JP6280590B2 - ネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュールを動作させる方法および装置 - