CN103782549A

CN103782549A - 信息传输网络和相应的网络节点

Info

Publication number: CN103782549A
Application number: CN201280043643.3A
Authority: CN
Inventors: 阿列克谢·杜布罗文; 米歇尔·弗朗索斯·盖冈; A·米尼奥; 保罗·欧泰斯
Original assignee: SYSTEMES EMBARQUES AEROSPATIAUX; Thales SA
Current assignee: SYSTEMES EMBARQUES AEROSPATIAUX; Thales SA
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: FR2978315B1; BR112014001333A2; US20190190744A1; FR2978315A1; DE112012003005T5; CN103782549B; RU2014106277A; RU2607251C2; US20140153381A1; WO2013011101A1

Abstract

该网络包括：通过信息传输器件（11；12）串联连接的功能节点（10），其中，信息采用为在网络中的节点之间传播的离散消息的形式，其特征在于，用于在所述节点之间传输信息的信息传输器件（11；12）是双向的，以便允许信息在所述网络行进的两个方向上传播，并且，每个节点（10）至少包括一个第一相关信息输入/输出端口和一个第二相关信息输入/输出端口（13，14），它们通过相应的信息传输器件（11；12）被连接到邻居节点，并且它们的操作由形成通信自动机（15）的器件以排他的且按序的方式驱动在异步接收其邻居节点的信息的操作模式与向其邻居节点同步发送信息期间的操作模式之间。

Description

信息传输网络和相应的网络节点

技术领域

本发明涉及信息传输网络和相应的网络节点。

更具体的是，本发明涉及一种包括通过信息传输器件串联连接的功能节点的网络，其中，所述信息呈现为在网络中的节点之间传播的离散消息的形式。

背景技术

从文献FRA2,857,805中获知了数据传输的方法和装置。

这种方法和系统例如可在闭环控制计算机系统中（例如，在空中或陆地运载工具上）实现。

这篇文献中所描述的方法描述了如下步骤：用于例如通过有线网络在两个传输节点之间点到点传输数据的步骤，每个节点具有一个或多个信道，每个信道授权与单个节点的传输；用于例如串行传输所述数据的数据转换步骤，并且每个节点的计算机以沿着闭合链传播信息流的无条件传输来响应消息的接收，随后该数据流控制由所使用的电缆拓扑隐含地确定，并且在节点之间的传输使用异步模式或同步模式。

尽管基于这种利用信息传输器件来串联连接功能节点的网络的使用，但是本发明旨在优化这些网络的多个特征，例如可靠性、吞吐量、故障模式覆盖等。

发明内容

为此，本发明涉及一种信息传输网络，其包括通过信息传输器件串联连接的功能节点，其中信息呈现为在网络中的节点之间传播的离散消息的形式，其特征在于：

-所述节点之间的信息传输器件是双向的，以允许信息在所述网络的两个循环方向上传播，

-每个节点包括至少一个第一相关信息输入/输出端口和至少一个第二相关信息输入/输出端口，所述第一相关信息输入/输出端口和第二相关信息输入/输出端口通过相应的信息传输器件被连接到邻居节点，并且所述第一相关信息输入/输出端口和第二相关信息输入/输出端口的操作被形成通信自动机的器件排他地且按序地控制在从该节点的邻居节点异步接收信息的操作模式与向该节点的邻居节点同步发送信息的操作模式之间。

