sağlamak için kullanıcı dostu bir insan-bilgisayar etkileşimi arabirimine sahip bir ağ simülasyon yapılandırma yazılımı tasarlayın. FC düğüm makine simülasyon kartının işlevsel blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. Kullanıcı, FC ağ veri iletimini ve alımını tamamlamak için kullanıcı modülünü FC-AE-ASM protokolü aracılığıyla işleyebilir.
Şekil 2 FC simülasyon kartının işlevsel blok şeması
AVIC Computing Institute, FC ağ veri iletimi ve alımı için FIC düğüm makineleri ve FAV düğüm makineleri geliştirdi. Bunların arasında, FIC düğüm makinesi, FC-AE-ASM protokolüne uygun iletişim verilerini göndermek ve almak için kullanılır ve 1.0625 Gb / s / 2.125 Gb / s hızında yapılandırılabilir seri FC bağlantısı, 256 kısa mesaj ve 16 uzun mesajı destekler. Mesaj işleme ve zamanlama, ikili artıklık FC bağlantısını ve ağ yönetimi işlevlerini destekler; FAV düğüm makinesi, FC-AV protokolü video verilerini göndermek ve almak için kullanılır, çift yedeklilik 2.125 Gb / s oranlı FC bağlantısı sağlar, çoklu çözünürlüğü destekler Video görüntülerinin iki yönlü aktarımı, video alımı ve iletimi için iki set dijital RGB arayüzünü destekler.
3.1.2 Veri Değişimi
FC ağ veri alışverişi, FC anahtarı tarafından tamamlanır. FC anahtarı, FC-SW protokolünü destekler ve çok çerçeveli anahtarlama veya devre anahtarlamayı gerçekleştirmek için bir veya daha fazla anahtarlama bağlantı noktasına sahiptir.Yapılandırma dosyası gereksinimlerine göre önceden belirlenmiş bir mekanizma ve iletim hızı (1 Gb / s'nin üzerinde) ile hedef adrese veri gönderebilir (Yönlendirme işlevi), kaynak düğümden hedef düğüme en iyi aktarım yolunu seçebilir ve her anahtarlama biriminin ağda benzersiz bir bağlantı noktası tanımlamasına (adres yönetimi) sahip olmasını sağlayabilir.Ayrıca, anahtar aynı zamanda talimatları alabilir ve yanıtlar oluşturabilir, böylece Anahtarlama ağı içindeki her birimin kontrolünü gerçekleştirin. Anahtarın dahili iletişim süreci Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3 Anahtar iletişiminin şematik diyagramı
Verimli FC ağ veri alışverişini gerçekleştirmek için yurtiçinde ve yurtdışında yabancı yüksek hızlı anahtarlama yongaları ve ticari FC anahtarı tasarım şemaları hakkında derinlemesine analiz ve araştırma yoluyla, FC anahtarı uygulandığında aşağıdaki şemalar benimsenebilir:
(1) Ana yapı: Anahtarlamayı ve ağ denetimini tamamlamak için bir veya daha fazla özel anahtarlama yongası (veya mantık devresi) + denetleyici (yonga dışı veya yonga üzerinde işlemci).
(2) Anahtarlama algoritması: VOQ kuyruğu + Çapraz çubuk yapısına dayalı olarak, yüksek hızlı anahtarlama paket anahtarlama ile gerçekleştirilir.
AVIC Computing Institute ve Xiangteng Company, FC ağında yüksek hızlı engelsiz anahtarlama, veri izleme, iletişim yapılandırması ve ağ yönetimi işlevlerini tamamlayan, 46 bağlantı noktasını destekleyen 8 bağlantı noktalı, 16 bağlantı noktalı, 32 bağlantı noktalı ve 46 bağlantı noktalı FC anahtarları ve çekirdek çipleri geliştirdi. İletişim bağlantı noktalarının ve 4 izleme bağlantı noktasının engellenmemiş değişimi, uçtan uca gecikme 2 µs'den azdır, FC-AE-ASM / FC-AV protokolünü destekleyen veri alışverişi yapabilir, iki seviyeli kademeyi destekleyebilir ve tek noktaya ve çok noktaya yayını destekler Ve yayın.
3.2 Destekleyici ortamın temel teknolojileri
Anahtarlamalı bir FC ağı oluşturmanın önemli bir parçası olarak, destekleyici destek ortamı temel olarak iki temel teknolojiyi içerir: veri izleme, analiz ve test ile veri toplama ve kaydetme.
