CN102801607A

CN102801607A - 飞行器的上行链路上的传输方法

Info

Publication number: CN102801607A
Application number: CN2012101629261A
Authority: CN
Inventors: 卢克·恩贝格尔; 朱利·法孔; 卢卡斯·巴贝拉勒; 克里斯蒂安·蒂尔波; 塞巴斯蒂安·德洛捷
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus Operations SAS
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-11-28
Also published as: FR2975851B1; US20120303747A1; FR2975851A1

Abstract

本发明涉及一种经由多个接入网络（220）在飞行器携载的携载部分（210）与地上部分（230）之间传输数据的方法。携载部分经由这些不同的网络将提供接入网络与飞行器的对应的IP地址之间的关联的信息传输到地面。该信息被地上部分（230）使用以建立并更新接入网络的标识符与飞行器的IP地址之间的查找表（239）。为了在上行链路上传输分组，从在查找表中出现的IP地址选择接收方IP地址。

Description

飞行器的上行链路上的传输方法

技术领域

本发明总体上涉及航空电信领域，并且更具体地涉及携载部分与地面之间的IP分组的传输的领域。

背景技术

飞行器由于数据链路而与地面通信。具体地，该链路使得能够通常以ACARS（飞行器通信寻址与报告系统）消息的形式、与航空公司的操作员交换AOC（航空运行控制）类型信息或与空中交通控制器交换ATC（空中交通控制）类型信息。

传统上，根据ARINC 618协议传输ACARS消息。然而，在航空通信量激增的情况下，想到根据TCP/IP协议来路由数据。例如，以本申请人的名义递交的申请FR-A-2920622描述了一种方法，该方法用于根据IP或AoIP上的称作ACARS的协议通过将ACARS消息封装成IP分组来传输ACARS消息。

数据链路可以使用数个传输介质（或甚至称作空中-地面介质或部分），即几类用于传输数据的接入网络，例如HF、VDL（VHF数据链路）或SATCOM网络。最近提出了在飞行器在地面上滑行或停在地面上时、或甚至在飞行器处于接近阶段时使用消费者传输介质。例如，飞行器可以经由GPRS或UMTS网络、Wi-Fi终端或甚至Wi-Max站、通过无线链路与航空公司的运行中心建立连接。

这些传输介质具有非常不同的使用条件和通信成本。因此，VHF电信网络允许与地上收发器的直视的点对点链路，但具有相对减小的范围。另一方面，卫星电信网络SATCOM提供除了极地区域之外的全球覆盖，但具有高的通信成本。HF网络本身使得能够覆盖极地区域。最后，消费者传输介质具有限制于一些机场的接近区域的覆盖，但具有低的通信成本。当携载应用要向地面传输时，期望根据诸如网络可用性、成本、可靠性、速率等的不同标准来选择最适合的传输介质。例如，以本申请人名义递交的申请FR-A-2922397描述了一种系统，该系统用于根据多个路由配置文件对选择传输介质的ACARS消息进行路由。针对给定应用或要通过该应用传输的消息的类型，路由配置文件指示可用于传输的接入网络及其各自的优先度。

图1表示实现了通过IP分组进行传输以及通过选择传输介质进行路由的航空通信系统。

该系统包括携载部分110、多个空中-地上部分120、以及地上部分130。

携载部分飞行器通常包括由计算装置驻留的多个应用111。这些应用必须将消息传输到地面，例如传输到如本文中用135表示的航线操作中心，或者甚至利用控制塔。可能通过如以上提到的封装以IP分组的形式传输所考虑的消息。

通过路由器115将IP分组路由至不同的空中-地上部分120。根据存储在数据库113中的路由配置文件，在控制器117的控制下进行路由。对于给定类型的消息和给定的地理带，控制器117恢复对应的路由配置文件并确定应当传输该消息的IP分组的接入网络120。

将理解，路由器115进行携载网络与接入网络120之间的对接。因此，路由器115具有与其所连接的接入网络一样多的IP地址：用于接入网络1的X₁、用于接入网络2的X₂、…用于接入网络N的X_N。

