FR3014623A1

FR3014623A1 - Systeme de communication dans un aeronef comportant un reseau redondant

Info

Publication number: FR3014623A1
Application number: FR1362224A
Authority: FR
Inventors: Pau Latorre-Costa; David Reulet
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-12
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: FR3014623B1; US20150163844A1

Abstract

La présente invention concerne un renforcement de la sécurité des communications dans un aéronef en proposant un système de communication (1) comportant un réseau filaire (3) interconnectant différents équipements (7-11) de l'aéronef et destiné à servir de support aux communications entre lesdits équipements, et un réseau sans-fil (5) configuré pour servir de support de communication entre des équipements éligibles (7-9) adaptés aux communications sans fil et ne pouvant plus communiquer par le réseau filaire.

Description

SYSTÈME DE COMMUNICATION DANS UN AÉRONEF COMPORTANT UN RÉSEAU REDONDANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne de manière générale les systèmes de communication dans un aéronef. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Actuellement, les équipements dans un aéronef peuvent échanger entre eux des signaux de type analogique ou numérique selon différents moyens et protocoles de communication. La communication entre les équipements peut être de type point à point avec des liaisons physiques directes entre les équipements. Par exemple, un calculateur peut être connecté via des liaisons individuelles avec une pluralité d'autres calculateurs et/ou contrôleurs. Cependant, avec l'accroissement de la complexité des systèmes aéronautiques, on utilise des réseaux filaires de type Arinc 429 ou AFDX destinés à servir de supports aux communications entre les différents équipements de l'aéronef. On rappelle que le réseau AFDX fait appel à la notion de lien virtuel défini comme un chemin orienté à travers le réseau, issu d'un terminal source et desservant un destinataire ou une pluralité de destinataires. Un terminal destinataire d'un lien virtuel est dit abonné à ce lien. En outre, le réseau AFDX est full-duplex et déterministe. Par full-duplex, on entend que chaque terminal peut simultanément émettre et recevoir des trames sur des liens virtuels sur le même lien physique. Le réseau AFDX est déterministe, au sens où les liens virtuels ont des caractéristiques garanties en termes de borne de latence, de ségrégation physique de flux, de bande passante et de débit. Chaque lien virtuel dispose pour ce faire d'un chemin réservé de bout en bout à travers le réseau. Les données sont transmises sous forme de paquets IP encapsulés dans des trames Ethernet. La commutation de trames sur un réseau AFDX utilise un identificateur de lien virtuel inclus dans l'entête de trame. Lorsqu'un commutateur reçoit sur l'un de ses ports d'entrée une trame, il lit l'identificateur de lien virtuel et détermine à partir de sa table de commutation le ou les ports de sortie sur le(s)quel(s) elle doit être transmise. En outre, pour des besoins extrêmes de sécurité, de nombreuses liaisons directes de type point à point sont maintenues avec des équipements de secours en parallèle et de manière indépendante du réseau filaire principal. L'objet de la présente invention est de proposer un système de communication permettant de renforcer encore davantage la sécurité des communications entre des équipements nécessaires à la sécurité du vol. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un système de communication dans un aéronef comportant un réseau filaire interconnectant différents équipements de l'aéronef et destiné à servir de support aux communications entre lesdits équipements, ledit système comportant en outre un réseau sans-fil configuré pour servir de support de communication entre des équipements éligibles adaptés aux communications sans fil et ne pouvant plus communiquer par le réseau filaire.

Ainsi, le réseau de redondance sans-fil prend le relais d'échange d'informations entre deux équipements équipés de circuits de transmissions sans fils au cas où leur lien physique est interrompu. Avantageusement, ledit réseau sans-fil présente sur ses couches supérieures un protocole identique à celui du réseau filaire. Par ailleurs, on notera que la communication à travers le réseau sans fil peut être limitée à des commandes basiques. Ceci permet de maximiser la compatibilité entre les deux réseaux tout en évitant des conversions de données. Le réseau filaire est par exemple un réseau AFDX et le réseau sans fil est un réseau WIFI.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de communication comporte des unités de monitorage configurées pour surveiller la disponibilité du réseau filaire et pour faire basculer une communication entre deux équipements éligibles sur le support du réseau sans-fil lorsqu'aucune liaison physique entre lesdits deux équipements n'est opérante. Ceci permet de détecter de manière simple et avec précision toute indisponibilité d'un lien physique. Lesdites unités de monitorage peuvent être configurées pour surveiller la couche physique du réseau filaire ou pour surveiller la confirmation de l'échange de données.

Ainsi, selon une première variante, la surveillance du réseau filaire peut être réalisée de manière directe sur la couche physique en détectant par exemple toute coupure ou court-circuit dans les liens physiques. Selon une deuxième variante, la surveillance de connexion filaire entre deux équipements peut être réalisée par un algorithme de confirmation de transmission de données entre les deux équipements.

