CN101322356A - 提供作为系统体系的空运电子化体系结构方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了在机动车中实施的网络体系结构，其包括以太网网关模块(EGM)和网络接口模块(NIM)。EGM中包括以太网交换机和路由器，并被配置成为多个开放数据网络(ODN)设备提供到所述网络体系结构的开放数据网络(ODN)连接。NIM被配置成提供隔离数据网络，该NIM包括：以太网交换机，用于连接多个安全设备到隔离数据网络(IDN)，该安全设备与机动车的操作和导航有关；路由器；以及网关/路由器。该路由器被配置成使IDN以接口方式连接到所述开放数据网络连接，所述路由器包括分组过滤功能，以便在有来自ODN的数据时确定该来自ODN的哪个数据可以经由连接到IDN的安全设备传递到IDN并应用于机动车的操作和导航。网关/路由器提供网络地址和协议翻译，以将IDN连接到与机动车操作相关联的安全公共数据网络(CDN)，所述体系结构提供IDN和CDN中与机动车的操作和导航有关的网络设备和ODN中的网络设备之间的隔离。

Description

提供作为系统体系的空运电子化体系结构方法和设备
相关申请的交叉参考引用
本申请要求享有2005年12月2日提交的美国临时申请第60/741,819号以及2006年3月6日提交的美国临时申请第60/779,760号的优先权，其公开的全部内容以引用方式包括于此。
技术领域
本发明通常涉及飞机设计，并且更具体而言涉及包括用于提供包含空运业务在内的航空公司运营(airline operations)的电子化环境(e-Enabledenvironment)的体系结构实施的方法和设备。特别是，定义了“电子化环境”，其融合“系统体系(systems of systems)”的观点，其特征最终给航空公司带来价值，包括一个或多个飞行员、机组乘务员、机械师、乘客、航空工程师、航空维护业务、和机组人员培训。
背景技术
基于以太网的联网以及无线技术已经在家庭、办公室、公共场所、甚至在飞机上变得普遍。近年来，航空器安装已经包含了大量的以太网技术以帮助信息管理。这些航空器安装的实例包括到乘客膝上型电脑的支持因特网接入(经由卫星)的无线连接、从飞机到机场将机上网络连接到航空公司网络的无线连接、经由机场网络无线传送电影内容到机上飞行中娱乐系统、从特定组件(例如，飞行数据记录仪)到便携式航空设备用于下载数据的无线连接中的一个或多个，管理以太网网络和提供主管航空开发应用程序的共享资源的机上网络文件服务器，以及使用源自以太网的网络来将传统的航空电子计算机连接在一起。
大量的工业论坛正在开发安装基于以太网的联网和无线组件(例如，ARINC 763、ARINC 664)的航空器的规范和标准。这些标准平衡(leverage off)在非航空器商业市场中开发的产品。在飞机上包含以太网技术的实施和部署挑战已经不仅在于配置(例如，增强)用于航空器环境的源自商业的组件并且保证组件和网络兼容性，而且还在于定义用于整合给航空公司带来价值的特征的完整的端到端策略。
传统的航空电子设备(例如，飞行管理计算机、航空数据系统、惯性数据系统、飞行指挥仪/自动驾驶仪、飞行驾驶舱显示、飞行控制计算机、和维护计算机)已经被作为系统开发了几十年，这些系统典型地包括计算硬件、外围传感器和/或致动装置、操作系统和应用软件。其他飞机系统，诸如飞行中娱乐系统、机械/液压传动系统的电子元件、电子引擎控制和其他系统具有类似的特征。
这些飞机系统中的每个系统被安装在飞机上，由于其给航空公司操作员提供价值。例如，飞行管理计算机系统优化航空器飞行轨迹并减小飞行员工作负荷。飞行控制计算机增加控制精确性并且驱动航空器重量减小。维护系统跟踪飞机上故障，收集用于以后分析的数据，并且减小维护成本。飞行中娱乐系统使乘客保持愉快。
所有这些系统当前伴随定义的需求和定义的到其他机上飞机系统的物理和数据接口而发生。每个飞机系统被设计成与其他系统相对隔离以保证鲁棒性、可用性、和完整性。典型地，这些系统经由工业标准或专有/定制网络(例如，ARINC 429数据总线、ARINC 629数据总线、和ARINC 485数据总线)被连接。尽管布线有时候被认为是到它本身的系统，但是这更为普遍地涉及物理线路以及它对航空器环境中的损坏或不想要的电磁干扰的敏感度。在硬件和应用之间遍历网络的数据内容，有时也被称为数据接口管理，通常在系统被安装在飞机上之前被调度和完全地表征。
