CN110214435B

CN110214435B - 通信网络

Info

Publication number: CN110214435B
Application number: CN201780018933.5A
Authority: CN
Inventors: P·托隆; F·吉约
Original assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: CN110214435A; US20190109727A1; EP3433980A1; FR3049141A1; EP3433980B1; US11381419B2; FR3049141B1; WO2017162374A1

Abstract

本发明涉及计算单元(1)、连接至该计算单元的交换机(5)、以如下方式连接至该交换机的用户终端：计算单元、交换机和用户终端形成具有中央架构的通信系统，以及连接至该交换机的具有分布式架构的至少一个通信系统(2)。交换机被设计成用作用于具有中央架构的通信系统以及用于具有分布式架构的通信系统的中间系统。

Description

通信网络

本发明涉及通信网络，并且尤其涉及用于飞行器的通信网络。

背景技术

在航空学领域中，通信网络被用于支持飞行器内部的通信，此类通信主要但不排他地提供各种航空电子组件之间的数据交换。

此类通信网络在中央架构中包括连接至航空电子设备并且经由交换机与用户终端通信以用于提供相同计算单元内、若干计算单元之间、或者计算单元与用户终端之间的数据交换的一个或多个计算单元(计算机、处理器)。

通信网络还可包括连接至计算单元和/或用户终端的具有分布式架构的一个或多个通信系统。为此目的，对于具有分布式架构的每个通信系统而言，网络中的交换机之一连接至包括专用于此种连接的终端系统(缩略语ES更为人所知)的网关，网关本身连接至具有分布式架构的所述通信系统。

在此类情形中，通信网络必须具有相对繁重的配置，以便能够提供具有分布式架构的通信系统与通信网络的其余部分的连接。

发明目的

本发明的一个目标是提供具有简化架构的通信网络。

发明简述

为了达成该目标，提议了用于飞行器的通信系统，其至少包括：

-计算单元，

-连接至该计算单元的交换机，

-以如下方式连接至该交换机的用户终端：计算单元、交换机和用户终端形成具有中央架构的通信系统，

-连接至交换机的具有分布式架构的至少一个通信系统，

该交换机被设计成用作针对具有中央架构的通信系统以及针对具有分布式架构的通信系统的中间系统，其输入端口的一部分和其输出端口的一部分专用于与具有分布式架构的通信系统的数据交换，并且其输入端口的一部分和其输出端口的一部分专用于与具有中央架构的通信系统的数据交换，该交换机包括存储器区域，其中存储了在该交换机的输出端口上重传之前在其输入端口上接收到的所有数据帧，该交换机被配置为以存储和转发模式来操作。

交换机因此提供具有中央架构的通信系统内、具有分布式架构的通信系统内、以及具有中央架构的通信系统与具有分布式架构的通信系统之间的数据交换。

有利地，由于通信网络的特定结构，并且尤其是交换机的特定结构，交换机被用作针对具有分布式架构的通信系统的中间系统，从而交换机直接连接至具有分布式架构的所述通信系统。因此，可以避免诸如与终端系统相关联的连接网关之类的装备，这简化了通信网络的架构。

有利地，有了此种配置，通信系统提供并维护在通信网络中交换的各种帧的完整性。

此外，交换机端口的分段，并且因此相关联的逻辑信道使得限制故障可能从一个通信系统扩展到另一个通信系统的风险成为可能。除此之外，由此在不涉及数据从一个通信系统到另一个通信系统的转换的通信中避免了任何干扰。

在本申请中，“中间系统”当然意指“中间系统”或“IS”，而“终端系统”意指“终端系统”或“ES”。

在本申请中，“批处理模式”当然意指“存储和转发”模式。

附图说明

通过阅读以下对本发明的具体但非限制性实施例的描述，同时参照附图，将更好地理解本发明，其中：

-图1示意性地解说了根据本发明的第一实施例的用于飞行器的通信网络，

-图2示意性地解说了图1中示出的通信网络的交换机，

-图3示意性地解说了根据本发明的第二实施例的用于飞行器的通信网络，

-图4示意性地解说了根据本发明的第三实施例的用于飞行器的通信网络，

-图5示意性地解说了根据本发明的第四实施例的用于飞行器的通信网络，

-图6示意性地解说了根据本发明的第五实施例的用于飞行器的通信网络。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的第一实施例的通信网络是用于飞行器的通信网络。