接入提供方131使得IP（公用或专用的）网络133（例如因特网）能够被接入。然后，由应用111传输的并在接入网络120中的任一个上被路由的IP分组通过IP网络被路由至其最终目的地，在本文中为航空公司的数据中心135。在示出的情况下，优选地经由接入网络1路由应用1的IP分组（路由消息），如果不能，则在如示出的网络2上路由应用1的IP分组；可以仅经由接入网络N路由应用P的IP分组（路由消息）。然后，可以经由IP网络将应用1至P的IP分组路由至数据中心135。

网络1的接入提供方将IP地址X₁分配给飞行器。一旦链路被建立，地面基础设施就更新其路由表且飞行器在IP地址X₁处是可联系的。对于网络2、…N的接入提供方同样成立。因此，航空公司的数据中心可以在任何IP地址处联系到飞行器，但另一方面，航空公司的数据中心不知道这些地址对应哪些传输介质。

在向飞行器传输时，可以仅基于传统的路由标准做出IP地址（X₁、…X_N）的选择，该传统的路由标准例如为不一定相关的跳数。与IP地址相关联的接入网络对于地上部分是未知的。因此，在数据中心中驻留的应用可以从而经由接入网络1（例如SATCOM）将非优先大容量文件传输至地址X₁，然而，就成本、速率、可靠性、可用性等而言，这种情况被证明不适合于这种传递。

目前，不可以根据飞行器的IP地址来选择上行链路上的给定传输介质。更一般地说，基于以上提到的标准选择传输介质仅在下行链路上是可以的，这是由于控制器117主动建立通信并自主地进行所述选择。

因此，本发明的目的是提供使得在上行链路上能够执行接入网络的相关选择的航空通信系统。

发明内容

本发明由以下方法来限定：该方法借助多个接入网络在飞行器携载的通信系统携载部分与地上部分之间以IP分组形式传输数据，所述携载部分连接至所述多个接入网络并具有同样多个的IP地址，每个IP地址对应于一个接入网络。根据有关方法，携载部分将至少一个接入网络与对应的IP地址之间的关联信息传输到地上部分。

根据第一替选方案，IP分组遵循IPv6协议，并且至少一个IP分组的“流标签（Flow label）”字段包含传输该至少一个IP分组的接入网络的一个标识符。

根据第二替选方案，IP分组遵循IPv6协议，并且至少一个IP分组的“Next_Header”字段包含指向特定于所述IP分组的有效载荷封装的协议的头的指针，所述特定的头之后跟随有传输所述IP分组的接入网络的标识符。

有利地，所述IP分组的接收方更新查找表，其中对于每个飞行器和对于每个接入网络，该查找表包含所述飞行器的所述携载部分的针对所述接入网络的IP地址。

根据第三替选方案，携载部分向地上部分传输包含下述内容的消息：由所述多个接入网络中的接入网络的标识符和携载部分的针对该网络的对应的IP地址构成的至少一个耦对。

在该情况下，有利地，所述消息的接收方更新查找表，其中对于每个飞行器和对于每个接入网络，该查找表包含所述飞行器的所述携载部分的针对所述接入网络的IP地址。

与所使用的替选方案无关，地上部分选择用于向携载部分传输IP分组的接入网络，并且根据所选择的接入网络的标识符从所述查找表获得该IP分组的接收方地址。

有利地，根据携载部分所位于的飞行器的标识符以及所选择的接入网络的标识符，从所述查找表获得所述IP分组的接收方地址。

由地上计算装置中驻留的应用发射要传输到携载部分的IP分组，根据所述应用的路由配置文件来选择用来传输此分组的接入网络。

所述应用的路由配置文件可以包含根据优先次序的不同接入网络的分类，所选择的接入网络对应于所述携载网络的IP地址在查找表中出现的最高优先次序。

附图说明

在参照附图阅读本发明的优选实施例时，本发明的另外的特征和优点将显现，在附图中：

图1示意性示出了对于技术现状而言已知的示例性航空通信系统；

图2A示意性表示根据本发明的实施例的航空通信系统的下行链路上的操作模式；

图2B示意性表示根据本发明的实施例的航空通信系统的上行链路上的操作模式。

具体实施方式

将再次考虑包括携载部分210、地上部分230和多个空中-地上部分220的航空通信系统，该多个空中-地上部分220包括不同类型的传输介质，诸如SATCOM、HF、VDL、GPRS、UMTS、Wi-Fi、Wi-Max，该列表仅以说明的方式而不是以限制的方式给出。

