CN104579865B - 对于飞行器的数据通信网络 - Google Patents

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Abstract

一种用于服务与数据通信网络通信的多个数据队列的方法。该多个数据队列可接收不同优先级的数据和/或数据队列可对于具有预定优先级的数据而设置。数据队列中的数据可由相同处理器服务。调度可应用于数据队列中的数据来控制服务数据队列中的数据。

Description

对于飞行器的数据通信网络
背景技术
对于当代飞行器，航空电子设备‘平台’由例如传感器、传感器数据集中器、数据通信网络、射频传感器和通信设备、计算元件、操纵装置和图形显示器等多种元件组成。这些部件必须通过数据通信网络彼此共享信息。
这些平台元件的遗留化身采用通常称为“联邦系统”的个体子系统元件的形式。联邦系统是具有其自身的专用逻辑、处理器和输入/输出接口的自包含封装件中的专用子系统。多个且独立的联邦系统依靠数据源的共同子集，但缺乏联邦系统之间处理资源和接口的共享。
之前努力减少对联邦系统的依赖导致引入ARINC 653和ARINC 664标准。ARINC653（A653）是操作系统，其中每个应用（例如，与联邦系统功能关联的）被授予要执行所在的它自己的时间片分区和它自己的存储器空间分区。这使是多个联邦系统功能的事物能够在共同处理器上托管并且共享共同接口以及基于ARINC 664部分7（A664p7）布线到航空电子设备数据网络。
在这些系统中，以较高频率对数据采样、发布并且传送它并且在ARINC 653分区中执行的应用更频繁地运行以便确保由应用产生的结果具有足够低的输入数据样本时间到处理输出延迟。数据发布速率的频率和应用执行的频率两者趋于比如果数据和它的处理同步则将必需的更频繁。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及用于服务与飞行器（其具有调度器并且由单个服务器服务）的数据通信网络通信的多个数据队列的方法，该方法包括由调度器确定对于数据队列的优先级值来限定优先级值的数据集、由调度器确定对于数据队列的充满度值来限定充满度值的数据集以及基于确定的优先级值的数据集和充满度值的数据集来服务数据队列。
提供一种用于服务与飞行器的数据通信网络通信的多个数据队列的方法，所述飞行器具有调度器并且由单个服务器服务，所述方法包括：
a）由所述调度器确定对于所述数据队列的优先级值来限定优先级值的数据集；
b）由所述调度器确定对于所述数据队列的充满度值来限定充满度值的数据集；以及
c）基于确定的优先级值的数据集和充满度值的数据集来服务所述数据队列。
在一个实施例中，其中对于所述数据队列的充满度值包括每数据队列充满度值或所有数据队列的共同充满度值中的至少一个。
在一个实施例中，其中确定充满度值包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数据队列的充满度值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中的至少一个。
在一个实施例中，其中对于所述数据队列的优先级值包括每数据队列优先级值或所有数据队列的共同优先级值中的至少一个。
在一个实施例中，其中确定优先级值包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数据队列的优先级值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中的至少一个。
在一个实施例中，其中所述服务根据每数据队列先进先出准则。
在一个实施例中，其中所述服务包括从存储器接收存储的数据、形成从所述存储的数据得到的定制消息以及将所述定制消息传送到至少一个订户单元。
在一个实施例中，其中所述服务包括服务多个出口端口中的一个，其中每个出口端口包括多个数据队列。
在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据严格调度而发生。
在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据加权调度而发生。
在一个实施例中，其中根据加权调度而服务每个出口端口通过与飞行关键系统连接的出口端口而加权。
在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据预定算法而发生。
在一个实施例中，其中服务所述数据队列根据预定算法或加权调度中的至少一个而发生。
在一个实施例中，其中根据加权调度而服务所述数据队列通过与飞行关键系统连接的出口端口而加权。
在一个实施例中，其中所述数据队列包括消息描述符队列。
附图说明
在图中：
图1是根据本发明的一个实施例的对于飞行器的数据通信网络的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的航空电子设备数据服务器的示意图。
具体实施方式
描述的本发明的实施例针对航空电子数据通信网络的实施例，该航空电子数据通信网络具有航空电子设备数据服务器（ADS）和对于飞行器的部件，该航空电子数据通信网络支持使数据值的任何源分布到飞行器上的任何目的地的需要。尽管可能，本发明的实施例因为将存在某些点到点流（例如，对其将没有使它们经过ADS的优势）而不必施加飞行器的所有数据路径必须通过数据通信网络这一要求。然而，需要转换、互相作用、处理、同步、流量定形、监管、多播等的数据流中的至少大部分可以从ADS提供的功能性中获益。
如在图1中示意地示出的，示出飞行器10，其具有多个远程输入单元（RIU）12（例如各种传感器或仪器）和电连接到数据通信网络16用于操作飞行器10的至少一个订户单元14。每个RIU 12可向数据通信网络16提供数据或数据帧，并且每个订户单元14可基于原始数据中的至少一些消耗消息。订户单元14可例如包括额外的航空电子设备系统、处理器、显示器或冗余验证系统。RIU 12和订户单元14可以不同的数据传送速率提供和消耗数据，这些数据传送速率有效地被数据通信网络管理。设想额外的RIU 12和/或订户单元14或单元12、14的放置。将理解尽管在飞行器环境中示出本发明的一个实施例，本发明不这样受限制并且具有对非飞行器应用（例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用）中的数据通信网络的普遍适用。
图2示出数据通信网络的高级框图，该数据通信网络包括航空电子设备数据服务器（ADS）18。ADS 18可包括：连接到共同入口接口22的多个物理RIU 20；入口端口调度器24；帧描述符管理器（FDM）25，其具有描述符查找表（DLT）26、策略器27和描述符多播分配器（DMD）29；中央数据服务器（CDS）28；出口参数消息调度器（PMS）30，其具有参数消息构造器（PMC）31；多个物理订户单元32，其连接到共同出口接口34；和多个虚拟链路36。
每个RIU 20经由一个数据耦合38和至少一个数据队列40连接到共同入口接口22，从而限定物理入口端口42。数据耦合38可具有从物理连接器接收数据帧的能力，并且可例如包括物理连接器（例如以太网端口）和/或软件或协议层兼容性（例如媒体访问控制（MAC）或互联网协议（IP）路由，或串行接口）。共同地，物理入口端口42限定入口物理接口44。尽管示出有限数量的物理入口端口42，设想可存在任何数量，其中一个工作示例包括四十八个入口端口42，其中前十六个端口42可以是例如以太网端口42，并且剩余的三十二个端口是对于ARINC 429接口。设想备选数量的端口，以及两个或以上接口的交替划分。ADS 18能够与多个物理RIU 20和虚拟链路36数据协议（例如，以太网、IEEE 802.3、ARINC 664部分7（A664p7）、CAN总线、ARINC 429（A429）、ARINC 661和其他遗留协议，等）对接。设想对接协议可具有或可不具有物理接口，并且可包括例如无线技术，例如Bluetooth或WiFi。