Avantageusement, le réseau sans fil est configuré pour rester en mode veille tant que le réseau filaire est opérationnel. Ainsi, le réseau sans fil n'intervient pas tant que les liens physiques sont disponibles. Avantageusement, le réseau sans fil est configuré pour réaliser à des instants prédéterminés un autotest de capacité de communication entre différents équipements éligibles et pour reporter tout équipement non répondant. Ceci permet de détecter toute anomalie dans le réseau sans fil. Avantageusement, chaque équipement éligible comporte un circuit émetteur- récepteur sans fil et une unité de monitorage, deux circuits émetteur-récepteur sans fil appartenant respectivement à deux équipements éligibles étant activés par les unités de monitorages correspondantes lorsque tous les liens physiques entre lesdits deux équipements sont indisponibles. Ceci permet une reprise simple de communications entre les deux équipements. Avantageusement, le système de communication comporte des moyens cryptographiques pour encoder et signer les messages diffusés à travers le réseau sans fil.

Ceci permet d'échanger des données entre les équipements en toute sécurité. Avantageusement, les équipements éligibles sont configurables en points d'accès de sorte que lorsque tous les moyens de communication entre des premier et deuxième équipements éligibles sont non disponibles un troisième équipement éligible se configure en point d'accès pour router la transmission de données entre lesdits premier et deuxième équipements. Ceci permet la communication sans fil entre deux équipements n'ayant pas ou n'ayant plus la capacité physique de communiquer à travers le réseau sans fil. L'invention concerne enfin un aéronef, comprenant un système de communication tel que défini ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels de l'invention faits en référence aux figures jointes parmi lesquelles : La Fig. 1 illustre schématiquement un système de communication dans un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 2 représente de manière schématique un système de communication dans un aéronef comportant des unités de monitorage selon un mode de réalisation de l'invention ; et La Fig. 3 représente de manière schématique un système de communication dans un aéronef selon un autre mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La Fig. 1 représente de manière schématique un système de communication dans un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention. Le système de communication est en général associé à des systèmes de commande élémentaires prenant en charge des fonctions particulières de l'aéronef.

Conformément à l'invention, le système de communication 1 comprend un réseau filaire 3 de type ARINC ou AFDX et un réseau de redondance sans fil 5. Le réseau filaire 3 est destiné à connecter une pluralité d'équipements 7-11 de l'aéronef et à servir ainsi de support physique aux communications entre ces différents équipements. Les équipements de l'aéronef comprennent par exemple, des interfaces homme-machine 7 reliée à des moyens d'affichages 71 et de pilotage 72, des calculateurs 8, des concentrateurs de données 9 réalisant les interfaces entre le réseau filaire et des liaisons analogiques avec des capteurs 91 et/ou actionneurs 92, des contrôleurs 10, et des terminaux de configuration ou de supervision 11. Par exemple, un capteur 91 peut fournir des mesures sous forme analogique au concentrateur de données 9 correspondant et ce dernier les formate sous forme de messages AFDX pour les envoyer au calculateur dédié 8. De même, le calculateur 8 peut transmettre une consigne à une unité de contrôle (non représentée) d'un actionneur 92. Bien entendu, les capteurs 91 et/ou actionneurs 92 peuvent aussi être reliés analogiquement de manière directe à leur calculateur et/ou contrôleur dédié. Le réseau sans fil 5 est destiné à interconnecter au moins une partie 7, 8, 9 de la pluralité d'équipements. Plus particulièrement, certains équipements de l'aéronef, appelés dans la suite équipements éligibles 7-9, sont configurés pour pouvoir communiquer entre eux via le réseau sans fil 5. En effet, un circuit émetteur-récepteur sans fil 21 peut être intégré dans chaque équipement éligible 7-9. Conformément à l'invention, le réseau sans fil 5 est configuré pour servir de support de communication entre les équipements éligibles 7-9 ne pouvant plus communiquer entre eux par le réseau filaire 5. Autrement dit, deux équipements éligibles communiquent entre eux via le réseau sans fil uniquement dans le cas où ces derniers ne peuvent plus communiquer via des liaisons physiques à cause d'une indisponibilité de ces liaisons due par exemple à une coupure de toutes les liaisons entre les deux équipements. Ainsi, lorsqu'un incident interrompt les liens physiques entre deux équipements éligibles, le réseau sans fil 5 est activé pour rétablir le lien entre ces deux équipements.