数据接口管理的这种飞机系统范例并不应用于基于以太网的网络。使用开放系统互连(OSI)参考模型概念化计算机之间的信息交换已经导致协议栈的物理、数据链路、网络、和传输层从会话、表示、和应用层的分解和隔离。这已经导致基于以太网的网络本身开发作为系统，经由交换机、路由器、和无线连接提供公共信息传送服务到其他系统。通过扩展，由于它们利用软件应用给系统提供公共计算和数据存储平台，以太网服务器也已经变成基于以太网的网络系统(EbNS)的一部分。
发明内容
在一个方面中，提供了在机动车中实施的网络体系结构，其包括以太网网关模块(EGM)和网络接口模块(NIM)。EGM中包括以太网交换机和路由器，并被配置成为多个开放数据网络(ODN)设备提供到所述网络体系结构的开放数据网络(ODN)连接。NIM被配置成提供隔离数据网络，该NIM包括以太网交换机、路由器和网关/路由器。以太网交换机被配置成连接多个安全设备到隔离数据网络(IDN)，该安全设备与机动车的操作和导航有关。路由器被配置成使IDN以接口方式连接到所述开放数据网络连接，并且包括分组过滤功能，以便在有来自ODN的数据时确定该来自ODN的哪个数据可以经由连接到IDN的安全设备传递到IDN并应用于机动车的操作和导航。网关/路由器提供网络地址和协议转换，以将IDN连接到与机动车操作相关联的安全公共数据网络(CDN)。所述网络体系结构被配置成提供IDN和CDN中与机动车的操作和导航有关的网络设备和ODN中的网络设备之间的隔离(segrcgation)。
在另一个方面中，提供了用于联网计算机体系结构的组件的方法。该方法包括：配置以太网交换机以连接外部设备到隔离数据网络(IDN)，使用第一路由器中的分组过滤功能来连接外部设备到开放数据网络(ODN)，利用网关提供网络地址和协议转换以连接IDN到安全公共数据网络，并且使用第二以太网交换机和第二路由器管理ODN。
在再一个方面中，提供了飞机网络体系结构，其包括多个航空电子设备、以太网网关模块(EGM)、和网络接口模块(NIM)。该NIM包括：以太网交换机，用以连接外部设备到隔离数据网络(IDN)；路由器，其包括分组过滤功能以连接IDN到由EGM所管理的开放数据网络(ODN)；以及网关/路由器，提供网络地址和协议转换以连接IDN到安全航空电子公共数据网络(CDN)。所述EGM包括用于管理ODN的以太网交换机和路由器，并且，至少一部分所述航空电子设备被连接到IDN和ODN中的其中之一或这二者以满足航空电子网络服务要求、航空电子设备隔离要求、和航空电子设备可用性要求中的至少一个要求。
附图说明
图1图示与航空公司运营的电子化关联的飞机和地面基础设施。
图2图示在提供电子化环境中使用的网络接口模块和以太网网关模块的功能的方框图。
具体实施方式
这里描述的方法和设备包括飞机上基于以太网的网络系统(EbNS)，其包括以太网物理和无线网络和基础设施，该系统提供高带宽连接、灵活性，并且能够处理数量巨大的数字数据内容。正如这里所述，具有其自己的计算机、软件、外设、和安全网络的传统飞机系统被连接到EbNS。因此，这里描述的EbNS有时候被称为提供用于航空公司运营的电子化环境的系统体系。
对于航空公司运营以及飞机商业运输等级范围(class)内的电子化环境的有效部署使用考虑传统飞机系统和任何新系统二者的模型，该模型被提供用于平衡电子化环境提供的价值。如在这里使用的电子化称为使用通信中枢、网络技术、和存储器传送电子信息以及使用该电子信息提供有价值的用户服务。
如以下进一步描述，现有的飞机系统、上面介绍的基于以太网的网络系统、地面工具和在航空公司的支持处理实际上是更宽广、更包容、或整体系统(holistic system)的构造块，其横跨了以上描述的较窄的系统。这产生了系统体系构思，其看似贯穿较窄系统提供的这些构造块的商业信息流，并给航空公司带来了附加的价值水平。更具体而言，基于以太网的网络系统将不会通常被安装在飞机上，因为它们的组件本身并不自动地增加价值。但是，如参考以下描述的图所述的，提供了价值，例如，由于减小了保持当前在飞行管理计算机系统中的导航数据的成本，由于由维护系统收集的数据与航空公司地面一侧维护系统更加紧密耦合，并且由于减小了飞行中娱乐系统被安装到常常得到重新配置的座位中的开销成本。但是，对于在航线和航空器运营中将成功使用的电子化环境，不仅EbNS设计必须是成功的，而且飞机上和飞机外的数据流的更整体的整合也必须是成功的。因此，任何空运电子化体系结构实现必须解决在以下三个举例的应用中进一步说明的系统体系的预期的使用。