共同入口接口22可进一步连接到至少一个虚拟入口端口46，其中端口46经由数据队列40向接口22提供至少一些原始数据。共同地，虚拟入口端口46限定入口虚拟接口48。每个物理和/或虚拟入口端口42、46能够向共同入口接口22提供至少一些原始数据。
入口端口调度器24从共同入口接口22接收输入、向FDM 25和CDS 28提供输出，并且可进一步包括到达时间（ToA）记录器50和入口端口集中器52。策略器27可监视和/或影响FDM 25的操作。DMD 29可提供到一组每出口端口描述符队列43的输出连接，该组每出口端口描述符队列43采用先进先出（FIFO）配置操作。如果相同的消息要传送到超过一个物理订户单元32，DMD 29可将相同的描述符写入每出口端口描述符队列43中的超过一个。每个每出口端口描述符队列43进一步连接到队列充满度接口70。
CDS 28可包括用于存储至少一个循环缓冲器54、当前值表（CVT）56和参数消息表58的存储器。例如，CDS 28存储器可包括硬盘驱动器、固态驱动器、四倍数据速率（QDR）存储器或为了冗余而设置的多个存储器元件。在图示的实施例中，CDS 28包括三个循环缓冲器54，每个由它操作所在的数据速率限定，例如10兆位每秒（Mbps）循环缓冲器60、100Mbps循环缓冲器62和1千兆每秒（Gbps）循环缓冲器64。在每个循环缓冲器54中，最早存储的数据由入口端口调度器24用来自输出的最新数据重写。
每个物理订户单元32经由一个数据耦合38和至少一个数据队列（例如一组每出口端口数据消息队列41）连接到共同出口接口34，从而限定物理出口端口66。共同地，物理出口端口66限定出口物理接口68。每个物理出口端口66的每个每出口端口数据消息队列41进一步连接到队列充满度接口70。共同出口接口34可进一步连接到至少一个虚拟出口端口72，其中该端口72经由数据队列40从接口34接收消息。共同地，虚拟出口端口72限定出口虚拟接口74。设想每个物理出口端口66可与一个数据消息队列41关联但与任何数量的每出口端口数据描述符队列43关联，其中图示的实施例具有例如每物理出口端口66、72一个数据队列41和四个描述符队列43。
出口参数消息调度器（PMS）30可进一步包括出口仲裁器，例如基于规则的调度器76，其可使用队列充满度接口70来确定从每出口端口描述符队列43中的哪一个接收由DMD29提供的描述符。该描述符用于读取并且验证来自CDS 28的规定数据帧。如果帧这样被验证，PMS 30可进一步通过共同出口接口34向物理出口端口66提供来自CDS 28的输出，该物理出口端口66与从其接收描述的每出口端口描述符队列43关联。
出口参数消息调度器（PMS）30可进一步包括参数消息构造器（PMC）31，其可使用参数消息表58的内容和CVT 56和/或循环缓冲器54（例如，如果它包含A429多字消息）中包含的数据值来始发消息的创建以供订户单元32和/或出口端口66、72消耗。
PMS 30、基于规则的调度器76和/或PMC 31可例如包括在网络上的通用计算机上运行的可执行程序，或在专用计算机上运行的可执行程序。备选地，PMS 30、基于规则的调度器76和/或PMC 31可包括硬编码功能逻辑装置。基于规则的调度器76可从每出口端口描述符队列43和队列充满度接口70接收输入以使PMS 30能够选择并且验证从CDS 28到共同出口接口34的消息。备选地，PMS 30和/或PMC 31可使用参数消息表58以从CVT 56和/或循环缓冲器54选择哪些数据值可用于构造到共同出口接口34的消息输出。尽管每出口端口描述符队列43图示为未与PMS 30分离，设想这样的实施例，其中队列43可在PMS 30和/或基于规则的调度器76内包含。
虚拟链路36可进一步包括ADS 18的额外本地或远程部件，由此消息可通过至少一个数据队列40和虚拟链路36从虚拟出口接口74传送，并且被入口虚拟接口48接收。示出的示例虚拟链路36包括：至少一个分布式处理器78，其能够对消息执行处理或计算功能；图形渲染器80，其能够提供对于航空电子设备显示器的内容（例如，使用ARINC 661小部件）；虚拟终端系统82，用于与遗留飞行器系统对接；网络大容量存储存储器84，用于冗余存储；或消息环回端口86，用于将消息从PMS 30传送到一个或多个出口端口68。设想虚拟链路36可进一步使用虚拟链路ID（VLid）来识别。
ADS 18操作来支持切换功能以支持将原始数据值的任何源分布到飞行器10上的任何目的地或订户单元32的需要。设想本发明的实施例可因为将存在点到点流（例如，对其将没有使它们经过ADS 18的优势）而不必施加所有原始数据流必须通过ADS 18这一要求。然而，可需要切换功能（例如，转换、互相作用、处理、同步、流量定形、监管、多播）的所有原始数据流可从ADS 18提供的功能性中获益。另外，超过一个ADS 18可在相同的飞行器10或数据通信网络16上提供以便提供额外的切换能力、冗余安全度量、经由存储装置或另一个ADS 18以用于验证和证实的数据镜像，或分布式处理。
设想每个物理出口端口66可配置有-多个每出口端口描述符队列43以基于如由基于规则的仲裁器76解释的消息的优先级对要由参数消息调度器30消耗的描述符提供多个路径。设想每个物理出口端口66可对应于任何数量的每出口端口描述符队列43，其中图示的实施例具有例如四个队列43。进一步设想每出口端口描述符队列仅服务一个物理出口端口66或虚拟出口端口72。
每个描述符队列43和每个出口数据队列41配置成传送指示队列41、43对于队列充满度接口70有多满的信号，其被基于规则的仲裁器76和参数消息调度器30使用以从每出口端口描述符队列43选择要接收的下一个描述符。
在描述ADS 18的操作之前，在整个ADS 18中使用的数据的简要论述将有助于理解数据通信网络16的操作。初始，RIU 20可向ADS 18提供数据帧，其中该数据帧具有至少标识符和对应的原始数据。入口物理接口22和/或入口端口调度器24中的至少一个解析到标识符内的接收数据帧，或解析的描述符以及解析的对应原始数据。解析的描述符（其可进一步被ADS 18更新）用于识别并且描述原始数据的目的，例如数据应传送到哪里或数据应从哪里传送，而解析的原始数据包含有效载荷。ADS 18稍后使用描述符来识别原始数据的位置，并且可将描述符和/或原始数据构造或计算到操作数据或消息内，以供出口端口66、72消耗。
在一个示例中，ADS 18操作能够从异步连接的RIU 20接收数据帧、将原始数据存储在CDS 28存储器（例如CVT 56或循环缓冲器54）中、从存储的数据帧形成消息以及向至少一个订户单元32发送形成的消息。另外，可存在直接环回能力，其对于由参数构造器31构造的帧在入口端口处出现以用于帧切换起到工具的作用。将详细描述ADS 18和ADS 18操作的个体部分。
入口物理接口功能
首先，数据从一个或多个物理接口端口42的RIU 20提供给共同入口接口22。入口物理接口44可包括部件（例如，作为数据耦合38的部分），这些部件能够将由特定物理入口端口42提供的数据或模拟信号转换成数据流或数据帧，其存储在FIFO入口数据队列40中。在该示例中，数据耦合38可执行下列入口功能：消除损坏字/帧/数据；实现消除非IP数据帧（例如，不等于0x0800的有效载荷类型/长度字段）；第一字节数据的到达时间的时间标记；和在等待后续传输和处理期间的队列数据帧。在数据帧进入入口端口42、46队列40时可生成的一些输出是：到达端口（PoA），用于迫使数据帧仅在它的指定入口端口42、46上进入；第一字的到达时间（ToA）；对于完整帧的ToA的一位脉冲（对于入口端口调度器24的ToA记录器50；在下文描述）；对于在读取帧时帧描述的帧起始和帧结束指示符；和以字节数计的帧长度。
对于RIU 20的外部接口使用以太网范式，通过示例，对于每个物理入口端口42的数据耦合38与媒体访问控制器（MAC）的接收段相似，其中辅助逻辑用于生成、存储并且恢复上述参数，其连接到一个或多个队列40，例如数据FIFO队列40和帧描述符FIFO队列40。
