CN113079108A - 一种提高网络架构通信效率的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高网络架构通信效率的方法及系统，本发明的方法为每个目的端维护一个待发送消息队列；该方法包括：根据目的端的优先级别以及接收到的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态，选择当前最优的目的端进行传输。本发明通过定义符合ARINC 429P3规范的Solo字格式，并采用该Solo字主动向源端上报目的端的接收状态的方式从而从根本上避免使用RTS，BUSY的发送重试的情况的产生，极大的提高了网络架构的通信效率。

Description

一种提高网络架构通信效率的方法及系统
技术领域
本发明属于航电设备通信技术领域，具体涉及一种提高网络架构通信效率的方法及系统。
背景技术
ARINC 429规范于1977年7月被AEEC(航空电子技术委员会)采纳，广泛的应用于航空系统部件之间的非定期数据传输。ARINC 429规范定义了一种数据总线，一般用于数据传输。ARINC 429规范分为三个部分。第一部分是关于物理层的定义(物理参数、标签分配)。第二部分规定了离散量的编码格式。而本文所涉及的第三部分(ARINC 429P3)则定义了一种文件数据传输规范。
如图1所示，ARINC 429P3文件数据传输规范(BOPV1)中定义了源端和目的端之间进行文件数据传输的过程。源端向目的端发起文件数据传输之前，会向目的端发送一个RTS(Request To Send，请求发送)429字。如果目的端此时能够接收文件数据，则回复源端一个CTS(Clear to Send，可以发送)429字，然后源端会发起文件数据的传输。
如图2所示，如果此时目的端由于某种原因(ARINC 429P3规范附录11B定义了相关的状态字用于反馈具体的原因)暂时无法接收源端的发送请求，则目的端会回复源端一个BUSY(Destination Busy，目的忙)429字。根据规范规定，此时源端会等待一段时间(ARINC429P3规范定义了T4值用于规定源端等待的时间段)后重复发起发送请求，直至重试特定次数后如果目的端仍未接受发送请求，则放弃本次发送。
RTS字的格式如表1所示，其中的Destination Code字段指示特定的目的端，用于通信过程中的寻址。
表1 RTS 429字格式
Figure BDA0002982024560000021
典型的航电网络中，普遍存在一个具有通信管理作用的中心节点：通信管理单元。通信管理单元具备不同协议的消息的缓存、处理及转发能力。航电设备之间通过ARINC 429总线与通信管理单元互联起来形成一个星型的网络结构(如图3所示)。不同航电设备之间通过通信管理单元间接进行通信。
在这种中心节点架构下，当某一个源航电设备通过通信管理管理单元给某个特定目的航电设备发送消息时，如果遇到通信管理单元目暂时无法接收发送到特定目的航电设备消息的情况时(通信管理单元回复BUSY)，则源航电设备只能不停重新尝试发送(不停发送RTS询问目的端是否可以接收)，直至某一次尝试发送成功或者放弃发送。当一个源设备需要通过通信管理单元与多个航电设备通信时，对某个目的航电设备的重试发送(此时其他目的航电设备可以接收消息)会造成对其他航电设备通信的阻塞，极大降低通信效率(如图4所示)。
源端只能通过RTS主动查询目的端是否可以接受消息是导致中心节点架构下当某一目的端无法接收消息时造成源端发送消息队列堵塞，通信效率低下的原因。在ARINC429P3规范的框架下，目前还没有解决方案有效的解决该通信效率低下的问题。
发明内容
为了解决现有429设备通信效率低下的技术问题，本发明提供了一种提高网络架构通信效率的方法。本发明通过定义符合ARINC 429P3规范的Solo字格式，并采用该Solo字主动向源端上报目的端的接收状态的方式从而从根本上避免使用RTS，BUSY的发送重试的情况的产生，极大的提高了网络架构的通信效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种提高网络架构通信效率的方法，本发明的方法为每个目的端维护一个待发送消息队列；
本发明的方法包括：
根据目的端的优先级别以及接收到的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态，选择当前最优的目的端进行传输。
本发明的源端只需要根据目的端主动上报当接收状态，即可选择当前最优的目的端进行发送，从而从根本上避免了使用RTS，BUSY的发送重试的情况产生，提高了网络架构的通信效率。
优选的，本发明采用的符合ARINC 429P3规范的Solo字的格式为：
Figure BDA0002982024560000031
其中，SAL表示系统地址标记；Acceptable Word Count表示目的地当前的接收状态；Destination Code表示目的地唯一标识；I.D.为保留字段，设置为0010；P表示奇偶校验位。
优选的，本发明采用的网络架构为以通信管理单元为中心的中心节点网络结构。
