CN1248369A - 对以不同格式和按照不同协议传送的信息进行一般路由的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了对具有不同格式的信息在不同类型的传送网络与处理系统(10)之间进行路由,根据本发明的装置包括:针对每种类型的传送网络(11)的一个接口模块(13),用来把由该网络传送的信息的格式转换成一个预定格式,以及实现反方向的转换;针对于每种类型的系统(10)的一个接口模块(12),用来把该系统所输出的信息的格式转换成预定格式,以及实现反方向的转换;与存在于系统(10)与各网络(11)之间的链接的数目一样多的转换模块(14),用来使信息的传送协议适配于该信息的目的地;以及,一个链接总线,它能保证具有预定格式的信息在各接口模块12、13与各转换模块14之间传送。

Description

对以不同格式和按照不同协议 传送的信息进行一般路由的 方法和装置

本发明涉及为适用于几种应用的、以不同格式和按照不同协议传送的信息进行一般路由的一种方法和装置。

本发明特别适用于，但并不局限于，需要通过不同的路径传送不同类型的信息的航空通信系统。其中，在电话类型的应用中，该信息可能是模拟型的；在传送文件和数据时，信息又可能是数字型的。

这些信息也可能以各种格式出现，例如用于航空控制以及用于航线机队和机组管理的信息格式；或者是例如用于各种航线行政管理的消息和用于旅客通信的消息的格式。

目前，这些信息是由一些不同的网络以不同的限制条件进行处理和传送的。其中，航空控制信息必需能以高度的安全性传送，这将涉及到冗余性结构。旅客消息由电话交换系统处理并必需实时地传送，而文件类型的数字信息则由数据路由器处理。

每个通信网络都要使用特别适合被传送数据类型及相关限制的协议和设备。于是，语音由ITU-T(国际通信联合会一通信标准局)和CEPT(欧洲邮电通信协议会)所规定的一些协议处理，而航空控制和航线机队与机组管理的信息则采用ARINC协议。

因此航空通信使用了许多不同的设备，这将大量加大飞机上所载电子设备的成本和体积、重量。

由于要发送的每种类型的信息都需要专门的设备，所造成的设备多重性将使它们难以合在一起和不可避免地昂贵。

此外，这些设备不具备足够的开放性和模块式结构，从而不能容易地适应新的和不断升级的通信技术。

还有，由于每种要传送信息的类型都被指派给了一个特定的通信网络，所以不可能通过一个指派给该信息的网络来传送另一个信息。因此目前的系统缺乏使用灵活性。

本发明的目的是要消除这些缺点。为此，本发明提出一种装置，用来在各个传送网络与各个处理系统之间对不同类型的、使用不同信息表示格式和不同发送协议的信息进行路由。

根据本发明，该装置的特征在于，它包括：

—针对每种类型的传送网络的一个接口模块，用来把该网络所传送的信息的格式转换成一个预定的格式，以及反过来，把预定格式转换成该网络所使用的格式；

—针对每种类型的系统的一个接口模块，用来把该系统输出的信息的格式转换成预定格式，以及反过来，把预定格式转换成该系统所用的信息传送格式。

—与存在于各系统与各通信网络之间的链接有相同数目的转换模块，作为该网络或输出该信息的系统的一项功能，把要发送的该信息的传输协议适配到针对该信息的该目标系统或网络；以及

—一个链接总线，它能确保具有预定格式的信息在各接口模块与各转换模块之间传送。

因此，这样定义的路由装置结构是完全模块化的。本发明使得有可能处理来自任何信息源的任何信息并把它发送给任何目的地。为了做到这一点，只需要提供这样的接口模块和转换模块，其中的接口模块能适配于它所对应的传送网络或系统，转换模块能对应于所涉及网络与系统之间的连接。

根据本发明的装置最好包括一个交换模块，该模块能保证准备以预定格式发送的信息在接口模块与转换模块之间实时地交换。

本装置为在具有频繁变动的协议的各系统与网络之间导引信息提供了高度的灵活性，这对于可移动系统，例如装载在飞机上的系统的情况将特别有益。

本装置也在出现故障的情况下提供了把信息导向冗余功能块的可能性，而不论该故障是涉及某个网络、某个系统、还是涉及路由装置：该路由装置可以冗余地连接在另一个完全相同的路由装置上。