在电子化环境中，最终刷新飞行管理系统中导航数据的任何系统还包括从其数据提供者(例如，Jeppesen)接收数据更新的航空公司处理、航空公司的数据处理和存储、数据到飞机(即，经由机场拥有的无线网络)的无线传输、非无线传送或处理组件/网络故障的任何替换方法、通过EbNS的数据的移动、在存储或传送中数据的安全性和完整性、使用在飞机的存储设备上等待的数据改变飞机配置中机械的介入、以及航空工程师启动这种处理以确认成功完成的能力。
更加紧密地耦合通过飞机上维护系统收集的数据和航空公司地面一侧维护系统的任何系统还包括保留(与“重写”相对)飞机上数据的策略，在被访问机场的关键子集合部署机场无线接入点，判定安装基于卫星的宽带通信系统，相对于飞机上/飞机外的其他数据发送维护数据的优先权，物理删除数据或处理组件/网络故障的任何替换处理，重新格式化输入到地面侧维护系统中的数据，以及在航空公司内部分配责任以选择将要收集的数据和保证数据在机队(fleet)上流动。
部署数字飞行业务或维护手册到飞机上以由飞行员和机械师使用的任何系统还包括从飞机制造商接收原始数字内容的处理，允许航空公司修改该内容以适合其运营的工具和处理，选择飞机驾驶舱(cockpit)内中的设备或显示数据内容的机械设备，提供对这些数据文件的配置和版本控制的方法，无线发送数字数据到飞机，(通过航空公司授权的工程师、机械师、和/或飞行员)“安装”该内容的处理，对于这种类型内容的任何独特的安全性和完整性要求，完成这些数据文件的部分数据上传的任何处理，以及围绕使得数据不可获得的飞机上设备故障进行工作的处理。
再者，在商业航线/飞机运营环境中的电子化环境的成功部署要求用于了解和解决飞机上和飞机外实施方面的系统体系模型。已经开发出独特的电子化体现结构实施，如在这里所描述的，以提供识别上述系统体系构思的本质的环境，这种构思被反映在被选择用于这里描述的基于以太网的网络系统的实施例组件中。具体而言，已经被选择用于EbNS的子网络及其他飞机上网络的连接性，在EbNS上提供的以及在其他飞机网络上主管的系统可接入的公共服务，以及在EbNS中被提供用于支持使用EbNS的整体糸统的冗余水平。组合而言，这种方法提供方便使用EbNS的系统成功利用的环境。
图1是上述系统体系构思的功能图示，其包括示意性的基础设施10，更具体而言，该图是用于给飞机/航空器操作提供电子化环境的飞机和地面基础设施的功能图示。基础设施10示出了例如基于地面的基础设施和支持处理，用于传送数据到飞机的方法，如以下进一步描述的，基于飞机上以太网的网络、和飞机系统之间的关系。
功能基础设施10包括数据提供者和消费者12、航空公司基础设施14、飞机连接16、飞机体系结构18、飞机系统20、和飞机新特征22。数据提供者12识别用于对航空公司提供在飞机上使用的软件和数据的传统提供者。这些提供者包括飞机上计算机、航空电子、航空器制造商、以及在与航空公司的合约下提供服务的第三方。数据提供者12所提供数据的一个实例是例如通过厂家和制造商传送到航空公司，以及然后基于其基础设施14由航空公司管理和修改的软件数据。
航空公司基础设施1识别航空公司在管理数据提供者12所提供的软件中的作用以及航空公司在修改一定数据以定制系统行为(例如，配置导航显示格式)中的作用或在定制图表和手册以符合航空公司惯例或格式(例如，使用日语或海关通关手续(custom landing procedure))中的作用。
飞机连接16指传送上述软件和数据内容到飞机的方法。传统的ACARS50(航空公司通信寻址和报告系统)由于其受限的带宽和相对高的成本，对于发送有限数量的数据到飞机是有用的。所以，ACARS 50对于移动大量的数据并不有效。当飞机在地面上时提供到机场的无线连接的飞机终端无线系统52，提供去往飞机和来自飞机的数据的高带宽传输。当航空器在途中时卫星系统56提供高带宽连接。另外，航空公司可以具有机械使用维护控制显示(MCD)54(即，便携式计算机)以承载数据到飞机，其中MCD54能够被物理或无线地连接到机上以太网网络。
飞机体系结构18寻址飞机联网体系结构和反映传送软件和数据到飞机的方法，上行链路的软件和数据内容主要通过核心网络40接收。核心网络40包括用于数据存储和选择性处理的网络服务器，还利用交换机和路由器，提供以太网网络管理。使用图示的飞机连接选项中的其中之一，包括但不局限于ACARS 50、无线终端52、维护控制显示54、航空器制造商数据服务56、和娱乐内容58，大量的软件和数据最终被传送到各种计算机，包括，例如航空电子系统和飞行中娱乐(IFE)系统。
