CN111817771B - 一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统 - Google Patents

一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，涉及航空通讯技术领域，其技术方案要点是：包括：地面用户终端，用于产生和接收地空数据；并行的ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器中的至少一个，用于为地面用户终端数据传输提供ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络中的至少一种；地面电台网络管理计算机，用于根据数据类型为ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络选择相应的空地数据传输服务；以及至少一个地面电台，用于根据空地数据传输服务完成地面端系统与机载端系统的数据传输，解决了现有网络架构只提供基于VDL模式A的ACARS服务，无法实现与ATN/OSI网络、ATN/IPS网络的通信以及AOA通信的问题。

Description

一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统
技术领域
本发明涉及航空通讯技术领域，更具体地说，它涉及一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统。
背景技术
考虑到VDL模式A地面站空地传输速率低(2.4kbps)、只能传输字符格式的数据、单块消息长度有限(220个字符)的缺点，美国和欧洲已经开始使用传输速率更高(31.5kbps)、提供面向比特的传输服务、单个消息帧最长2063字节的VDL模式2地面站取代VDL模式A地面站，并且将VDL模式2纳入ATN/OSI网络的空地子网中。在更长期的规划中，VDL模式2还将成为ATN/IPS网络的空地子网。
VDL模式A向VDL模式2的过渡，意味着空地网络将由基于VDL模式A的ACARS网络过渡到基于VDL模式2的ATN网络。网络的过渡涉及各个通信节点，包括机载终端、地面终端以及终端之间的中间节点等等。这意味着网络的过渡需要比较长的时间，在此期间内，ACARS网络将与ATN网络共存。在过渡的过程中，考虑到机载终端相对独立、易于改造，国际民航组织建议首先改造机载终端，改造内容包括增加机载VDL模式2协议栈并且以此为基础搭建ATN协议栈；使用同时具备VDL模式A和模式2能力的机载电台(ARINC 750VDR)替换只具备VDL模式A能力的机载电台(ARINC 716机载甚高频通信收发机)。相应地，作为机载电台对等端的地面电台也需要同时具备VDL模式A和模式2能力。
在ACARS向ATN过渡的初期使用AOA模式通信。AOA的全称是ACARS over AVLC，AVLC是VDL模式2的链路层，这种通信模式是VDL模式A和VDL模式2的混合通信模式，即在VDL模式2的链路层上传输VDL模式A的网络层消息。
目前，我国仅部署了ACARS地面网络，ATN/OSI网络和ATN/IPS网络的部署工作还未启动。因此，地面电台只工作于VDL模式A。ACARS地面网络的架构如图1所示，ACARS地面网络中的电台管理计算机将每个地面电台视作网络节点，监视和控制各个地面电台的工作状态。电台管理计算机与各个地面电台之间没有空地消息(上/下行消息)的交互。DSP处理器与各个地面电台直接进行ACARS消息交互。而这种架构下的ACARS地面网络只提供基于VDL模式A的ACARS服务，无法实现与ATN/OSI网络、ATN/IPS网络的通信，也无法支持AOA。
发明内容
为解决现有网络架构只提供基于VDL模式A的ACARS服务，无法实现与ATN/OSI网络、ATN/IPS网络的通信以及AOA通信，本发明提供了一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，包括：
地面用户终端，用于产生和接收地空数据；
并行的ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器中的至少一个，用于为地面用户终端数据传输提供ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络中的至少一种；
地面电台网络管理计算机，用于根据数据类型为ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络选择相应的空地数据传输服务；
以及至少一个地面电台，用于根据空地数据传输服务完成地面端系统与机载端系统的数据传输。
优选的，所述地面电台网络管理计算机包括ATN/OSI接口、ATN/IPS接口、ACARS接口以及网络接口管理模块，所述网络接口管理模块：
对于上行消息，用于根据收到的消息类型判断并选择工作于VDL模式A或VDL模式2的地面电台将消息发送出去；AOA、ATN/OSI、ATN/IPS消息选择工作于VDL模式2的地面电台；ACARS消息选择工作于VDL模式A的地面电台；
对于下行消息，若工作于VDL模式A的地面电台收到的消息，则选择ACARS接口将消息发送出去；若工作于VDL模式2的地面电台收到的消息，则根据消息IPI域和EPI域的取值判断选择相应接口将信息发送出去。
优选的，所述下行消息传输过程中，AOA消息发送之前转换为ACARS消息后选择ACARS接口进行发送。
优选的，若IPI域、EPI域均为0xFF，则选择ACARS接口发送消息；若IPI域为0x1B、EPI域为0xFF，则选择ATN/ISO接口发送消息；若IPI域为0x8E、无EPI域，则选择ATN/IPS接口发送消息。
优选的，所述地面电台网络管理计算机还包括VME/LME单元；所述VME/LME单元用于实现ARINC 631定义的VME/LME功能。
优选的，所述地面电台网络管理计算机还包括AVLC单元；所述AVLC单元用于实现ARINC 631定义的AVLC(DLS)功能。
优选的，所述地面电台网络管理计算机还包括电台管理单元；所述电台管理单元，用于根据地面电台网络管理计算机与地面电台之间的通信协议对地空数据传输过程进行监视和控制，以及切换地面电台工作于VDL模式A、VDL模式2的工作模式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)将地面电台网络从特定的航空通信网络中独立出来，地面电台网络独立于ACARS(包括AOA)网络、ATN/OSI网络和ATN/IPS网络，可以同时实现对其中一种或多种网络的支持；
(2)可根据消息类型判断将上行消息发送给工作于VDL模式A或VDL模式2的地面电台，可根据IPI和EPI判断将下行消息发送给那一种地面网络，数据传输稳定可靠；
(3)支持静态和动态控制地面站工作模式，根据网络状态，可以动态控制和切换地面站工作于VDL模式A或VDL模式2，合理利用资源。
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。在附图中：
图1是现有技术中ACARS地面网络的架构图；
图2是本发明实施例中数据链地面网络的架构图；
图3是本发明实施例中地面电台网络管理计算机的功能框图。
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。
ACARS(Aircraft Communications Addressing and Reporting System)：飞机通信寻址报告系统；
ATN(Aeronautical Telecommunication Network)：航空电信网；
AOA(ACARS over AVLC)：使用AVLC服务传输ACARS消息；
ARINC(Aeronautical Radio Incoporation)：航空无线电公司；
AVLC(Aviation VHF Link Control)：航空甚高频链路控制；
VDL(VHF Data Link)：甚高频数据链；
VDR(VHF Data Radio)：甚高频数字电台。
实施例：一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，如图2所示，包括地面用户终端、ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器、地面电台网络管理计算机以及多个地面电台。ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器并行连接后一端与地面用户终端通信，另一端与地面电台网络管理计算机连接。ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器三个并行还可替换为任意两个并行或单独一个。
地面用户终端用于产生和接收地空数据。ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理分别为地面用户终端数据传输提供ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络。地面电台网络管理计算机用于根据数据类型为ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络选择相应的空地数据传输服务。地面电台用于根据空地数据传输服务完成地面端系统与机载端系统的数据传输。地面电台分为工作于VDL模式A、VDL模式2两种。
如图3所示，地面电台网络管理计算机包括ATN/OSI接口、ATN/IPS接口、ACARS接口、网络接口管理模块、VME/LME单元、AVLC单元以及电台管理单元。
对于上行消息，网络接口管理模块根据收到的消息类型判断并选择工作于VDL模式A或VDL模式2的地面电台将消息发送出去。选择标准为：AOA、ATN/OSI、ATN/IPS消息选择工作于VDL模式2的地面电台；ACARS消息选择工作于VDL模式A的地面电台。
对于下行消息，若工作于VDL模式A的地面电台收到的消息，网络接口管理模块选择ACARS接口将消息发送出去；若工作于VDL模式2的地面电台收到的消息，网络接口管理模块则根据消息IPI域和EPI域的取值判断选择相应接口将信息发送出去。
IPI域和EPI域的取值判断具体为：若IPI域、EPI域均为0xFF，则选择ACARS接口发送消息；若IPI域为0x1B、EPI域为0xFF，则选择ATN/ISO接口发送消息；若IPI域为0x8E、无EPI域，则选择ATN/IPS接口发送消息。
在下行消息传输过程中，AOA消息发送之前转换为ACARS消息后选择ACARS接口进行发送。
VME/LME单元用于实现ARINC 631定义的VME/LME功能。
AVLC单元用于实现ARINC 631定义的AVLC(DLS)功能。
电台管理单元，用于根据地面电台网络管理计算机与地面电台之间的通信协议对地空数据传输过程进行监视和控制，以及切换地面电台工作于VDL模式A、VDL模式2的工作模式。
以上的具体实施方式，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 (6)

