CN106850279A - 一种基于分布式航电系统的网络配置方法 - Google Patents

一种基于分布式航电系统的网络配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式航电系统的网络配置方法，属于计算机网络配置领域。该方法包括：根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；接收所述仿真器输出网络性能参数；若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件。本发明通过仿真器对网络配置进行验证，输出网络性能参数，用于判断网络配置是否符合系统要求，减少分布式航电系统网络配置的时间成本，提高网络效率、增强网络安全性与传输可靠性。

Description

一种基于分布式航电系统的网络配置方法
技术领域
本发明涉及计算机网络配置领域，特别涉及一种基于分布式航电系统的网络配置方法和系统。
背景技术
当前，先进的航空电子系统体系结构正从集中式综合向分布式综合发展，形成分布式综合模块化航电(distributed integrated modular avionics,DIMA)的概念。通过搭建分布式航电系统网络模型，将时间触发以太网(Time Triggered Ethernet,TTE)应用于分布式航电系统中，经过对网络模型的网络配置，输出网络配置可加载文件，根据网络模型设计的硬件系统通过导入网络配置可加载文件，控制硬件系统运行。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：将时间触发以太网应用于分布式航电系统中，需要对网络进行有效的配置，由于配置过程繁琐，所需配置的系统繁多、加载过程所需耗时长，对于配置的数据准确性的验证特别困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分布式航电系统的网络配置方法，通过向仿真器发送分布式航电系统网络模型和输送数据重要等级标志，输出网络性能参数，判断网络配置是否符合系统要求，从而减少分布式航电系统网络配置的时间成本。
根据本发明的一个方面，一种基于分布式航电系统的网络配置方法包括：
S1，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；
S2，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；
S3，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；
S4，接收所述仿真器输出网络性能参数；
S5，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件；
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
可选的，在接收所述仿真器输出网络性能参数之后还包括：
若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型；
重新设置输送数据重要等级标志；
回到步骤S3。
可选的，所述修改分布式航电系统网络模型包括：增加或减少通用处理模块数目、修改各端系统驻留应用之间连接线路、修改通用处理模块中驻留应用种类、修改通用处理模块中驻留应用数量中的一种或多种。
可选的，所述重新设置输送数据重要等级标志包括：重新设置消息周期、重新设置消息类型、重新设置消息数据包大小、重新设置虚拟链路数量、重新设置消息传输约束中的一种或多种。
可选的，所述设置输送数据重要等级标志包括：设置各端系统驻留应用间消息数量、消息类型、消息周期、消息约束以及节点同步角色。
可选的，所述网络性能参数包括：带宽利用率、网络负载、消息的端到端时延、时延抖动、丢包率中的一种或多种。
可选的，在根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件之后包括：
将所述网络配置可加载文件导入硬件系统中；其中，所述硬件系统的物理连接根据所述分布式航电系统网络模型建立。
根据本发明另一个方面，一种基于分布式航电系统的网络配置系统，包括：
网络模型搭建模块，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；
重要等级设置模块，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；
数据发送模块，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；
数据接收模块，接收所述仿真器输出网络性能参数；
可加载文件生成模块，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件；
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
可选的，一种基于分布式航电系统的网络配置系统还包括：
网络配置修改模块，若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型和重新设置输送数据重要等级标志。
根据本发明又一个方面，一种仿真器，包括：
