BR102014025315A2 - rede de comunicações de dados para uma aeronave - Google Patents

Abstract

"rede de comunicações de dados para uma aeronave" trata-se de uma rede de comunicações de dados que tem uma pluralidade de unidades de entrada remota que fornecem dados, um servidor de dados para armazenar dados, e unidades de assinante que consomem dados. a rede de comunicações de dados controla e gerencia o recebimento dos dados que se originam a partir da entrada remota, o processamento dos dados em uma forma adequada para as unidades de assinante e a distribuição dos dados processados para as unidades de assinante.

Description

“REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS PARA UMA AERONAVE” Antecedentes da Invenção [001] Para aeronave contemporânea, uma “plataforma” aviônica consiste em uma variedade de elementos tais como sensores, concentradores de dados de sensor, uma rede de comunicações de dados, sensores de radiofrequência e equipamento de comunicação, elementos computacionais, efetores e exibições gráficas, Esses componentes devem compartilhar informações uns com os outros ao longo da rede de comunicações de dados. [002] As incorporações de legado desses elementos de plataforma são na forma de elementos de subsistema individuais normalmente denominados “sistemas federados”. Um sistema federado é um subsistema de aplicação específica em um pacote autocontido que tem a própria lógica dedicada do mesmo, processadores e interfaces de entrada/saída. Os sistemas federados múltiplos e separados contam com subconjuntos comuns de fontes de dados, mas carecem no compartilhamento de recursos de processamento e interfaces entre sistemas federados. [003] Esforços anteriores para reduzir a confiança em sistemas federados resultaram na introdução dos padrões ARINC 653 e ARINC 664. ARINC 653 (A653) é um sistema operacional no qual cada aplicação, por exemplo, associada com uma função de sistema federado, é concedida a própria partição de fatia de tempo do mesmo e a própria partição de espaço de memória do mesmo na qual executar. Isso possibilitou que o que eram múltiplas funções de sistema federado fossem hospedadas em um processador comum e compartilhassem uma interface comum e fiação com uma rede de dados aviônica com base em ARINC 664 parte 7 (A664p7). [004] Nesses sistemas, os dados são amostrados, publicados e transmitidos em uma frequência mais alta e uma aplicação que é executada em uma partição ARINC 653 é realizada com mais frequência a fim de garantir que os resultados produzidos por uma aplicação tenham atraso de saída processado para tempo de amostra de dados de entrada suficientemente pequeno. Tanto a frequência de taxa de publicação de dados como a frequência de execução de aplicação tendem a ser mais frequente do que seria necessário se os dados e o processamento dos mesmos fossem sincronizados.

Breve Descrição da Invenção [005] Em uma realização, a invenção refere-se a uma rede de comunicações de dados para uma aeronave que tem uma pluralidade de unidades de entrada remota (Rlüs) que fornecem dados e unidades de assinante que consomem uma mensagem com base em pelo menos alguns dos dados para operação da aeronave, a rede de comunicações de dados inclui um servidor de dados central (CDS) conectado de modo assíncrono às RIUs, uma tabela de valor atual (CVT) fornecida no CDS e que armazena a versão atual dos dados, e um programador de mensagem que forma uma mensagem a partir da CVT e envia a mensagem pelo menos à unidade de assinante correspondente para a mensagem.

Breve Descrição das Figuras [006] Nos desenhos: [007] A Figura 1 é uma vista esquemática de uma rede de comunicações de dados para uma aeronave de acordo com uma realização da invenção. [008] A Figura 2 é uma vista esquemática do servidor de dados aviônico, de acordo com uma realização da invenção.

Descrição de Realizações da Invenção [009] As realizações descritas da presente invenção referem-se a realizações de uma rede de comunicações de dados aviônica, que tem um servidor de dados aviônico (ADS), e componentes para uma aeronave, que suportam a necessidade de distribuir qualquer fonte de valores de dados para qualquer destino na aeronave, Embora possível, as realizações desta invenção não precisam impor a exigência de que todas as trajetórias de dados da aeronave devem passar através da rede de comunicações de dados já que haverá certos fluxos ponto a ponto, por exemplo, para o qual não haverá vantagem para passar os mesmos através do ADS. Entretanto, pelo menos a maior parte dos fluxos de dados que precisam de conversão, interconexão, processamento, sincronização, conformação de tráfego, monitorização, difusão seletiva, etc. pode se beneficiar da funcionalidade que o ADS fornece. [010] Conforme mostrado de maneira esquemática na Figura 1, uma aeronave 10 é mostrada tendo uma pluralidade de unidades de entrada remota (Rllis) 12, por exemplo, diversos sensores ou instrumentos e pelo menos uma unidade de assinante 14 eletricamente conectada a uma rede de comunicações de dados 16 para operação da aeronave 10. Cada RIU 12 pode fornecer dados ou quadros de dados, à rede de comunicações de dados 16, e cada unidade de assinante 14 pode consumir uma mensagem com base em pelo menos alguns dos dados brutos. As Unidades de assinante 14 podem, por exemplo, incluir sistemas aviônicos adicionais, processadores, exibições ou sistemas de verificação de redundância. As RIUs 12 e unidades de assinante 14 podem fornecer e consumir dados com diferentes taxas de transmissão de dados, que são gerenciadas de modo eficaz pela rede de comunicações de dados. RIUs Adicionais 12 e/ou unidades de assinante 14, ou colocação das unidades 12, 14 são previstas. Será entendido que, embora uma realização da invenção seja mostrada em um ambiente de aeronave, a invenção não é limitada desse modo e tem aplicação geral em redes de comunicações de dados em aplicações de não aeronave, tal como outras aplicações móveis e aplicações não móveis industriais, comerciais e residenciais. [011] A Figura 2 mostra um diagrama de blocos de alto nível da rede de comunicações de dados, incluindo o Servidor de Dados Aviônicos (ADS) 18. O ADS 18 pode compreender uma pluralidade de RIUs 20 físicas conectadas a uma interface de ingresso comum 22; um programador de porta de ingresso 24; um gerenciador de descritor de quadro (FDM) 25 que tem uma tabela de consulta de descritor (DLT) 26, um agente de monitorização 27 e distribuidor de difusão seletiva de descritor (DMD) 29; um servidor de dados central (CDS) 28; um programador de mensagem paramétrica de egresso (PMS) 30 que tem um construtor de mensagem paramétrica (PMC) 31; uma pluralidade de unidades de assinante físicas 32 conectadas a uma interface de egresso comum 34; e uma pluralidade de ligações virtuais 36. [012] Cada RIU 20 é conectada à interface de ingresso comum 22 por meio de um acoplamento de dados 38 e pelo menos uma fila de dados 40, que define uma porta de ingresso física 42. O acoplamento de dados 38 pode ter capacidades de receber um quadro de dados a partir de um conector físico, e pode, por exemplo, incluir conectores físicos tais como uma porta Ethernet e/ou um software ou compatibilidades de camada de protocolo, tal como Controle de Acesso de Mídia (MAC) ou protocolo de internet (IP) roteamento ou uma interface serial. Coletivamente, as portas de ingresso físicas 42 definem uma interface física de ingresso 44. Embora um número de portas de ingresso físicas 42 sejam mostradas, é previsto que possa haver qualquer quantidade, com um exemplo de trabalho incluindo quarenta e oito portas de ingresso 42, em que as primeiras dezesseis portas 42 podem ser, por exemplo, portas Ethernet 42, e as trinta e duas portas remanescentes são para interfaces ARINC 429. Uma quantidade alternativa de portas é prevista, bem como divisões alternativas de duas ou mais interfaces. O ADS 18 pode realizar interface com uma pluralidade de RIU física 20 e protocolos de dados de ligação virtual 36, por exemplo, Ethernet, IEEE 802.3, ARINC 664 parte 7 (A664p7), barramento CAN, ARINC 429 (A429), ARINC 661, e outros protocolos de legado, etc. É previsto que protocolos de interface podem ou não ter uma interface física, e podem incluir, por exemplo, tecnologia sem fio tal como Bluetooth ou WiFi. [013] A interface de ingresso comum 22 pode ser conectada adicionalmente a pelo menos uma porta de ingresso virtual 46, em que a porta 46 fornece pelo menos alguns dados brutos, por meio de uma fila de dados 40, à interface 22. Coletivamente, as portas de ingresso virtuais 46 definem uma interface virtual de ingresso 48. Cada porta de ingresso física e/ou virtual 42, 46 pode fornecer pelo menos alguns dados brutos para a interface de ingresso comum 22. [014] O programador de porta de ingresso 24 recebe entrada a partir da interface de ingresso comum 22, fornece saída para o FDM 25 e o CDS 28, e pode compreender adicionalmente um tempo de gravador 50 de chegada (ToA) e concentrador de porta de ingresso 52. O agente de monitorização 27 pode monitorar e/ou afetar a operação do FDM 25. O DMD 29 pode fornecer uma conexão de saída a um conjunto de filas de descritor por porta de egresso 43, que operam em uma configuração firt-in, first-out (FIFO). O DMD 29 pode escrever o mesmo descritor em mais do que uma das filas de descritor por porta de egresso 43 se a mesma mensagem deve ser transmitida para mais do que uma unidade de assinante física 32. Cada fila de descritor por porta de egresso 43 é conectada adicionalmente à interface de preenchimento de fila 70. [015] O CDS 28 compreende memória para armazenar pelo menos um armazenamento temporário circular 54, uma tabela de valor atual (CVT) 56, e uma tabela de mensagem paramétrica 58. Por exemplo, a memória do CDS 28 pode incluir uma unidade de disco rígido, uma unidade de estado sólido, memória de taxa de dados quad (QDR), ou uma pluralidade de elementos de memória dispostos para redundância. Na realização ilustrada, o CDS 28 compreende três armazenamentos temporários circulares 54, cada um definido pela taxa de dados a qua! o mesmo opera, por exemplo, um armazenamento temporário circular de 10 megabit por segundo (Mbps) 60, armazenamento temporário circular de 100 Mbps 62, e um armazenamento temporário circular de 1 gigabit por segundo (Gbps) 64. Em cada armazenamento temporário circular 54, os dados mais antigos armazenados são sobrescritos com os dados mais recentes que chegam a partir de uma saída através do programador de porta de ingresso 24. [016] Cada unidade de assinante física 32 é conectada à interface de egresso comum 34 por meio de um acoplamento de dados 38 e pelo menos uma fila de dados, tal como um conjunto de filas de mensagem de dados por porta de egresso 41, que define uma porta de egresso física 66.