优选的，本发明的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态具体为：根据目的端的接收情况，周期性的向源端广播Solo字；或者根据目的端接收情况，在目的端接收状态发生改变时向源端广播Solo字。
优选的，本发明的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态具体包括以下步骤：
步骤S11，检测周期性计时器是否溢出，如果是则执行步骤S12，否则执行步骤S16；
步骤S12，获取当前目的端的接收状态；
步骤S13，根据当前目的端的接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S14，重复执行步骤S12-步骤S13，直到所有目的端均更新完毕；
步骤S15，重置周期性计时器；
步骤S16，检查目的端接收状态是否发生改变，如果是则根据目的端接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S17，重复执行步骤S16，直到所有目的端接收状态检查完成。
优选的，本发明的选择当前最优的目的端进行传输具体包括以下步骤：
步骤S21，检测高优先级目的端发送队列是否有消息待发送，如果是则执行步骤S22，否则继续执行步骤S21；
步骤S22，判断当前目的端是否可以接收消息；如果是则执行步骤S23，否则返回执行步骤S21；
步骤S23，向当前目的端发起传输。
优选的，本发明采用的网络架构为一对多总线型网络结构。
另一方面，本发明还提出了一种提高网络架构通信效率的系统，本发明的系统包括源端；
所述源端为每个目的端维护一个待发送消息队列，根据目的端的优先级别以及接收到的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态，选择当前最优的目的端进行传输。
优选的，本发明的系统还包括通信管理单元；
所述通信管理单元基于符合ARINC 429P3规范的Solo字，获取目的端的接收状态并根据目的端的接收状态，周期性向源端广播Solo字；或者在目的端接收状态发生改变时，向源端广播Solo字。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明从基于ARINC 429P3规范的中心节点架构通信效率低的内因入手，利用通信管理单元通过自定义格式的SOLO字主动向源端上报接收状态的机制从根本上提高了中心节点架构通信效率低的问题。
2、本发明完全兼容ARINC 429P3规范，支持本发明所述特性的429终端(源或目的)仍然可以与常规429终端正常通信。
3、本发明不仅适用于有通信管理单元的中心节点网络架构，也适用于总线型网络架构中一对多的通信场景。
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为ARINC 429P3 BOPV1文件数据传输过程示意图。。
图2为现有发送重试过程示意图。
图3为中心节点结构航电网络拓扑结构示意图。
图4为现有航电设备通信发送队列阻塞示意图。
图5为本发明的主动上报目的端接收状态流程示意图。
图6为本发明的源端优化发送策略原理图。
图7为本发明的源端发送流程示意图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
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
本实施例在兼容ARINC 429P3规范的基础上，提出了一种能够提高网络架构通信效率的方法。
本实施例的方法定义了符合ARINC 429P3规范的Solo字的自定义格式，并使用该Solo字主动向源端上报自己的接收状态。源端为每个对应的目的端维护各自的消息队列，并根据目的端上报的接收状态，选择当前最优的目的端进行发送，从而从根本上避免使用RTS，BUSY的发送重试的情况的产生，极大的提高了该架构下的通信效率。
ARINC 429P3规范中定义了Solo字(单个429字的传输)及其相应的格式(如表2所示)。Solo字的传输灵活，不受限于数据文件传输规范(发送前无须获取CTS)，也不需要链路层的确认。
表2 Solo字格式
Figure BDA0002982024560000081
在ARINC 429P3规范允许的范围内，本方法对SOLO字的Data Field字段赋予了特定的含义用于标识目的端当前的接收状态。更新后的SOLO字相关格式及含义如下(如表3和表4所示)：
表3 Solo字更新格式
Figure BDA0002982024560000082
表4 Solo字更新格式定义
Figure BDA0002982024560000083
本实施例的方法适用于具有通信管理单元的中心节点网络架构。
在此扩充的SOLO字的基础上，通信管理单元会根据目的端的接收情况，周期性的向源端广播SOLO字(或者在目的端接收状态发生改变时)，以表明相关目的端的接收状态。
通信管理单元执行相关处理流程如图5所示，包括以下步骤：
步骤S11，检测周期性计时器是否溢出，如果是则执行步骤S12，否则执行步骤S16；