设想入口端口不只是由与外部入口物理接口44关联的那些组成，而也由内部或入口虚拟接口48组成，例如与虚拟链路36的输出关联的那些，例如互相作用（例如，虚拟终端系统82、参数消息构造器31）、分布式处理器78和图形渲染器80。
为了健康监视，每端口统计信息可由入口物理接口44或数据耦合38维持。这些可包括接收的帧的数量、由于例如循环冗余校验（CRC）错误而丢弃的帧的数量、丢弃的不完全（<64字节）帧的数量和/或丢弃的超出端口上允许的最大帧大小的帧的数量。同样，统计信息可由策略器27维持，其指示通过或丢弃的与由输入端口调度器24提供给FDM 25的特定流指数关联的帧的数量。
入口调度器
在等待完整数据帧到达期间，入口端口调度器24将从入口物理和/或虚拟接口44、48接收的原始数据组织成FIFO顺序。在该意义上，ADS 18的切换部分可以是存储并且转发设计，使得在到达不同入口端口42、46之后，具有各种大小的大数据帧可以邻接地存储在中央存储器（例如，CDS 28）中。设想ADS 18提供主控时间，其跨各种飞行器部件（其包括CDS28、CVT 56、PMS 30和/或订户单元32，或数据通信网络16的多个ADS 18）可同步或可不同步。入口端口调度器24还可可选地控制帧描述符管理（FDM）功能，其中例如数据帧可解析成独立部分，其包括标识符或描述符和对应的原始数据。
到达时间记录器
入口调度器操作还可包括ToA记录器50和一个或多个入口端口集中器52。ToA记录器50基于ADS 18的主控时间信号来确定接着要存储哪个入口端口42、46的数据帧。入口端口集中器52将到达数据帧或A429字汇集到两个CDS 28目的地中的至少一个：潜在地许多循环缓冲器54（在排队类型数据的情况下）中的一个或在采样类型数据的情况下是CVT 56（在下文描述）。
例如，每当数据帧或A429字完全到达它的物理入口端口42的数据队列40时，一位脉冲可发送到入口调度器24的ToA记录器50来记录数据帧的完成时间。在之前到达的数据帧传输离开其他端口42、46的数据队列40时，若干短原始数据帧在任何给定端口42、46上到达，这是可能的。由于该原因，设想ToA记录器50可使用例如每端口42、46每数据帧仅一个位，但其准确地代表所有端口42、46上的相对完成时间组合。共同代表在时钟循环期间端口42、46中的任一个上的帧完成到达的位可组织成到达时间字（TAW）。
每当数据帧或A429字完成它到达入口端口42、46时，它可切换专用于该输入端口42、46的线并且发送TAW的位。同样，在时钟循环期间任何完成的到达可促使将整个TAW写入ToA记录器50，从而按FIFO排序组织到达TAW值。如果在时钟循环期间没有新的数据帧或A429字完成，没有TAW写入ToA记录器50。备选地，如果数据帧或A429字在相同时钟循环期间并发完成它们在多个端口上的到达，可设置写入ToA记录器50的TAW的超过一个位。
入口端口集中器52接收在ToA记录器50的输出处可用的最旧TAW字来确定哪个数据帧或A429字首先完成到达。入口端口集中器52从而充当端口选择器，其确定哪个入口端口42、46的数据帧接着被处理并且传输到CDS 28。在时钟周期的分辨率内同时完成在不同端口上的到达的帧或字以及从ToA记录器50接收的TAW将具有多位集。在该情况下，入口调度器24将服务所有端口，其的数据帧在从ToA记录器50的输出接收下一个TAW字之前按例如循环顺序同时完成到达。该操作可对于所有入口端口42、46保证数据速率公平，而不管它们的数据到达速率和/或数据帧大小如何。
入口端口集中器
对于入口端口调度器24可存在三个入口端口集中器52。例如，一个入口端口集中器52使解析的以太网帧或原始数据集中，用于写入一个或多个循环缓冲器54，其中它们的存储信息和流标识符提供给DLT 26和策略器27，这在由PMS 30调度来这样做时可导致描述符由DMD 29写入描述符队列43并且由基于规则的调度器76所服务。
第二集中器52可使以太网帧、原始数据和/或A429字集中到CVT 56内，以稍后被PMS 30和/或PMC 31所利用。第三集中器52可使原始数据和/或A429字（例如，承载多字消息的那些）集中到组织为FIFO的一个或多个循环缓冲器54内以便保存原始数据的样本的时间顺序和/或A429字的顺序。这些在本文称为A429输出队列。
一旦选择特定入口端口以由ToA记录器50服务，入口端口集中器52协调解析的原始数据从选择的入口端口42、46到CDS 28和/或FDM 25的CVT 56或循环缓冲器54中的至少一个的传输。
帧描述符管理器
由入口物理接口44功能生成的帧报头、帧长度、ToA和PoA被FDM 25使用来对数据帧创建描述符并且将该描述符传播到每出口端口描述符队列43的集。FDM 25还可接收写入CDS 28的每个以太网帧或A429字的帧报头指针（HOFpointer，用于识别解析数据的地址）和帧存储时间（ToFS，用于识别有多长的解析数据可能接受地存储）。存在由DMD 29使用以用于描述符分布的两个不同的路由路径，一个对于以太网帧并且一个对于A429数据字。另外，对于这些路径中的每个存在不同的描述符。
帧描述符管理器FDM由数据路径查找表（DLT）26、策略器27和描述符多播分布器（DMD）29组成，该DMD 29使相同的描述符能够写入多个每出口端口描述符队列43。DMD 29由DLT 26输出的位的集合控制，这些位识别描述符要写入哪些每出口端口描述符队列43。
入口查找表
入口查找表可并入入口端口调度器24，并且用于识别数据流以及对在入口端口42、46中的一个上始发的每个流分配唯一指数。该指数对于多种数据路径存储和控制功能起到流标识符的作用。例如，指数对于DLT 26检索监管参数和路由位（其指示DMD 29可将帧描述符存储到哪些队列43）起到密钥的作用。该指数还用于检索对于在哪里将帧数据存储在CDS 28中的地址，例如它可用于检索并且存储循环缓冲器54的最新偏移地址。入口查找表可包括随机存取存储器、哈希逻辑和存储器或内容可寻址存储器（CAM），其的输出（流指数或密钥）由接收的数据帧的端口号和选择的位所确定。例如，在每物理以太网端口基础上，可提供配置选项来指示UDP/IP/MAC报头中的哪些位识别数据流的类型。备选地，ARINC429数据流可由进来的与ARINC 429字的8位标签级连的ARINC 429物理端口号识别。
该流指数还可针对模仿或数据损坏提供故障安全保护。例如，DLT 26输出可包含这样的字段，其指示对于帧的预期到达端口（EPoA）。可针对该帧到达所在的实际端口号进行检查，如由入口物理接口44报告的。如果它们不匹配，可丢弃帧。
对于ARINC 429接口，A429标记和端口号级连并且用于访问独立查找表，其的输出可以是流指数。
使用流指数，对于CDS 28写功能性提供起始位置和帧长度使得可写原始数据帧的内容，其在对于适当数量的CDS 28位置的正确基地址处开始。
流标识符对存储在DLT 26中的路由、监管和存储参数表寻址。根据数据源以及它要存储在哪里，该DLT 26的输出位字段可具有不同的解释。以太网帧可以存储在CDS 28的循环缓冲器54或CVT 56区域中。A429数据字可以存储在CVT 56中或直接发送到48个入口A429队列中的一个，或两者兼而有之。A429多字消息可直到目的地订户单元32具有防止背靠背A429消息的时间走样或过滤属于相同A429消息的复制字的方法才存储在CVT 56中。
在一个示例中，流指数所选择的DLT 26输出可包括以下的任何组合：CDS 28缓冲器基地址加上一个位，用于指示该基地址是否指CVT 56位置；循环缓冲器54 ID；循环缓冲器54大小；虚拟链路（VL；例如，虚拟出口端口72）账户标识符（VLacctID）；预期PoA（EPoA），用于迫使数据仅在它的指定入口端口上进入；1位字段，其指示这是否是ARINC 429字描述符；端口掩码位向量，其指示哪些入口端口66、72接收帧；位字段，其指示描述符要写入的每出口端口描述符队列41的优先级；对于基于帧的监管的A664p7带宽分配间隙（BAG）；监管丢弃位和监管绕过位；和对于基于帧的监管的抖动公差（JitterT）；最大帧长度（Smax）或CVT56帧长度，其取决于上文提到的CVT位置位的值。