图2A示出了根据本发明的实施例的航空通信系统的下行链路上的操作。

由飞行器携载的计算装置驻留的应用211可以在下行链路上以IP分组的形式将数据传输到例如航空公司的数据中心235。在经由不同传输介质220建立了通信之后，接口路由器215（换句话说，携载部分或飞行器）如上所述具有每个接入网络的IP地址。对于每个接入网络，在建立连接时，IP地址被分配给连接至该网络的路由器接口。

然后，在每个接入网络与如此分配的IP地址之间进行关联。由于每个接入网络以单个标识符来表征，所以该关联用表示为(id(acc_net),IP_add)的耦对（接入网络标识符，该网络上的接口路由器的IP地址）来反映。标识符可以是一串字母数字的字符，并且对应的IP地址可以根据IPv6格式或IPv4格式被编码。耦对(id(acc_net),(IP_add))优选地被存储在控制器217可以访问的第一查找表219中。

将理解，接口路由器（换句话说，携载部分）具有与其在下行链路上使用的接入网络的数目同样多的可用IP地址。根据本发明的原理，携载部分将至少一个接入网络与飞行器的针对该网络的IP地址之间的关联信息传输到地上部分。

能够以不同的方式传输该信息。

根据使用IPv6协议的第一替选方案，在下行链路上传输的IP分组可以在它们的头的“流标签”字段中包含传输IP分组的接入网络的标识符。注意，在文档RFC 2460中规定了IPv6协议。遵循该协议的IP分组的头包括被称作“流标签”的流参考字段，可以在文档RFC 3697中找到其规定。“流标签”字段用于指示分组所属的流。更确切地说，对于给定的分组，可以根据分组的源地址、分组的接收方地址以及流参考来标识该分组所属的流，三个信息全部存在于IPv6分组的头中。“流标签”字段可以由控制器217来指示。

例如，如果应用要使用SATCOM网络以将消息传输至地面，则路由该消息的IP分组全部在“流标签”字段中包括标识符Id(SATCOM)。这些分组上的源IP地址将例如具有router_address:calculator_address（路由器地址:计算装置地址）的形式，其中，“router_address:0”是接入网络上的接口路由器的IP地址，并且“calculator_address”是给出驻留应用的计算装置的地址的后缀。然后，这些分组的接收方将能够将飞行器地址“router_address:0”与SATCOM网络相关联。

根据第二替选方案，在下行链路上传输的IP分组可以包含特定头。与以上提到的RFC 3697比较，这些分组的IPv6头实际上包括指向与封装在分组的有效载荷中的协议相关的下一头的、被称为“Next_Header”的字段。本文中提出了将指示该协议的PDU（协议数据单元）包含分组所使用的接入网络的标识符的特定头定义为下一头。根据分组内容，接入网络于是可以与（飞行器携载的）携载部分的IP地址相关联，并更新查找表239。

在这两个先前的替选方案中，通常针对每个IP分组传输接入网络与携载部分的IP地址之间的关联信息。然而，将理解，该关联信息可以仅通过一些分组来传输。

根据可以针对IPv4协议和IPv6协议二者使用的第三替选方案，借助特定关联消息来传输关联信息。优选地，该特定消息包含包括接入网络的标识符的耦对。

优选地，当接口路由器连接至接入网络时，传输该消息。然后，以规则的间隔传输该消息以向接收方指示该关联仍然有效。可以以多播模式将该消息发送至预定组的接收方，诸如航空公司的操作中心或飞行器控制器。在接收到消息时，关联信息使得能够更新查找表239。

与设想的替选方案无关，地上部分由此可以获知飞行器的任意IP地址对应于哪个接入网络。

在图2中表示的示例中，来自携载应用的IP分组被传输至航空公司的运行中心（AOC）。从飞行器接收的关联信息用于更新查找表239。对于每个接入网络，该表包含飞行器的对应的IP地址。通常，操作中心同时管理大量飞行器，从而对于每个飞行器，表包括具有对应的IP地址的接入网络的列表。例如，查找表239的每个记录可以具有以下形式：

|id(aircraft)|id(acc_net)|IP_add|

其中，id(aircraft)（id(飞行器)）是航线飞行器的标识符，id(acc_net)是接入网络的标识符，以及IP_add是使得所述飞行器能够经由所述接入网络被接入的IP地址。