3.2.1 Veri izleme, analiz ve test
FC ağ veri izleme, analizi ve testi esas olarak FC analizörü tarafından tamamlanır. Bağlantı verisi izleme açısından, FC analizörünün, FC analiz cihazına bağlı FC bağlantısındaki iletişim verilerini gerçek zamanlı olarak izlemesi ve ağ durumunu ve FC bağlantısının hata istatistiklerini gerçek zamanlı olarak görüntülemesi gerekir; veri analizi açısından FC bağlantısının kaydedilmesi gerekir Yoldaki ve analizdeki veriler, FC ağının kanal hızını, bağlantı oranını, bağlantı durumunu elde edebilir ve aynı anda verilerdeki hata türünü ve hata sayısını sayabilir ve kaydedebilir; ağ testi açısından, hata verilerini FC ağına enjekte etmek ve düzeltmek gerekir. Veri enjeksiyonu, hatalı enjeksiyon testi, akış testi ve basınç testi.
Analiz cihazının kullanımı ve port sayısı için gerçek talep göz önüne alındığında, portatif bir analizör veya rafa monte analizör tasarlanabilir.İzleme portlarının sayısı az olduğunda, portatif analizör esnektir ve taşınması kolaydır, ancak port sayısı izlendiğinde Daha fazla durumda, raf analizörü aynı anda birden fazla bağlantı noktasını izleyebilir. Bağlantı verilerini izleme sürecinde, yakalamanın başlatılmasını veya durdurulmasını tetiklemek için koşullar ayarlamanız gerekir.İki tetikleme modu vardır: zaman tetikleme ve şablon tetikleme. Yakalama başladıktan sonra, verileri geçici olarak DDR'deki bağlantıya kaydetmeyi seçebilir ve yakalama tamamlandıktan sonra analiz için bilgisayara gönderebilir veya gerçek zamanlı analiz amacına ulaşmak için yakalama işlemi sırasında verileri ve ağ durumunu doğrudan bilgisayara gönderebilirsiniz. Gigabit Ethernet veya PCIe gibi arabirimler aracılığıyla veri gönderin. Bilgisayar bağlantı verilerini aldıktan sonra, verileri yüklemek için dosya akışını veya fopen yöntemini kullanır ve ardından verileri tamamen görüntülemeyi veya görüntülenecek bazı önemli parametreleri seçmeyi seçer, örneğin: veri türü, zaman damgası, hata türü, vb. Görüntüleme veri yöntemi sağlanır. Histogram, tablo, gösterge tablosu vb. Gibi çoklu çözümler. Analizörün ağ testi işlevi esas olarak doğru veri enjeksiyonu ve yanlış veri enjeksiyonu ile gerçekleştirilir.Veri enjekte etmenin iki yolu vardır.Biri tam alan girişi.Bağlantıya gönderilen her veri baytı, operasyonda esnek olan kullanıcı tarafından girilmelidir. , Ancak FC protokolünü anlamayanlar için kullanımı daha zordur; ikincisi, veri girişini tamamlamak için önceden ayarlanmış bir şablon kullanmaktır. Tüm verilerdeki aynı veya benzer alanlar (SOF, EOF, CRC vb. Gibi) şablonda ayarlanır , Kullanıcının yalnızca veri girişini tamamlamak için mesaj yüküne girmesi gerekir Bu modda, bağlantının hata veri enjeksiyon işlevini doğrudan tamamlamak için farklı hata türlerine göre farklı hata veri şablonları seçilebilir.
Şu anda, yabancı analizörlerin temsili ürünü, JDSU'nun birden çok protokolü destekleyen, ancak fazladan işlevleri, karmaşık işlemleri, pahalı ve az sayıda teknik servisi olan Finasar'tır. Ağ uygulama gereksinimlerine göre, Xian Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., 1.0625 Gb / s / 2.125 Gb / s iletişim hızına sahip 6 port geliştirdi ve yabancı genel FC analizörlerinin temel işlevleriyle birleştirildi ve veri ve iletişim komutlarını iletmek için Ethernet kullanıyor. , Ağ durumunun gerçek zamanlı görüntülenmesi, tamamen bağımsız mülkiyet hakları FC analizörü ile daha sonraki analizler için verileri de kaydedebilir.
3.2.2 Veri toplama ve kaydetme
FC ağ veri toplama ve kaydetme esas olarak FC kaydedici tarafından tamamlanır. Veri toplama açısından, gerçek zamanlı izleme için anahtar parametreler seçilebilir; veri kaydı açısından veriler, veri bütünlüğü sağlanırken karmaşık ortamlarda hızlı bir şekilde kaydedilebilir ve kaydedilen veriler, analiz için katı hal disklerine kaydedilebilir.