数据接收模块，接收所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志；
处理模块，根据所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志，生成网络性能参数。
网络性能参数输出模块，输出网络性能参数。
可选的，所述的仿真器还包括：判断模块，判断所述网络性能参数是否在预设范围内并输出判断结果。
根据本发明又一个方面，一种硬件系统，包括：
导入模块，导入所述网络配置可加载文件；
运行模块，根据所述网络配置可加载文件控制硬件系统运行；
其中，所述硬件系统的物理连接根据上述分布式航电系统网络模型建立。
本发明通过仿真器对网络配置进行验证，输出网络性能参数，用于判断网络配置是否符合系统要求，减少分布式航电系统网络配置的时间成本，提高网络效率、增强网络安全性与传输可靠性。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的方法流程图；
图2是根据本发明第二实施方式的方法流程图；
图3是根据本发明第三实施方式的系统结构示意图；
图4是根据本发明第四实施方式的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一种基于分布式航电系统的网络配置方法，包括：
S1，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；
S2，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；
S3，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；
S4，接收所述仿真器输出网络性能参数；
S5，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件。
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
在本实施例中，端系统作为时间触发以太网网络的一部分，也就是网络中的终端部分，端系统驻留应用为与端系统对应的通用处理模块中的应用，例如，端系统驻留应用可为飞机上的显控系统、水-废水系统。
在本发明实施例中，分布式航电系统网络模型中还包括：远程数据集中器(remotedata concentrator，RDC)，用于连接外部设备并进行数据转换，本发明实施例中的分布式航电系统网络模型采用了时间触发以太网网络，时间触发以太网网络作为分布式航电系统的主干网络连接各核心处理机柜，可以支持以太网消息的传输，但外部设备还有很多是采用了传统总线(如ARINC429和CAN)和输入输出离散、模拟量信号，这些设备的输出信号也需要输入到核心处理机柜进行处理，因此需要将这些信号形式先通过远程数据集中器进行转换，再由远程数据集中器发送到时间触发以太网网络，从而与核心处理模块进行通信。
本发明实施例中，端系统与端系统之间通过交换机连接。其中，端系统与通用处理模块连接。端系统、通用处理模块、交换机和远程数据集中器以及它们之间的数据交互关系，共同组成了分布式航电系统的网络拓扑图，数据交互关系即为端系统、通用处理模块、交换机和远程数据集中器相互之间数据进行传递、数据传递的执行者、数据的传递方向。综合模块化航电系统(integrated modular avionics,IMA)，提供核心处理资源、网络通信资源、数据转换资源，也就是用来集中机上所有航电设备的输入输出并为之提供计算处理资源的系统。
本实施例中，设置输送数据重要等级标志包括：设置各端系统驻留应用间的消息数量、消息类型、消息周期、消息约束以及节点同步角色。其中消息类型包括：时间触发(time triggered，TT)通信的消息，速度约束(rate constrained，RC)通信的消息,尽力传输(best effort,BE)通信的消息。节点同步角色指的是，在时间触发以太网网络中，要求网络中所有节点具有准确统一的全局时钟，因此需要各节点不断进行时间同步，各节点根据需求在同步过程中的角色包括：同步主节点，同步客户节点，压缩主节点。
本实施例中，网络性能参数包括：带宽利用率、网络负载、消息的端到端时延、时延抖动、丢包率中的一种或多种。其中，网络性能参数的预设范围为：带宽利用率在0～50％，网络负载在0～50％，丢包率为0。
本实施例中，网络配置可加载文件包括基于分布式航电系统的网络配置，可用于加载到硬件系统中，控制硬件系统的运行。
在本发明实施例中，仿真器可采用“服务器-客户端”架构的网络仿真软件，例如采用opnet软件作为仿真服务器搭建时间触发以太网网络协议模型，并基于JAVA编写仿真客户端，完成模型的调用和数据回放。
本发明实施例通过仿真器对网络配置进行验证，输出网络性能参数，用于判断网络配置是否符合系统要求，减少分布式航电系统网络配置的时间成本，提高网络效率、增强网络安全性与传输可靠性。
实施例二
如图2所示，基于第一实施例，本发明实施例中，在接收所述仿真器输出网络性能参数之后还包括：
S503，若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型；
S504，重新设置输送数据重要等级标志；
回到步骤S3。
本实施例中，在接收所述仿真器输出网络性能参数之后:S501，对网络性能参数进行判断，判断其是否在预设范围内。