根据基于本发明单独考虑或组合考虑的网络的其他特征：

-在以下情况中的每个情况之后，所述通信自动机适于将所述节点的相关端口从所述相关端口的接收操作模式切换到所述相关端口的发送操作模式：

○接收到有效信息，

○或者直至预定时段期满仍未接收到有效信息。

-在通过所述端口进行的信息发送结束之后，所述通信自动机适于将每个相关端口从所述相关端口的发送操作模式切换回所述相关端口的接收操作模式。

-所述与每个节点相关的端口利用先入先出逻辑被连接到缓冲器形成器件。

-所述节点包括多于两个相关输入/输出端口。

-所述节点利用信息传输器件被连接成闭环。

-所述节点通过信息传输器件被连接在至少一个分支中，该分支中的端节点适于在镜像模式下操作，所述镜像模式用以将信息返回到进行发送的邻居节点。

-所述节点通过信息传输器件被连接在其他节点的连接分支中，所述其他节点通过信息传输器件连接成闭环。

-每个节点适于在故障被检测出来的情况下，切换到用于将信息返回到邻居发送节点的镜像操作模式。

-所述节点中的至少一些节点包括：用于产生业务信息的器件，所述业务信息用于通过所述网络被发送。

-所述节点中的至少一些节点包括：用于产生错误信息的器件，所述错误信息用于在预定时间段内未从邻居节点接收到有效信息的情况下被发送。

-所述信息传输器件包括有线连接器件。

-所述信息传输器件包括双绞线。

-所述信息传输器件包括同轴电缆。

-所述信息传输器件包括光纤。

-所述信息传输器件包括无线连接器件。

根据另一方面，本发明还涉及相应的网络节点。

附图说明

利用以下仅作为示例提供并参照附图进行的说明，将更好地理解本发明，其中附图为：

-图1示出了根据本发明的对信息传输网络中串联连接的功能节点的通用结构进行说明的框图，

-图2示出了根据本发明的对传输网络构成中的节点的一个示例性实施例的通用结构进行说明的框图，

-图3和图4示出了根据本发明的信息传输网络的基本操作原理，

-图5示出了节点的操作在节点的接收模式与发送模式之间的切换，

-图6提供了节点构成中所包括的寄存器结构的详细说明，

-图7示出了根据本发明的网络构成中的节点的正常操作，

-图8示出了根据本发明的传输网络的降级操作模式，

-图9示出了包括多于两个信息输入和输出端口的节点的结构，

-图10示出了由节点构成的网络的示例性实施例，以及

-图11示出了在根据本发明的传输网络中所使用的消息帧格式的示例性实施例。

具体实施方式

图1示出了信息传输网络的一部分的一个示例性实施例，该信息传输网络包括通过信息传输器件串联连接的功能节点。

图1中，网络由总附图标记1表示，并且，在描述的示例中，该网络包括分别由附图标记2、3和4表示的三个节点。

因此，这些功能节点通过例如分别由附图标记5、6、7和8表示的信息传输器件串联连接。

这些信息传输器件可以基于有线传输器件，例如通过双绞线或同轴电缆或其他器件构成的有线传输器件。

然而，可以想到其他实施例，例如使用光纤或其他器件，以及无线连接器件。

因此，该网络适于对呈现为在网络中的节点之间传播的离散消息的形式的信息进行传输。

在根据本发明的传输网络中，节点之间的信息传输器件是双向的，以允许信息在网络的两个循环方向上传播。

这一操作例如被显示在图2、3和4中。

图2示出了在这种网络构成中所包括的节点的示例性实施例，所述节点由总附图标记10表示。

随后，例如通过两个信息传输器件11和12将所述节点分别连接到网络中的邻居节点。

事实上，每个节点包括至少一个第一相关信息输入输出端口和至少一个第二相关信息输入输出端口，例如，在所述图2中由附图标记13和14表示，第一相关信息输入输出端口和第二相关信息输入输出端口分别通过相应的信息传输器件11和12连接到网络中的邻居节点。随后，利用由总附图标记15表示的构成通信自动机的器件，将这些相关信息输入输出端口的操作按序地且排他地控制为处于异步接收来自其邻居节点的信息的操作模式与用于向其邻居节点同步发送信息的操作模式之间。

那么可以看出，对于类似于图3和图4中所示的网络，其中，节点例如被连接成闭环，每个节点在作为对其邻居节点（随后处于接收操作模式）的信息发送器操作与在接收模式中从其邻居（随后处于发送操作模式）接收信息的操作之间排他地且按序地进行切换。

事实上，图3和图4示出了两个连续循环n和n+1，从而允许节点在网络中传输信息。

事实上，并且如图5所示，对于每个节点而言，一旦相应的节点从其邻居接收到邻居信息，则该节点通过通信自动机来激活在接收模式R与发送模式E之间的切换。这就是使用表述“从其邻居节点异步接收信息的操作模式”的原因。