On notera que les équipements éligibles 7-9 sont sélectionnés par expertise en fonction de l'importance ou la criticité de l'équipement pour la sécurité de l'aéronef et, éventuellement, tous les équipements de l'aéronef peuvent être sélectionnés pour pouvoir communiquer entre eux via le réseau sans fil 5. Par ailleurs, les données diffusées à travers le réseau sans fil 5 peuvent être dégradées par rapport à celles diffusées selon le mode filaire nominal. La communication dans le réseau sans fil 5 est par exemple limitée à des commandes ou messages basiques de sécurité ou d'urgence. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de communication 1 comporte des unités de monitorage (voir Fig. 2) configurées pour surveiller la disponibilité du réseau filaire 5 et pour faire basculer une communication entre deux équipements éligibles 7-9 sur le support du réseau sans-fil 5 lorsqu'aucune liaison physique entre les deux équipements n'est opérante. En effet, la Fig. 2 représente de manière schématique un système de communication dans un aéronef comportant des unités de monitorage selon un mode de réalisation de l'invention. La Fig. 2 représente également le procédé de communication entre deux équipements via le réseau sans fil selon un mode de réalisation de l'invention. Selon l'exemple de la Fig. 2, chaque équipement éligible 7-9 comporte une unité de monitorage 23 en plus du circuit émetteur-récepteur sans fil 21. Ainsi, lorsque tous les liens physiques 25, 27 entre deux équipements éligibles 8, 9 sont indisponibles, le circuit émetteur-récepteur 21 de chacun des deux équipements est activé par l'unité de monitorage 23 correspondant permettant la reprise de communications entre les deux équipements 8, 9. Les unités de monitorage 23 sont par exemple configurées pour surveiller la confirmation de l'échange de données entre les différents équipements. Dans ce cas, chaque unité de monitorage 23 peut correspondre à un algorithme implémenté pour détecter la réception (ou la non réception) de données par l'équipement destinataire. Par exemple, au-delà d'un temps d'attente maximal prédéterminé (par exemple, une seconde), si un équipement éligible 8 émetteur d'un message via le réseau filaire 3 ne reçoit pas d'accusation de réception du destinataire 9 alors, l'unité de monitorage 23 de l'équipement émetteur 21 considère que toutes les liaisons physiques 25, 27 avec le destinataire 9 sont indisponibles et par conséquent, active le circuit émetteur-récepteur 21 pour reprendre la communication avec le destinataire 9 via le réseau sans fil 5 au cas où ce dernier est éligible. Selon une variante, les unités de monitorage 23 sont configurées pour surveiller directement la couche physique du réseau filaire 3. Chaque unité de monitorage 23 comporte par exemple un détecteur adapté à détecter toute coupure ou court-circuit dans les liens physiques avoisinants. Ainsi, lorsque les unités de monitorage 23 de deux équipements éligibles 8, 9 détectent des coupures dans les liaisons physiques 25, 27 empêchant toute communication via le réseau filaire 3 entre les deux équipements, alors les circuits émetteur-récepteur 21 sans fil correspondants sont activés pour reprendre la communication via le réseau sans fil 5. On notera que le réseau sans-fil 5 peut être implémenté selon par exemple un protocole WIFI standard. Par exemple, les couches internes du réseau sans fil 5 peuvent être implémentées selon les standards IEEE 802.11 opérant dans les limites d'une bande de fréquence de 2,4 GHz. Avantageusement, le réseau sans-fil 5 présente sur ces couches supérieures un protocole identique à celui du réseau filaire 3. Ainsi, les deux réseaux 3 et 5 ont le même protocole au niveau trame permettant de maximiser la compatibilité et de simplifier les échanges de données entre les différents équipements éligibles 7-9 sans conversion de protocole. Chaque équipement éligible peut simultanément émettre et recevoir des données sous forme de paquets IP encapsulés dans des trames identiques à ceux du réseau filaire 3. La commutation de trames sur le réseau sans fil 5 peut également utiliser un identificateur ou adresse inclus dans l'entête de trame. On notera que le réseau sans fil 5 n'intervient pas lorsque les liens physiques sont disponibles. Ainsi, le réseau sans fil 5 est configuré pour rester en mode veille tant que le réseau filaire 3 est opérationnel. Autrement dit, tant qu'il existe un chemin physique entre deux équipements, le réseau sans fil 5 reste en veille entre ces deux équipements. Toutefois, le réseau sans fil 5 peut éventuellement être configuré pour réaliser à des instants prédéterminés (par exemple des instants réguliers au cours du vol) un autotest de capacité de communication entre les différents équipements éligibles 7-9.

En effet, les unités de monitorage 23 peuvent activer les circuits émetteur-récepteur sans fil 21 aux instants prédéterminés pour tester les connexions sans fil entre les différents équipements éligibles 7-9 et pour reporter tout équipement non répondant. Avantageusement, le système de communication 1 comporte des moyens cryptographiques pour encoder et signer les messages diffusés à travers le réseau sans fil.

