随着航空电子朝着分布式综合模块化的方向不断发展,航电系统需要一个可靠的、实时性强的综合性通信网络。时间触发以太网技术在传统以太网的基础上,增加时间触发的概念,通过规划时间调度表的方式,为机上关键控制数据业务提供一种无冲突的、确定性的网络传输方式。本文分析时间触发以太网的需求、工作原理的基础上,重点研究了该网络在交换方面的两项关键技术:1)设计并实现了可同时支持时间触发业务和传统以太网业务的交换单元,2)设计并实现了时间调度表生成算法。本文首先介绍了研究背景和时间触发以太网的基本思想,引入时间触发的概念;其次,通过分析时间触发以太网的交换原理,说明构建基于时间触发以太网协议的交换单元和设计时间调度表生成算法是该网络在交换方面的两大关键技术;第三,设计了可同时支持时间触发业务和传统以太网业务的交换单元,介绍了一种基于双平面的交换单元整体架构,并阐述了工作原理、模块划分和交换流程,同时分析了本设计的特点与优势;第四,重点阐述交换单元中输入分流模块、时间触发调度模块、时间触发业务处理模块以及输出接口模块的详细设计与实现,并通过仿真验证模块功能的正确性和可靠性;第五,设计了一种时间调度表生成算法,该算法具有效率高,关键控制数据传输时延小的优点,文中介绍了算法的思想与工作流程;第六,在时间触发以太网系统中对设计的交换单元和时间调度表生成算法进行仿真验证,并通过实际的网络环境和运行参数,进一步证明本设计能满足时间触发以太网对交换的需求。本文的创新点包括,第一,设计了一种双平面的交换单元架构,既可为时间触发业务提供高实时性,转发时延抖动极小的交换服务,又可完成传统以太网业务的各项交换功能,同时交换单元可支持不同速率端口间的交换;第二,在交换单元中设计了一种提高数据接收时间的确定性的方法,对进入交换单元内部的时间触发业务帧引入动态弹性时延,抵消数据帧在上游路径传输时产生的时延不确定性;第三,设计了一种时间调度表生成算法,将时间触发业务的产生时间作为时间规划的参数,可使数据在产生后立即得以发送,缩短等待时间,提高传输实时性。