|
局域网络的选择
现在有很多开放的LAN标准在商业领域得到广泛的应用。图1（互连技术族谱）显示了一些比较流行的互连技术在整个应用领域中的位置。广域网和城域网（MAN）有很强的全局能力，但不适合作为飞机和车辆上使用的主干网络。存储局域网（SAN）以及I/O到总线的连接也同样是不合适的。那些落在局域网（LAN）范围里的才是可作为候选的主干网络技术。它们包括：光纤通道（Fibre Channel）,光纤分布式数据接口（FDDI）,以太网（Ethernet）,火线/IEEE 1394（Firewire/IEEE 1394）,异步传输模式ATM和通用串行总线(USB)。
技术的应用情况和成熟程度分析
在挑选的过程中，技术的应用情况及成熟程度和在技术上的比较是同等重要的。它能够告诉我们一项技术的生存能力和潜在应用的发展空间。图2（LAN各项技术的应用情况和成熟程度）显示了军用系统LAN的各种技术的应用情况和成熟程度。在这条曲线上，所有的技术都处于被引入和被淘汰的状态之间。出现在曲线前端的技术还没有达到充分的成熟，所以还没有被广泛地用于新一代的军事系统。另外一些虽然已经很成熟，但如果应用于现代新的系统中又显衰落。比如，前面提到过的MIL-STD-1553已经走过了它的成熟期并走向下坡了。可以看出，光纤通道已经开始被早期的创新者使用了，而且有将成为主流技术的趋势。
如上图所示，对于现在很多新兴的互连标准我们没有做过多的考虑。这是因为还没有现成的苛刻级集成电路器件并且/或者没有适当的发展条件。这些技术包括：
IEEE 1394(也叫火线)
这个具有工业标准的、高速（100 Mbit/sec 到 400 Mbit/sec）、对等节点的网络外设串行总线有以下的优点：支持设备的热交换，兼容即插即用，支持同步音频/视频。但其主要限制因素在于它的网络是在特定距离内（十多米）的树型拓扑结构。因此当用做车辆的干线网络时就会使铺设和维护变得比较复杂。另外，其在苛刻环境下的可靠性对于军用系统集成商的要求还相距甚远。
快速串列式汇流排(Serial Express)
这是一种基于IEEE 1394但支持更高速和更远距离的高速（1 Gbit/sec）串行总线。因为它是一种全新的技术，所以现在预测它在军用系统中的应用地位还为时过早。
通用串行总线(USB)
USB是一种12 Mbit/sec的桌面外设互连总线。它的设计目标是取代现有的一些接口包括RS-232C串行口，PC并行口，MIDI口和显示器接口。在桌面PC应用方面它是1394的理想补充。但因为它太慢而且也拥有一个不适当的树型拓扑结构，所以不会被作为主干网络技术采用。
千兆以太网
千兆以太网正在被网络业界广泛采用。但它的点对点结构使得在车辆应用中的连接和维护都会很复杂。此外，以太网内在的不确定性和多冲突的特点使它不适合与需要实时、有保障、可确定性的航空和地面车辆一类的通信应用。
有竞争力的主干网络技术分析
现在剩下的能够满足所有要求的（高性能，适应恶劣环境，支持数据、音频、视频传输）互连技术有以下几种：
光纤分布式数据接口(FDDI 铜线版100 Mbit/sec)
光纤通道仲裁环路(Fiber Channel-Arbitrated Loop 铜线版100 Mbit/sec 或1 Gbit/sec)
异步传输模式(ATM - 铜线版可达155 Mbit/sec，光纤版可达622 Mbit/sec)
表1对这些技术做了比较，并与MIL-STD-1553做了对比。
表1：互联技术比较
备注：
1. ATM方式必须要求星形的物理交换架构，因此对8个冗余节点，我们需要一个16口的交换机才能完成。
2. ATM或者FC-AL方式使用双重节点适配器来获得冗余/纠错能力。
3. DDI或者FC-AL方式能够利用一个简单的交换机来实现星形物理架构，从而解决环形结构固有的一点出错导致整体系统崩溃的问题。
光纤分布式数据接口(FDDI)分析
FDDI技术已很成熟。它作为MIL-STD-1553替代品的主要优点是它内在的双冗余结构。但缺点是它的令牌环的工作方式导致较低的传输速率。FDDI的最高传输速率可达100 Mbit/sec。然而1 Gbit/sec的技术现在已经很普遍了。另外，它的节点适配器高昂的价格（约$2500），也成为它发展上的一大障碍。