此处，通信网络包括与飞行器上的一些航空电子组件(此处未示出)相关联的计算单元1。计算单元1例如是计算机或处理器或一组计算机和/或处理器。计算单元1主存要执行的多个航空电子应用-功能3，并且此类应用-功能3针对给定配置是因与计算单元1相关联的航空电子元件而异的。计算单元1尤其包括连接单元4，每个连接单元与计算单元1的一个或多个应用-功能3相关联。此处，连接单元4是ARINC 664P7终端系统类型的。

通信网络还包括交换机5。一方面，交换机5连接至计算单元1，而另一方面，连接至另一交换机(此处未示出)或直接连接至一个或多个用户终端(此处未示出)以控制计算单元1的不同部件之间的数据交换以及所述计算单元1与一个或多个用户终端之间的数据交换。

此处，计算单元1和交换机5以及可能用户终端形成具有中央架构的通信系统。

通信网络还包括具有分布式架构的通信系统2。此种系统在现有技术中是公知的，并且因此将不在此详细揭示。具有分布式架构的通信系统2连接至交换机5以用于在交换机5与订户终端之间传送数据至具有分布式架构的通信系统2(此处未示出订户终端)。

交换机5因此被布置成用作用于具有分布式架构的通信系统的中间系统，并且被布置成用作用于具有中央架构的通信系统的中间系统。交换机5因此直接连接至通信网络的各种通信系统。

该连接可以同样地在计算单元1、交换机5、具有分布式架构的通信系统2、用户终端和订户终端之间是有线或无线的。

现在将参照附图2来描述交换机5。

交换机5包括用于在交换机5的一个或多个输入端口与交换机5的一个或多个输出端口之间中继数据帧的路由器8。该路由器8例如是交换机引擎类型的。

路由器8包括在交换机5的三个输入端口9和交换机5的三个输出端口10处连接至具有分布式架构的通信系统2的中间系统6。路由器8进一步包括此处在交换机5的其它输入端口11和交换机5的其它输出端口12处连接至具有中央架构的通信系统的中间系统7。交换机5的输入和输出端口分布在这两个通信系统之中并且仅由这两个通信系统中的一个通信系统单独使用。

对于每个通信系统而言，与此处考虑的通信系统相关联的交换机5的输入端口的数量等于与所述考虑的通信系统相关联的交换机5的输出端口的数量。

此外，此处所有输入和输出端口分布在这两个通信系统之中，因此没有交换机5的端口未被使用。

交换机5进一步包括此处是中央式的存储器区域13。交换机5被配置成在交换机的输入端口上接收到的所有数据帧在交换机5的输出端口上被重传之前被存储在存储器区域13中。交换机5因此以存储和转发模式来操作。

这确保了每个收到帧的完整性。

优选地，路由器8的每个中间系统6、7包括用于管理遍历路由器8的数据帧的装置。

为此目的，针对中间系统6，该管理装置包括用于控制布置在输入端口9与存储器区域13之间的传入帧的出现的装置14和用于控制布置在存储器区域13与输出端口10之间的传出帧的出现的装置15。

控制装置14、15被配置成分别监视所述中间系统6的输入端口9上以及由存储器区域13传送以用于在所述中间系统6的输出端口10上发射的传入帧的出现。用于控制传入帧14的装置14被配置成监视所有输入端口9上的所有传入帧并且用于控制传出帧的装置15被配置成监视由存储器区域13针对所有输出端口10传送的所有帧。中间系统6的所有输入端口9和所有输出端口10因此优选地由用于控制帧的出现的装置来监视。

具体地，用于控制传入帧的出现的装置14被布置成检测并移除已经被所述控制装置处理的任何帧，即已经被所述控制装置看到的任何帧。它还防止先前处理过的帧扩散。因此，避免了通信网络过载，并且更具体地，存储器区域13不被先前处理的帧过载。

类似地，用于控制传出帧的出现的装置15被布置成检测并移除已经被所述控制装置处理的任何帧，即已经被所述控制装置看到的任何帧。这防止已经处理过的帧扩散，并且因此这避免了通信网络的过载，并且特别避免了用旧信息来使输出端口10饱和。

类似地，针对中间系统7而言，管理装置包括用于控制传入帧的出现的装置16以及用于控制传出帧的出现的装置17，控制装置16、17如中间系统6的那些控制装置那样进行操作。

交换机5因此被配置成使得在交换机的输入端口上正确地接收的所有数据帧(即，由控制传入帧的装置14和控制传入帧的出现的装置16正确地格式化的帧以及未删除的帧)在交换机5的输出端口上被传送之前被存储在存储器区域13中。