本实施例中，修改分布式航电系统网络模型包括：增加或减少通用处理模块数目、修改各端系统驻留应用之间连接线路、修改通用处理模块中驻留应用种类、修改通用处理模块中驻留应用数量中的一种或多种。
本实施例中，重新设置输送数据重要等级标志包括：重新设置消息周期、重新设置消息类型、重新设置消息数据包大小、重新设置虚拟链路数量、重新设置消息传输约束中的一种或多种。
本实施例中，在根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件之后包括：
将所述网络配置可加载文件导入硬件系统中；其中，所述硬件系统的物理连接根据所述分布式航电系统网络模型建立。
本发明实施例避免了未经验证的网络配置可加载文件直接导入硬件系统中，导致硬件系统运行出错。通过仿真器验证后的网络配置，若存在问题可对分布式航电系统网络模型和输送数据重要等级标志进行修改，最终保证输出的网络配置可加载文件能够保证硬件系统的正常运行。
实施例三
如图3所示，基于上述方法实施例，本发明实施例中一种基于分布式航电系统的网络配置系统100，包括：网络模型搭建模块101，重要等级设置模块102，数据发送模块103，数据接收模块104，可加载文件生成模块105。
其中，网络模型搭建模块101，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型。
重要等级设置模块102，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志。
数据发送模块103，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器。
数据接收模块104，接收所述仿真器输出网络性能参数。
可加载文件生成模块105，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件。
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
作为本发明优选的实施方式，一种基于分布式航电系统的网络配置系统100还包括：网络配置修改模块，若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型和重新设置输送数据重要等级标志。
在本实施例中，端系统作为时间触发以太网网络的一部分，也就是网络中的终端部分，端系统驻留应用为端系统中的应用，例如，端系统驻留应用可为飞机上的显控系统、水-废水系统。
在本发明实施例中，分布式航电系统网络模型中还包括：远程数据转换器(remotedate converter，RDC)，用于连接外部设备并进行数据转换，本发明实施例中的分布式航电系统网络模型采用了时间触发以太网网络，时间触发以太网网络作为分布式航电系统的主干网络连接各核心处理机柜，可以支持以太网消息的传输，但外部设备还有很多是采用了传统总线(如ARINC429和CAN)和输入输出离散、模拟量信号，这些设备的输出信号也需要输入到核心处理机柜进行处理，因此需要将这些信号形式先通过远程数据集中器进行转换，再由远程数据集中器发送到时间触发以太网网络，从而与核心处理模块进行通信。
本发明实施例中，端系统与端系统之间通过交换机连接。其中，端系统与通用处理模块连接。端系统、通用处理模块、交换机和远程数据集中器以及它们之间的数据交互关系，共同组成了分布式航电系统的网络拓扑图，数据交互关系即为端系统、通用处理模块、交换机和远程数据集中器相互之间数据进行传递、数据传递的执行者、数据的传递方向。综合模块化航电系统(integrated modular avionics,IMA)，提供核心处理资源、网络通信资源、数据转换资源，也就是用来集中机上所有航电设备的输入输出并为之提供计算处理资源的系统。
本实施例中，设置输送数据重要等级标志包括：设置各端系统驻留应用间的消息数量、消息类型、消息周期、消息约束以及节点同步角色。其中消息类型包括：时间触发(time triggered，TT)通信的消息，速度约束(rate constrained，RC)通信的消息,尽力传输(best effort,BE)通信的消息。节点同步角色指的是，在时间触发以太网网络中，要求网络中所有节点具有准确统一的全局时钟，因此需要各节点不断进行时间同步，各节点根据需求在同步过程中的角色包括：同步主节点，同步客户节点，压缩主节点。
本实施例中，网络性能参数包括：带宽利用率、网络负载、消息的端到端时延、时延抖动、丢包率中的一种或多种。其中，网络性能参数的预设范围为：带宽利用率在0～50％，网络负载在0～50％，丢包率为0。
本实施例中，网络配置可加载文件包括基于分布式航电系统的网络配置，可用于加载到硬件系统中，控制硬件系统的运行。
如图3所示，本发明实施例中一种仿真器200，包括：
数据接收模块201，接收所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志；
处理模块202，根据所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志，生成网络性能参数。
网络性能参数输出模块203，输出网络性能参数。