On peut utiliser un protocole cryptographique à clé publique et clé privée pour l'échange de données entre les équipements éligibles. Chaque équipement éligible 7-9 comporte un moyen de stockage 31 dans lequel est enregistré une clé privée ainsi qu'une liste de toutes les clés publiques des autres équipements éligibles. De plus, l'ensemble des clés privées et publiques est différent d'un aéronef à un autre.

La Fig. 3 représente de manière schématique un système de communication dans un aéronef selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. Par souci de clarté, la Fig. 3 illustre un système de communication 1 comportant seulement trois équipements éligibles 7-9. Selon cet exemple, tous les moyens filaires 25, 27 entre les premier 7, deuxième 8 et troisième 9 équipements sont indisponibles. De plus, la capacité de communication sans fil entre le premier équipement 7 et le troisième équipement 9 est non disponible à cause d'une incapacité physique quelconque qui peut être due à un incident ou à une grande distance entre les deux équipements. Les premier 7 et troisième 9 équipements peuvent par exemple être très éloignés l'un de l'autre par rapport à la capacité du réseau sans fil 5. Le premier équipement 7 est par exemple installé dans le cockpit 35 d'un avion long porteur 37 tandis que le troisième équipement 9 est installé dans la dérive 39 de cet avion 37. La grande distance entre les premier 7 et troisième 9 équipements peut empêcher tout lien direct sans fil avec des performances acceptables. Alors le deuxième équipement 8 qui se trouve par exemple au milieu de l'avion 37 peut servir comme une passerelle de connexion afin de récupérer les données du premier équipement 7 pour les envoyer au deuxième équipement 9 et vice versa. En effet, selon ce mode de réalisation, les applications sans fil des équipements éligibles 7-9 sont configurables en points d'accès. Ainsi, lorsque tous les moyens de communication (filaire et sans fil) entre deux équipements éligibles 7, 9 sont non disponibles, un équipement éligible intermédiaire 8 s'auto-configure en point d'accès pour router la transmission de données entre ces deux équipements 7, 9.

Le mode de réalisation de la Fig. 3 présente ainsi une couche supplémentaire de redondance basée sur le routage des données à travers le réseau sans fil 5 via les points d'accès disponibles 8 renforçant ainsi le niveau de sûreté du système de communication 1. De plus, ceci rend possible un monitoring ou une supervision étendue des communications de bout en bout du système de communication. On notera par ailleurs que le réseau sans fil est très robuste, adapté pour être utilisé dans le domaine avionique, et présente un format compatible avec un réseau filaire de type AFDX tout en étant suffisamment dissimilaire pour répondre également à une panne générique due au réseau filaire.10

Claims

REVENDICATIONS1. Système de communication dans un aéronef comportant un réseau filaire (3) interconnectant différents équipements (7-11) de l'aéronef et destiné à servir de support aux communications entre lesdits équipements, caractérisé en ce que ledit système comporte en outre un réseau sans-fil (5) configuré pour servir de support de communication entre des équipements éligibles (7-9) adaptés aux communications sans fil et ne pouvant plus communiquer par le réseau filaire.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau sans-fil (5) présente sur ses couches supérieures un protocole identique à celui du réseau filaire.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des unités de monitorage (23) configurés pour surveiller la disponibilité du réseau filaire (3) et pour faire basculer une communication entre deux équipements éligibles (7,9) sur le support du réseau sans-fil (5) lorsqu'aucune liaison physique (25, 27) entre lesdits deux équipements n'est opérante.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites unités de monitorage (23) sont configurées pour surveiller la couche physique du réseau filaire ou pour surveiller la confirmation de l'échange de données.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau sans fil (5) est configuré pour rester en mode veille tant que le réseau filaire est opérationnel.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau sans fil (5) est configuré pour réaliser à des instants prédéterminés un autotest de capacité de communication entre différents équipements éligibles et pour reporter tout équipement non répondant.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce chaque équipement éligible (7-9) comporte un circuit émetteur-récepteur sans fil (21) et une unité de monitorage (23), deux circuits émetteur-récepteur sans fil appartenant respectivement à deux équipements éligibles étant activés par les unités de monitorages correspondants lorsque tous les liens physiques entre lesdits deux équipements sont indisponibles.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens cryptographiques pour encoder et signer les messages diffusés à travers le réseau sans fil.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les équipements éligibles (7-9) sont configurables en points d'accès de sorte que lorsque tous les moyens de communication entre des premier et deuxième équipements éligibles sont non disponibles, un troisième équipement éligible se configure en point d'accès pour router la transmission de données entre lesdits premier et deuxième équipements.
10. Aéronef comportant un système de communication selon l'une quelconque des revendications précédentes.