根据本发明的一个特点，各接口模块和各转换模块具有相似的结构，它们各自都含有一个与链接总线的相同的接口电路和一个由适配于该模块功能的程序所控制的处理器，该交换模块也含有这种连接在一个开关阵列上的接口电路。

根据本发明的另一个特点，预定格式是ATM(异步传递模式)技术所采用的一种格式，根据这种格式，要传送的信息被分配成一些具有预定固定长度的数据包或单元，并利用时分复用技术以此形式传送，再借助于交换开关传送到各自的目的地处。

根据本发明的装置最好具有完全的冗余结构，即含有由一个特定链接总线互连的两个路由装置。

下面将借助于非限制性的例子参考附图来说明根据本发明的装置的一个实施例，在附图中：

图1以框图形式示出根据本发明的装置的功能体系；

图2示出在根据本发明的装置的各模块之间传送信息的预定格式；

图3和4以框图形式示出根据本发明的装置的两种变体的硬件的软件体系；

图5示出一个用来与一个系统相接口的模块的软件体系；

图6示出一个用来与一个网络相接口的模块的软件体系；

图7示出一个转换模块；以及

图8示出图1所示装置的另一个模块。

在图1中，根据本发明的路由装置1确保在多个系统或应用10与多个通信和数据传送网络11之间的互联。

对于装载在飞机上的设备来说，这些系统对应着各种航空系统，例如飞行管理系统、控制系统和电话系统。这些系统利用HF(高频)和VHF(甚高频)通信网络、卫星和次级监视雷达(模式S连接)与地面通信。

为此，路由装置1含有与系统10的数目的一样多的与系统相接口的模块12和与网络11的数目的一样多的与网络相接口的模块13。它还含有与位于各系统10与各网络11之间的连接的数目一样多的转换模块14；含有一个用来确保在与系统接口的各个模块12、各个转换模块14、和与网络接口的各个模块13之间传送信息的交换模块15；以及含有一个管理模块16，用来为管理路由装置1而提供各种一般任务。

接口模块12和13使得能把系统或网络所输出的信息的格式转换成预定格式，以及反过来把预定格式转换成系统或网络所使用的信息传送格式。

转换模块14能作为该网络或输出该信息的系统的一项功能，把要发送的该信息的传输协议适配到该目标系统或网络；。

管理模块16包含了通常与网络管理有关的各种服务。这包括出错管理、性能管理、对路由装置1进行配置，使得当出现故障时能请示建立一个连接；还包括通常与电话通信相关的，也可以扩展到与其他类型的通信相关的收费管理；以及，关于保密安全性和许可访问信息方面的管理。

根据本发明，所使用的预定格式是一种由ATM技术所建议的格式，这种格式允许进行实时处理，特别是实时交换语音和数据的处理，还允许与所用通信协议无关地以恒定的或随机的比特率进行通信处理。

ATM技术的基础是以固定尺寸的小数据包或单元的形式来传送信息，这种小尺寸数据包例如有53个字节，其中包括一个5字节的头部51和一个48字节的字段52，头部51中含有用于监视、识别和传送信息的数据，字段52用于准备传送的信息(图2)。较仔细地说，每个包头部都包括一个24比特的逻辑路径号和一个16比特的监视字段55，在每次交换操作中上述逻辑路径号都是可修改的。该逻辑路径号含有两个互相补充的识别符，即8比特的逻辑电路识别符53和逻辑电路内的16比特逻辑路径识别符54.

