堅固耐用的軍事和航空航天系統的設計人員繼續將目光投向商業領域的網絡技術——利用可用的以太網交換機芯片在處理模塊和 PHY 設備之間進行連接，通過光纖或銅纜鏈接系統。然而，在基于模塊化商用現貨 （COTS） 標準的已部署系統中使用最新的高性能網絡技術并不總是實用的。雖然最新的商用設備支持基于25G和50G SerDes技術的100G以太網及更高標準的IEEE標準，但使用標準MultiGig-RT2連接器的OpenVPX系統迄今為止僅限于10G SerDes信號。

使用高性能和功能豐富的商用以太網技術連接嵌入式系統的設計人員可以部署越來越多的技術來管理其網絡上的流量。更快的網絡可以在單個鏈路上承載來自更多傳感器和應用程序的更多流量，但必須注意確保關鍵數據不會延遲或丟棄。這些趨勢（性能和融合）是影響當今 COTS 網絡設計的兩個最重要的因素。

適用于最苛刻系統的性能

過去，為了滿足國防電子應用的性能需求，通常需要使用定制硬件和FPGA。如今，許多設計人員面臨的技術挑戰是如何在板和背板模塊化系統中實現高速接口。

基于 VPX 背板的模塊化系統已經使用 10G 和 40G 以太網進行驗證和部署，但遷移到 100G 以太網及更高版本需要使用 25 Gbps 或更快的 SerDes 技術。10 Gbps及以上以太網的使用也推動了對光互連解決方案的需求不斷增長。廣泛的商業產品可用于實現光鏈路。然而，沒有一種方法成為堅固系統的事實標準。因此，很少有 COTS 產品集成光接口，使集成商在其系統中從電氣轉換為光學。

網絡融合

更快的以太網鏈路還意味著現在使用單個網絡通過單根電纜傳輸來自多個不同系統的數據是可行的。航空航天和國防系統中的以太網現在可以混合傳輸來自各種傳感器和應用的語音、視頻和數據。這種“融合”網絡可以取代多條單一用途電纜，在向平臺添加新功能時提供實質性的SWaP優勢并提高靈活性。

當網絡設計人員尋求通過同一數據管道傳輸多個源時，一個主要問題是延遲實時流量的干擾或爭用的可能性。對于時間敏感或安全關鍵型應用，確定性性能可能至關重要。如果不太關鍵的流量導致網絡擁塞，則更快的網絡不一定能為關鍵消息提供更低的延遲。

接近實時網絡的一種解決方案是實施策略，確保關鍵數據具有最高優先級。另一種方法是將網絡劃分為固定的時間片，其中每個應用程序或主機在其分配的片期間被授予對網絡的獨占訪問權限。這些方法有助于提供服務保證以及有限的端到端延遲，包括在使用基于標準的以太網的網絡上。

近年來，一系列IEEE標準已被批準，以實現“時間敏感網絡”（TSN）。新交換機中正在實施的TSN機制已經出現，以滿足實時調度的需求，包括：

802.1Qbv：計劃流量的增強功能 – 啟用時間切片

802.1Qch：循環排隊和轉發 – 減少抖動

802.1Qcc：流保留協議 – 分配容量以避免擁塞

無論是實施最新的TSN標準還是特定于供應商的QoS機制，當今的嵌入式交換機都可以支持來自各種來源的流量，在融合平臺范圍內將任務關鍵型和延遲敏感型實時數據相結合。

Curtiss-Wright 的 VPX3-687 10 Gb 以太網交換機（支持千兆、10 Gbps 和 40 Gbps 以太網）是高性能以太網交換機的一個例子，旨在連接下一代 3U OpenVPX 系統。它提供高達 320 Gbps 的交換吞吐量和高達 32 x 10 GbE 或 8 x 40 GbE 接口的全線速轉發。其無阻塞架構適用于低延遲控制平面和高吞吐量數據平面應用。

審核編輯：郭婷