一旦从节点的邻居接收到信息，那么通信自动机将该节点相应的相关端口切换到这些端口的发送操作模式，然后与该节点相关的所有端口进入用于向邻居节点发送信息的模式。因此，使用表述“用于向邻居节点同步发送信息的操作模式”。

事实上，对于与节点相关的端口组中的每个端口而言，在接收到有效信息之后或直至预定时段期满仍未接收到有效信息之后，通信自动机适于将与该节点相关的端口组从这些端口的接收操作模式切换到这些端口的发送操作模式。

在另一个方向上，在通过端口进行的信息发送结束之后，通信自动机适于将相关端口中的每个端口从其发送操作模式E切换回其接收操作模式R。

那么可以看出的是，这使得可以避免消息在信息传输器件上的任何冲突，因为互为邻居的节点不能同时在将它们彼此连接的信息传输器件上进行发送操作。

如上述现有技术的文献中所指出的那样，这使得可以避免在节点中使用极其笨重的用于管理网络上的冲突的器件，从而极大地简化了网络。

图6示出了这种节点的一个示例性实施例。

事实上，在该图中所示的节点由总附图标记20表示，并且与该节点相关的端口例如包括FIFO（先入先出）寄存器形式的器件，该器件头尾相接地安装在信息传输器件之间来将所述节点连接到其邻居。

当然，还可以使用利用紧接先入先出逻辑的缓冲器形成器件的任一其他结构。

这些FIFO寄存器器件由总附图标记21和22表示。

于是，这些器件中的一个器件使得可以在一个方向上传输信息，并且另一器件可以在该网络的另一方向上传输信息。事实上，这些寄存器形成器件从一个节点接收信息，以便通过将信息传播到另一节点来传输信息，反之亦然。

图7示出了这种节点的操作。

这个附图示出了基于由通信自动机所控制的节点的状态而处于不同操作状态的上述寄存器21和22。

该图的上部所示的第一状态是节点的信息接收状态。

每个FIFO寄存器形成器件21、22的存储器中已经具有先前接收的消息，针对在所述网络的任一方向上循环的消息，所述消息由m0和m'0表示。

在该图的上部所示的状态中，节点处于接收后续消息的操作模式，后续消息例如消息m1和m'1。

一旦接收到两个消息m1和m'1，如上所述并且在通信自动机的控制下，节点进入针对上述消息的发送模式，上述消息即m0和m'0，随后被发送到相应的邻居节点。

该状态被显示在图7的中部。

在图7的下部中，消息m0和m'0已被发送，以便节点随后进入备用模式，同时等待从其邻居接收消息等。

那么可以看出的是，将消息放入队列中，并且当接收新消息时传输该消息。

如上所述，在所述网络的标称操作情况下，即，当所有的节点和所述的信息传输器件为可操作时，那么所述网络允许信息在网络上沿消息的两个循环方向完整循环。

因此，例如，在所述网络是由连接成闭环的节点组成的情况下，那么能够把所述网络比作逻辑环，消息在逻辑环中循环。

在用于在两个邻居节点之间传输信息的器件中的一个器件丢失的情况下，如图8所示，修改通信拓扑以形成单个环。

在这种情况下，由此形成的分支的端节点适于在镜像模式下操作，所述镜像模式用以将信息返回到邻居发送节点。

这是利用相应的通信自动机形成器件通过对那些节点的相应端口进行控制来实现的。随后，这些自动机形成器件检测所述故障并且命令这些端口切换到镜像模式。

如上所述，类似于图9所示，网络节点还可以包括多于两个相关输入输出端口。

那么在所述附图中所示的并由总附图标记30表示的节点，例如包括三个或更多个由附图标记31、32和33表示的相关端口，所述端口任选地与信息路由器件34相关。

于是，这使得可以倍增具有这种标记的可能网络配置的数量，如图10所示，其中显示的是，节点可以通过相应的信息传输器件连接成闭环。

此外，节点还可以通过信息传输器件连接在至少一个分支中，该分支中的端节点适于在镜像模式下操作，所述镜像模式用以将信息返回给邻居发送节点，或者节点可以通过信息传输器件连接在其他节点的连接分支中，所述其他节点通过信息传输器件连接成闭环。