飞机系统20包括使用数据的各种系统，这些系统例如为航空电子60、电子飞行包62、飞行中娱乐64、维护系统66、数据加载系统68、和各种飞机打印机70。
与机上计算机本身相对，飞机系统20关注于使用软件和数据的系统。这些系统例如包括导航控制和显示、飞行管理、打印机、和IFE。数据加载系统68用于加载软件和数据到飞机内的许多计算机中。如这里使用的系统表示一组计算硬件、外设、软件、和连接它们的网络。
飞机新特征22提供与本发明一个实施例相关联的新特征的概述和识别。特别是，新特征22包括平衡这里描述的电子数据内容、无线连接、和以太网基础设施的飞机。新特征22包括可以被部署以利用电子化环境的优点的特征，例如，地图80、图表82、电子文档84、诸如驾驶舱飞行日志86的无线维护工具、以及无线飞行中娱乐88。在导航显示上显示详细的机场地图80，还提供其他电子地图和图表82、以及电子导航和维护手册(电子文档84)。另外，电子飞行日志/驾驶舱飞行日志86用于报告飞机上故障和捕获机械部署。在本实施例中，电子飞行日志的内容被自动和无线地发送到地面接收机用于由航空公司使用。
进一步，本实施例通过机械师和乘客提供到上述飞机上网络的无线连接以经由飞机的无线连接访问飞机上数据或访问以太网或航空公司网络。然后，图表82传达传送诸如由电子飞行日志和维护系统所收集的数据到地面的构思。所述数据通过飞机体系结构18和飞机连接16移动并且到达航空公司基础设施14，在这里航空公司接收和管理该数据。数据提供者和消费者12反映在航空公司传送数据到数据的各个消费者或其他第三方(例如，引擎制造商)。最后，在航空公司基础设施14、安全维护90中反映的一种作用，就是加强航空公司管理所述处理的安全方面的责任，这在任何基于以太网的网络中都是固有的。
基础设施10内的类别传达飞机电子化系统的体系结构和使用，以传送软件和数据到飞机系统以及给导航、飞行机组人员、机械师、和乘客提供有价值的特征。基础设施10还传达收集飞机上数据和传送该数据到地面用于航空公司飞行运营、航线维护、维护规划、工程技术、机组人员训练使用。
图2是飞机电子化体系结构100的一个实施例的组件视图，该体系结构被配置成提供涉及机动车操作和导航的安全网络设备和其他非安全网络设备之间的隔离(segregation)。图2包括被选择用于EbNS的一个实施例的组件，及其相关联的子网络和连接。如这里进一步描述，两个设备，网络接口模块(NIM)102和以太网网关模块(EGM)104提供隔离的交换机和路由器层以管理网络并形成核心网络40的一部分(在图1中所示)。
NIM 102包括连接更多隔离数据网络(IDN)上涉及机动车操作和导航的安全设备的以太网交换机110、具有分组过滤功能以连接IDN到由EGM
104管理的更多开放数据网络(ODN)的路由器112、以及提供网络地址和协议转换以通过CDN交换机116连接IDN到更多安全航空电子公共数据网络(CDN)的网关/路由器114。外设可以包括诸如维护控制显示、以太网驾驶舱(cockpit)打印机和其他系统的机械工具的一个或多个有线端口。所述体系结构提供IDN和CDN中涉及机动车操作和导航的网络设备、和ODN中的网络设备之间的隔离。
EGM 104包括管理多个开放数据网络设备的ODN的组合以太网交换机和路由器120，其中由交换机和路由器120管理的虚拟LAN被预先配置。需要穿过这些虚拟LAN的任何数据均通过路由器120，该路由器120提供分组过滤功能，以便在当有来自ODN的数据时确定哪一个来自ODN的数据要经由被连接到IDN的安全设备传送到IDN并应用于机动车的操作和导航。外围无线单元提供到如这里描述的机场121和无线MCD 122的连接。这些外围单元的例子包括以太网驾驶舱打印机124、基于网际协议的语音(VOIP)电话126和其他系统。无线外围单元也是预期的。
总的来说在飞机上使用网络交换机和路由器的构思现在是不新鲜的。但是，通过体系结构100的实施所实现的是分层设计，其将移动通过终端无线LAN单元(TWLU)130、机组人员无线LAN单元(CWLU)132和宽带卫星设备134的业务，诸如飞行甲板入口视频监视系统(FDEVSS)136移动的业务，与其他ODN主管的系统隔离(经由ODN虚拟LAN)、以及与在隔离数据网络(IDN)上被主管的系统隔离，如在图2中示出的。只有预先规定的(例如根据加载配置文件)到达授权IP地址和端口，并且通常位于虚拟专用网络(VPN)隧道内的无线和宽带卫星业务才被允许传送到其他组件。这种配置提供在基于以太网的网络系统的安全和控制，同时给依赖于向/从地面设备移动的特定数据的系统提供灵活性。
