CN107959524B - 用于机载宽带通信系统的通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机载宽带通信系统的通信方法及系统，该方法包括以下步骤，A、模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取第一子网中数据和物理层信息；B、读取物理层信息并提取数据，并将数据映射入协议层中，组包数据；C、提取协议层信息，选择对应的通信系统发送数据包；D、接收所述数据包，根据步骤A至C的逆向处理恢复成第一子网中总线数据包并发送给第二子网。该有该方法提高了数据采集的时效性和追溯性，能够显著地提升航空公司的运营效率。

Description

用于机载宽带通信系统的通信方法及系统
技术领域
本发明涉及机载通信技术领域，具体涉及一种用于机载宽带通信系统的通信方法及系统。
背景技术
随着通信技术日渐发达，机载通信应用也日渐增多。现有的民航客机内，除了传统的通信导航系统与地面进行实时通讯之外，航电系统、客舱系统、娱乐系统、信息系统等机载系统与地面网络之间的实时通讯和数据传输业务也催生了多种机内与机外通信手段的发展和应用，包括但不限于：卫星通信、无线局域网通信、蜂窝通信等通信手段。
但这些机载宽带通信系统均采用了IP化技术，与ARINC 429、ARINC 717等传统机载总线存在物理层不兼容、同步/异步传输无法兼容等问题，无法直接利用这些新的机载宽带通信系统来承载传统机载总线上传输的内容。
目前的采用方案是，在飞机上采集这些传统机载总线数据，保存于非易失存储介质中，待飞机落地后，采用手动拷贝的方式进行读取，但此种方式存在实时性差、回溯性差的缺点。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种用于机载宽带通信系统的通信方法及系统。
本发明通过下述技术方案实现：
用于机载宽带通信系统的通信系统，包括：
实现接口模拟、物理层转换、数据合并的机载数据网关；
用于机内数据收发的机载通信系统；
用于接收机载通信系统数据的地面通信系统；
实现与机载数据网关对等的接口模拟、物理层转换、数据合并的地面数据网关。
用于机载宽带通信系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤，
A、模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取第一子网中数据和物理层信息；
B、读取物理层信息并提取数据，并将数据映射入协议层中，组包数据；
C、提取协议层信息，选择对应的通信系统发送数据包；
D、接收所述数据包，根据步骤A至C的逆向处理恢复成第一子网中总线数据包并发送给第二子网。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本方法和装置实现地、空数据的实时传送，提高了数据采集的时效性和追溯性，能够显著地提升航空公司的运营效率；可以减少目前设计中所需要的数据采集和存储器，能够降低机载设备的重量、体积和功耗，提升飞机的燃油经济性；避免了目前设计中需要人工拷贝的操作步骤，降低了维护、运营人员的负担。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本系统的原理框图。
图2为本方案映射逻辑图。
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白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示的用于机载宽带通信系统的通信系统，包括机载和地面两大系统，机载系统包括机载通信系统和机载数据网关，机载通信系统为现有飞机已有的设备，实现机内数据收发，包括但不限于卫星通信系统、无线局域网通信系统、蜂窝通信系统。机载数据网关信号连接在现有的机内子网和机载通信系统之间，机内子网包括机上已有的总线，总线包括但不限于ARINC 717、ARINC 429、ARICN664、RS-422/485等。机载数据网关实现接口模拟、物理层转换、数据合并，数据合并后通过机载通信系统发送给地面系统。
地面系统包括地面通信系统和地面数据网关，地面通信系统与机载通信系统配套，用于接收机载通信系统数据，包括但不限于卫星通信系统、无线局域网通信系统、蜂窝通信系统。地面数据网关信号连接在现有的地面子网和地面通信系统之间，地面子网为现有总线。地面数据网关实现与机载数据网关对等的接口模拟、物理层转换、数据合并。
具体的，机载数据网关包括机载接口模拟模块和机载数据承载模块，机载接口模拟模块模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取机内子网中数据和物理层信息；机载数据承载模块提取机内子网中数据并映射入私有协议层中，组包机载数据网关内部数据，选择对应的机载通信系统。
对应的，地面数据网关包括地面接口模拟模块和地面数据承载模块，地面接口模拟模块模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取地面子网中数据和物理层信息；地面数据承载模块提取地面子网中数据并映射入私有协议层中，组包地面数据网关内部数据，选择对应的机载通信系统。
本方案在现有系统结构的基础上增设机载数据网关和地面数据网关，实现模拟接口并物理层转换、数据合并后发送给地面数据网关进行逆向处理，恢复成相应的机载传统总线数据包发送给地面子网所属的机载传统总线接口对端设备。通过本设备，可实现机载总线实时恢复成相应的机载传统总线数据包发送给地面子网所属的机载传统总线接口对端设备。
实施例2
用于机载宽带通信系统的通信方法，本方法适用于实现空-地通信，也适用于地-空通信；包括以下步骤，
A、模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取第一子网中数据和物理层信息；该步骤通过接口模拟模块实现，可以是机载接口模拟模块，也可以是地面接口模拟模块；
B、读取物理层信息并提取数据，并将数据映射入协议层中，组包数据；该步骤同样通过接口模拟模块实现；
C、提取协议层信息，选择对应的机载通信系统发送数据包；该步骤通过数据承载模块实现，可以是机载数据承载模块，也可以是地面数据承载模块；
D、接收所述数据包，根据步骤A至C的逆向处理恢复成第一子网中总线数据包并发送给第二子网。
从机载端向地面端发送数据，机载数据网关进行正向处理即信号经模拟接口输入、物理层转换、数据合并；地面数据网关进行逆向处理即信号经数据拆包、物理层转换、模拟接口输出。
从地面端向机载端发送数据，地面数据网关进行正向处理即信号经模拟接口输入、物理层转换、数据合并，机载数据网关进行逆向处理即信号经数据拆包、物理层转换、模拟接口输出。
实施例3
基于实施例2的原理，本实施例以空-地通信进行详细阐述，即以机内子网作为第一子网，地面子网作为第二子网进行阐述。
该方法包括：
A、机载数据网关作为对端设备与机载总线进行通信，其机载接口模拟模块模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，并从机内子网的机载总线中抓取数据及物理层信息；
B、机载接口模拟模块读取物理层信息并提取出必要的数据，包括但不限于同步/异步时序、速率、控制字、优先级、总线类型，并将这些信息映射入机载数据网关私有协议层中，并完成机载数据网关内部数据组包；
C、机载数据承载模块接收到机载接口模拟模块传递的完成组包的数据，提取协议层信息，根据同步/异步时序、速率、控制字、优先级、总线类型等信息，结合映射逻辑，选择对应的机载通信系统发送数据包；映射逻辑如图2所示，大致方法为将各机载总线的MAC层映射至包头，并归一化。
机载通信系统的选择具体为：对映射部分完成的包头部分的优先级进行累计运算，公式为Pall＝(Ppayload1+Ppayload2+Ppayload3+···+PpayloadN)/N，其中，Pall为平均优先级，Ppayload1至PpayloadN分别为不同数据的优先级，N为数据总数。然后再根据计算出来的优先级选择通道，优先级方面，卫星通信系统>地空通信系统>蜂窝通信系统>无线局域网通信系统。
同步的，机载数据承载模块根据不同机载总线数据传输的特点建立不同大小的缓冲区，进行流量和队列的控制；并根据其对应选择的宽带通信系统，组包或切片缓冲区的数据包，并叠加对应的IP协议层。根据所选择的对应通道的通信特点，例如卫星通信为低带宽、高可靠性，地空通信系统为高带宽、中等可靠性，划分不同大小的缓冲区，例如卫星通信512KB，地空通信20MB，然后在根据缓冲区大小和专利特征包大小来进行组包或切片。
D、接收所述数据包，根据步骤A至C的逆向处理恢复成机载总线数据包发送给地面子网所属的机载总线对端设备。
采用本方法提高了数据采集的时效性和追溯性，能够显著地提升航空公司的运营效率；可以减少目前设计中所需要的数据采集和存储器，能够降低机载设备的重量、体积和功耗，提升飞机的燃油经济性；避免了目前设计中需要人工拷贝的操作步骤，降低了维护、运营人员的负担。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (5)