CDS 28写控制功能性支持两个类型的写操作：CVT 56写操作和循环缓冲器54写操作。DLT 26输出具有CVT位置位，用于指示基地址字段中的值是否是CVT 56位置（例如，如果CVT位置位=1）。对于指示CVT 56写操作的任何给定的流指数，写入CVT 56的帧应总是具有相同大小。CVT 56位还规定Smax字段中的值是CVT 56帧的固定长度还是可变长度帧的最大帧大小（Smax），其在非CVT 56帧的情况下要由策略器27实施。对于CVT 56帧，如果由物理接口功能计算的帧大小未与Smax字段中的值完全匹配，可丢弃CVT 56帧。同样，对于非CVT 56帧，如果帧大小大于Smax，可丢弃帧。
在CVT 56写操作的情况下，帧的位置和长度是预定或是静态的。最近接收的帧中的值简单地重写之前接收的帧中的值。DLT 26的输出直接提供要写入CVT 56的帧的基地址和长度。数据是否写入CVT 56存储器由它的PoA确定或监管，即，是否允许由入口端口调度器24的入口查找表确定的流指数到达给定物理入口端口42。可通过防止将未经授权的流写入CVT 56而不允许物理入口端口42上的未经授权的流损坏CVT 56存储器。此外，如上文规定的，如果由入口物理接口44计算的帧长度未与Smax字段匹配，可丢弃帧。
注意镜像包含采样端口数据（其写入CVT 56中）的以太网帧，因此其他ADS 18可存储或镜像相同的数据，这是可能的。该镜像可通过例如向连接到另一个ADS 18的物理出口端口66提供消息而完成。备选地，数据镜像可使用集中式数据存储装置来完成，该集中式数据存储装置例如可作为虚拟入口或出口端口46、72而对于所有ADS 18可访问。此的一个示例示出为网络大容量存储84虚拟链路36。在CVT 56位置中写A429字并且将它们写入A429输出队列41中的一个或多个，这也是可能的。然而，到达入口A429链路中的一个的A429字无法走出以太网端口，除非它首先使用PMC 31装入以太网帧内（在下文描述）。
如果DLT 26输出指示写操作是循环缓冲器54写操作（例如，如果CVT位置位=0，其指示非CVT 56帧），则帧可写入下一个可用循环缓冲器54存储器位置，如由例如从DLT 26输出的字段获得的循环基地址和由入口端口调度器24维持的循环缓冲器偏移表确定的。基地址和偏移地址可用于跟踪要在循环缓冲器54内写的下一个位置。
每个循环缓冲器54的基地址由DLT 26输出的存储器基地址字段确定。DLT 26输出的另一个字段指示循环缓冲器大小。写入循环缓冲器54的任何数据字的地址是循环缓冲器54基地址和循环缓冲器偏移的总和。循环缓冲器偏移在写每个字之后在循环缓冲器基地址保持固定时以循环缓冲器54大小为模而递增。在数据帧的最后的字或A429字写入循环缓冲器54之后，下一个位置的偏移地址记录在由流指数指示的循环缓冲器偏移表内的位置中并且作为写入相同循环缓冲器54的下一个帧的起始偏移而变得可用。
尽管本发明的实施例不受限制，图示的实施例可具有多至256个循环缓冲器8K深。通过示例，这可允许对每个物理入口和/或出口端口42、66创建循环缓冲器54。作为备选示例，可对每一个流指数创建循环缓冲器54。作为再另一个示例，每个循环缓冲器54可代表虚拟输出端口或虚拟主干的集合。“主干”与虚拟端口的出口集关联。这些虚拟端口可以映射到物理出口端口66或虚拟输出端口72的任何集上。例如，相同的ARINC 653（A653）航空电子设备应用可由于可用性原因而驻存在多个线路可替换单元（LRU）上，例如处理大气数据的应用。这些可连接到ADS 18的不同物理出口端口66。但是，应用的实例中的全部可配置成形成单个主干群使得它们共享相同的循环缓冲器54以使它的数据和带宽要求与其他A653应用完全隔离。从而，该粒度级实现每（分布式）A653应用分配循环缓冲器54。
每当数据写入循环缓冲器54，描述符多播分布功能复制描述符，其指示关联的数据帧在缓冲器54中的存储位置。另外，基于规则的调度器76和/或PMS 30可操作出口调度功能，其确保每个物理出口端口66接收帧的副本（如果它预备这样做的话）。
在图示的配置中，只使用三个循环缓冲器54。这些通过使具有相同数据速率的物理出口端口55或订户单元32与共同循环缓冲器54关联而分配。这对A664p7排队型数据帧提供中央缓冲器的最高效（共享存储器）利用。在该配置中，所有10 Mbps物理出口端口66可形成一个主干群（10 Mbps循环缓冲器60），所有100 Mbps物理出口端口66可形成另一个主干群（100 Mbps循环缓冲器62），并且所有1000 Mbps（1 Gbps）物理出口端口可形成主干群（1Gbps循环缓冲器64）。尽管存在三个循环缓冲器60、62、64并且尽管数据帧可去往具有不同数据速率的物理出口端口66，CDS 28将仅存储帧的一个副本。帧所写入的循环缓冲器60、62、64对应于帧要复制到的最慢物理出口端口66的数据速率。为了简单起见，该文献的剩余部分将假设具有相同出口数据速率的每组物理出口端口66存在循环缓冲器54：10 Mbps60、100 Mbps 62或1 Gbps 64。
监管功能
监管功能由策略器27执行，该策略器27可以是由状态机控制的FDM 29中的特定用途的硬件逻辑流水线。策略器27功能性取决于进来的数据是A429数据字还是以太网帧。策略器27做出确定是否允许以太网帧描述符传递到描述符多播分布器29之上以及是否允许进来的数据存储在CDS 28的CVT 56或循环缓冲器54区域中的决定。通过定义，ARINC 429帧未对描述符多播分布器29产生以太网帧描述符。在该实例中，入口端口调度器24可对绕过CDS 28的独立数据路径提供独立描述符。在另一个实例中，策略器27可确定A429数据字可是否存储在CVT 56中。
对于预备存储在CVT 56中的数据帧，如果帧长度不等于预备的帧长度，丢弃帧。不需要实施BAG或抖动公差监管。
对于预备存储在循环缓冲器54中并且被监管的数据帧，策略器27使用DLT 26的VLacctID来执行二次查找以确定具有该VLacctID的之前的帧的到达时间来实施BAG和抖动公差约束。如果帧的EPoA未与PoA匹配或帧长度超出为虚拟链路（VL）预备的最大帧长度Smax，或存在BAG/抖动违背，策略器27可停用当前帧描述符的多播分布并且抢占帧写入CDS28。
策略器27中的基于帧的BAG和抖动公差监管可用于确保进入循环缓冲器54的最大聚合数据速率在对接收离开该缓冲器的数据的最慢（可能地，虚拟）端口确保最小的需要生存期所需要的之下。基于帧的BAG和抖动公差监管还可用于确保数据通信网络16中没有出口端口66、72超出它的带宽和延迟预算。如果策略器27确定已经超出对于给定VLacctID的配置最大数据速率，即未满足配置的BAG或抖动公差，它可防止描述符写入每出口端口描述符队列43并且由此防止帧传送到物理订户单元32。
通过示例，策略器27可使用从DLT 26获得的六个值：控制位（Ctrl）、VLacctID、预期到达端口（EPoA）和最大帧大小（Smax）、带宽分配间隙（BAG）和抖动公差（JitterT），来确定是否允许以太网帧描述符传递到描述符多播分布功能之上以及是否允许进来的数据存储在CDS 28中。A664p7允许多个虚拟链路（VL）属于相同的VL账户，即具有相同的VLacctID，并且由此使用为该VLacctID配置的Smax、BAG和JitterT而联合监管。策略器27获得实际到达端口（PoA）、到达时间（ToA）、当前时间（T）以及来自入口调度器24的帧到达指示，该入口调度器24包括保持跟踪当前时间T的时间管理器。
描述符多播分布