如图3所示，路由装置1的接口模块12、13包含一个接口功能块31，后者执行与网络或系统的连接，并借助一种排队机制32与ATM接口模块33通信。

ATM接口模块连接在一个内部总线20上，该内部总线用来连接各个模块12、13、14。ATM接口模块在发送方向上提供分割服务，即把待发送信息分配成一些单元，每个单元都有一个符合于ATM技术的头部；而在接收方向上则提供重组服务，即选择要接收的一些单元并根据接收到的单元重构发送来的信息。ATM接口模块还提供适配机制，以适配ATM技术所特有的关于格式、同步和出错处理的限制。

根据图3所示的变体实施例，模块间的内部链接总线20具有星状结构，利用一条双向链接把每个接口模块12、13和每个转换模块14连接到交换模块15上。

转换模块14与接口模块有相同的结构模式。于是它们含有一个能确保所希望的协议转换的转换功能块41，该块通过排队机制32与ATM接口模块33通信，而ATM接口模块33则连接在总线20上。

交换模块15通过内部链接总线20确保各个单元在各个接口模块12、13与各个转换模块14之间的路由和交换。为此，它含有一个开关阵列42，该阵列可以用一个专用的ASIC型电路实现，以保证各单元的高速交换。开关阵列42通过一个ATM耦合模块33’连接在内部链接总线20上。

该交换模块还含有一个虚拟电路管理功能块43，该功能块控制开关阵列42使之能为接口模块12、13的每个输入/输出配置一个转换模块14。这样，该功能块能够在虚拟电路号的帮助之下，在一个来自或通向一个系统10或转换模块14的信息流与一个准备输出的或由网络11所发送的信息流之间建立点对点的连接。

开关矩阵用已知的方法分析每个单元头部中的逻辑路径号，从而沿着内部链接总线20的双向链接中的一个适当方向，把该单元导向ATM接口模块33’。

应该指出，不象其他模块12、13、14、16的ATM接口模块33，交换模块15的ATM耦合模块33’不需要把信息分割成一些单元和反过来把一些单元组合起来以重构出原始信息。因此，与ATM接口模块33相比，它的结构比较简单。

此外，如图1、3、4所示，根据本发明的路由装置1含有用来将其自身与另一个同样的路由装置1’相连接的装置，这两个路由装置之间的连接是在它们的交换模块15之间通过模块15执行单一的交换功能而实现的。

这种布局使得可能使几个互相远离的路由装置互相连接，或者有可能构筑一个冗余体系，这时路由装置1和1’被连接到同一系统10和网络11上，或者被分别连接在各自的冗余系统和网络上。

为了互相连接两个相同路由装置1、1’的交换模块15，交换模块15还要含有一个第二ATM耦合模块33’，其一端连接在开关阵列42上，另一端连接在一个与另一个(或几个)路由装置1’相连的外部链接总线21上。

如图4所示，在根据本发明的装置的一个变体实施例中，开关阵列自身被分布在连接于模块间内部链接总线20上的各种模块之间，这里的总线20具有环路结构，其中交换模块15以与路由装置1的其他模块12、13、14相同的方式进行连接。

在该变体中，模块12、13、14的ATM接口模块33是通过多路复用器34连接到内部总线20上的，多路复用器34设计成使其能把ATM接口模块33根据要输出的信息所构筑的一些单元插入到在总线20中流动的单元流中去，还能把在内部总线20上探测到的、并与模块12、13、14所期望的虚拟通道号相关的所有单元发送给ATM接口模块33。

此外，由于开关阵列42’只需要通过内部总线20回送路由装置1的模块所需的单元和通过外部总线21送出另一个路由装置1’所需的单元，所以相对于图3所示变体中的阵列42来说要简单一些。

可以这样来得到一个介于图3与图4两种变体之间的方案：把每个模块12、13、14以及外部总线21与其自身的虚拟通道号联系起来，并让开关阵列42’通过作为单元的目的地模块的一项功能修改每个单元头部中的虚拟通道号，来保证各虚拟通道之间的交换。

根据本发明的路由装置最好借助于一个电子框架来构筑，该框架应包括：一个对应于链接总线20的所谓“基板”内部总线；一个含有开关阵列的交换模块15；以及与接口模块12、13和转换模块14的总数一样多的、插入在框架中的插卡。

较仔细地说，如图5所示，每个用来与一个系统接口的模块含有：一个直接连接在系统10上的用来与系统或应用接口的物理层121；一个用来与该应用链接的层122；一个用来处理该应用的专门功能块123；以及一个连接在内部链接总线20上的ATM接口功能块133。