再次参考图2和体系结构100，提供主管各种应用的服务器。例如，在增值的情况下，给网络(ODN和IDN)提供传送独特服务的连接。具体而言，控制器服务器模块(CSM)140给ODN提供网络管理服务(例如，域名服务器)，但是它通过IDN提供故障报告并且因此通过主管公共核心系统(CCS)176内的一个或多个维护系统的CDN交换机116到达公共数据网络(CDN)。增强的空运飞行记录仪(EAFR)170、驾驶舱服务系统172、和一个或多个公共数据网络LRU 174(线路可替换单元)是可以被连接到CDN交换机116的多个航空器系统的代表。在一个或多个NIM边界路由器112或EGM 104发生故障的情况下，这种配置改善了维护系统的故障隔离能力。
机组人员信息系统/维护系统(CIS-MS)文件服务器模块(FSM)142给CDN/IDN/ODN上的系统提供数据加载服务，给CDN/IDN/ODN上的系统提供文件传送和数据保持服务，无线设备控制和通信，以及MCD显示支持。这些服务全部经由IDN连接被提供以最大化路由器分组过滤器的隔离和使用，但使用直接位于ODN上的VPN完成的无线设备控制和通信除外。
源自飞行中娱乐(IFE)150系统中并且使用宽带卫星服务的乘客因特网业务被与ODN隔离以最大化安全性。服务器到IDN/ODN其中之一或二者的直接连接的这种使用，或者明显的不提供这种连接的判定，已经使得要提供的服务与需要访问这些服务的系统相适应(aligned)。
CIS-MS FSM 142提供的文件传送服务和相关联的无线/卫星下行链路服务还帮助管理从飞机的数据转发(forward off)。根据航空公司的喜好、成本等等，飞机系统能够选择优选的无线/卫星下行链路通道或者能够进行选择以默认如通过CIS-MS FSM所提供的下行链路服务确定的优选通道。可替换地，对于更喜欢建立其自己的下行链路通道准则的系统，EbNS允许直接接入无线和卫星连接。
使用上述电子化体系结构100的系统这样做以获得航空公司的经济利益。同时使用电子化连接的部分系统可以促进飞行安全，机上电子化体系结构组件和支持活动(例如，在航空公司处理和存储从飞机接收的数据)的缺失不能够被允许影响派遣飞机的能力。通常，在电子化体系结构的构造中使用的组件将是单线程组件，即，它们将不具有冗余。但是，识别一定系统的意图使用已经促成若干的特定体系结构配置决定。
再次参考图2，除通过IDN交换机提供的连接之外，在电子飞行包(EFB)160和飞机甲板打印机162之间提供直接以太网布线。这是为了支持在无线/宽带卫星发生故障，和/或IDN和/或ODN发生故障的情况下，如通过EFB主管的电子飞行日志系统收集的飞机问题报告，以及相关联的已报告维护维修动作，将从飞机被卸载的能力。缺乏这个能力，电子飞行日志系统将不会具有满意的用于同步飞机上数字数据内容和航空公司飞机记录数据库的方法。
如上所述，已经提供多个飞机外连接选项，包括终端无线LAN单元(TWLU)130、机组人员无线LAN单元(CWLU)132、和宽带卫星134，以在如何将数据移动到飞机/从飞机移动数据中给航空公司提供多个选项。这种替换是机械师物理地连接便携式MCD 166到飞机以用于移动数据到飞机/从飞机移动数据。即使飞机外基础设施的一部分已经发生故障，提供移动数据到飞机和从飞机移动数据的多个选项仍允许航空公司维护功能以满足能够保持飞机可操作或恢复维护数据的要求。
在一个实施例中，使用第二MS-CIS FSM 170作为航空公司可选择的任选服务器(airline-selectable optional server)。提供可选的服务器就认可部分航空公司可以考虑在该服务器上收集的具有足够高值的数据以想要保证其可用性。
以下是提供空运电子化环境的体系结构实现的各种新设计单元的概述。如上所述，电子化环境融合了航空公司/飞机运营和管理的“系统体系”方法。
更具体而言，对于基于以太网的空运网络(airborne Ethernet-based network)系统组件、子网络、连接、公共服务、和冗余的选择，提供了对于端到端系统目标的支持，例如，刷新飞行管理系统的导航数据，耦合机上维护系统数据与航空公司地面维护系统，以及部署数字手册到航空器上用于飞行员或机械师使用的其中之一或更多。这种方法产生给航空公司提供最大值的效率。