1.一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，包括：
地面用户终端，用于产生和接收地空数据；
并行的ATN/OSI空地路由器、ATN/IPS空地路由器、DSP处理器中的至少一个，用于为地面用户终端数据传输提供ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络中的至少一种；
地面电台网络管理计算机，用于根据数据类型为ATN/OSI网络、ATN/IPS网络、ACARS网络选择相应的空地数据传输服务；
以及至少一个地面电台，用于根据空地数据传输服务完成地面端系统与机载端系统的数据传输；
所述地面电台网络管理计算机包括ATN/OSI接口、ATN/IPS接口、ACARS接口以及网络接口管理模块，所述网络接口管理模块：
对于上行消息，用于根据收到的消息类型判断并选择工作于VDL模式A或VDL模式2的地面电台将消息发送出去；AOA、ATN/OSI、ATN/IPS消息选择工作于VDL模式2的地面电台；ACARS消息选择工作于VDL模式A的地面电台；
对于下行消息，若工作于VDL模式A的地面电台收到的消息，则选择ACARS接口将消息发送出去；若工作于VDL模式2的地面电台收到的消息，则根据消息IPI域和EPI域的取值判断选择相应接口将信息发送出去。
2.根据权利要求1所述的一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，所述下行消息传输过程中，AOA消息发送之前转换为ACARS消息后选择ACARS接口进行发送。
3.根据权利要求1所述的一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，若IPI域、EPI域均为0xFF，则选择ACARS接口发送消息；若IPI域为0x1B、EPI域为0xFF，则选择ATN/ISO接口发送消息；若IPI域为0x8E、无EPI域，则选择ATN/IPS接口发送消息。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，所述地面电台网络管理计算机还包括VME/LME单元；所述VME/LME单元用于实现ARINC631定义的VME/LME功能。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，所述地面电台网络管理计算机还包括AVLC单元；所述AVLC单元用于实现ARINC631定义的AVLC功能。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种支持多种网络服务的数据链地面网络架构系统，其特征是，所述地面电台网络管理计算机还包括电台管理单元；所述电台管理单元，用于根据地面电台网络管理计算机与地面电台之间的通信协议对地空数据传输过程进行监视和控制，以及切换地面电台工作于VDL模式A、VDL模式2的工作模式。
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