在第一和第二替选方案的情况下，可以在接收到从飞行器接收的每个IP分组时更新该查找表，其中，然后可以通过网络层的基元直接进行该更新。此外，在第三替选方案的情况下，在通过应用层接收到特定关联消息时进行更新，只要关联信息没有用这样的特定消息来更新，关联信息就被认为是有效的。

图2B示出了根据本发明的实施例的航空通信系统的上行链路上的操作。

如以上陈述的，假设已预先建立并更新了第二查找表239。还假设操作中心包括存储有路由配置文件的第二数据库233。与给定的应用或消息的类型相关的路由配置文件给出可以由应用使用的（或用于消息的）不同类型的接入网络、（如果可能需要的话）连同其相应的优先次序。

当由操作中心驻留的应用要将消息传输至飞行器的应用时，根据存储在数据库233中的路由配置文件和第二查找表239选择接收方IP地址。可以由驻留有关应用的计算装置选择该IP地址。替选地，计算装置可以仅接入飞行器的通用地址，而根据应用的路由配置文件和存储在第二查找表中的与该飞行器相关的记录，控制器237用最适合的IP地址替代通用地址。

例如，如果应用要将重要的低优先级文件传输至飞行器，则存储在库233中的路由配置文件会指示优先使用GPRS网络。如果第二查找表包括具有经由GPRS网络的IP地址的该飞行器的记录，这可以是例如如果飞行器停在地上的情况，则选择的IP地址将是出现在该记录中的IP地址。

相反，如果消息具有优先级，则存储在库233中的路由配置文件可以指示优先使用第二网络。于是，选择的IP地址将是第二查找表中的与该飞行器和SATCOM网络相关的记录中出现的IP地址。

因此，应理解，借助于本发明，按照与下行链路相同的方式，可以根据成本、速率、可靠性、可用性等的标准在上行链路上选择性地使用传输介质。

Claims

1.一种借助多个接入网络（220）在飞行器携载的通信系统部分（210）与地上部分（230）之间以网际协议IP分组形式传输数据的方法，所述携载部分连接至所述多个接入网络并具有同样多个的IP地址，每个IP地址对应于一个接入网络，所述携载部分将至少一个接入网络与对应的IP地址之间的关联信息传输到所述地上部分。

2.根据权利要求1所述的传输数据的方法，其中，所述IP分组遵循IPv6协议，并且至少一个IP分组的“流标签”字段包含传输所述至少一个IP分组的接入网络的一个标识符。

3.根据权利要求1所述的传输数据的方法，其中，所述IP分组遵循IPv6协议，并且至少一个IP分组的下一头“Next_Header”字段包含指向特定于所述IP分组的有效载荷封装的协议的头的指针，所述特定的头之后跟随有传输所述IP分组的接入网络的标识符。

4.根据权利要求2或3所述的传输数据的方法，其中，所述IP分组的接收方更新查找表（239），其中对于每个飞行器和对于每个接入网络，所述查找表（239）包含所述飞行器的所述携载部分的针对所述接入网络的IP地址。

5.根据权利要求1所述的传输数据的方法，其中，所述携载部分向所述地上部分传输包含下述内容的消息：由所述多个接入网络中的接入网络的标识符和所述携载部分的针对该网络的对应IP地址构成的至少一个耦对。

6.根据权利要求5所述的传输数据的方法，其中，所述消息的接收方更新查找表（239），其中对于每个飞行器和对于每个接入网络，所述查找表（239）包含所述飞行器的所述携载部分的针对所述接入网络的IP地址。

7.根据权利要求4或6所述的用于传输数据的方法，其中，所述地上部分选择用于向携载部分传输IP分组的接入网络，并且根据所选择的接入网络的标识符从所述查找表获得此IP分组的接收方地址。

8.根据权利要求7所述的传输数据的方法，其特征在于，根据所述携载部分所位于的飞行器的标识符以及所选择的接入网络的标识符，从所述查找表获得所述IP分组的接收方地址。

9.根据权利要求7或8所述的传输数据的方法，其特征在于，由地上计算装置中驻留的应用发射要传输到所述携载部分的所述IP分组，并且根据所述应用的路由配置文件来选择用来传输此分组的接入网络。

10.根据权利要求9所述的传输数据的方法，其特征在于，所述应用的路由配置文件包含根据优先次序的不同接入网络的分类，所选择的接入网络对应于携载的所述网络的IP地址在所述查找表中出现的最高优先次序。