基于以太网的网络系统方法允许分层配置，这种配置使用交换机/路由器管理隔离的数据网络和开放数据网络这二者，从而给通过无线和宽带卫星设备从其他ODN主管的系统和从隔离数据网络上被主管的系统而移动的数据业务提供分离。业务控制由预先加载的配置文件提供。
控制器服务器模块(CSM)140使用双端连接。这种双端连接给ODN提供网络管理服务(例如，域名服务器)，而且还在IDN上提供故障报告，然后到达主管维护系统的CDN。
机组人员信息系统/维护系统(CIS-MS)142文件服务器模块(FSM)还被双端连接以提供到系统的数据加载服务，文件传送和数据保持服务。其他服务被分配给连接中的仅仅其中一个。例如，在一个实施例中，经由IDN连接提供MCD显示166支持，和经由ODN连接提供无线设备控制和通信。包括由CIS-MS FSM提供的文件传送服务和相关联的无线/卫星下行链路服务帮助管理从飞机的数据转发。例如根据航空公司的喜好、成本等等，飞机系统能够选择优选的无线/卫星下行链路通道或者能够进行选择以默认如通过CIS-MS FSM所提供下行链路服务确定的优选通道。可替换地，对于更喜欢建立其自己下行链路通道准则的系统，基于以太网的网络系统允许直接接入无线和卫星连接。
除通过IDN交换机提供的连接之外，位于电子飞行包(EFB)160和飞机甲板(flight deck)打印机162之间的直接以太网布线，支持如通过EFB主管的电子飞行日志系统收集的飞机问题报告以及相关联的已报告维护维修动作的能力。这种互连允许在无线/宽带卫星134故障、IDN故障、或ODN故障其中之一或更多的情况下，将允许问题报告从飞机被卸载。多个飞机外连接选项，包括无线终端(TWLU)和宽带卫星连接，在如何从航空公司移动数据到飞机/或从飞机移动数据中给航空公司提供多个选项。可替换地，还提供使用物理连接的便携式MCD移动数据的方法。最后，配置第二MS-CIS FSM170作为航空公司可选择的任选服务器，其认可部分航空公司可以考虑在这种服务器上收集的具有足够高值的数据以想要保证其可用性。
上述的飞机网络体系结构、其赞成的通过交换机和路由器管理和隔离的网络、连同对一个或多个网络的服务和外部设备的选择和适配、以及对冗余机制的选择，已经产生比已经考虑的其他体系结构配置更加有效的产品。
例如，可能已经使用统一的网络体系结构，其中所有服务和外部设备被连接到公共交换机。但是，这种配置需要在系统设备之间消息加密和认证的更多扩展使用以保护其完整性和保密性从而防止未被授权的或恶意的访问。统一的网络还将使得所有服务和外部设备对于未被授权的或恶意的用户来说可更加直接地访问并且因此更易受到直接的攻击。
另外，已经能够定义和使用网络体系结构，其中机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块(CIS/MS-FSM)通过到IDN的连接，而不是到ODN的连接提供无线和卫星通信。但是，连接无线和卫星设备(终端无线、机组人员无线、宽带卫星)到ODN，将会导致通过路由器将这些通信从ODN路由到IDN。上述的体系结构允许CIS/MS-FSM管理在ODN上被加密的到无线设备的通信，然后使用IDN上或航空电子CDN上的数据经由到系统的IDN连接不加密地转发这些通信。这种配置简化了使用数据的系统设计，并且通常消除了这些系统使用安全证书、密钥、加密、数字签名等等的需要。
将会使用另一个替换的网络体系结构，其中便携式MCD总是被连接到IDN或ODN，与所述连接是有线还是无线无关。但是，这里描述的体系结构给机械师提供这样的能力：使用物理(有线)连接直接访问飞机上维护系统，而不需要工作的加密机制，与现有航空器上使用的维护工具相一致。人员访问限制保护飞机飞行甲板和电子区域，其提供访问被授权的安全等级。与此同时，经由ODN提供更加灵活的但是潜在的较少安全的无线连接以获得网络安全保护机制的优点。应用无线MCD的航空公司承担附加的保证安全证书、密钥、和加密软件被正确地部署和正常工作的责任。但是，用于服务在通常位置没有这些机制的飞机的方法仍然是必须的。
最后，考虑其中提供附加冗余组件或布线作为网络的一部分以改善可靠性的网络体系结构。但是，这里描述的体系结构提供适当水平的冗余以满足航空公司要求，而不过度地增加系统成本。
尽管就各个具体实施例已经描述了本发明，本领域的普通技术人员将会意识到通过位于权利要求的精神和范围内的修改能够实践本发明。

Claims (25)