步骤S12，获取当前目的端的接收状态；
步骤S13，根据当前目的端的接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S14，重复执行步骤S12-步骤S13，直到所有目的端均更新完毕；
步骤S15，重置周期性计时器；
步骤S16，检查目的端接收状态是否发生改变，如果是则根据目的端接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S17，重复执行步骤S16，直到所有目的端接收状态检查完成。
源端为每个目的端维护一个待发送消息队列，根据目的端消息的优先级别、以及此时接收到的目的端的实时的接收状态，选择最优的目的端进行发送(如图6所示)。
优化的源端发送流程如图7所示，具体包括：
步骤S21，检测高优先级目的端发送队列是否有消息待发送，如果是则执行步骤S22，否则继续执行步骤S21；
步骤S22，判断当前目的端是否可以接收消息；如果是则执行步骤S23，否则返回执行步骤S21；
步骤S23，向当前目的端发起传输。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的方法适用于一对多总线型网络架构。
则可按照如图5所示流程控制目的端主动上报自己的接收状态，即将如图5所示的流程(步骤S11至步骤S17)存储在源端或目的端设备的存储介质中以执行上述实施例中所述的主动上报方法。
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 (9)

1.一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，该方法为每个目的端维护一个待发送消息队列；
该方法包括：
根据目的端的优先级别以及接收到的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态，选择当前最优的目的端进行传输。
2.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述符合ARINC 429P3规范的Solo字的格式为：
Figure FDA0002982024550000011
其中，SAL表示系统地址标记；Acceptable Word Count表示目的地当前的接收状态；Destination Code表示目的地唯一标识；I.D.为保留字段；P表示奇偶校验位。
3.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述网络架构为以通信管理单元为中心的中心节点网络结构。
4.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态具体为：根据目的端的接收情况，周期性的向源端广播Solo字；或者根据目的端接收情况，在目的端接收状态发生改变时向源端广播Solo字。
5.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态具体包括以下步骤：
步骤S11，检测周期性计时器是否溢出，如果是则执行步骤S12，否则执行步骤S16；
步骤S12，获取当前目的端的接收状态；
步骤S13，根据当前目的端的接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S14，重复执行步骤S12-步骤S13，直到所有目的端均更新完毕；
步骤S15，重置周期性计时器；
步骤S16，检查目的端接收状态是否发生改变，如果是则根据目的端接收状态，更新Solo字的Acceptable Word Count和Destination Code域并发送给源端；
步骤S17，重复执行步骤S16，直到所有目的端接收状态检查完成。
6.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述选择当前最优的目的端进行传输具体包括以下步骤：
步骤S21，检测高优先级目的端发送队列是否有消息待发送，如果是则执行步骤S22，否则继续执行步骤S21；
步骤S22，判断当前目的端是否可以接收消息；如果是则执行步骤S23，否则返回执行步骤S21；
步骤S23，向当前目的端发起传输。
7.根据权利要求1所述的一种提高网络架构通信效率的方法，其特征在于，所述网络架构为一对多总线型网络结构。
8.一种提高网络架构通信效率的系统，其特征在于，该系统包括源端；
所述源端为每个目的端维护一个待发送消息队列，根据目的端的优先级别以及接收到的采用基于符合ARINC 429P3规范的Solo字主动上报的目的端接收状态，选择当前最优的目的端进行传输。
9.根据权利要求8所述的一种提高网络架构通信效率的系统，其特征在于，还包括通信管理单元；
所述通信管理单元基于符合ARINC 429P3规范的Solo字，获取目的端的接收状态并根据目的端的接收状态，周期性向源端广播Solo字；或者在目的端接收状态发生改变时，向源端广播Solo字。
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