Coletivamente, as portas de egresso físicas 66 definem uma interface física de egresso 68. Cada fila de mensagem de dados por porta de egresso 41 de cada porta de egresso física 66 é conectada adicionalmente à interface de preenchimento de fila 70. A interface de egresso comum 34 pode ser conectada adicionalmente a pelo menos uma porta de egresso virtual 72, em que a porta 72 recebe uma mensagem, por meio de uma fila de dados 40, a partir da interface 34. Coletivamente, as portas de egresso virtual 72 definem uma interface virtual de egresso 74. É previsto que cada porta de egresso física 66 pode ser associada com uma fila de mensagem de dados 41, mas qualquer número de filas de descritor de dados por porta de egresso 43, com a realização ilustrada que tem, por exemplo, uma fila de dados 41 e quatro filas de descritor 43 por porta de egresso física 66, 72. [017] O programador de mensagem paramétrica de egresso (PMS) 30 pode compreender adicionalmente um arbitrador de egresso, por exemplo, um programador com base em regras 76, que pode usar interface de preenchimento de fila 70 para determinar a partir de qual das filas de descritor por porta de egresso 43 receber um descritor fornecido pelo DMD 29. Esse descritor é usado para ler e verificar um quadro de dados especificado a partir do CDS 28. Se o quadro for, assim, verificado, o PMS 30 pode fornecer adicionalmente uma saída a partir do CDS 28, através da interface de egresso comum 34, para a porta de egresso física 66 que é associada com a fila de descritor por porta de egresso 43 a partir da qual o descritor foi recebido. [018] O programador de mensagem paramétrica de egresso (PMS) 30 pode compreender adicionalmente um construtor de mensagem paramétrica (PMC) 31, que pode usar os conteúdos de uma Tabela de Mensagem Paramétrica 58 e valores de dados contidos em CVT 56 e/ou armazenamento temporário circular 54 (por exemplo, se a mesma contiver uma mensagem de múltiplas palavras A429) para originar construção de mensagens para consumo pelas unidades de assinante 32 e/ou portas de egresso 66, 72.

[019] O PMS 30, programador com base em regras 76 e/ou PMC 31 podem, por exemplo, incluir um programa executável que funciona em um computador para fins gerais na rede, ou um programa executável que funciona em um computador para fins específicos. Alternativamente, PMS 30, programador com base em regras 76 e/ou PMC 31 pode incluir um dispositivo lógico de funcionamento codificado. O programador com base em regras 76 pode receber entradas das filas de descritor por porta de egresso 43 e interface de preenchimento de fila 70 para possibilitar que PMS 30 selecione e verifique uma mensagem a partir do CDS 28 para a interface de egresso comum 34.

Alternativamente, o PMS 30 e/ou PMC 31 pode usar a tabela de mensagem paramétrica 58 para selecionar quais valores de dados a partir da CVT 56 e/ou armazenamento temporário circular 54 podem ser usados para construir uma saída de mensagem para a interface de egresso comum 34. Embora as filas de descritor por porta de egresso 43 sejam ilustradas como separadas do PMS 30, uma realização é prevista em que as filas 43 podem estar contidas dentro do PMS 30 e/ou do programador com base em regras 76. [020] As ligações virtuais 36 podem compreender adicionalmente componentes locais ou remotos adicionais do ADS 18, através dos quais uma mensagem pode ser transmitida a partir da interface de egresso virtual 74, através de pelo menos uma fila de dados 40 e ligação virtual 36, e recebida pela interface virtual de ingresso 48. As ligações virtuais exemplificativos 36 mostrados incluem pelo menos um processador distribuído 78 que pode realizar um processamento ou função computacional na mensagem, um renderizador de gráficos 80 que pode fornecer conteúdo (por exemplo, com o uso de widgets ARINC 661) para exibições aviônicas, um sistema final virtual 82 para realizar interface com sistemas de aeronave de legado, memória de armazenamento em massa de rede 84 para armazenamento redundante, ou uma porta de autorretorno de mensagem 86 para transmitir uma mensagem de PMS 30 para uma ou mais portas de egresso 68. É previsto que as ligações virtuais 36 possam ser identificadas adicionalmente com o uso de uma ligação virtual ID (VLid). [021] O ADS 18 opera para suportar funções de comutação para suportar a necessidade de distribuir qualquer fonte de valores de dados brutos para qualquer destino ou unidade de assinante 32 na aeronave 10. É previsto que as realizações da invenção possam não precisar impor a exigência de que todos os fluxos de dados brutos devem passar através do ADS 18 já que haverá determinados fluxos ponto a ponto, por exemplo, para os quais não haverá vantagem para passar os mesmos através do ADS 18. Entretanto, todos os fluxos de dados brutos que podem exigir funções de comutação, por exemplo, conversão, interconexão, processamento, sincronização, conformação de tráfego, monitorização, difusão seletiva, etc., podem se beneficiar da funcionalidade que o ADS 18 fornece. Adicionaimente, mais do que um ADS 18 pode ser fornecido na mesma aeronave 10 ou rede de comunicações de dados 16 a fim de fornecer capacidades de comutação adicionais, medidas de segurança de redundância, espelhamento de dados através de um dispositivo de armazenamento ou outro ADS 18 para verificação e validação, ou processamento distribuído. [022] É previsto que cada porta de egresso física 66 possa ser configurada com múltiplas filas de descritor por porta de egresso 43 para fornecer múltiplas trajetórias para que os descritores sejam consumidos através de programador de mensagem paramétrica 30, com base na prioridade da mensagem conforme interpretado pelo arbitrador com base em regras 76. É previsto que cada porta de egresso física 66 possa corresponder a qualquer número de filas de descritor por porta de egresso 43, com a realização ilustrada tendo, por exemplo, quatro filas 43. É adicionalmente previsto que uma fila de descritor por porta de egresso sirva somente uma porta de egresso física 66 ou porta de egresso virtual 72. [023] Cada fila de descritor 43 e cada fila de dados de egresso 41 são configuradas para transmitir um sinal indicativo de quão cheia a fila 41, 43 está para a interface de preenchimento de fila 70, que é usada pelo arbitrador com base em regras 76 e programador de mensagem paramétrica 30 para selecionar a partir de qual fila de descritor por porta de egresso 43 o descritor seguinte deve ser recebido. [024] Antes da descrição da operação do ADS 18, uma breve discussão dos dados usados ao longo do ADS 18 auxiliará no entendimento da operação da rede de comunicações de dados 16. Inicialmente, uma RIU 20 pode fornecer um quadro de dados ao ADS 18, em que o quadro de dados tem pelo menos um identificador e dados brutos correspondentes. Pelo menos uma das interfaces físicas de ingresso 22 e/ou o programador de porta de ingresso 24 analisa o quadro de dados recebidos em um identificador, ou um descritor analisado, e os dados brutos correspondentes analisados. O descritor analisado, que pode ser atualizado adicionalmente pelo ADS 18, é usado para identificar e descrever o propósito dos dados brutos, por exemplo, em que os dados devem ser transmitidos para ou em que os dados estão sendo transmitidos a partir de, em que os dados brutos analisados contêm a carga. O ADS 18 posteriormente usa o descritor para identificar a localização dos dados brutos, e pode construir ou calcular o descritor e/ou os dados brutos em dados operacionais, ou uma mensagem, para consumo por uma porta de egresso 66, 72. [025] Em um exemplo, as operações do ADS 18 têm a capacidade de receber um quadro de dados a partir de um RIU 20 conectado de modo assíncrono, armazenar os dados brutos na memória de CDS 28, tal como a CVT 56 ou armazenamento temporário circular 54, formar uma mensagem a partir do quadro de dados armazenado, e enviar a mensagem formada a pelo menos uma unidade de assinante 32. Adicionalmente, pode haver uma capacidade de autorretorno direta que serve como um meio para que os quadros, construídos pelo Construtor Paramétrico 31, apareçam em uma porta de ingresso para comutação de quadro. Porções individuais da operação de ADS 18 e ADS 18 serão descritas em detalhes.

Funções da Interface Física de Ingresso [026] Primeiro, os dados são fornecidos à interface de ingresso comum 22 a partir das RIUs 20 de uma ou mais portas de interface físicas 42. A interface física de ingresso 44 pode incluir componentes, por exemplo, como parte dos acoplamentos de dados 38, com a capacidade de converter dados ou sinais analógicos fornecidos por uma porta de ingresso física particular 42 em uma corrente de dados ou quadro de dados, que é armazenado em uma fila de dados de ingresso FIFO 40. Nesse exemplo, os acoplamentos de dados 38 podem realizar as seguintes funções de ingresso: eliminar palavras/quadros/dados corrompidos; possibilitar a eliminação de quadros de dados não IP (por exemplo, campo de comprimento/tipo de carga não igual a 0x0800); cronometrar o tempo de chegada do primeiro byte de dados; e enfileirar quadros de dados que aguardam transferência e processamento subsequente. Algumas saídas que podem ser geradas conforme o quadro de dados entra nas filas de porta de ingresso 42, 46, 40 são: uma porta de chegada (PoA), para impor que um quadro de dados só entre na porta de ingresso designada ao mesmo 42, 46; um tempo de chegada (ToA) da primeira palavra; um pulso de um bit para o ToA de um quadro completado (para o registrador de ToA 50 de programador de porta de ingresso 24; descrito abaixo); início de quadro e fim de indicadores de quadro para delineação de quadro quando o quadro é lido; e um comprimento de quadro em número de bytes. [027] Com o uso do paradigma Ethernet para uma interface externa a uma RIU 20, a título de exemplo, o acoplamento de dados 38 para cada porta de ingresso física 42 se assemelha a receber seção de um Controlador de Acesso de Mídia (MAC), com lógica auxiliar para gerar, armazenar e recuperar os parâmetros citados acima, conectado a uma ou mais filas 40, por exemplo, uma fila FIFO de dados 40 e uma fila FIFO de descritor de quadro 40. [028] É previsto que as portas de ingresso consistam não só naquelas associadas com interfaces físicas de ingresso externas 44, mas internas ou interfaces virtuais de ingresso 48 também, tais como aquelas associadas com a saída das ligações virtuais 36, tal como interconexão (por exemplo, sistema final virtual 82, construtor de mensagem paramétrica 31), processadores distribuídos 78 e renderizador de gráficos 80. [029] Por questão de monitoramento de integridade, as estatísticas por porta podem ser mantidas pela interface física de ingresso 44 ou acoplamentos de dados 38. Essas podem incluir o número de quadros recebidos, número de quadros descartados devido a, por exemplo, erros de verificação de redundância cíclica (CRC), número de quadros anões (runt) (<64 bytes) descartados e/ou um número de quadros descartados que excedem o tamanho de quadro máximo permitido na porta. Da mesma maneira, as estatísticas podem ser mantidas pelo agente de monitorização 27 que indicam o número de quadros passados ou descartados que são associados com um índice de fluxo particular fornecido pelo programador de porta de entrada 24 a FDM 25.

Programador de Ingresso [030] O programador de porta de ingresso 24 organiza os dados brutos recebidos a partir das interfaces de ingresso física e/ou virtual 44, 48 em uma ordem FIFO, aguardando a chegada de um quadro de dados completado.

Nesse sentido, a porção de comutação do ADS 18 pode ser um modelo armazena-e-encaminha, de modo que grandes quadros de dados de vários tamanhos possam ser armazenados de modo contíguo na memória central, tal como o CDS 28, após chegar a diferentes portas de ingresso 42, 46. É previsto que o ADS 18 forneça um tempo máster que pode ou não ser sincronizado através de vários componentes de aeronave, incluindo o CDS 28, CVT 56, PMS 30 e/ou a unidade de assinante 32, ou múltiplos ADSs 18 da rede de comunicações de dados 16. O programador de porta de ingresso 24 também pode opcionalmente controlar funções de gerenciamento de descritor de quadro (FDM), em que, por exemplo, o quadro de dados pode ser analisado em porções separadas incluindo um identificador ou descritor, e os dados brutos correspondentes.