描述符多播分布器（DMD）29使用由DLT 26输出的端口掩码位的集合来确定哪组每出口端口描述符队列43用帧描述符的副本来写。对接收帧（其要由PMS 30从循环缓冲器54读出）的副本的每个端口66、72写描述符的一个副本。当PMS 30对于特定出口端口66调度基于规则的调度器76的操作时，它选择每出口端口描述符队列43，其的输出可用于从CDS 28读出帧并且将它传送到物理出口端口66。可注意存储在CVT 56中的以太网帧和A429数据字因为它们的分布由PMS 30和PMC 31控制而不依赖DMD（在下文描述）。
由DMD 29输出的对于切换数据帧的描述符可包括帧的第一字的位置（HOFpointer）、帧存储时间（ToFS）、帧长度、优先级（P）和端口掩码。使用DMD 29从DLT 26接收的端口掩码和优先级，DMD 29每出口端口优先级产生位来指示哪些每出口端口描述符队列43接受切换数据帧描述符的副本以及该描述符所放置到的队列43的优先级。该机制可例如用于确保未从ADS 18接收的每个参数数据帧的副本镜像到另一个ADS 18。相反，如果从另一个ADS 18接收参数数据帧，它可存储在本地CVT 56中而不是凭借将对应于ADS连接的出口端口的每个端口掩码位值设置成零（即，通过未能识别出口端口66、72）而重新分布到其他ADS 18。通过将对应于ADS连接的出口端口的每个端口掩码位值设置成零，可防止消息无限期地在多个ADS 18之间传播，这可导致数据通信网络16上的带宽过载。
承载参数数据的帧（例如，具有A/D值、ARINC 429字、离散位的值等的以太网帧）可存储在CDS 28的CVT 56区域内的专用、预定位置中。在典型的飞行器上，可存在2至4个ADS18，其包括用于对每个ADS 18提供镜像机身内的其他ADS 18的内容的能力的机制。对于写入CVT 56（但未从另一个ADS 18接收）的每个参数帧的描述符可复制到连接到另一个ADS18的每个出口端口66、72的最高优先级每出口端口描述符队列43之上。基于规则的调度器76的服务原则将确保任何伴随ADS 18接收最近帧的副本，如在下文描述的。
中央数据服务器写控制功能
与DMD 29并发，如果策略器27传递去往CDS 28的帧，它存储在循环缓冲器54或CVT56中。到CDS 28写控制功能的输入可包括帧存储时间（ToFS）、来自入口物理接口44功能的帧长度，加上来自入口端口调度器24和DLT 26的循环缓冲器54或CVT 56存储器位置。循环缓冲器54或CVT 56存储器位置变成地址计数器的初始值并且变成提供给DMD 29、要包括在帧描述符中的帧报头指针（HOFpointer）。用于读出时的帧验证的ToFS可作为属于CDS 28存储器中的帧的第一字而存储并且每次一个地继续写所有后续帧数据字，例如作为六十四个数据位加上ECC，其中地址计数器在每个写之后递增。写控制器将执行的字节写的数量与从入口物理接口44获得的帧长度比较。这继续直到写最后的字。所写的最后的字可不是完整的64位字，在该实例中，最后的字可连同有效ECC一起填充到64信息位。
如图示的，CDS 28写控制功能可分别对于专用于存储去往10 Mbps、100 Mbps或1Gbps出口端口66、72的帧的三个不同循环缓冲器60、62、64而配置。曾经仅存储帧的一个副本，而引用帧的描述符的多个副本可多播到每出口端口描述符队列43。帧可存储所在的循环缓冲器60、62、64取决于该帧要复制/多播到的最慢出口端口66、72。存储在这些循环缓冲器60、62、64中的每个中的连续帧邻接地存储在缓冲器60、62、64内，其中最旧帧的字被最新帧的字所重写。在数据写入循环缓冲器60、62、64时，帧的长度由物理入口接口44功能（例如，FrameLength输入）对该帧计数的字节的数量而确定。在适当预备的确定性系统中，设想应从未发生循环缓冲器60、62、64中帧的过早重写，该帧的多播对于它的出口端口66、72中的全部未完成。然而，重写可通过64位时戳ToFS的错配而容易检测，该64位时戳ToFS是在帧报头处写入CDS 28的第一字，其中ToFS值包括在由DMD 29写入队列43的描述符中。在错配实例中，可丢弃帧。可执行额外的检查来验证用于从CDS 28读出帧的描述符未读取被另一个帧重写的位置。例如，通过在写入队列43并且用CDS 28中的数据帧存储的描述符中包括额外的帧报头位，例如可检查目的地MAC地址。
离开DLT 26的位指示来自数据帧的解析数据是写入为采样型数据而保留的静态CVT 56存储器位置，还是循环缓冲器60、62、64。当CVT 56位置位设置成例如一时，CDS 28基地址指示CVT 56位置，并且Smax/FrameSize值解释为要存储的起始于该基地址的预先配置的帧大小。在该示例中，帧长度是固定的并且入口端口调度器24的监管功能将不允许写解析数据，除非由入口接口功能指示的帧长度与由ILUT指示的帧长度完全匹配。这可防止在接收的帧大小错误的情况下CVT 56内数据的潜在帧间走样。基地址作为预设而加载到地址计数器并且写CDS 28直到到达由从DLT 26读出的Smax/FrameSize值指示的帧大小。
为了保护存储在CVT 56中的过期值，存储在CVT 56中的参数以太网帧附有64位时间值，其在CVT 56中存储在解析数据帧的最后的字之后。这些参数数据帧除存储在CVT 56中外还镜像到其他ADS 18。因此，可需要抢先识别连接到其他ADS 18的物理入口端口42使得如果参数数据帧未从另一个ADS 18到达，描述符的副本可多播到连接到其他ADS 18的物理出口端口66的最高优先级每出口端口描述符队列43。换句话说，如果更多的最新数据帧从非ADS源（例如RIU 20）到达ADS 18，该描述符的副本可多播到每个物理出口端口66的最高优先级队列使得数据帧可能尽可能快地被额外的ADS 18镜像。相反，如果数据帧来自另一个ADS 18，可清除描述符多播中的端口掩码位来确保描述符未重新分布到去往ADS 18的任何物理出口端口66以防止在无限循环中相同数据的无尽复制。
可在CVT 56中写不属于多字消息的ARINC 429数据帧以用于由PMC 31装入参数消息。ARINC 429规定32位数据字，但CDS 28中的每个CVT 56位置是64位字加上ECC的8个位。为了保护CVT 56中的A429字的过期值，每个A429字用32MSB时间（LSB是216微秒）来时间标记。从而，存储在CVT 56中的每个A429字具有32位时间作为MSB和32位A429字作为LSB。
中央数据服务器存储器
CDS 28可例如使用四倍数据速率（QDR）存储器，其与双数据速率存储器（DDR）相比是浅的。与DDR类似，它们是同步的并且可以是ECC保护的，但大部分提供并发读和写访问，具有独立DDR读/写数据端口和DDR读地址端口。这些存储器特别为数据切换应用而设计。在ADS 18中，为了满足吞吐量目标，CDS 28存储器可例如以250 MHz计时。例如，具有双38位宽DDR数据端口的QDR具有足够的带宽来支持16Gbps的全双工数据。基于数据要求或吞吐量需要设想备选存储器速度。
尽管CDS 28可用多至256个循环缓冲器54来组织，图示的CDS 28组织为三个循环缓冲器60、62、64加上CVT 56。为数据存储保留每个循环缓冲器60、62、64，而CVT 56保持解析参数数据、报头，和将由ADS 18用于构造定制消息的地址列表，如下文描述的。
在存在三个循环缓冲器的情况下（根据我们的示例，对于1 Gbps、100 Mbps和10Mbps数据存储），帧放置到的循环缓冲器取决于帧多播到的最慢端口。对于由相同出口速率分组的任何组端口，CDS 28必须在端口的聚合数据速率（即，10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps）具有足够的存储来适应它以该速率排出512帧所花费的时间。例如，CDS 28可对CVT 56提供2兆字节存储同时允许对于专用于出口数据速率中的每个的循环缓冲器60、62、64的大小的灵活分配，这可进一步根据循环缓冲器54的数量、以该速率配置多少入口或出口端口42、46、66、72、期望的解析数据帧保留时间以及该缓冲器内包含的帧的必需生存期而进一步调整。