此外，针对中间系统6，管理装置包括用于在中间系统6的输出端口10上调节帧的发射的装置18，装置18布置在用于控制传出帧的出现的装置15之后。

此处，此类控制装置被配置成遵照调节输出端口10上的先入先出(缩略语FIFO先入先出更为人所知)类型的帧的发射的定律来工作。

调节帧的发射的装置18优选地可参数化，因此调节定律也是可参数化的。优选地，调节帧的发射的装置18可在每端口基础上被参数化。调节定律可关于每帧的最大字节数或帧的最大尺寸、帧在输出端口10上的两次相继次序的发射之间必须流逝的最小时间、按传输次序的帧的数量来参数化。例如，定律因此可授权基于以发射顺序仅发射一个最大尺寸的帧或者基于以发射顺序在最大帧数和/或最大字节数的限制内发射若干帧来调节输出端口10上的帧。

所述调节装置18被配置成仅调节从具有中央架构的通信系统到具有分布式架构的通信系统2的帧。因此，在具有分布式架构的通信系统2内循环的帧不受制于所述调节装置18。

类似地，针对中间系统7，管理装置包括布置在用于控制传出帧的出现的装置17之后的用于调节帧的发射的装置19，调节装置19类似于中间系统6的那些调节装置来操作，不同之处在于：此处所述调节装置以可配置和可激活每端口的方式来管理连接至所述中间系统7的所有输出端口12(而对于中间系统6，用于调节帧的发射的装置18仅管理帧，以及相关联的逻辑通信信道，从具有中央架构的通信系统向具有分布式架构的通信系统循环)。

例如，交换机5是所谓的A664交换机(即，基于ARINC 664标准)，其原始结构已经被适配成使得交换机5可为这两种类型的通信系统提供中间系统的功能。

交换机5优选地被配置成使得用于具有中央架构的通信系统中的数据交换的帧格式针对具有分布式架构的通信系统2被复制。因此，具有分布式架构的通信系统2也与A664标准兼容。因此，从一个系统到另一系统提供逻辑信道A664的严格连续性。

应注意，交换机5的端口可等同地连接至中央通信系统或分布式通信系统2。将交换机5的不同端口指派给任一通信系统的初始设置足以提供不同帧的正确路由。交换机5的端口因此可具有相同的结构。

交换机5因此是灵活的并且可被重新配置。

现在将同时参照图1和2来描述通信网络的一种操作模式。在该操作模式中，数据从计算单元1传送给具有分布式架构的通信系统。当然，这种实现不是穷尽的，并且可以用下面描述的这种通信网络进行其他类型的数据交换。

计算设备1首先经由特定的应用-功能3之一生成包含给定信息的指令。连接单元4随后将该监视指令转换为适于交换机的格式(例如SNMP(简单网络管理协议)或TFTP(简单文件传输协议)格式)并将其传送给交换机5。

经转换的指令因此在具有中央架构的通信系统的中间系统7的输入端口11之一处到达路由器8。

在被存储在存储器区域13上之前，指令首先由控制传入帧的出现的装置16来控制。在经由中间系统6的输出端口10中的一者或多者传送给具有分布式架构的通信系统之前，指令被发送给用于控制传出帧的出现的装置15，随后发送至用于调节帧的发射的装置18。

类似地，可以在通信网络内直接从同一交换机5执行以下数据交换：

-具有中央架构的通信系统至具有分布式架构的通信系统2，

-具有分布式架构的通信系统2至具有中央架构的通信系统，

-具有分布式架构的通信系统2至具有分布式架构的通信系统2，

-具有中央架构的通信系统至具有中央架构的通信系统，

-具有分布式架构的通信系统2至具有分布式架构的通信系统2和具有中央架构的通信系统，

-具有中央架构的通信系统至具有分布式架构的通信系统2和具有中央架构的通信系统。

交换机5因此具有允许本地传输(仅在单个通信系统内传输数据)、远程传输(仅在两个不同通信系统之间传输数据)和混合传输(在两个不同的通信系统之间和在同一系统内传输数据)的逻辑信道。

所有通信系统间和通信系统内的交换因此被相同的交换机5支持，而不修改数据帧，不考虑这些帧所采取的路径(没有帧的碎片、帧的头部没有变化...)。

参照图3，根据本发明的第二实施例的通信网络与根据第一实施例的通信网络相同，除了这次该通信网络除了具有中央架构的系统之外还包括具有分布式架构的两个通信系统102、122。

交换机105因此包括用于具有分布式架构的第一通信系统102的第一中间系统106和用于具有分布式架构的第二通信系统122的第二中间系统126。当然，交换机105还包括连接至具有中央架构的通信系统的中间系统(此处未示出)。