Registrador de Tempo de Chegada [031] A operação de Programador de ingresso também pode incluir o registrador ToA 50 e um ou mais concentradores de porta de ingresso 52. O registrador ToA 50 determina qual quadro de dados de porta de ingresso 42, 46 deve ser armazenado a seguir, com base no sinal de tempo máster do ADS 18. O concentrador de porta de ingresso 52 afunila a chegada de quadros de dados ou palavras A429 a pelo menos um de dois destinos CDS 28: um de potencialmente muitos armazenamentos temporários circulares 54 (no caso de dados do tipo em fila) ou a CVT 56 no caso de dados do tipo de amostra (descritos abaixo). [032] Por exemplo, sempre que um quadro de dados ou uma palavra A429 chega completamente na fila de dados 40 de porta de ingresso física 42, um pulso de um bit pode ser enviado para o registrador 50 ToA de programador de ingresso 24 para registrar o tempo de conclusão de quadro de dados. É possível que diversos quadros de dados brutos pequenos cheguem a qualquer porta dada 42, 46 enquanto quadros de dados que chegaram previamente estão sendo transferidos das filas de dados 40 de outras portas 42, 46. Para essa razão, é previsto que o registrador ToA 50 possa usar, por exemplo, somente um bit por quadro de dados por porta 42, 46, mas que representa, de maneira precisa, o tempo relativo de combinação de conclusão em todas as portas 42, 46. Os bits, que representam coletívamente a chegada completada de um quadro em qualquer uma das portas 42, 46 durante um ciclo de tempo, podem ser organizados em uma palavra de tempo de chegada (TAW). [033] Cada vez que um quadro de dados ou palavra A429 completa a chegada do mesmo em uma porta de ingresso 42, 46, o mesmo pode alternar uma linha dedicada àquela porta de entrada 42, 46 e definir um bit da TAW. Da mesma maneira, qualquer chegada completada durante um ciclo de tempo pode fazer com que toda a TAW seja escrita no registrador de ToA 50, organizando os valores TAW de chegada em uma ordenação FIFO. Se não houver novas conclusões de quadros de dados ou palavra A429 durante um ciclo de tempo, TAW não é escrita em registrador de ToA 50.

Alternativamente, se os quadros de dados ou palavras A429 completarem a chegada dos mesmos de modo simultâneo em múltiplas portas durante o mesmo ciclo de tempo, mais do que um bit do TAW escrito no registrador de ToA 50 pode ser definido. [034] O concentrador de porta de ingresso 52 recebe a palavra TAW mais antiga disponível na saída do registrador de ToA 50 para determinar qual quadro de dados ou palavra A429 completou a chegada primeiro. O concentrador de porta de ingresso 52 atua, desse modo, como um seletor de porta que determina qual quadro de dados de porta de ingresso 42, 46 é processado e transferido a seguir para o CDS 28. É possível que os quadros ou palavras que completaram a chegada simultaneamente em diferentes portas dentro da resolução de um ciclo de tempo e a TAW recebida a partir do registrador de ToA 50 terá definição de múltiplos bits. Nesse caso, o programador de ingresso 24 servirá todas as portas cujos quadros de dados completaram a chegada simultaneamente em, por exemplo, uma ordem de repetição alternada, antes da palavra TAW seguinte ser recebida a partir da saída de registrador ToA 50. Essa operação pode garantir imparcialidade de taxa de dados para todas as portas de ingresso 42, 46, independentemente das taxas de chegada de dados e/ou tamanhos de quadro de dados das mesmas.

Concentradores de Porta de Ingresso [035] Pode haver três concentradores de porta de ingresso 52 para o programador de porta de ingresso 24. Por exemplo, um concentrador de porta de ingresso 52 concentra os quadros Ethernet analisados ou dados brutos, para escrever em um ou mais armazenamentos temporários circulares 54 com as informações de armazenamento dos mesmos e identificador de fluxo fornecidos à DLT 26 e agente de monitorização 27, que pode resultar em um descritor escrito nas filas de descritor 43 pelo DMD 29 e atendido pelo programador com base em regras 76, quando programado para tal pelo PMS 30. [036] Um segundo concentrador 52 pode concentrar quadros Ethernet, dados brutos e/ou palavras A429 na CVT 56, para utilização posterior pelo PMS 30 e/ou PMC 31. Um terceiro concentrador 52 pode concentrar dados brutos e/ou palavras A429 (por exemplo, aquelas que portam mensagens de múltiplas palavras) em um ou mais armazenamentos temporários circulares 54 organizados como FIFOs a fim de preservar a ordem de tempo de amostras de dados brutos e/ou a ordem de palavras A429. Essas são denominadas, no presente documento, como A429 filas de saída. [037] Uma vez que uma porta de ingresso particular é selecionada para serviço pelo registrador ToA 50, o concentrador de porta de ingresso 52 coordena a transferência de dados brutos analisados a partir da porta de ingresso selecionada 42, 46 para a pelo menos uma da CVT 56 ou armazenamentos temporários circulares 54 do CDS 28 e/ou o FDM 25.

Gerenciador de Descritor de Quadro [038] O cabeçalho de quadro, comprimento de quadro, ToA e PoA gerados pelas funções de interface física de ingresso 44 são usados por FDM 25 para criar um descritor para um quadro de dados e difundir esse descritor para o conjunto de filas de descritor por porta de egresso 43. O FDM 25 também pode receber um indicador de Cabeça-de-Quadro (HOFpointer, para identificar o endereço dos dados analisados) e Tempo de Armazenamento de quadro (ToFS, para identificar quanto tempo os dados analisados podem ser armazenados de maneira aceitável) de cada Quadro Ethernet ou palavra A429 escrita no CDS 28. Há duas trajetórias de roteamento diferentes usadas pelo DMD 29 para distribuição de descritor, um para quadros Ethernet e um para palavras de dados A429. Adicionalmente, há um descritor diferente para cada uma dessas trajetórias. [039] O Gerenciador de Descritor de Quadro FDM consiste em uma tabela de consulta de trajetória de dados (DLT) 26, agente de monitorização 27, e o Distribuidor de Difusão Seletiva de Descritor (DMD) 29 que possibilita que o mesmo descritor seja escrito em múltiplas filas de descritor por porta de egresso 43. O DMD 29 é controlado por uma coleção de bits emitidos pela DLT 26 que identifica em qual das filas de descritor por porta de egresso 43 um descritor deve ser escrito.

Tabela de Consulta de Ingresso [040] A tabela de consulta de ingresso pode ser incorporada no programador de porta de ingresso 24, e usada para identificar fluxos de dados e atribuir um único índice para cada fluxo que se origina em uma das portas de ingresso 42, 46. Esse índice serve como um identificador de fluxo para uma variedade de funções de controle e armazenamento de trajetória de dados. Por exemplo, o índice serve como uma chave para a DLT 26 recuperar parâmetros de monitorização e bits de roteamento que indicam em qual das filas 43 o DMD 29 pode armazenar o descritor de quadro. O índice também é usado para recuperar um endereço de onde armazenar quadro de dados no CDS 28, por exemplo, o mesmo pode ser usado para recuperar e armazenar o último endereço de deslocamento de armazenamento temporário circular 54. A