Fiziksel yapıya göre, kayıt cihazı ana kontrol modülü, FC modülü, DPM modülü ve güç modülüne ayrılmıştır.Bu tasarım şeması altında, herhangi bir modül hasarı doğrudan değiştirilebilir. Bunların arasında, ana kontrol modülü, alma ve kayıt koşullarını FC modülüne gönderir ve veri almayı başlatmak / durdurmak için FC modülünü kontrol eder.Aynı zamanda, ana kontrol modülü, kaydı etkinleştirmek ve durdurmak için DPM modülünü kontrol eder; FC modülü, bağlantı verilerini almak ve alınan verileri kontrol etmek için kullanılır Alım ve kayıt koşullarına göre seçim yaptıktan sonra, veri edinim için ana kontrol modülüne veya kayıt için DPM modülüne iletilir; DPM modülü, alınan verileri uygun standarda (NTFS, IRIG) göre SATA arayüzü üzerinden katı hal diske kaydeder. Verilerin bütünlüğünü sağlayın; güç modülü, tüm cihaza kararlı bir akım çıkışı sağlar ve elektrik kesintisi koruması sağlar. Ek olarak, verileri katı hal diske kaydettikten sonra, veriler özel bir yazılım aracılığıyla bilgisayara boşaltılır.Katı hal diskindeki verilerin bir kısmı hasar gördüğünde, yazılım zarar görmemiş verileri geri yükleyebilir.Veri kaldırıldıktan sonra katı hal diski formatlanabilir. Tekrarlanan kullanım için.
Şu anda, yurtdışında FC-AE protokolüne uygun olarak veri toplayabilen ve kaydedebilen benzer ürünler bulunmamaktadır. Xian Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., kendi geliştirdiği FC-IP ve FC-AE-ASM protokolü işleme anahtar devrelerine dayalı olarak, bir FPGA çözümü kullanarak havadan kayıt ve kayıt gereksinimlerini karşılayan bir FC kaydedici geliştirmiştir. Kayıt cihazı, FC-AE protokolüne uyan 1.0625 Gb / s / 2.125 Gb / s bağlantı hızıyla FC verilerini toplayabilir ve kaydedebilir. Veri toplama açısından kayıt cihazı, veri toplamayı ve izleme parametrelerinin iletimini tamamlamak için Gigabit Ethernet kullanır; veri kaydı açısından kayıt cihazı, veri iletmek için SATA3 arayüzünü kullanır, IRIG standardına dayalı bir veri depolama formatı geliştirir ve 512 GB'lık bir disk kapasitesi seçer Katı hal diski, veri depolamayı tamamlar. Aynı zamanda, kayıt cihazının destekleyici kaldırma yazılımı, katı hal diskindeki verileri SATA arabirimi aracılığıyla minimum 200 MB / s hızında PC'ye yükleyebilir ve anormal katı hal diskindeki hasarsız verileri geri yüklemek için güvenilir ve verimli algoritmalar kullanabilir.
4 özet
Şu anda, birçok yabancı şirket ve araştırma kurumu Fiber Kanal ağ bağdaştırıcı kartları, depolama aygıtları, yönlendiriciler ve ilgili test ekipmanı geliştirdi. FC ağ teknolojisinin yerel alanı hala ön araştırma aşamasındadır ve FC simülasyon doğrulama sistemi inşa planı yoktur. Simülasyon doğrulama sistemi, uygulama gereksinimlerine göre oluşturulan, gerçek FC ağ ortamını simüle eden ve ağ veri analizi ve ağ performans değerlendirmesini gerçekleştirmek için destekleyici ekipman kullanan, böylece ağ mimarisini optimize eden ve verimli ve hızlı ağ sistemi yapısını gerçekleştiren bir FC ağ sistemi modelidir. FC protokolünün ve uygulama gereksinimlerinin yorumlanmasına ve analizine dayanan bu makale, FC simülasyon doğrulama sisteminin yapısını ve yeni nesil entegre aviyonik sistem FC iletişim ağı uygulamaları için güçlü destek sağlayan FC simülasyon doğrulama sistemi tasarımının temel teknolojisini tanıtmaktadır.
Referanslar
NCITS / Project 1331-D, fiber kanal çerçeveleme ve sinyalizasyon.2002.
Huo Weitao, Tian Ze, Li Pan, vd.FpGA'ya dayalı bir fiber kanal ağ izleme kartının tasarımı ve uygulaması Bilgisayar Teknolojisi ve Geliştirme, 2014 (5): 199-203.
Li Xiaoyu, Tian Ze, Liu Juan, vb. FC Protokol Analizörü Yazılım Tasarımı ve Uygulaması Bilgisayar Teknolojisi ve Geliştirme, 2013 (8): 31-34.
Deng Ke, Tian Ze, Guo Liang ve diğerleri.Havadan optik fiber kanal edinme kaydedicinin tasarımı ve uygulaması. Bilgisayar Teknolojisi ve Geliştirme, 2015 (4): 162-165.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