1.用于机载宽带通信系统的通信系统，其特征在于，包括：
实现接口模拟、物理层转换、数据合并的机载数据网关；
用于机内数据收发的机载通信系统；
用于接收机载通信系统数据的地面通信系统；
实现与机载数据网关对等的接口模拟、物理层转换、数据合并的地面数据网关；
所述机载数据网关包括，
机载接口模拟模块：模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取机内子网中数据和物理层信息；
机载数据承载模块：提取机内子网中数据并映射入私有协议层中，组包机载数据网关内部数据，选择对应的机载通信系统；
所述地面数据网关包括，
地面接口模拟模块：模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取地面子网中数据和物理层信息；
地面数据承载模块：提取地面子网中数据并映射入私有协议层中，组包地面数据网关内部数据，选择对应的地面通信系统。
2.用于机载宽带通信系统的通信方法，运用于权利要求1所述的用于机载宽带通信系统的通信系统，其特征在于，包括以下步骤，
A、模拟对端设备的行为逻辑维持持续的通信，获取第一子网中数据和物理层信息；
B、读取物理层信息并提取数据，并将数据映射入协议层中，组包数据；
C、提取协议层信息，选择对应的通信系统发送数据包；
D、接收所述数据包，根据步骤A至C的逆向处理恢复成第一子网中总线数据包并发送给第二子网。
3.根据权利要求2所述的用于机载宽带通信系统的通信方法，其特征在于，步骤B中，提取的数据包括同步/异步时序、速率、控制字、优先级、总线类型。
4.根据权利要求2所述的用于机载宽带通信系统的通信方法，其特征在于，选择对应的机载通信系统发送数据包的具体方法为：
根据同步/异步时序、速率、控制字、优先级、总线类型信息，结合映射逻辑，选择对应的宽带通信系统。
5.根据权利要求3所述的用于机载宽带通信系统的通信方法，其特征在于，步骤C还包括：
根据不同第一子网中总线数据传输的特点建立不同大小的缓冲区，进行流量和队列的控制；
根据其对应选择的宽带通信系统，组包或切片缓冲区的数据包，并叠加对应的IP协议层。
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