Tabela de consulta de ingresso pode incluir uma memória de acesso aleatório, lógica de espalhamento e memória, ou uma memória endereçável de conteúdo (CAM), cuja saída, o índice de fluxo ou chave, é determinado pelo número de porta e bits selecionados do quadro de dados recebido. Por exemplo, em uma base por porta física Ethernet, uma opção de configuração pode ser fornecida para indicar quais bits do cabeçalho UDP/IP/MAC identificam um tipo de fluxo de dados. Aiternativamente, um fluxo de dados ARINC 429 pode ser identificado pelo número de porta física ARINC 429 de entrada concatenado com a classificação de 8 bits da palavra ARINC 429. [041] Esse índice de fluxo também pode fornecer uma proteção de segurança contra representação ou corrupção de dados. Por exemplo, a saída de DLT 26 pode conter um campo que indica a porta de chegada esperada (EPoA) para um quadro. Uma verificação pode ser feita contra o número de porta real na qual aquele quadro chegou, conforme relatado pela interface física de ingresso 44. Se as mesmas não corresponderem, o quadro pode ser descartado. [042] Para interfaces de ARINC 429, a marca A429 e número de porta são concatenados e usados para acessar uma tabela de consulta separada cuja saída pode ser o índice de fluxo. [043] Com o uso do índice de fluxo, a localização de início e o comprimento de quadro são fornecidos para funcionalidade de escrita do CDS 28 de modo que os conteúdos do quadro de dados brutos possam ser escritos, iniciando no endereço base correto para o número apropriado de localizações de CDS 28. [044] O identificador de fluxo endereça uma tabela de parâmetros de armazenamento, roteamento e monitorização armazenada na DLT 26. Os campos de bit de saída dessa DLT 26 podem ter diferentes interpretações, dependendo da fonte de dados e onde os mesmos devem ser armazenados. Os quadros Ethernet podem ser armazenados em um armazenamento temporário circular 54 ou na região de CVT 56 do CDS 28. As palavras de dados A429 podem ser armazenadas na CVT 56 ou enviadas diretamente para uma das filas de egresso A429 48, ou ambas. As mensagens de múltiplas palavras A429 podem não ser armazenadas em CVT 56 ao menos que a unidade de assinante de destino 32 tenha um método para evitar desalinhamento temporal de mensagens A429 costas-para-costas (back-to- back) ou filtragem de palavras duplicadas que pertencem à mesma mensagem A429. [045] Em um exemplo, a saída de DLT 26 que é selecionada pelo índice de fluxo pode incluir qualquer combinação de: Endereço Base de Armazenamento temporário CDS 28 mais um bit para indicar se esse endereço base se refere a uma localização de CVT 56; uma ID de Armazenamento temporário Circular 54; Tamanho de Armazenamento temporário Circular 54; um identificador de conta de ligação virtual (VL; por exemplo, porta de egresso virtual 72) (VLacctID); uma PoA (EPoA) esperada, para impor que os dados só entrem na porta de ingresso designada para os mesmos; um campo de 1 bit que indica se esse um descritor de palavra ARINC 429; um vetor de bit de máscara de porta, que indica quais portas de egresso 66, 72 recebem o quadro; um campo de bit, que indica a prioridade da fila de descritor por porta de egresso 41 na qual o descritor deve ser escrito; espaço de alocação de largura de faixa A664p7 (BAG) para monitorização com base em quadro; um bit de descarte de monitorização e um bit de desvio de monitorização; e uma tolerância à flutuação (JitterT) para monitorização com base em quadro um comprimento de quadro máximo (Smax) ou comprimento de quadro CVT 56 dependendo do valor do bit de localização de CVT mencionado acima. [046] A funcionalidade de controle de escrita de CDS 28 suporta dois tipos de operações de escrita: uma operação de escrita de CVT 56 e uma operação de escrita de armazenamento temporário circular 54. A saída de DLT 26 tem um bit de localização de CVT para indicar se o valor no campo de endereço base é uma localização de CVT 56 (por exemplo, se o bit de localização de CVT =1). Para qualquer índice de fluxo dado que indica uma operação de escrita CVT 56, os quadros escritos na CVT 56 devem ser sempre do mesmo tamanho. O bit de CVT 56 também dita se o valor no campo Smax é o comprimento fixo do quadro de CVT 56 ou o tamanho de quadro máximo (Smax) de um quadro de comprimento variável, que deve ser imposto pelo agente de monitorização 27 no caso de um quadro não CVT 56. Para um quadro CVT 56, se o tamanho de quadro calculado pela função de interface física não corresponder exatamente ao valor no campo Smax, o quadro CVT 56 pode ser descartado. Da mesma maneira, para um quadro não CVT-56, se o tamanho de quadro for maior do que Smax, o quadro pode ser descartado. [047] No caso de uma operação de escrita de CVT 56, a localização e comprimento do quadro são predeterminados ou estáticos. Os valores no quadro recebido mais recentemente simplesmente sobrescrevem os valores no quadro recebido anteriormente. A saída da DLT 26 fornece diretamente o endereço base e comprimento do quadro a ser escrito na CVT 56. Se os dados são escritos na memória de CVT 56, é determinado ou monitorizado por PoA, isto é, se o índice de fluxo determinado pela tabela de consulta de ingresso do programador de porta de ingresso 24 é permitido chegar a uma dada porta de ingresso física 42. Um fluxo não autorizado em uma porta de ingresso física 42 pode não ser permitido corromper a memória de CVT 56 impedindo-se o mesmo de ser escrito na CVT 56. Além disso, conforme estabelecido acima, se o comprimento de quadro computado pela interface física de ingresso 44 não corresponder o campo Smax, o quadro pode ser descartado. [048] Nota-se que é possível espelhar quadros Ethernet contendo dados de porta de amostragem que são escritos na CVT 56 assim, outros ADSs 18 podem armazenar ou espelhar os mesmos dados. Esse espelhamento pode ser realizado, por exemplo, fornecendo-se uma mensagem a uma porta de egresso física 66 conectada a outro ADS 18. Altemativamente, o espelhamento de dados pode ser realizado com o uso de um dispositivo de armazenamento de dados centralizados, que, por exemplo, pode ser acessível a todos os ADSs 18 como uma porta de egresso ou ingresso virtual 46, 72. Um exemplo disso é mostrado como a ligação virtual 36 de armazenamento em massa de rede 84. É também possível armazenar palavras A429 em uma localização de CVT 56 e escrever as mesmas em uma ou mais das filas de saída A429 41. Uma palavra A429 que chega a uma das ligações de ingresso A429, entretanto, não pode sair de uma porta Ethernet ao menos que a mesma seja primeiro empacotada em um quadro Ethernet com o uso do PMC 31 (descrito abaixo). [049] Se a saída de DLT 26 indica que a operação de escrita é uma operação de escrita de armazenamento temporário circular 54 (por exemplo, se o bit de localização CVT = 0, indicando um quadro não CVT 56), então, o quadro pode ser escrito na próxima localização de memória de armazenamento temporário circular disponível 54, conforme determinado, por exemplo, por um endereço base circular, obtido de um campo da saída de DLT 26, e uma tabela de deslocamento de armazenamento temporário circular, mantida pelo programador de porta de ingresso 24. O endereço base e endereço de deslocamento podem ser usados para rastrear a próxima localização a ser escrita dentro do armazenamento temporário circular 54. [050] Cada endereço base de armazenamento temporário circular 54 é determinado pelo campo de endereço base da memória da saída de DLT 26. Outro campo da saída de DLT26 indica o tamanho do armazenamento temporário circular. O endereço de qualquer palavra de dados escrita no armazenamento temporário circular 54 é a soma do endereço base de armazenamento temporário circular 54 e do offset de armazenamento temporário circular. O deslocamento do armazenamento temporário circular é módulo incrementado o tamanho de armazenamento temporário circular 54 após cada palavra escrita enquanto o endereço base do armazenamento temporário circular permanece fixo. Após a última palavra de um quadro de dados ou uma palavra A429 ser escrita no armazenamento temporário circular 54, o endereço de deslocamento da próxima localização é registrado na localização dentro da tabela de deslocamento de armazenamento temporário circular indicada pelo índice de fluxo e se torna disponível como o deslocamento de início do próximo quadro escrito no mesmo armazenamento temporário circular 54. [051] Embora as realizações da invenção não sejam restritas, a realização ilustrada pode ter até 256 armazenamentos temporários circulares de 8K profundidade. A título de exemplo, isso pode permitir que um armazenamento temporário circular 54 ser criado para cada porta de egresso e/ou ingresso física 42, 66. Como um exemplo alternativo, um armazenamento temporário circular 54 pode ser criado para cada índice de fluxo. Ainda outro exemplo, cada armazenamento temporário circular 54 pode representar uma coleção de portas de saída virtual ou linhas tronco virtuais. Uma “linha tronco” é associada com um conjunto de egresso de portas virtuais. Essas portas virtuais podem ser mapeadas sobre qualquer conjunto de portas de egresso físicas 66 ou porta de saída virtual 72. Por exemplo, a mesma aplicação aviônica ARINC 653 (A653) pode residir em múltiplas unidades substituíveis de linha (LRUs) por razões de disponibilidade, por exemplo, uma aplicação que processa dados de ar. Esses podem ser conectados a diferentes portas de egresso físicas 66 do ADS 18. Mas, todos os casos da aplicação podem ser configurados para formar um único grupo de linha tronco de modo que os mesmos compartilhem o mesmo armazenamento temporário circular 54 para isolar completamente os dados e exigências de largura de faixa dos mesmos de outras aplicações A653.

Desse modo, esse nível de granularidade possibilita que um armazenamento temporário circular 54 seja alocado por aplicação A653 (distribuída). [052] Cada dado de tempo é escrito em um armazenamento temporário circular 54, a função de Distribuição de Difusão Seletiva de Descritor replica um descritor, que indica a localização de armazenamento do quadro de dados associado no armazenamento temporário 54. Adicionalmente, o programador com base em regras 76 e/ou o PMS 30 pode operar uma Função de Programação de Egresso que garante que cada porta de egresso física 66 receba uma cópia do quadro caso isso estivesse previsto. [053] Na configuração ilustrada, apenas três armazenamentos temporários circulares 54 são usados. Esses são alocados associando portas de egresso físicas 55 ou unidades de assinante 32 que têm as mesmas taxas de dados com um armazenamento temporário circular comum 54. Isso fornece a utilização mais eficiente (memória compartilhada) do armazenamento temporário central para quadros de dados do tipo em fila A664p7. Nessa configuração, todas as portas de egresso físicas 66 de 10 Mbps podem formar um grupo de linha tronco (armazenamento temporário circular de 10 Mbps 60), todas as portas de egresso físicas 66 de100 Mbps podem formar outro grupo de linha tronco (armazenamento temporário circular de 100 Mbps 62), e todas as portas de egresso físicas de 1000 Mbps (1 Gbps) podem formar um grupo de linha tronco (armazenamento temporário circular de 1 Gbps 64). Embora haja três armazenamentos temporários circulares 60, 62, 64 e embora um quadro de dados possa ser associado a portas de egresso físicas 66 que têm diferentes taxas de dados, o CDS 28 somente armazenará uma cópia de um quadro. O armazenamento temporário circular 60, 62, 64 que um quadro é escrito corresponde à taxa de dados da porta de egresso física mais lenta 66 a qual aquele quadro deve ser replicado. Por questão de simplicidade, o restante desse documento irá presumir que há um armazenamento temporário circular 54 por conjunto de portas de egresso físicas 66 que têm a mesma taxa de dados de egresso: 10 Mbps 60, 100 Mbps 62 ou 1 Gbps 64.

Função Monitorizacão [054] As funções Monitorização são realizadas por um agente de monitorização 27 que pode ser uma tubulação lógica de hardware para fins específicos in FDM 29 controlado por uma máquina de estado. O agente de monitorização 27 depende de funcionalidade se os dados de entrada são uma palavra de dados A429 ou um quadro Ethernet. O agente de monitorização 27 faz uma decisão que determina se um descritor de quadro Ethernet é permitido ser passado sobre o Distribuidor de Difusão Seletiva de Descritor 29 e se os dados de entrada são permitidos serem armazenados tanto na CVT 56 ou uma região de armazenamento temporário circular 54 do CDS 28. Por definição, um quadro ARINC 429 não produz descritor de quadro Ethernet para o Distribuidor de Difusão Seletiva de Descritor 29. Nesse caso, o programador de porta de ingresso 24 pode fornecer um descritor separado para uma trajetória de dados separada que desvia o CDS 28. Em outro caso, o agente de monitorização 27 pode determinar se uma palavra de dados A429 pode ser armazenada na CVT 56. [055] Para quadros de dados previstos de serem armazenados na CVT 56, se o comprimento de quadro não for igual ao comprimento de quadro previsto, o quadro é descartado. No BAG ou monitorização de tolerância à flutuação precisa ser imposta. [056] Para quadros de dados previstos de serem armazenados em um armazenamento temporário circular 54 e monitorizados, o agente de monitorização 27 realiza uma consulta secundária com o uso de VLacctID da DLT 26 para determinar o tempo de chegada de um quadro anterior que tem esse VLacctID para impor restrições de BAG e tolerância à flutuação. Se a EPoA do quadro não corresponder a PoA ou o Comprimento de Quadro exceder o comprimento de quadro máximo previsto para a ligação virtual (VL), Smax, ou há um BAG/ violação de flutuação, o agente de monitorização 27 pode desabilitar a distribuição de difusão seletiva do descritor de quadro atual e obter por preempção a escrita do quadro no CDS 28. [057] BAG com base em quadro e monitorização de tolerância à flutuação no agente de monitorização 27 pode ser usado para garantir que a taxa de agregado máxima de dados que entram em um armazenamento temporário circular 54 está abaixo daquela necessária para garantir o tempo de vida mínimo exigido para a porta mais lenta (possivelmente virtual) que recebe dados a partir daquele armazenamento temporário. BAG com base em quadro e monitorização de tolerância à flutuação também pode ser usado para garantir que nenhuma porta de egresso 66, 72 na rede de comunicações de dados 16 exceda a largura de faixa da mesma e budget de latência. Se o agente de monitorização 27 determinar que a taxa de dados máxima configurada para um dado VLacctID foi excedida, isto é, que o BAG configurado ou tolerância à flutuação não é satisfeito, o mesmo pode evitar que um descritor seja escrito nas filas de descritor por porta de egresso 43 e, desse modo, impedir que um quadro seja transmitido para unidades de assinante físicas 32. [058] A título de exemplo, o agente de monitorização 27 pode usar seis valores obtidos da DLT 26: bits de controle (Ctrl), VLacctID, porta de chegada esperada (EPoA), e o tamanho de quadro máximo (Smax), lacuna de alocação de largura de faixa (BAG), e tolerância à flutuação (JitterT) para determinar se um descritor de quadro Ethernet é permitido ser passado sobre a função de Distribuição de Difusão Seletiva de Descritor e se os dados de entrada são permitidos serem armazenados no CDS 28. A664p7 permite que múltiplas ligações virtuais (VLs) pertençam à mesma conta VL, isto é, que tenham o mesmo VLacctID, e, desse modo, sejam monitorizados conjuntamente com o uso de Smax, BAG e JitterT configurado para esse VLacctID. O agente de monitorização 27 obtém a porta de chegada real (PoA), tempo de chegada (ToA), tempo atua! (T) e uma indicação de chegada de quadro do programador de ingresso 24, que inclui um gerenciador de tempo que mantém rastreamento de tempo atual T.