通过示例，默认分配可以是每循环缓冲器60、62、64 24兆字节。对于每个缓冲缓冲器60、62、64，存储时间可以是8*24M/（端口速度*端口号）。例如，24兆字节循环缓冲器提供以下存储时间：超过20秒除以馈送缓冲器的10 Mbps入口端口42、46的数量、2秒除以100Mbps端口42、46的数量或0.2秒除以1 Gbps端口42、46的数量。每个循环缓冲器的大小可根据情况而能配置。任何入口或出口端口42、46、66、72处的任何未使用的线路速率对共享该缓冲器的所有端口提供残余存储时间。
对于帧切换，循环缓冲器60、62、64可排除必须对解析数据帧建立固定块大小以及必须保持跟踪未被占用的缓冲器分配，其将用别的方式使整个ADS 18暴露于由于单粒子翻转（SEU）引起的存储器泄露。认为SEU由例如中子等亚原子粒子引起，其的出现频率随高度而增加并且其可以损坏存储在存储器中的值和甚至逻辑。在循环缓冲器溢出的情况下，最新数据重写旧的。ADS 18中的所有FIFO队列40还可使用循环缓冲器54范式。这样，保证损坏循环缓冲器60、62、64的读和写指针的任何SEU在完全重写缓冲器60、62、64所花费的时间量内校正。
出口调度
PMS 30的出口调度功能确定从CDS 28读出哪个数据以及哪个出口端口66、72接收它。出口调度功能性由四个主要功能部件确定：每出口端口描述符队列43、PMS 30、参数消息构造器31和出口仲裁器，例如基于规则的调度器76。基于规则的调度器76维持对于每个出口端口66、72的四个优先描述符队列43并且根据它们来操作。每个队列43可具有足够的容量来保持512个描述符。每出口端口描述符队列43中的描述符使用广播总线由描述符多播分布器29来写。备选地，PMS 30可维持调度，其指示基于规则的调度器76接着应服务哪个出口端口66、72或PMC 31应使用哪个消息描述符来访问参数消息表58以使用从CVT 56读取和/或来自A429输出队列的数据而始发构造消息。
基于规则的调度
基于规则的调度器76作为PMS 30内的用户能配置部件而操作。PMS 30允许每个出口端口66、72访问基于规则的调度器76，其用于从它的四个优先级队列43（如果一个可用的话）选择描述符。该描述符可用于提供对CDS 28的读访问。PMS 30例如可授予每个出口端口66、72采用循环方式、严格的时间调度或预定算法对基于规则的调度器76的访问。设想其他服务方式，例如，基于出口端口66、72的临界性而考虑授予额外或优先访问的加权调度。关于授予访问CDS 28，PMC 31可视为授予对CDS 28的保证带宽访问的另一个出口端口66、72，其具有例如1 Gbps的最大保证带宽和每个访问之间小于66微秒的最大保证延迟。基于规则的调度器76提供仲裁来确定在每个端口66、72的访问机会期间读取哪个优先级队列43的描述符。该描述符然后用于读取从CDS 28获得的帧的副本并且将它传送到一个出口端口66、72。
基于规则的调度器76可经由队列充满度接口70接受来自每个每出口端口描述符队列43的一组充满度阈值位或值以及来自每个出口物理端口队列41的队列充满度指示作为输入，其中阈值位在队列43的充满度超出配置的阈值时可例如设置成一并且每当队列41太满而不能接受帧时另一个阈值位设置成一。共同地，队列充满度接口70中所包含的位代表每出口端口66、72的多个队列41、43的充满度。如果每出口端口描述符队列43太满，基于规则的调度器76可在每队列43优先级基础上修改服务方法或如果队列41太满，向队列41发送额外帧可暂停。例如，在服务出口端口66、72时，如果基于规则的调度器76基于接收的充满度阈值确定端口66、72的每出口端口描述符队列43中的一个或多个太满，调度器76可决定首先服务满队列43。在另一个实例中，在服务出口端口66、72时，如果基于规则的调度器76确定出口端口队列41太满而不能接受另一个帧，调度器76可决定抢先服务该端口66、72直到队列41可以接受另一个帧。在再另一个实例中，如果对于服务的出口端口66、72，在任何每出口端口描述符队列43中没有描述符要服务，基于规则的调度器76可切换控制访问以采用循环型（或备选）方式服务下一个出口端口66、72。
如之前描述的，对于每个出口端口66、72存在四个每出口端口描述符队列43，其被定优先级。哪个队列43开始使它的描述符得到服务，这取决于四个描述符队列43中的每个的充满度。每个队列43的充满度例如可由七个阈值水平加上空标志来测量。在该示例中，这七个阈值水平可指示变化的“充满度”水平。使用优先级编码器逻辑，七个阈值和空标志可转换成3位值，其确定哪个每出口端口描述符队列43将使描述符被PMS 30所服务（即，从CDS28读出数据）。这12个位加上4位计数器的输出可用于对例如16K x 3查找表寻址，其中存储基于规则的调度器76的服务规则。备选地，基于规则的调度器76的规则可例如是用于确定服务规则的算法。每个端口具有4位计数器作为到该查找表的输入的目的是避免具有促使持续不确定时段地服务相同队列的静态阈值组合的理论可能性。这是保证给予每个优先级的服务速率的下界的方法。
在基于基于规则的调度器76优先级从选择的每出口端口描述符队列43读出选择的描述符之后，从CDS 28读出完整的帧并且在允许下一个出口端口66、72使描述符被调度器76服务并且授予它从CDS 28接收帧的机会之前将其传送到端口41。对于切换的数据帧，在读出过程期间，描述符的ToFS可与存储的帧的比较。如果它们不一致，可丢弃帧。每个出口以太网端口可另外具有可编程最大年龄（MaxAge），并且如果ToFS与输入端口调度器24写控制功能中的时间计数器的现值之间的差异大于MaxAge参数，可丢弃帧。否则，由PMS 30从CDS 28读出帧，并且将其传送到它的出口端口66、72，并且传送到订户单元32或虚拟链路36。
参数消息调度器
参数消息调度器（PMS）30操作以调度将哪个消息发送到哪个出口端口66、72。PMS30确定接着由基于规则的调度器76例如采用循环方式服务哪个出口端口，并且使用从基于规则的调度器76所选择的每出口端口队列43接收的描述符，从CDS 28中的循环缓冲器54读取完整的数据帧。该数据帧使用共同出口接口34传送到服务的出口端口66、72。
PMS 30可调度PMC 31的操作就好像它是出口端口一样并且通过交给它对于要构造的消息的描述符而控制由PMC 31构造哪些消息。由PMC 31接收的描述符引用参数消息表58中的条目列表，其详述来自CVT 56或A429输出队列的什么数据要放置到构造的帧内。例如，PMS 30可对PMC 31提供到地址列表的地址和列表长度。列表中的地址是要放置到要构造的数据帧内的CVT 56或A429输出队列中所包含的数据的位置。
参数数据帧的构造可被严格调度。通过示例，可用500微秒的调度数据帧离开分辨率来支持多至4096个帧构造的调度。可存在代表500微秒的时间增量的计数器值的表、计数器阈值表和消息描述符表，其中的全部被描述符表地址计数器（DTAC）的条目引用。在下文进一步描述对于要构造的数据帧的描述符格式。计数器值表、计数器阈值表和描述符表的每个条目与要构造的数据帧的实例关联。
消息构造的调度进行如下：DTAC扫描完整得4096个计数值表。每个计数值递增并且与它的最大计数阈值（从最大计数阈值表获得）比较。如果计数小于它的阈值，递增值简单地写回计数值表并且可未触发消息构造。然而，如果计数大于或等于为消息预设的最大值，写回的计数值是零并且DTAC所引用的描述符表条目（其可以是对于要传送的定制消息的描述符）的内容的值传递到PMC 31来发起消息构造功能。