当然，仍可以考虑其他配置。

最后，图11示出了所述消息格式的一个可能的示例性实施例，所述消息格式通常包括消息头40、数据41以及由总附图标记42表示的控制部分。

为此，应该理解的是，至少某些节点还可以包括用于产生错误信息的器件，所述错误信息用于在预定的时间段内未从邻居节点接收到有效信息的情况下被发送。

同样地，通常在这种类型的应用中，这些节点中的至少一些还可以包括用于产生要在网络上发送的业务信息的器件。

当然，仍可以想到其他实施例。

Claims

1.一种信息传输网络，包括：通过信息传输器件（5，6，7，8；11；12）串联连接的功能节点（2，3，4；10；20；30），其中，信息呈现为在网络中的节点（2，3，4；10；20；30）之间传播的离散消息的形式，其特征在于：

所述节点（2，3，4；10；20；30）之间的信息传输器件（5，6，7，8；11；12）是双向的，以允许信息在所述网络的两个循环方向上传播，

每个节点（2，3，4；10；20；30）包括至少一个第一相关信息输入/输出端口和至少一个第二相关信息输入/输出端口（13，14；21，22；31，32，33），所述第一相关信息输入/输出端口和第二相关信息输入/输出端口通过相应的信息传输器件（5，6，7，8；11；12）被连接到邻居节点，并且，所述第一相关信息输入/输出端口和第二相关信息输入/输出端口的操作，由形成通信自动机（15）的器件排他地且按序地控制在从该节点的邻居节点异步接收信息的操作模式与向该节点的邻居节点同步发送信息的操作模式之间。

2.根据权利要求1所述的信息传输网络，其特征在于，在以下情况中的每个情况之后，所述通信自动机（15）适于将所述节点（2，3，4；10；20；30）的相关端口从所述相关端口的接收操作模式切换到所述相关端口的发送操作模式：

接收到有效信息，

或者直至预定时段期满仍未接收到有效信息。

3.根据权利要求2所述的信息传输网络，其特征在于，在通过所述端口进行的信息发送结束之后，所述通信自动机（15）适于将每个相关端口（13，14；21，22；31，32，33）从所述相关端口的发送操作模式切换回所述相关端口的接收操作模式。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，与每个节点（2，3，4；10；20；30）相关的端口利用先入先出逻辑被连接到缓冲器形成器件。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点包括多于两个相关输入/输出端口（13，14；21，22；31，32，33）。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点利用信息传输器件被连接成闭环。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点通过信息传输器件被连接在至少一个分支中，该分支中的端节点适于在镜像模式下操作，所述镜像模式用以将信息返回到进行发送的邻居节点。

8.根据权利要求1至5中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点通过信息传输器件被连接在其他节点的连接分支中，所述其他节点通过信息传输器件连接成闭环。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，每个节点适于在故障被检测出来的情况下，切换到用于将信息返回到邻居发送节点的镜像操作模式下。

10.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点中的至少一些节点包括：用于产生业务信息的器件，所述业务信息用于通过所述网络被发送。

11.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述节点中的至少一些节点包括：用于产生错误信息的器件，所述错误信息用于在预定时间段内未从邻居节点接收到有效信息的情况下被发送。

12.根据上述权利要求中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述信息传输器件包括有线连接器件。

13.根据权利要求12所述的信息传输网络，其特征在于，所述信息传输器件包括双绞线。

14.根据权利要求12所述的信息传输网络，其特征在于，所述信息传输器件包括同轴电缆。

15.根据权利要求1至11中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述信息传输器件包括光纤。

16.根据权利要求1至11中的任一项所述的信息传输网络，其特征在于，所述信息传输器件包括无线连接器件。

17.一种信息传输网络节点，用于根据以上权利要求中的任一项所述的网络。