因此，在该实施例中，交换机105实现具有中央架构的通信系统内、具有分布式架构的第一通信系统102内、具有分布式架构的第二通信线122内的交换以及还有如下的交换：

-具有中央架构的通信系统与具有分布式架构的第一通信系统102和/或具有分布式架构的第二通信系统122之间，

-具有分布式架构的第一通信系统102与具有中央架构的通信系统和/或具有分布式架构的第二通信系统122之间，

-具有分布式架构的第二通信系统122与具有中央架构的通信系统和/或具有分布式架构的第一通信系统102之间。

具体地，如在第一实施例中那样，中间系统106和/或中间系统126可包括用于调节具有分布式架构的相应通信系统上的传出帧的装置。在该情形中，具有分布式架构的两个通信系统共享针对其调节定律的相同设置并且随后调节装置被配置成调节来自具有中央架构的相应通信系统以及去往具有分布式架构的相应通信系统的帧(这些帧在具有分布式架构的相应通信系统内或者在具有分布式结构的两个通信系统之间循环，然后不受制于所述调节装置)，或者具有分布式架构的两个通信系统共享针对其调节定律的相同设置并且随后调节装置被配置成调节来自具有中央架构的相应通信系统和去往具有分布式架构的相应通信系统的帧以及来自具有分布式架构的其他通信系统和去往具有分布式架构的相应通信系统的帧(这些帧仅在具有分布式架构的相应通信系统中循环，然后不受制于所述调节装置)。

参照图4，根据本发明的第三实施例的通信网络与根据第一实施例的通信网络相同，除了这次该通信网络包括两个交换机205和230以及具有分布式架构的两个通信系统202、232。

类似于第一实施例，第一交换机205一方面直接连接至计算单元201，而另一方面，经由第一交换机205的中间系统206连接至具有分布式架构的第一通信系统202。

第二交换机230直接连接至第一交换机205，并且另一方面，直接连接至用户终端(此处未示出)。第二交换机230因此属于具有第一交换机205的中央架构的通信系统。

第二交换机230还经由第二交换机230的中间系统231直接连接至具有分布式架构的第二通信系统232。

另外，交换机205、230中的每一者包括在所考虑的交换机的输入和输出端口处连接至具有中央架构的通信系统的中间系统。

通信网络因此包括具有中央架构的通信系统和具有分布式架构的独立地连接至通信网络的交换机中的相应一个交换机的两个通信系统。

该网络使得不仅在具有中央架构的通信系统内、在具有分布式架构的第一通信系统202内、在具有分布式架构的第二通信线232内提供交换成为可能，而且以下交换也成为可能：

-具有中央架构的通信系统与具有分布式架构的第一通信系统202和/或具有分布式架构的第二通信系统232之间，

-具有分布式架构的第一通信系统202与具有中央架构的通信系统和/或具有分布式架构的第二通信系统232之间，

-具有分布式架构的第二通信系统232与具有中央架构的通信系统和/或具有分布式架构的第一通信系统202之间。

参照图5，根据本发明的第四实施例的通信网络与根据第一实施例的通信网络相同，除了这次具有中央架构的通信网络包括出于冗余原因并行工作的两个交换机305和340。

每个交换机305、340因此经由专用中间系统306、341独立地连接至具有分布式架构的通信系统2。来自具有中央架构的通信系统302和具有分布式架构的通信系统的数据帧因此被系统地发送给两个交换机305、340，反之亦然。

参照图6，根据本发明的第五实施例的通信网络与根据第一实施例的通信网络相同，除了交换机405被不同地配置。

事实上，此处存储器区域不再是中央式的，即对于交换机405的各个输入和输出端口是公共的，而是分布式的，即存储器区域包括与交换机405的中间系统一样多的存储器子区域。

在当前情形中，存储器区域包括与第一中间系统406相关联的第一存储器子区域451(其中存储在输入端口9上接收的数据帧)，以及与第二中间系统407相关联的第二存储器子区域452(其中存储在输入端口11上接收的数据帧)。两个存储器子区域451、452随后彼此通信，从而数据帧可在交换机的目标输出端口上被重传以使得交换机以存储和转发模式来操作。

本发明并不限于刚刚描述的内容，而是包括权利要求范围内的每个替代解决方案。

具体地，通信网络可具有与已经提供的数量不同的数量的计算单元。

类似地，交换机的数量和/或具有分布式架构的通信系统的数量可与已经描述的不同。将存在与具有分布式架构的通信系统一样多的交换机的中间系统。

尽管此处与具有分布式架构的通信系统相关联的交换机端口的数量是3，但是该数量当然可以不同。

Claims

1.一种用于飞行器的通信网络，至少包括：

-计算单元(1；101；201；301，)