1.一种在机动车中实施的网络体系结构，所述网络体系结构包括：
以太网网关模块(EGM)，其中包括以太网交换机和路由器，所述EGM被配置成为多个开放数据网络(ODN)设备提供到所述网络体系结构的开放数据网络(ODN)连接；和
网络接口模块(NIM)，其被配置成提供隔离数据网络，所述NIM包括：
以太网交换机，用于连接多个安全设备到隔离数据网络(IDN)，该安全设备与机动车的操作和导航有关；
路由器，其被配置成使IDN以接口方式连接到所述开放数据网络连接，所述路由器包括分组过滤功能，以便在有来自ODN的数据时确定该来自ODN的哪个数据可以经由连接到IDN的安全设备传递到IDN并应用于机动车的操作和导航；以及
网关/路由器，提供网络地址和协议转换以将IDN连接到与机动车操作相关联的安全公共数据网络(CDN)，所述体系结构提供IDN和CDN中与机动车的操作和导航有关的网络设备和ODN中的网络设备之间的隔离。
2.根据权利要求1所述的网络体系结构，其中所述以太网交换机和路由器被配置成：将从无线设备和宽带卫星设备中的至少一个设备接收的数据与在ODN上主管的其他设备隔离并且与在IDN上主管的系统隔离。
3.根据权利要求1所述的网络体系结构，还包括控制器服务模块，所述控制器服务模块被配置成：向ODN提供网络管理服务并且通过IDN提供故障报告。
4.根据权利要求3所述的网络体系结构，其中IDN被配置成向公共数据网络(CDN)提供故障报告，所述CDN被配置成主管航空器维护系统。
5.根据权利要求1所述的网络体系结构，还包括机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块，所述文件服务器模块被配置成：
经由到IDN的连接来提供数据加载服务、文件传送服务、数据保持服务、和维护控制显示支持中的至少一个；和
经由到ODN的连接提供无线设备控制和通信中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的网络体系结构，其中所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块包括无线/卫星下行链路服务，该服务包括管理从航空器传送数据的文件传送服务。
7.根据权利要求5所述的网络体系结构，其中所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块使得能够进行选择，即通过一个或多个航空器系统选择优选的无线/卫星下行链路通道或如通过所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块内的下行链路服务和物理连接的便携式维护控制显示确定的默认的优选下行链路通道中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的网络体系结构，还包括至少一个机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块，每个所述文件服务器模块被配置成作为航空公司可选择的服务器进行操作。
9.根据权利要求1所述的网络体系结构，其中所述网络体系结构包括电子飞行包(EFB)和飞机甲板打印机中的至少一个，所述NIM以太网交换机被配置成提供到所述EFB和所述飞机甲板打印机的直接以太网布线，所述体系结构还包括所述EFB和飞机甲板打印机之间的至少一个直接连接，其被配置成寻址所述NIM以太网交换机的任何故障。
10.根据权利要求9所述的网络体系结构，其中所述直接以太网布线和IDN被配置成提供连接以支持在所述NIM以太网交换机发生故障时由所述EFB内的电子飞行日志系统收集的飞机问题报告。
11.一种用于联网计算机体系结构的组件的方法，所述方法包括：
配置以太网交换机，以连接外部设备到隔离数据网络(IDN)；
使用第一路由器中的分组过滤功能来连接外部设备到开放数据网络(ODN)；
利用网关提供网络地址和协议转换以连接IDN到安全公共数据网络；以及
使用第二以太网交换机和第二路由器管理ODN。
12.根据权利要求11所述的方法，其中使用第二以太网交换机和第二路由器管理ODN包括：将从无线设备和宽带卫星设备中的至少一个设备接收的数据与在ODN上主管的其他设备隔离并且与在IDN上主管的系统隔离。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括使用控制器服务模块向ODN提供网络管理服务和在IDN上提供故障报告。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括将IDN配置成：向公共数据网络(CDN)提供故障报告，所述CDN被配置成主管航空器维护系统。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