Distribuição de Difusão Seletiva de Descritor [059] O Distribuidor de Difusão Seletiva de Descritor (DMD) 29 usa uma coleção de bits de Máscara de Porta emitidos pela DLT 26 para determinar qual conjunto de filas de descritor por porta de egresso 43 deve ser escrito com uma cópia do descritor de quadro. Uma cópia do descritor é escrita para cada porta 66, 72 que deve receber uma cópia de um quadro que deve ser lido de um armazenamento temporário circular 54 pelo PMS 30. Quando o PMS 30 programa a operação do programador com base em regras 76 para uma porta de egresso particular 66, o mesmo seleciona uma fila de descritor por porta de egresso 43 cuja saída pode ser usada para ler um quadro a partir do CDS 28 e transmitir o mesmo para a porta de egresso física 66. Pode-se notar que quadros Ethernet e palavras de dados A429 armazenados na CVT 56 não confiam no DMD, já que a distribuição dos mesmos é controlada pelo PMS 30 e PMC 31 (descritos abaixo). [060] A saída de descritor pelo DMD 29 para um quadro de dados comutado pode incluir a localização da primeira palavra do quadro (HOFpointer), tempo de armazenamento de quadro (ToFS), o comprimento de quadro, prioridade (P), e Máscara de Porta. Com o uso da Máscara de Porta e Prioridade que DMD 29 recebeu a partir da DLT 26, o DMD 29 produz um bit por prioridade de porta de egresso para indicar quais filas de descritor por porta de egresso 43 devem aceitar uma cópia do descritor de quadro de dados comutado e a prioridade da fila 43 na qual esse descritor deve ser colocado.

Esse mecanismo pode ser usado, por exemplo, para garantir que uma cópia de cada quadro de dados paramétricos não recebida de um ADS 18 seja espelhada em outro ADS 18. De modo contrário, se um quadro de dados paramétricos é recebido de outro ADS 18, o mesmo pode ser armazenado na CVT 56 local, mas não redistribuído para outro ADSs 18 em virtude de definir cada valor de bit de Máscara de Porta que corresponde a uma porta de egresso conectada de ADS para zero (isto é, fracassando em identificar uma porta de egresso 66, 72). Definindo-se cada valor de bit de Máscara de Porta que corresponde a uma porta de egresso conectada de ADS para zero, a mensagem pode ser impedida de propagar entre múltiplos ADSs 18 indefinidamente, que pode resultar em sobrecarga de largura de faixa na rede de comunicações de dados 16. [061] Quadros que portam dados paramétricos, (por exemplo, um quadro Ethernet com valores A/D, palavras ARINC 429, o valor de bit(s) discreto, etc.) podem ser armazenados em localizações predeterminadas dedicadas, dentro da região de CVT 56 do CDS 28. Em uma típica aeronave, pode haver 2 a 4 ADSs 18, que incluem um mecanismo para fornecer cada ADS 18 a habilidade de espelhar o conteúdo do outro ADS 18 dentro da estrutura de aeronave. Um descritor para cada quadro paramétrico escrito na CVT 56 (mas não recebido de outro ADS 18) pode ser replicado sobre a fila de descritor por porta de egresso de maior prioridade 43 de cada porta de egresso 66, 72 conectada a outro ADS 18. A disciplina de serviço do programador com base em regras 76 garantirá que qualquer ADSs de companhia 18 receba uma cópia do quadro mais recente, conforme descrito abaixo.

Funções de Controle e Escrita de Servidor de Dados Central [062] Simultaneamente com o DMD 29, se o agente de monitorízação 27 passar um quadro limitado para o CDS 28, é armazenado no armazenamento temporário circular 54 ou CVT 56. As entradas para a Função de Controle de Escrita de CDS 28 pode incluir o Tempo de Armazenamento de Quadro (ToFS), comprimento de quadro a partir da Função de Interface física de ingresso 44, mais um armazenamento temporário circular 54 ou localização de memória de CVT 56 a partir do programador de porta de ingresso 24 e DLT 26. O armazenamento temporário circular 54 ou localização de memória de CVT 56 se torna o valor inicial do contador de endereço e se torna o indicador de cabeça de quadro (HOFpointer) fornecido ao DMD 29 para ser incluído no descritor de quadro. O ToFS, usado para verificação de quadro na leitura, pode ser armazenado como a primeira palavra que pertence ao quadro na memória de CDS 28 e todas as palavras de dados de quadro subsequentes continuam a ser escritas uma a cada vez, por exemplo, como sessenta e quatro bits de dados mais ECC, com o contador de endereço incrementado após cada escrita. O Controlador de Escrita compara o número de escritas de byte realizadas com o comprimento de quadro obtido a partir da interface física de ingresso 44. Isso continua até a última palavra ser escrita. A última palavra escrita pode não ser uma palavra de 64 bits completa, cujo caso a última palavra pode ser preenchida a 64 bits de informações junto com um ECC válido. [063] Conforme ilustrado, a Função de Controle de Escrita de CDS 28 pode ser configurada para três armazenamentos temporários circulares diferentes 60, 62, 64 dedicados a armazenar quadros limitados para portas de egresso de 10 Mbps, 100 Mbps ou 1 Gbps 66, 72, respectivamente.

Somente uma cópia de um quadro é alguma vez armazenada enquanto múltiplas cópias do descritor que se referem ao quadro podem ser difundidas de modo seletivo em filas de descritor por porta de egresso 43. O armazenamento temporário circular 60, 62, 64 no qual um quadro pode ser armazenado depende da porta de egresso mais lenta 66, 72 a qual esse quadro deve ser copiado/difundido de modo seletivo. Quadros sucessivos armazenados em cada um desses armazenamentos temporários circulares 60, 62, 64 são armazenados de modo contiguo dentro do armazenamento temporário 60, 62, 64, com palavras de quadro mais antigas sendo sobrescritas pelos quadros mais novos. Quando os dados são escritos a um armazenamento temporário circular 60, 62, 64, o comprimento do quadro é determinado pelo número de bytes contado para esse quadro pela função de interface de ingresso física 44 (por exemplo, entrada de ComprimentoQuadro).

Em um sistema determinístico devidamente previsto, é previsto que uma sobrescrita prematura de um quadro no armazenamento temporário circular 60, 62, 64, cuja difusão seletiva não foi completada para todas as portas de egresso do mesmo 66, 72, não deva ocorrer jamais. Entretanto, uma sobrescrita pode ser facilmente detectada por uma incompatibilidade do carimbo de data e hora de 64 bits de ToFS, que foi a primeira palavra escrita na cabeça do quadro no CDS 28, com o valor ToFS incluído no descritor escrito em filas 43 pelo DMD 29. No caso de uma incompatibilidade, o quadro pode ser descartado. Verificações adicionais podem ser realizadas para verificar que o descritor usado para ler um quadro a partir do CDS 28 não está lendo uma localização sobrescrita por outro quadro. Por exemplo, incluindo bits de cabeçalho de quadro adicionais no descritor escrito em filas 43 e armazenado com o quadro de dados no CDS 28, por exemplo, o endereço MAC de destino pode ser verificado. [064] Um bit a partir da DLT 26 indica se os dados analisados a partir do quadro de dados estão sendo escritos em uma localização de memória de CVT 56 estática, que é reservada para dados do tipo de amostragem, ou um armazenamento temporário circular 60, 62, 64. Quando o bit de localização de CVT 56 é definido a, por exemplo, um, o endereço base de CDS 28 indica uma localização de CVT 56, e o valor Smax/TamanhoQuadro é interpretado como o tamanho de quadro pré-configurado que deve ser armazenado iniciando nesse Endereço Base. Nesse exemplo, o comprimento de quadro é fixo e as funções de monitorização do programador de porta de ingresso 24 não permitirão que os dados analisados sejam escritos ao menos que o comprimento de quadro indicado pela função de interface de ingresso corresponder exatamente o comprimento de quadro indicado pela ILUT. Isso pode evitar o potencial desalinhamento interquadros de dados dentro da CVT 56 no caso de um erro de tamanho de quadro recebido. O endereço Base é carregado como uma predefinição em um contador de endereço e o CDS 28 é escrito até o tamanho de quadro indicado pelo valor Smax/TamanhoQuadro lido a partir da DLT 26 ser alcançado. [065] A fim de proteger contra valores obsoletos armazenados na CVT 56, quadros Ethernet paramétricos armazenados na CVT 56 são anexados com um valor de tempo de 64 bit, que é armazenado seguindo a última palavra do quadro de dados analisada na CVT 56. Esses quadros de dados paramétricos, além de serem armazenados na CVT 56, são espelhados em outros ADSs 18. Consequentemente, pode ser necessário que portas de ingresso físicas 42 que são conectadas a outros ADSs 18 sejam identificadas de modo preemptivo de modo que se o quadro de dados paramétricos não chegou de outro ADS 18, uma cópia do descritor pode ser difundida de modo seletivo para a fila de descritor por porta de egresso com a maior prioridade 43 de uma porta de egresso física 66 conectada a outros ADSs 18. Estabelecido de outra maneira, se mais quadros de dados atualizados chegarem a um ADS 18 a partir de uma fonte não ADS (tal como uma RIU 20), uma cópia desse descritor pode ser difundida de modo seletivo para a fila com a maior prioridade de cada porta de egresso física 66 de modo que o quadro de dados seja provável de ser espelhado por ADSs adicionais 18 o mais rapidamente possível. De maneira contrária, se o quadro de dados tiver chegado de outro ADS 18, os bits de Máscara de Porta no Descritor de Difusão Seletiva podem ser limpos para garantir que o descritor não seja redistribuído para nenhuma porta de egresso física 66 limitada para um ADS 18 para evitar uma replicação interminável dos mesmos dados em um ciclo infinito. [066] Os quadros de dados ARINC 429 que não pertencem a uma mensagem de múltiplas palavras podem ser escritos na CVT 56 para empacotar em mensagens paramétricas pelo PMC 31. ARINC 429 especifica uma palavra de dados de 32 bits, contudo cada localização de CVT 56 no CDS 28 é uma palavra de 64 bits mais 8 bits de ECC. A fim de proteger contra valores obsoletos de palavras A429 na CVT 56, cada palavra A429 é cronometrada com os 32 MSBs de tempo (o LSB sendo 216 microssegundos).

Desse modo, cada palavra A429 armazenada na CVT 56 tem 32 bits de tempo como os MSBs e a palavra de 32 bits A429 como o LSBs.

Memória de Servidor de Dados Central [067] O CDS 28 pode, por exemplo, usar memórias de taxa de dados quadrante (QDR) que são rasas comparadas à memória de taxa de dados dupla (DDR). Como DDR, as mesmas são síncronas e podem ser protegidas por ECC, mas a maioria fornece acesso de leitura e escrita simultâneo, tendo uma porta de dados de leitura/escrita DDR independente e uma porta de endereço de leitura de DDR. Essas memórias foram projetadas especificamente para aplicações de comutação de dados. No ADS 18, para satisfazer alvos de capacidade de transmissão, as memórias de CDS 28 podem ser temporizado em, por exemplo, 250 MHz. Por exemplo, uma QDR que tem portas de dados de DDR de 38 bits de largura duplas tem largura de faixa suficiente para suportar 16 Gbps de dados duplos cheios. Velocidades de memória alternativas são previstas com base em exigências de dados ou necessidades de capacidade de transmissão. [068] Embora o CDS 28 possa ser organizado com até 256 armazenamentos temporários circulares 54, o CDS 28 ilustrado é organizado com três armazenamentos temporários circulares 60, 62, 64 mais uma CVT 56.

Cada armazenamento temporário circular 60, 62, 64 é reservado para armazenamento de dados, enquanto a CVT 56 mantém dados paramétricos analisados, cabeçalhos e listas de endereço que serão usadas para construir mensagens personalizadas pelo ADS 18 conforme descrito abaixo. [069] No caso de haver 3 armazenamentos temporários circulares para armazenamento de dados de 1 Gbps, 100 Mbps, e 10 Mbps por exemplo, em cujo armazenamento temporário circular um quadro é colocado depende da porta mis lenta na qual um quadro é difundido de modo seletivo.