-连接至所述计算单元的至少一个交换机(5；105；205；230；305；340；405)，

-以如下方式连接至所述交换机的用户终端：所述计算单元、所述交换机和所述用户终端形成具有中央架构的通信系统，

-连接至所述交换机的具有分布式架构的至少一个通信系统(2；102，122；202，232；302)，

所述交换机被设计成用作针对所述具有中央架构的通信系统以及针对所述具有分布式架构的通信系统的中间系统，所述交换机的输入端口的一部分(9；409)和所述交换机的输出端口的一部分(10；410)专用于与所述具有分布式架构的通信系统的数据交换，并且所述交换机的输入端口的一部分(11；411)和所述交换机的输出端口的一部分(12；412)专用于与所述具有中央架构的通信系统的数据交换，所述交换机包括存储器区域(13；413)，其中存储了在所述交换机的所述输出端口上重传之前在所述交换机的输入端口上接收的所有数据帧，所述交换机被配置为以存储和转发模式来操作，

其中所述交换机因此提供具有中央架构的所述通信系统内、具有分布式架构的所述通信系统内、以及具有中央架构的所述通信系统与具有分布式架构的所述通信系统之间的数据交换。

2.如权利要求1所述的用于飞行器的通信网络，其特征在于，所述至少一个通信系统是第一通信系统，所述通信网络还包括具有分布式架构的第二通信系统(122)，所述交换机(105)被布置成用作针对具有分布式架构的第一通信系统(102)、针对具有分布式架构的第二通信系统以及针对具有中央架构的所述通信系统的中间系统，所述交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有分布式架构的所述第一通信系统的数据交换，所述交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有分布式架构的所述第二通信系统的数据交换，并且所述交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有中央架构的所述系统的数据交换。

3.如权利要求1所述的用于飞行器的通信网络，其特征在于，所述至少一个通信系统是第一通信系统，并且所述至少一个交换机是第一交换机，所述通信系统还包括第二交换机(230)和具有分布式架构的第二通信系统(232)，所述第一交换机(205)被布置成用作针对具有分布式架构的所述第一通信系统(202)和针对具有中央架构的所述通信系统的中间系统，所述第一交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有分布式架构的所述第一通信系统的数据交换，并且所述第一交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有中央架构的所述系统的数据交换，所述第二交换机(230)被布置成被用作针对具有分布式架构的所述第二通信系统(232)和针对具有中央架构的所述通信系统的中间系统，所述第二交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有分布式架构的所述第二通信系统和数据交换并且所述第二交换机的所述输入端口的一部分和所述输出端口的一部分专用于与具有中央架构的所述通信系统的数据交换。

4.如前述权利要求之一所述的用于飞行器的通信网络，其特征在于，所述交换机(5；105；205，230；305，340；405)包括用于经由所述交换机来管理数据帧的装置，所述管理装置包括：

用于控制传入帧的出现的装置(14；414)，其被布置在所述交换机的与所述具有分布式架构的通信系统相关联的所述输入端口与所述存储器区域(13；413)之间，

用于控制传入帧的出现的装置(16；416)，其被布置在所述交换机的与所述具有中央架构的通信系统有关的所述输入端口与所述存储器区域(13；413)之间，

用于控制传出帧的出现的装置(15；415)，其被布置在所述存储器区域(13；413)与同所述具有分布式架构的通信系统有关的所述输出端口之间，

用于控制传出帧的出现的装置(17；417)，其被布置在所述存储器区域(13；413)与同所述具有中央架构的通信系统有关的所述输出端口之间。

5.如权利要求4所述的用于飞行器的通信网络，其特征在于，所述管理装置包括：

用于调节帧在所述交换机的与所述具有分布式架构的通信系统有关的所述输出端口上的发射的装置(18；418)，所述调节装置被布置在与所述具有分布式架构的通信系统有关的所述用于控制传出帧的出现的装置(15；415)之后，

用于调节帧在所述交换机的与所述具有中央架构的通信系统有关的所述输出端口上的发射的装置(18；419)，所述调节装置被布置在与所述具有中央架构的通信系统有关的所述用于控制传出帧的出现的装置(17；417)之后。

6.如权利要求1－3中任一项所述的用于飞行器的通信网络，其特征在于，所述存储器区域(13)在所述交换机(5)内是中心式的。