在该示例中，如果存在小于4096个要构造的消息，在可能从未促使出现消息构造的描述符表中将存在未使用的描述符条目。在停用特定描述符位置条目是可取的实例中，对应的最大计数表条目可设置成因为对于计数值的不足数量的位（即，11）而无法达到的值（即，4096）。在该示例中，因为PMS 30能够每500微秒调度多至4096个消息，PMS 30在对ADS18开发定制消息中将不可能是限制性因素。备选地，对于任何消息构造的调度分辨率可采用500微秒的递增。
参数消息构造功能
在PMS 30确定调度消息构造时，它将描述符连同描述符可用指示一起传递到PMC31功能。描述包含识别信息使得PMC 31可确定对于以太网/A664p7帧的数据源是否来自A429队列40中的一个和/或它是否是要使用CVT 56地址列表从CVT 56分散收集的数据。例如，如果描述符的最高有效位（MSB）指示消息要从A429队列40中的数据构造，描述符可包含基地址（HOLpointer）以及要直接从参数消息表58读取并且放置到消息构造队列40、后跟A429队列或多个队列的UDP/IP/MAC报头的长度。
相反，如果参数消息描述符的MSB指示帧要从CVT 56中的数据构造，则HOLpointer是在CVT 56中要在消息构造中使用的参数消息表58和CVT 56地址描述符的有序且邻接列表的基地址。在该示例中，长度字段指示地址描述符的该列表的长度。PMC 31使用这些地址描述符来收集选择的CVT 56数据值。在构造期间，地址描述符列表首先从参数消息表58读取。地址描述符然后用于通过从参数消息表58读取来构造消息的报头并且通过从CVT 56和/或A429输出队列的选择位置读取来构造消息的有效载荷。
完整的数据帧或“消息”由报头、参数值列表和尾部组成。每个数据帧报头字段和每个参数值存储在CDS 28的固定但非邻接位置中，如上文描述的。因此，要构造的每个数据帧必须包括将用于从CVT 56读出这些分散值的有序地址列表。为了使PMS 30存储器保持为小的，地址描述符列表自己可维持在CDS 28内的存储器的静态区域（例如CVT 56的参数消息表58）中。
由PMS 30供应给PMC 31的参数消息描述符可包括例如18位列表指针报头（HOLpointer）、以32位字计的列表地址的长度和为控制位保留的字段。在该示例中，HOLpointer可左移并且附有零使得每个地址列表仅在64字节边界上开始。‘S’控制位还可指示描述符是否针对A664p7消息。如果描述符针对A664p7消息，描述符中的EflowID字段可用于跟踪A664p7序列号。另外设想具有零的参数消息描述符MSB值可引用这样的地址列表，其间接引用要写入消息的数据位置。这些地址可连同字节选择以及指示引用的数据位置如何装入消息内的控制信息一起包含在CVT 56内的64位位置内。如果存在的话，控制字段可包含用于指示LSB或MSB对准、大端、小端或修改的大端格式等的代码。设想额外的控制字段内容和效应。
如果构造的消息是A664p7消息，PMC 31可使用从PMS 30接收的消息描述符中的字段（EflowID）来访问该VL的序列号（SN）。SN字节可根据在A664p7中描述的规则而递增并且作为由PMC 31构造的消息有效载荷的最后的字节而放置。一旦消息帧是完整的，它传输到专用环回端口86内，其计算CRC（例如CRC-32）并且采用环回方式将帧传输回到ADS 18的共同入口接口22内。
可存在在传输到订户单元32之前将构造消息发送回到ADS 18的共同入口接口22的多个原因。主要原因是安全。即使每个参数消息帧的构造被严格调度，设想A664p7帧必须由独立策略器27逻辑监管来规避单一故障脆弱性。这是在A664p7切换中需要入口端口调度器24的监管功能的原因，即使订户单元32可已经执行流量定形也如此。在ADS 18内，策略器27从PMS 30（以及因此PMC 31）隔离来满足该要求。
环回构造消息的第二原因可以是它避免DMD功能的复制。环回端口86未对消息执行明显操作，并且从而可不受操作延迟的限制。因此，环回端口86的操作数据速率可例如在吉比特速率。所产生的对环回延迟的影响可以通过例如使帧的描述符分布到高优先级每入口端口描述符队列43并且适当地对基于规则的调度器76编程而变得可忽略。设想用于环回PMC 31数据的单环回端口86可足以支持例如在小于500微秒内超过100个消息的传送，每个具有512个字节的平均长度。然而，额外的环回端口86可以在ADS 18中配置并且专用于PMC31生成的消息。
ARINC 429数据路径
ARINC 429数据字到达编号十六至四十八的物理入口端口42。到达时间记录器50指示接着应服务哪个入口端口42的字。接着，入口端口调度器24解析数据帧来识别到达端口（PoA）和A429 8位标记，并且将每个供应给DLT 26，其确定字是否要存储在CVT 56（和/或任何循环缓冲器54）中以及A429出口端口66中的哪些接收字的副本。PMS 30向PMC 31功能供应参数消息描述符来构造以太网或A664p7消息。
不是多字消息的部分的A429字也可以存储在CVT 56中。在该情况下，每个字用32位时间标记来存储，其的LSB是216微秒。在该示例中，PMC 31功能可取A429字连同CVT 56中的其他参数一起来构造以太网或A664p7帧。
ARINC 664部分7序列号同步
另外设想本文描述的数据通信网络16可提供跨多个ADS 18的A664p7序列号同步。在许多航空电子设备平台中，驻存在不同ADS 18实例上的PMC 31功能同时分布具有相同内容的A664p7数据帧，这可是有利的。这相当于双终端系统LRY的虚拟化，但其中两个虚拟终端系统驻存在不同的服务器和电路板上。该A664p7序列号同步可使用消息交换协议来完成，该消息交换协议验证已经实现时间同步、在ADS 18之间提供包含对于所有EflowID的序列号的值的消息并且提供这样的消息，其在指定的未来时间阈值时（例如，在序列号中的差别变得太大时）指示序列号重设成零。
处理器阵列
ADS 18还可提供一个或多个处理器78，或分布式存储器阵列78。如示出的，每个存储器78包括它自己的虚拟入口和虚拟出口端口72，其连接到切换功能并且表现为例如以太网端口。处理器78可使用单个执行线程或多个执行线程来操作以用于执行供应给该处理器78的消息的计算。对供应的消息执行的功能由消息的报头中的信息驱动。处理器阵列配置成作为集中式虚拟RIU（VRIU）来服务ADS 18。例如，VRIU可以执行从原始传感器数据的工程化单位转换、计算得到的参数和/或通过处理原始数据构造对于远程应用的定制消息。定制消息的调度使系统延迟最小化并且实现分布式处理的同步。
可适用处理器78的一个示例可包括单芯片微处理器，其具有特别为航空电子设备系统的关键任务应用设计的10/100个以太网接口。可适用处理器78的另一个示例可以是通用微处理器。另外，微处理器可支持双锁步CPU，其中ECC既在它们的高速缓存中又在内部存储器中，这些内部存储器包括用于非易失性存储的内部FLASH存储器。前面提到的处理器78可用于对ADS 18实现可标度处理架构。另外设想这样的处理器78可结合前面提到的PMS 30和PMC 31功能一起使用来对可以分解成串行或并行处理线程的集合的实际上任何应用提供最佳并行处理。
如本文描述的，PMS 30可在将描述符发送到PMC 31来构造消息时收获消息、使其格式化并且分布它。消息的PMS 30调度如何可以用于使分布式处理器的操作同步的示例如下：在处理器78上运行的线程将仅在接收调用它的定制消息时激活。在处理器78上运行的线程的输出可以是参数消息，其可在共同入口接口22处被虚拟入口端口46接收、被入口端口调度器24调度并且存储在CVT 56中。此外，PMS 30可通过基于处理的参数消息（如上文描述的）来收获消息、使其格式化并且将其分布到另一个处理器78用于处理而第二次迭代通过处理器78。该过程可重复直到实现期望的最后结果。从而，通用处理器的处理能力可合作地流水线化来形成最佳分布式多处理系统。如果每个线程具有已知的最大执行或处理时间，PMS 30和PMC 31功能可在可用或必要时进一步优化处理器78的应用。