Para qualquer conjunto de portas agrupadas pela mesma taxa de egresso, o CDS 28 deve ter armazenamento suficiente na taxa de dados agregados das portas (isto é 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps) para acomodar o tempo que leva para esvaziar 512 quadros nessa taxa. Por exemplo, o CDS 28 pode fornecer 2 Mbytes de armazenamento para a CVT 56 enquanto permite uma alocação flexível para o tamanho do armazenamento temporário circular 60, 62, 64 dedicado a cada uma das taxas de dados de egresso, que podem ser ajustadas adicionalmente de acordo com o número de armazenamentos temporários circulares 54, quantas portas de egresso ou ingresso 42, 46, 66, 72 são configuradas nessa taxa, o tempo de retenção de quadro de dados analisado desejado, e o tempo de vida necessário dos quadros contidos dentro desse armazenamento temporário. [070] A título de exemplo, a alocação padrão pode ser 24 Mbytes per armazenamento temporário circular 60, 62, 64. Para cada armazenamento temporário circular 60, 62, 64 o tempo de armazenamento pode ser 8*24M/(VelocidadePorta*número de portas). Por exemplo, um armazenamento temporário circular de 24 Mbytes fornece um tempo de armazenamento de mais do que 20 segundos divididos pelo número de portas de ingresso de 10 Mbps 42, 46 que alimentam o armazenamento temporário, 2 segundos divididos pelo número de portas de 100 Mbps 42, 46, ou 0,2 segundo dividido pelo número de portas de 1 Gbps 42, 46. O tamanho de cada armazenamento temporário circular pode ser configurável, conforme apropriado. Qualquer taxa de linha inutilizada em qualquer porta de egresso ou ingresso 42, 46, 66, 72 fornece tempo de armazenamento residual para todas as portas que compartilham aquele armazenamento temporário. [071] Para comutação de quadro, um armazenamento temporário circular 60, 62, 64 pode obviar tendo que estabelecer tamanhos de blocos fixos para quadros de dados analisados e tendo que manter rastreamento das alocações de armazenamento temporário desocupado, que iriam, de outro modo, expor todo o ADS 18 a vazamento de memória devido a perturbações de evento único (SEUs). Considera-se que SEUs são causadas por partículas subatômicas, tais como nêutrons, cuja frequência de ocorrência aumenta com altitude, e que podem corromper valores armazenados na memória e mesmo lógica. No caso de estouro de capacidade de armazenamento temporário circular, os dados mais novos sobrescrevem o antigo. Todas as filas FIFO 40 no ADS 18 também podem usar o paradigma de armazenamento temporário circular 54. Dessa maneira, garante-se que qualquer SEU que corrompe os indicadores de leitura e escrita dos armazenamentos temporários circulares 60, 62, 64 é corrigida dentro da quantidade de tempo que leva para sobrescrever completamente o armazenamento temporário 60, 62, 64.

Programação de Egresso [072] A função de Programação de Egresso do PMS 30 determina quais dados são lidos do CDS 28 e qual porta de egresso 66, 72 recebe os mesmos. A funcionalidade de programação de egresso é determinada por quatro componentes funcionais principais: as filas de descritor por porta de egresso 43, o PMS 30, o construtor de mensagem paramétrica 31, e um arbitrador de egresso, tal como o programador com base em regras 76. O programador com base em regras 76 mantém e opera de acordo com as quatro filas de descritor priorizadas 43 para cada porta de egresso 66, 72. Cada fila 43 pode ter capacidade suficiente para segurar 512 descritores. Os descritores nas filas de descritor por porta de egresso 43 foram escritos com o uso de um barramento de difusão pelo distribuidor de difusão seletiva de descritor 29.

Alternativamente, o PMS 30 pode manter um programa que indica qual porta de egresso 66, 72 o programador com base em regras 76 deve atender a seguir ou qual descritor de mensagem o PMC 31 deve usar para acessar a tabela de mensagem paramétrica 58 para originar uma mensagem construída com o uso de dados de leitura a partir da CVT 56 e/ou a partir das filas de saída A429.

Programação com Base em Regras [073] O programador com base em regras 76 opera como um componente configurável pelo usuário dentro do PMS 30. O PMS 30 permite cada porta de egresso 66, 72 acesso ao programador com base em regras 76 que é usado para selecionar um descritor a partir de quatro filas de prioridade do mesmo 43 se uma estiver disponível. Esse descritor pode ser usado para fornecer acesso de leitura ao CDS 28. O PMS 30, por exemplo, pode conceder cada porta de egresso 66, 72 acesso ao programador com base em regras 76 de um modo de repetição alternada, programa estritamente cronometrado ou um algoritmo predeterminado. Outros modos de serviço são previstos, por exemplo, um programa ponderado levando-se em consideração concedendo acesso adicional ou priorizado com base na situação crítica do egresso porta 66, 72. Em relação à concessão de acesso ao CDS 28, o PMC 31 pode ser considerado como outra porta de egresso 66, 72 que é concedido acesso de largura de faixa garantido ao CDS 28 com, por exemplo, uma largura de faixa garantida máxima de 1 Gbps e latência garantida máxima entre cada acesso de menos do que 66 microssegundos. O programador com base em regras 76 fornece arbitragem para determinar qual descritor de fila de prioridade 43 é lido durante cada oportunidade de acesso de porta 66, 72. Esse descritor é, então, usado para ler e transmitir uma cópia de um quadro obtido a partir do CDS 28 para uma porta de egresso 66, 72. [074] O programador com base em regras 76 pode aceitar como entrada um conjunto de bits de limite de preenchimento ou valores de cada fila de descritor por porta de egresso 43, bem como uma indicação de preenchimento de fila de cada fila de porta física de egresso 41 por meio da interface de preenchimento de fila 70, em que um bit de limite pode ser, por exemplo, definido a um quando o preenchimento de fila 43 exceder um limite configurado e outro bit de limite definido para um sempre que a fila 41 está muito cheia para aceitar um quadro. Coletivamente, os bits contidos na interface de preenchimento de fila 70 representam o preenchimento das múltiplas filas 41, 43 por porta de egresso 66, 72. Se uma fila de descritor por porta de egresso 43 estiver muito cheia, o programador com base em regras 76 pode modificar a metodologia de serviço em uma base de prioridade por fila 43 ou se a fila 41 estiver muito cheia, o envio de quadros adicionais para fila 41 pode ser temporariamente suspenso. Por exemplo, enquanto atende uma porta de egresso 66, 72, se o programador com base em regras 76 determina uma ou mais filas de descritor por porta de egresso dessa porta 66, 72 43 estão muito cheias com base nos limites de preenchimento recebidos, o programador 76 pode decidir atender as filas cheias 43 primeiro. Em outro caso, enquanto atende uma porta de egresso 66, 72, se o programador com base em regras 76 determina que a fila de porta de egresso 41 está muito cheia para aceitar outro quadro, o programador 76 pode decidir impedir o atendimento dessa porta 66, 72 até a fila 41 poder aceitar outro quadro. Em ainda outro caso, se não houver descritores para servir em nenhuma fila de descritor por porta de egresso 43 para uma porta de egresso 66, 72 sendo atendida, o programador com base em regras 76 pode comutar acesso de controle para atender a próxima porta de egresso 66, 72 de um modo tipo repetição alternada (ou alternativo). [075] Conforme previamente descrito, há quatro filas de descritor por porta de egresso 43 para cada porta de egresso 66, 72, que são priorizadas. Qual fila 43 consegue ter o descritor da mesma atendido depende do preenchimento de cada uma das quatro filas de descritor 43. O preenchimento de cada fila 43, por exemplo, pode ser medido por sete níveis de limite, mais um sinalizador vazio. Nesse exemplo, os sete níveis de limite podem indicar um nível variável de “preenchimento”. Com o uso de lógica de codificador de prioridade, os sete limites e o sinalizador vazio podem ser convertidos em um valor de 3 bits, que determina qual fila de descritor por porta de egresso 43 terá um descritor atendido (isto é dados lidos a partir do CDS 28) pelo PMS 30. Esses 12 bits, mais a saída de um contador de 4 bits podem ser usados para endereçar, por exemplo, uma tabela de consulta 16K x 3 na qual as regras de serviço do programador com base em regras 76 são armazenadas. Alternativamente, as regras do programador com base em regras 76 podem ser, por exemplo, um algoritmo para determinar as regras de serviço. A finalidade de ter um contador de 4 bits para cada porta como uma entrada nessa tabela de consulta é evitar a possibilidade teórica de ter uma combinação de limite estática fazendo com que a mesma fila seja atendida por um período de tempo indeterminado, é uma maneira de garantir um limite inferior na taxa de serviço dada a cada prioridade. [076] Após o descritor selecionado ser lido da fila de descritor por porta de egresso selecionada 43 com base na prioridade de programador com base em regras 76, o quadro completo é lido do CDS 28 e transmitido para porta 41 antes da próxima porta de egresso 66, 72 ser permitida ter um descritor atendido pelo programador 76 e concedido uma oportunidade de receber um quadro a partir do CDS 28. Para quadros de dados comutados, durante o processo de leitura, o ToFS do descritor pode ser comparado com aquele do quadro armazenado. Se os mesmos discordarem, o quadro pode ser descartado. Cada porta Ethernet de egresso pode ter adicionalmente uma idade máxima programável (MaxAge), e se a diferença do ToFS e o presente valor do contador de tempo no programador de porta de entrada 24 A função de Controle de Escrita é maior do que o parâmetro MaxAge, o quadro pode ser descartado. De outra maneira, o quadro é lido do CDS 28 pelo PMS 30, e transferido para a porta de egresso do mesmo 66, 72, e transmitido para a unidade de assinante 32 ou ligação virtual 36.

Programador de Mensagem Paramétrica [077] O programador de mensagem paramétrica (PMS) 30 opera para programar qual mensagem é enviada para qual porta de egresso 66, 72. O PMS 30 determina qual porta de egresso é atendida a seguir pelo programador com base em regras 76, por exemplo, de um modo de repetição alternada, e com o uso do descritor recebido a partir da fila por porta de egresso 43 selecionado pelo programador com base em regras 76, um quadro de dados completo é lido a partir de armazenamento temporário circular 54 no CDS 28. Esse quadro lido é transmitido para a porta de egresso 66, 72 sendo atendida com o uso da interface de egresso comum 34. [078] O PMS 30 pode programar operação do PMC 31 como se o mesmo fosse uma porta de egresso e controlar quais mensagens são construídas pelo PMC 31 lidando com um descritor para a mensagem a ser construída. O descritor recebido pelo PMC 31 se refere a uma lista de entradas na Tabela de Mensagem Paramétrica 58, que detalha quais dados a partir da CVT 56 ou filas de saída A429 devem ser colocados no quadro sendo construído. Por exemplo, o PMS 30 pode fornecer ao PMC 31 o endereço para uma lista de endereços e o comprimento de lista. Os endereços na lista são localizações para dados contidos na CVT 56 ou filas de saída A429 que devem ser colocadas no quadro de dados a ser construído. [079] A construção de quadros de dados paramétricos pode ser estritamente programada. A título de exemplo, a programação de até 4096 construções de quadro pode ser suportada com uma resolução de partida de quadro de dados programada de 500 microssegundos. Pode haver uma tabela de valores do contador que representa incrementos de tempo de 500 microssegundos, uma tabela de limites de contador e uma tabela de descritores de mensagem, todas as quais são referidas pelas entradas de um contador de endereço de tabela de descritor (DTAC). O formato de descritor para um quadro de dados a ser construído é adicionalmente descrito abaixo.

Cada entrada da tabela de valor de contador, tabela de limite de contador e tabela de descritor é associada com um caso de um quadro de dados a ser construído. [080] A programação de construção de mensagem prossegue conforme a seguir: O DTAC varre a tabela completa de 4.096 valores de contagem. Cada valor de contagem é incrementado e comparado ao limite de contagem máximo do mesmo, obtido a partir de uma tabela de limites de contagem máximos. Se a contagem for menor do que o limite da mesma, o valor incrementado é simplesmente escrito de volta na tabela de valores de contagem e a construção de mensagem pode não ser instigada. Entretanto, se a contagem for maior ou igual ao valor máximo predefinido para a mensagem, o valor de contagem escrito de volta é zero e o valor dos conteúdos da entrada de tabela de descritor referido por DTAC, que pode ser o descritor para a mensagem personalizada ser transmitida, é passado para o PMC 31 para iniciar a função de construção de mensagem. [081] Nesse exemplo, se houver menos do que 4.096 mensagens a serem construídas, haverá entradas de descritor inutilizadas na tabela de descritor que não pode nunca fazer com que a construção de mensagem ocorra. No caso em que é desejável desabilitar uma entrada de localização de descritor particular, a entrada de tabela de contagem máxima correspondente pode ser definida para um valor que não pode ser alcançado, isto é, 4.096, por causa de um número insuficiente de bits (isto é, 11) para o valor de contagem. Nesse exemplo, já que o PMS 30 pode programar até 4.096 mensagens a cada 500 microssegundos, o PMS 30 não provável de ser um fator limitante em desenvolver mensagens personalizadas para o ADS 18.

Alternativamente, a resolução de programa para a construção de qualquer mensagem pode ser em incrementos de 500 microssegundos.

Função de Construção de Mensagem Paramétrica [082] Quando o PMS 30 determina que a construção de mensagem é programada, o mesmo passa o descritor junto com uma indicação disponível de descritor para a função de PMC 31. O descritor contém informações de identificação de modo que o PMC 31 possa determinar se a fonte de dados para o Ethernet/quadro A664p7 é de uma das filas A429 40 e/ou se a mesma são dados que devem ser reunidos por dispersão a partir da CVT 56 com o uso de uma lista de endereços de CVT 56. Por exemplo, se o bit (MSB) mais significativo do descritor indicar que a mensagem deve ser construída a partir de dados nas filas A429 40, o descritor pode conter o endereço base (HOLpointer) e comprimento de um cabeçalho UDP/IP/MAC que deve ser lido diretamente a partir da tabela de mensagem paramétrica 58 e colocado em uma fila de construção de mensagem 40 seguido de dados a partir da fila A429 ou filas. [083] De maneira contrária, se o MSB do descritor de mensagem paramétrica indicar que um quadro deve ser construído a partir de dados na CVT 56, então o HOLpointer é o endereço base na CVT 56 de uma lista ordenada e contígua de tabela de mensagem paramétrica 58 e descritores de endereço de CVT 56 que devem ser usados na construção de uma mensagem.

Nesse exemplo, o campo de comprimento indica o comprimento dessa lista de descritores de endereço. O PMC 31 usa esses descritores de endereço para unir valores de dados de CVT 56 selecionados. Durante a construção, a lista de descritores de endereço é primeiro lida a partir da tabela de mensagem paramétrica 58. Os descritores de endereço são, então, usados para construir o cabeçalho de uma mensagem lendo a partir da tabela de mensagem paramétrica 58 e a carga da mensagem lendo a partir de localizações selecionadas da CVT 56 e/ou das filas de saída A429. [084] Um quadro de dados completo ou “mensagem” consiste em um cabeçalho, uma lista de valores de parâmetro e um trailer. Cada campo de cabeçalho de quadro de dados e cada valor de parâmetro são armazenados em localizações fixas, mas não contíguas do CDS 28, conforme descrito acima.

Portanto, cada quadro de dados a ser construído deve incluir uma lista ordenada de endereços que serão usados para ler esses valores dispersados da CVT 56. Para manter a memória de PMS 30 pequena, as listas de descritores de endereço podem por si serem mantidas em uma área estática de memória dentro do CDS 28, por exemplo, a tabela de mensagem paramétrica 58 da CVT 56.

[085] O descritor de mensagem paramétrica fornecido pelo PMS 30 a PMC 31 pode incluir, por exemplo, um Indicador de Cabeça de Lista de 18 bits (HOLpointer), Comprimento da Lista de endereços em palavras de 32 bits, e um campo reservado para bits de controle. Nesse exemplo, o HOLpointer pode ser deslocado para a esquerda e anexado com zeros de modo que cada lista de endereço inicie somente em um limite de 64-byte. O bit de controle ‘S’ também pode indicar se o descritor é ou não para uma mensagem A664p7. Se o descritor é para uma mensagem A664p7, um campo EflowlD no descritor pode ser usado para rastrear números de sequência A664p7. É adícionalmente previsto que um valor MSB de descritor de mensagem paramétrica de zero pode se referir a uma lista de endereços que se refere indiretamente a localizações de dados que devem ser escritas em uma mensagem. Esses endereços podem, por exemplo, estar contidos dentro de localizações de 64 bits dentro de CVT 56, junto com seleção de byte e informações de controle que indicam como a localização de dados referida deve ser empacotada na mensagem. Se presente, o campo de controle pode conter códigos para indicar alinhamento LSB ou MSB, formato de extremidade maior (big endian), extremidade menor (little endian) ou extremidade maior alterada (munged big endian), etc. Efeitos e conteúdos de campo de controle adicionais são previstos. [086] Se a mensagem sendo construída for uma mensagem A664p7, o PMC 31 pode usar um campo (EflowlD) no descritor de mensagem recebido a partir do PMS 30 para acessar aquele Número de Sequência de VL (SN). O byte de SN pode ser incrementado de acordo com as regras descritas em A664p7 e colocado como o último byte da carga de mensagem construída pelo PMC 31. Uma vez que o quadro de mensagem estiver completo, é transferido para uma porta de autorretorno dedicada 86, que computa um CRC, tal como um CRC-32, e transfere o quadro de volta para a interface de ingresso comum 22 do ADS 18 de um modo de autorretorno. [087] Pode haver múltiplas razões para enviar a mensagem construída de volta para a interface de ingresso comum 22 do ADS 18 antes de transferir para uma unidade de assinante 32. A razão principal é segurança.

Embora a construção de cada quadro de mensagem paramétrica seja estritamente programada, é previsto que um quadro A664p7 deva ser monítorizado por lógica de agente de monitorização separado 27 para evitar vulnerabilidade para uma única falha. Essa é a razão para exigir a função monitorização do programador de porta de ingresso 24 em um comutador A664p7, embora as unidades de assinante 32 já possam realizar conformação de tráfego. Dentro do ADS 18, o agente de monitorização 27 é segregado a partir do PMS 30 (e, portanto, do PMC 31) para satisfazer essa exigência. [088] Uma segunda razão para autorretornar mensagem construída pode ser que evita a duplicação da função de DMD. A porta de autorretorno 86 não está realizando operações significativas na mensagem e, desse modo, pode não ser limitada por atrasos operacionais.

Consequentemente, a taxa de dados operacionais da porta de autorretorno 86 pode ser a, por exemplo, taxas de gigabit. O impacto resultante em latência de autorretorno pode se tornar desprezível, por exemplo, distribuindo o descritor de quadro para uma fila de descritor por porta de egresso de prioridade alta 43 e programando o programador com base em regras 76 de modo apropriado. É previsto que uma única porta de autorretorno 86 para autorretornar dados de PMC 31 possa ser suficiente para suportar transmissão de, por exemplo, mais do que 100 mensagens, cada uma com um comprimento médio de 512 bytes, dentro de menos do que 500 microssegundos. Entretanto, portas de autorretorno adicionais 86 podem ser configuradas no ADS 18 e dedicadas para as mensagens geradas do PMC 31.

Trajetória de Dados ARINC 429 [089] As palavras de dados ARINC 429 chegam às portas de ingresso físicas 42 numeradas de dezesseis a quarenta e oito. O Registrador de Tempo de Chegada 50 indica qual palavra de porta de ingresso 42 deve ser atendida a seguir. A seguir, o programador de porta de ingresso 24 analisa o quadro de dados para identificar a porta de chegada (PoA) e a marca de 8 bits A429, e fornecer cada um à DLT 26, que determina se a palavra deve ser armazenada na CVT 56 (e/ou qualquer armazenamento temporário circular 54) e qual das portas de egresso A429 66 deve receber uma cópia da palavra. O PMS 30 fornece um descritor de mensagem paramétrica à função de PMC 31 para construir um Ethernet ou mensagem A664p7. [090] As palavras A429 que não são parte de uma mensagem de múltiplas palavras também podem ser armazenadas na CVT 56. Nesse caso, cada palavra é armazenada com uma marca de tempo de 32 bits cujo LSB é 216 microssegundos. Nesse exemplo, a função de PMC 31 pode obter as palavras A429 junto com outros parâmetros na CVT 56 para construir um Ethernet ou quadro A664p7.

Sincronização de Número de Sequência ARINC 664 parte 7 [091] É adicionalmente previsto que a rede de comunicações de dados 16 descrita no presente documento possa fornecer sincronização de número de sequência A664p7 através de múltiplos ADSs 18. Em muitas plataformas aviônicas, pode ser vantajoso para as funções de PMC 31 que residem em diferentes casos de ADS 18 para distribuir de modo sincrônico quadros de dados A664p7 com conteúdo idêntico. Isso é equivalente a uma virtualização de um sistema final duplo LRU, mas com os dois sistemas finais virtuais residindo em diferentes servidores e placas de circuito. Essa sincronização de número de sequência A664p7 pode ser realizada com o uso de um protocolo de troca de mensagem que verifica que sincronização de tempo foi alcançada, fornece uma mensagem entre ADSs 18 que contém o valor de números de sequência para todos EflowIDs, e fornece uma mensagem que indica uma redefinição dos números de sequência para zero mediante um limite de tempo futuro designado, por exemplo, quando uma discrepância nos números de sequência se tornar muito grande.

Matriz de Processador [092] O ADS 18 também pode fornecer um ou mais processadores 78, ou uma matriz de processador distribuído 78. Conforme mostrado, cada processador 78inclui a própria porta de ingresso virtual e porta de egresso virtual do mesmo 72 conectada à função de comutação, e parecendo como, por exemplo, uma porta Ethernet. Os processadores 78 podem operar com o uso de um único segmento de execução ou múltiplos segmentos de execução para realizar cálculos de mensagens fornecidas daquele processador 78. A função que é realizada em uma mensagem fornecida é acionada pelas informações no cabeçalho da mensagem. A matriz de processador é configurada para servir o ADS 18 como uma RIU centralizada virtual (VRIU). Por exemplo, a VRIU pode realizar conversão de unidades de engenharia de dados de sensor brutos, computar parâmetros derivados e/ou construir uma mensagem personalizada para uma aplicação remota processando os dados brutos. A programação de mensagens personalizadas minimiza iatências de sistema e possibilita sincronização de processamento distribuído. [093] Um exemplo de processador aplicável 78 pode incluir um microprocessador de único chip com 10/100 interfaces Ethernet projetadas especificamente para aplicações de missão crítica para sistemas aviônicos.