在本发明实施例中，仿真器可采用“服务器-客户端”架构的网络仿真软件，例如采用opnet软件作为仿真服务器搭建时间触发以太网网络协议模型，并基于JAVA编写仿真客户端，完成模型的调用和数据回放。
作为本发明优选的实施例，仿真器200还包括：判断模块，判断所述网络性能参数是否在预设范围内并输出判断结果。
本发明实施例通过仿真器对网络配置进行验证，输出网络性能参数，用于判断网络配置是否符合系统要求，减少分布式航电系统网络配置的时间成本，提高网络效率、增强网络安全性与传输可靠性。
实施例四
如图4所示，基于上述方法实施例，本发明实施例一种硬件系统300，包括：
导入模块301，导入所述网络配置可加载文件；
运行模块302，根据所述网络配置可加载文件控制硬件系统运行；
其中，所述硬件系统的物理连接根据上述分布式航电系统网络模型建立。
在本发明实施例中，由于硬件系统在导入网络配置可加载文件并运行，耗时长，并且发现错误后很难修改，因此，通过将经过验证的网络配置导入，能够保证硬件系统的正常运行，减少时间成本。
本发明一种基于分布式航电系统的网络配置方法和系统，通过仿真器对网络配置进行验证，输出网络性能参数，用于判断网络配置是否符合系统要求，减少分布式航电系统网络配置的时间成本，提高网络效率、增强网络安全性与传输可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于分布式航电系统的网络配置方法，其特征在于，包括：
S1，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；
S2，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；
S3，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；
S4，接收所述仿真器输出网络性能参数；
S5，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件；
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
2.根据权利要求1所述的网络配置方法，其中，在接收所述仿真器输出网络性能参数之后还包括：
若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型；
重新设置输送数据重要等级标志；
回到步骤S3。
3.根据权利要求2所述的网络配置方法，其中，所述修改分布式航电系统网络模型包括：增加或减少通用处理模块数目、修改各端系统驻留应用之间连接线路、修改通用处理模块中驻留应用种类、修改通用处理模块中驻留应用数量中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的网络配置方法，其中，所述重新设置输送数据重要等级标志包括：重新设置消息周期、重新设置消息类型、重新设置消息数据包大小、重新设置虚拟链路数量、重新设置消息传输约束中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的网络配置方法，其中，所述设置输送数据重要等级标志包括：设置各端系统驻留应用间的消息数量、消息类型、消息周期、消息约束以及节点同步角色。
6.根据权利要求1所述的网络配置方法，其中，所述网络性能参数包括：带宽利用率、网络负载、消息的端到端时延、时延抖动、丢包率中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的网络配置方法，其中，在根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件之后包括：
将所述网络配置可加载文件导入硬件系统中；其中，所述硬件系统的物理连接根据所述分布式航电系统网络模型建立。
8.一种基于分布式航电系统的网络配置系统，其特征在于，包括：
网络模型搭建模块，根据端系统驻留应用与端系统驻留应用之间数据交互关系，搭建分布式航电系统网络模型；
重要等级设置模块，根据端系统驻留应用的安全等级要求，设置输送数据重要等级标志；
数据发送模块，将所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志发送至仿真器；
数据接收模块，接收所述仿真器输出网络性能参数；
可加载文件生成模块，若网络性能参数在预设范围内，根据所述分布式航电系统网络模型输出网络配置可加载文件；
其中，在分布式航电系统网络模型中，还包括通用处理模块和交换机，各端系统之间通过交换机连接，端系统与通用处理模块连接，端系统提供的网络端口数大于驻留应用所需的网络端口数，通用处理模块的内存大于与其连接的端系统所输送数据的处理时所需内存。
9.根据权利要求8所述的网络配置系统，其中，还包括：
网络配置修改模块，若网络性能参数不在预设范围内，修改分布式航电系统网络模型和重新设置输送数据重要等级标志。
10.一种仿真器，其特征在于，包括：
数据接收模块，接收所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志；
处理模块，根据所述分布式航电系统网络模型和各端系统驻留应用输送数据重要等级标志，生成网络性能参数。
网络性能参数输出模块，输出网络性能参数。
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