另一个详细示例可进一步图示对于三个参数消息的数据流。PMS 30例如从CVT 56收获第一组参数并且对第一处理器构造第一消息。PMS 30还可收获第二组参数并且对第二处理器构造第二参数。该第一和第二处理器并行地执行它们不同的消息触发程序并且处理结果通过入口数据路径写入CVT 56。PMS 30随后可从第一和第二处理结果构造第三消息，并且向第一、第二或第三处理器提供用于额外处理的第三消息，等等。另外，在该示例中，尽管第一和第二处理器并发处理第一和第二消息，PMS 30可构造两个额外参数消息，例如第四和第五消息，用于在第一和第二处理器中处理。该处理可以严格地流水线化使得处理器78能够以非常少的空闲时间地并行执行。
给定处理器78运行哪个任务（或线程）的选择由它从PMS 30接收的消息的报头确定并且由该任务处理的数据包含在消息体中。因为基于计时器嘀嗒的中断机制可以因为PMS 30消息的生成遵循严格的时间调度（如上文描述的）而有效地实现，不需要基于来自计时器嘀嗒的中断的任务切换。从而，可通过使来自PMS 30的消息能够中断处理器而模仿计时器嘀嗒。将该PMS消息中断驱动处理映射到处理器78之上可通过私用RAM对每个处理器78可用而进一步促进以保留状态并且在消息驱动中断后恢复它的操作。该中断驱动处理能力可对于中断驱动处理可用，其中给定处理线程无法在必须出现任务切换或事件驱动中断之前达到完成。如果启用消息驱动中断，来自外部源（例如RIU 20）的消息由于一些异步事件而全部绕过CVT 56并且通过ADS 18的切换功能（经由，例如循环缓冲器54中的一个）直接发送到选择的处理器78，这也可是可能的。
互相作用
可设计互相作用来执行从一个协议到另一个的转换，例如如由不同入口或出口物理接口44、68确定的。一个关键互相作用功能是虚拟终端系统（VES）82，其作为例如对于连接到ADS 18的任何LRU的A664p7接口而起作用，从而使它们能够对ADS 18支持简单的以太网接口并且使用例如巨型以太网帧来将COM端口数据传输到VES 82。VES 82可支持许多遗留、当前和/或未来逻辑格式和协议。
本文公开的实施例对于具有协调操作的航空电子设备数据通信网络提供航空电子设备数据服务器。可在上文的实施例中实现的一个优势是上文描述的实施例在高效收集飞行器数据、及时处理、精确调度以及将该数据分布到协调服务器、系统、订户单元和显示器的情况下操作。另外，上文描述的实施例在分布式处理器之间提供同步处理同时仅需要数据服务器时间同步。由于上文描述的航空电子设备数据服务器的高效操作，由于不协调网络利用引起的过多网络和计算带宽的低效可被最小化，从而导致增加的带宽效率和更低的功率要求。此外，由于增加的效率和更低的功率要求，可由于更低的热剖面而设计更小的电路封装件，从而导致较好的空间和大小优势。在设计飞行器部件时，要解决的重要因素是大小、功率要求和可靠性。减少的大小、功率要求和可靠性与飞行期间的竞争优势相关。
上文描述的实施例的另一个优势是CDS中多个循环缓冲器（通过出口端口速度而隔离）的利用通过以适当的速率重写数据而允许增加的数据效率使得例如以慢出口端口为目的地的帧不被快出口端口的快速到达帧所重写。该利用允许数据帧在被重写之前将被消耗的最高概率。另外，循环缓冲器的利用消除对确定保持跟踪自由或未使用存储器块的方法的需要。最旧数据总是使用循环缓冲器来重写，从而提供快且不复杂的操作。
上文的实施例的再另一个优势是上文描述的实施例明显限制或消除对当前或遗留终端系统和交换机（例如A664p7系统）的需要。另外，上文描述的实施例提供跨多个服务器或存储装置的数据镜像，从而在故障情况下提供冗余度量。上文描述的实施例的再另一个优势是描述的网络通过允许多个处理器或多个服务器执行相同计算（其可彼此相比较）而提供处理任务的冗余验证。
在上文描述的实施例的再另一个优势中，基于规则的调度器基于一个或多个充满度指示符来提供服务数据和出口端口的仲裁，从而允许建立服务优先级。这些服务优先级允许出口调度功能的自适应、但确定性操作而未浪费未被利用的服务调度。
在还未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可根据期望彼此结合使用。一个特征可未在实施例中的全部中图示不意在解释它可不在实施例的全部中，而是为了描述的简洁而做。从而，不同实施例的各种特征可混合并且根据期望来匹配以形成新的实施例，而无论是否明确描述这些新的实施例。本文描述的特征的所有组合或排列被本公开所涵盖。
该书面描述使用示来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果其具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果其包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则意在权利要求的范围内。
标号列表

Claims (15)

1.一种用于服务与飞行器的数据通信网络通信的多个数据队列的方法，所述飞行器具有调度器并且由单个服务器服务，所述方法包括：
由所述调度器确定对于包括在所述多个数据队列中的出口端口描述符队列的优先级值，以限定优先级值的数据集；
由所述调度器基于规则的调度器经由队列充满度接口接受来自每个出口端口描述符队列的一组充满度阈值位或值以及来自每个出口物理端口队列的队列充满度指示作为输入，确定对于包括在所述多个数据队列中的所述数据队列的充满度值，以限定充满度值的数据集；
通过基于计数器输出和对于包括在所述多个数据队列中的所述数据队列的充满度值进行查找表寻址，以确定调度器的服务规则，所述计数器输出以固定时间间隔增加；以及
基于确定的优先级值的数据集和调度器的服务规则来服务所述数据队列。
2.如权利要求1所述的方法，其中对于所述数据队列的充满度值包括每数据队列充满度值或所有数据队列的共同充满度值中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数据队列的充满度值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，其中对于所述数据队列的优先级值包括每数据队列优先级值或所有数据队列的共同优先级值中的至少一个。
5.如权利要求4所述的方法，其中确定优先级值包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数据队列的优先级值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述服务根据每数据队列先进先出准则。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述服务包括从存储器接收存储的数据、形成从所述存储的数据得到的定制消息以及将所述定制消息传送到至少一个订户单元。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述服务包括服务多个出口端口中的一个，其中每个出口端口包括多个数据队列。
9.如权利要求8所述的方法，其中服务每个出口端口根据严格调度而发生。
10.如权利要求8所述的方法，其中服务每个出口端口根据加权调度而发生。
11.如权利要求10所述的方法，其中根据加权调度而服务每个出口端口通过与飞行关键系统连接的出口端口而加权。
12.如权利要求8所述的方法，其中服务每个出口端口根据预定算法而发生。
13.如权利要求1所述的方法，其中服务所述数据队列根据预定算法或加权调度中的至少一个而发生。
14.如权利要求13所述的方法，其中根据加权调度而服务所述数据队列通过与飞行关键系统连接的出口端口而加权。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述数据队列包括消息描述符队列。
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