FDDI在一些海军项目上有所应用，但并没有用在温度要求苛刻的环境，而是用在像指挥控制室这样的普通环境。需要说明的是这些海军应用现在也开始把目标放在光纤通道或ATM上了。
异步传输模式(ATM)
ATM已经在电信业得到了广泛的应用，并成为广域数字连接方式的首选。由于其硬件和软件的标准化的进程过于缓慢，使ATM至今仍然停留在一种新生技术的状态，阻碍了成为被工业界所接受的主流产品的进程。由于现在高速以太网和将来千兆以太网的竞争，ATM始终没能打入桌面互连市场。
ATM协议主要是为语音信号传输所设计的。对于语音和视频而言，ATM“准时、有序、但不必可靠”的特点是很理想的。这些特点对于要求可靠、无误的数据传输来说却是不合适的。语音信号在传输过程中丢包可能不会被我们的耳朵察觉到，但是对于数据块来说丢包将引起严重的低效率。ATM软件驱动的开销更增加了网络的延迟。不同于电信业可以允许100ms的延迟，使命关键军事应用要求更快捷的响应控制。
商业上还没有出现可以在大范围温度下工作的ATM节点适配器芯片组。和FDDI一样，ATM也被用在正常温度条件下的舰上系统，但应用范围较小。
光纤通道
光线通道符合ANSI标准，定义了一系列协议以提供低延迟、高带宽连接。与讨论的其它候选技术不同，光纤通道不仅支持主机－外设的通道连接，还支持主机－主机的网络连接。它支持多种传输速率(133 Mbit/sec 到 4 Gbit/sec)，它的8-bit/10-bit编码方式提供了数据的完整性和高可靠性。尽管它的名字叫光纤通道，但是它可以支持多种串行物理传输媒介，包括同轴铜缆、双绞线和光纤。光纤通道标准定义了三种拓扑结构：交换结构(fabric switch)、点对点结构(point-to-point) 、和仲裁环路结构(Fiber Channel-Arbitrated Loop)，第三种结构实现了一种高性能低延时的网络连接，并提供了升级的空间。FC-AL结构允许最多127个节点，串行或环形连接，并提供了良好的电气性能，意味着更高的数据传输效率。不同与ATM，光纤通道不需要集中器，这样就比ATM的交换结构节省了成本。当需要有保障的性能特点时，可以采用点对点连接结合基本环的方式。
FC-AC（Fiber Channel Avionics Environment光纤通道航空电子领域）标准化协议工作组正在开发一种操作版本，想将现有的光纤通道标准应用到军事领域特别是航空电子领域。该工作组正在定义一组实时的结构以扩展光纤通道，从而提供确定性延迟、带宽、以及满足使命关键的应用项目的需求。它们的重点是要定义实时的仲裁环路扩展，实时请求的优先权抢占机制，和一个实时同步环路。它们的目的是通过使用定长的包和保障的对环路的存取来提供有界的延迟和确定的响应。因此，它很接近与1553类似的可确定性行为。不过FC-AC可以提供1553所不能提供的1Gbit/sec的接口。
光纤通道已经取得了越来越多的市场份额，并且得到了主要工作站和服务器供应商(惠普HP、康柏Compaq、IBM、SUN) 的支持。大多数主要服务器公司也是光纤通道协会的成员，他们计划将光纤通道技术应用到服务器及存储系统的互连中去。在军事领域它也日渐流行，并在航空和地面系统的升级项目中得到具体的应用。
总结和推荐
FDDI作为一项十分成熟的技术已经被应用于军事领域。然而，它并没有被广泛地接受。尽管它提供了内在的冗余，但却没有良好的实时的可确定性数据传输方案。与其它技术相比，其最大数据传输速率也较慢。
作为一种新兴技术，ATM虽然在电讯交换机市场获得广泛的支持，但没能成为主流技术。它的不够可靠的通讯协议和缺乏大温度范围的部件决定了它在近期也不大可能成为苛刻环境计算网络干线的候选技术。
基于铜缆的光纤通道仲裁环路(FC-AL)能够实现高性能、低延迟的网络连接。具有大容量数据吞吐能力和延展的能力。已经在商用领域得到广泛的采用，并在军事领域逐渐被接纳和采用。
经过对上述几种技术的评估和比较，可以清楚地看出，对于需要有高带宽和低延迟的数据干线来说，光纤通道将是最佳选择。可以预见，光纤通道将很快会成为一种主要的基于开放工业标准的、新兴的、可延展的、可用于航空和地面车辆系统的新一代的局域网络总线技术，并在现代苛刻系统中被广泛采用。 |
|
|