Outro exemplo de um processador aplicável 78 pode ser um microprocessador para fins gerais. Adicionalmente, os microprocessadores podem suportar CPUs com sincronia dupla com ECC tanto no cache como nas memórias internas dos mesmos, que incluem uma memória FLASH interna para armazenamento não volátil. Os processadores supramencionados 78 podem ser usados para possibilitar uma arquitetura de processamento escalonável para o ADS 18. É adicionalmente previsto que tais processadores 78 possam ser usados em combinação com as funções de PMS 30 e PMC 31 supramencionadas para fornecer processamento paralelo otimizado para virtualmente qualquer aplicação que possa ser decomposta em uma coleção de segmentos de processamento em série ou paralelo. [094] Conforme descrito no presente documento, o PMS 30 pode coletar, formatar e distribuir uma mensagem quando um descritor é enviado ao PMC 31 para construir uma mensagem. Um exemplo de como a programação de mensagens de PMS 30 pode ser usada para sincronizar operação de processadores distribuídos é conforme a seguir: Um segmento sendo executado em um processador 78 ativará somente mediante recebimento de uma mensagem personalizada que invoca o mesmo. A saída de um segmento sendo executado em um processador 78 pode ser uma mensagem paramétrica que pode ser recebida por uma porta de ingresso virtual 46 na interface de ingresso comum 22, programada pelo programador de porta de ingresso 24, e armazenada/ na CVT 56. Ademais, o PMS 30 pode iterar através dos processadores 78 um segundo tempo coletando, formatando e distribuindo uma mensagem com base na mensagem paramétrica processada (conforme descrito acima) para outro processador 78 para processamento. Esse processo pode repetir até um resultado final desejado ser alcançado. Desse modo, as capacidades de processamento de processadores para fins gerais podem ser encadeados de modo cooperativo para formar um sistema de multiprocessamento distribuído otimizado. Se cada segmento tiver uma execução máxima conhecida ou tempo de processamento, as funções de PMS 30 e PMC 31 podem otimizar adicionalmente a utilização dos processadores 78 quando disponíveis ou necessários. [095] Outro exemplo detalhado pode ilustrar adicionalmente o fluxo de dados para três mensagens paramétricas. O PMS 30, por exemplo, coleta um primeiro conjunto de parâmetros a partir da CVT 56 e constrói uma primeira mensagem para um primeiro processador. O PMS 30 também pode coletar um segundo conjunto de parâmetros e construir uma segunda mensagem para um segundo processador. O primeiro e segundo processadores executam os diferentes programas provocados por mensagem dos mesmos em paralelo e, através da trajetória de dados de ingresso, os resultados processados são escritos na CVT 56. O PMS 30 pode construir subsequentemente uma terceira mensagem a partir do primeiro e segundo resultados processados, e fornecer a terceira mensagem para processamento adicional tanto para o primeiro, segundo ou um terceiro processador, e assim por diante. Adicionalmente, nesse exemplo, enquanto o primeiro e o segundo processadores estão processando simultaneamente a primeira e a segunda mensagens, o PMS 30 pode construir duas mensagens paramétricas adicionais, por exemplo, uma quarta e uma quinta mensagem para processamento no primeiro e segundo processadores. Esse processamento pode ser estritamente encadeado de modo que os processadores 78 têm a capacidade de execução paralela com muito pouco tempo ocioso. [096] A seleção de qual tarefa (ou thread) um dado processador 78 executa é determinada pelo cabeçalho da mensagem que o mesmo recebe a partir do PMS 30 e os dados processados por essa tarefa estão contidos no corpo da mensagem. Não há necessidade para comutação de tarefa com base em uma interrupção de uma escala de cronômetro porque, um mecanismo de interrupção com base em escala de cronômetro pode ser alcançado de modo eficaz já que a geração de mensagens de PMS 30 adere a um cronograma de tempo estrito, conforme descrito acima. Desse modo, uma escala de cronômetro pode ser imitado possibilitando mensagens a partir do PMS 30 para interromper o processador. O mapeamento desse processamento de interrupção acionado por mensagem PMS sobre processadores 78 pode ser adicionalmente facilitado pela disponibilidade de RAM privado para cada processador 78 reter estado e continuar a operação do mesmo seguindo a interrupção acionada por mensagem. Essa capacidade de processamento acionada por interrupção pode ser útil para processamento acionado por interrupção em que um dado segmento de processamento não pode executar até a conclusão antes que uma comutação de tarefa ou interrupção acionada por evento deva ocorrer. Se interrupções acionadas por mensagem são ativadas, também pode ser possível para uma mensagem que chega de uma fonte externa devido a algum evento assíncrono, tal como uma RIU 20, desviar a CVT 56 totalmente e ser enviada através da função de comutação do ADS 18 (por meio de, por exemplo, um dos armazenamentos temporários circulares 54) diretamente a um processador selecionado 78.

INTERCONEXÃO [097] A interconexão pode ser projetada para realizar conversão de um protocolo para outro, por exemplo, conforme determinado por diferentes interfaces físicas de egresso ou ingresso 44, 68. Uma função de interconexão chave é um Sistema Final Virtual (VES) 82, que serve como, por exemplo, uma interface A664p7 para qualquer LRUs conectada ao ADS 18, possibilitando as mesmas suportarem uma interface Ethernet simples ao ADS 18 e usar, por exemplo, quadros Ethernet jumbo para transportar dados de porta COM ao VES 82. O VES 82 pode suportar uma variedade de formatos e protocolos lógicos de legado, atuais e/ou futuros. [098] As realizações reveladas no presente documento fornecem um servidor de dados aviônicos para uma rede de comunicações de dados aviônica com operação coordenada. Uma vantagem que pode ser realizada nas realizações acima é que as realizações descritas acima operam com uma coleção eficiente de dados de aeronave, processamento just-in-time, programação precisa e distribuição desses dados para servidores coordenados, sistemas, unidades de assinante e exibições. Adicionalmente, as realizações descritas acima fornecem processamento sincronizado entre processadores distribuídos enquanto somente exige que os servidores de dados sejam com tempo sincronizado. Devido às operações eficientes dos servidores de dados aviônicos descritos acima, ineficiências de rede excessiva e largura de faixa computacional devido à utilização de rede não coordenada podem ser minimizadas, resultando em eficiência de largura de faixa aumentada e exigências de potência inferiores. Além disso, devido à eficiência aumentada e exigências de potência inferiores, um pacote de circuito menor pode ser projetado devido a um perfil térmico inferior, resultando em vantagens de espaço e tamanho superiores. Ao projetar componentes de aeronave, fatores importantes a tratar são tamanho, exigências de potência e confiabilidade. Tamanho reduzido, exigências de potência e confiabilidade correlacionam-se com vantagens competitivas durante voo. [099] Outra vantagem das realizações descritas acima é' que a utilização de múltiplos armazenamentos temporários circulares no CDS, segregados pela velocidade de porta de egresso, permite eficiência de dados aumentada sobrescrevendo dados a uma taxa apropriada de modo que, por exemplo, quadros destinados a uma porta dei egresso lenta não sejam sobrescritos por quadros que chegam rapidamente para uma porta de egresso rápida. Essa utilização permite a maior probabilidade de que os quadros de dados serão consumidos antes de serem sobrescritos. Adicionalmente, a utilização dos armazenamentos temporários circulares elimina a necessidade para determinar um método de manter o rastrearpento de blocos de memória inutilizados ou livres. Os dados mais antigos são; sempre sobrescritos com o uso de armazenamento temporário circular, fornecendo operação rápida e descomplicada. [0100] Ainda outra vantagem das realizações acima é que as realizações descritas acima limitam, de maneira [significativa, ou eliminam a necessidade de sistemas finais de legado ou atuais e comutadores, tal como o sistema A664p7. Adicionalmente, as realizações descritas acima fornecem espelhamento de dados através de múltiplos servidores ou dispositivos de armazenamento, fornecendo medidas de redundância no evento de uma falha.

Ainda outra vantagem das realizações descritas acima é que a rede descrita fornece verificação redundante de tarefas de processamento, permitindo que múltiplos processadores ou múltiplos servidores realizem os mesmos cálculos, que podem ser comparados uns com os outros, [0101] Em ainda outra vantagem das!realizações descritas acima, o programador com base em regra fornece arbitragem de dados de serviço e portas de egresso com base em um ou mais indicadores de preenchimento, permitindo que prioridades de serviço sejam estabelecidas. Como prioridades de serviço permitem operação adaptativa, porém determinística das funções de programação de egresso desperdiçar programas de sérvio inutilizados. [0102] Ao ponto ainda não descrito, os diferentes recursos e estruturas das diversas realizações podem ser usados em combinação uns com os outros conforme desejado. Que um recurso pode não ser ilustrado em todas as realizações não significa ser interpretado que o mesmo pode não ser, mas é feito por questão de concisão da descrição. Desse modo, os diversos recursos das diferentes realizações podem ser misturados e correspondidos conforme desejado para formar novas realizações, se as novas realizações forem ou não expressamente descritas. Todas as combinações ou permutações de recursos descritos no presente documento são abrangidos por esta revelação. [0103] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para possibilitar qualquer pessoa versada na técnica a praticar a invenção, incluindo produzir e usar qualquer dispositivo ou sistema e realizar qualquer método incorporado. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims (10)

1. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS PARA UMA AERONAVE (10), caracterizada pelo fato de que tem uma pluralidade de unidades de entrada remota (RIUs) (20) que fornecem dados e unidades de assinante (32) que consomem uma mensagem com base em pelo menos alguns dos dados para operação da aeronave (10), que compreende: um servidor de dados central (CDS) (28) conectado de modo assíncrono às RIUs (20); uma tabela de valor atual (CVT) (56) fornecida no CDS (28) e que armazena a versão atual dos dados; e um programador de mensagem (30) que forma uma mensagem a partir da CVT (56) e que envia a mensagem pelo menos à unidade de assinante correspondente (32) para a mensagem.

2. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mensagem tem pelo menos um dentre um formato de mensagem predeterminado ou um formato de mensagem personalizado.

3. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um dentre um sistema final virtual (82), construtor de mensagem ou processador (78) com a capacidade de formar pelo menos um dentre o formato de mensagem predeterminado ou o formato de mensagem personalizado.

4. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o processador (78) compreende uma matriz de processador distribuída.

5. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a rede pode realizar interface com pelo menos uma das RIUs (20) ou as unidades de assinante (32) por meio de pelo menos um dentre Ethernet, IEEE802.3, ARINC 664 parte 7, barramento CAN, ARINC 429 ou ARINC 661.

6. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o CDS (28) compreende adicionalmente memória.

7. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a memória compreende pelo menos um armazenamento temporário circular.

8. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a mensagem é armazenada no pelo menos um armazenamento temporário circular (54).

9. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que múltiplos armazenamentos temporários circulares (54) operam em diferentes taxas de transmissão de dados, e a pelo menos uma mensagem é armazenada no pelo menos um armazenamento temporário (54) que tem a mesma taxa de transmissão de dados da unidade de assinante (32).

10. REDE DE COMUNICAÇÕES DE DADOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o programador de mensagem (30) compreende pelo menos um dentre um programa executável que funciona em um computador para fins gerais na rede, um programa executável que funciona em um computador para fins específicos na rede, ou um circuito lógico especializado na rede.