在图6中，每个用来与一个网络11接口的模块13含有：一个连接在内部链接总线20上的ATM接口功能块133；一个用来与网络链连接的层131；以及一个直接连接在网络11上的物理层132。

在图7中，每个转换模块14含有：一个连接在内部链接总线20上的ATM接口功能块133；一个负责与网络管理模块16通话的网络管理功能块141；一个数据压缩与解压缩功能块142，使得能减少传送数据所需的比特率；一个数据加密和解密功能块143；以及对应于网络层的协议转换功能块144。

数据压缩/解压缩功能块是尤其适配于需要高传送比特率的图像传送的。

在图8中，网络管理模块16含有一个ATM接口功能块133，其上连接了：

—一个收费管理功能块151，这负责管理财政事务，这些事务通常涉及电话通信，不过由于本发明的装置，也可扩展为涉及其他通信网络；

—一个安全管理功能块152，它管理涉及到保密和许可访问信息等方面的事务；

—一个出错管理功能块153，它负责与维护系统通话；

—一个性能管理功能块154，它负责与管理飞机级别上的总体网络的那些功能块通话，还负责与转换模块14的网络管理功能块141通话；以及

—一个配置管理功能块155，它负责当连接请求是起因于故障而不是一般通信的需要时管理各个虚拟通道。

Claims (10)

1.用于在传送网络与处理系统之间对具有不同类型、使用不同信息表示格式和不同传送协议的信息进行路由的装置，其特征在于：它包括：

一针对每个类型的传送网络(11)的一个接口模块(13)，用来把该网络所传送的信息的格式转换成一个预定格式，以及反过来把预定格式转换成该网络所使用的格式；

一针对每个类型的系统(10)的一个接口模块(12)，用来把系统所输出的信息的格式转换成预定格式，以及反过来把预定格式转换成系统所使用的信息传送格式；

一与存在于系统(10)和传送网络(11)之间的链接数目一样多的转换模块(14)，作为该网络或输出该信息的系统的一项功能，用来把要传输的信息的传输协议适配到针对该信息的目标系统和网络；以及

一链接总线20，用来保证具有预定格式的信息在接口模块(12、13)与各转换模块(14)之间的传送。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于：接口模块(12、13)和转换模块(14)具有相似的结构，每个模块都含有一个对链接总线(20)来说相同的接口电路(33)和一个适配于该模块功能的程序所控制的处理器(31、41)。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：预定格式是ATM(异步传送模式)技术所使用的一种格式，根据该格式，要传送的信息被分配成一些具有预定固定长度的单元，并以此形式以时分复用技术传送，再利用交换技术传送到各自的目的地。

4.根据前述各权利要求项之一的装置，其特征在于：它具有完全的冗余结构，至少包括两组(1、1’)由一个内部总线(20)互连的接口模块(12、13)和转换模块(14)，这两组模块由一个专用的外部链接总线(21)互连。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于：两组模块各自都含有一个交换模块(15)，该模块15能保证被传送信息在每组内的各模块(12、13、14)之间以及两个组之间进行实时交换。

6.根据权利要求1至4中任一项的装置，其特征在于：它还含有一个交换模块(15)，该模块能确保以预定格式要传送的信息在接口模块(12、13)与各个转换模块(14)之间的实时交换。

7.根据权利要求5的装置，其特征在于：模块间的内部链接总线(20)具有星状结构，利用一个双向链接分别把每个接口模块(12、13)和每个转换模块(14)连接到交换模块(15)上。

8.根据权利要求1至4中任一项的装置，其特征在于接口模块(12、13)和转换模块(14)在一个环路中互相连接，每个模块都能把不是给它的信息传送给环路中的下一个模块。

9.根据权利要求7的装置，其特征在于：每个接口模块(12、13)和每个转换模块(14)都含有一个多路复用器34，该多路复用器被设计成能通过内部总线20传送要输出的信息，并能从内部总线20分接出与模块(12、13、14)所期望的识别号相关的信息。

10.根据权利要求7或8的装置，其特征于接口模块(12、13)与转换模块(14)之间的每个传送链接都由一个虚拟通道号标识，该装置还含有一个能保证这些虚拟通道之间的信息的交换的交换模块(15)。

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