使用机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块来经由到IDN的连接提供数据加载服务、文件传送服务、数据保持服务、和维护控制显示支持中的至少一个；和
使用机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块来经由到ODN的连接提供无线设备控制和通信中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括使用所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块内的无线/卫星下行链路服务来管理来自航空器的数据传送，该无线/卫星下行链路服务包括文件传送服务。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块配置成能够进行选择：即通过一个或多个航空器系统选择优选的无线/卫星下行链路通道或如通过所述机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块内的下行链路服务和物理连接的便携式维护控制显示确定的默认的优选下行链路通道中的至少一个。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括将至少一个机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块配置成作为航空公司可选择的服务器进行操作。
19.根据权利要求11所述的方法，其中配置以太网交换机以连接外部设备到IDN还包括：
配置以太网交换机以提供到电子飞行包(EFB)和飞机甲板打印机中的至少一个的直接以太网布线；和
提供所述EFB和飞机甲板打印机之间的至少一个直接连接，以寻址任何以太网故障。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括配置所述直接以太网布线和IDN来提供连接，以支持在所述NIM以太网交换机发生故障时由所述EFB内的电子飞行日志系统收集的飞机问题报告。
21.一种飞机网络体系结构，包括：
多个航空电子设备；
以太网网关模块(EGM)；和
网络接口模块(NIM)，该网络接口模块(NIM)包括：
以太网交换机，用以连接外部设备到隔离数据网络(IDN)；
路由器，其包括分组过滤功能以连接IDN到由所述EGM管理的开放数据网络(ODN)；以及
网关/路由器，提供网络地址和协议转换以连接IDN到安全航空电子公共数据网络(CDN)，所述EGM包括用于管理ODN的以太网交换机和路由器，至少一部分所述航空电子设备被连接到IDN和ODN中的其中之一或这二者以满足航空电子网络服务要求、航空电子设备隔离要求、和航空电子设备可用性要求中的至少一个要求。
22.根据权利要求21所述的飞机网络体系结构，其中所述多个航空电子设备包括电子飞行包(EFB)和飞机甲板打印机，所述网络体系结构包括：
所述EFB和所述飞机甲板打印机之间的直接以太网布线；和
通过IDN交换机提供的在所述EFB和所述飞机甲板打印机之间的连接，所述网络体系结构提供在无线/宽带卫星故障、IDN故障和ODN故障中的一个或多个的情况下将问题报告从飞机被卸载的能力。
23.根据权利要求21所述的飞机网络体系结构，其中所述多个航空电子设备包括至少一个物理连接的维护控制显示。
24.根据权利要求21所述的飞机网络体系结构，其中所述多个航空电子设备包括至少一个机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块，其被连接到IDN和ODN这二者以提供到各系统的数据加载服务、文件传送和数据保持服务。
25.根据权利要求21所述的飞机网络体系结构，其中所述多个航空电子设备包括至少一个机组人员信息系统/维护系统文件服务器模块，其被配置成作为航空公司可选择的任选服务器。
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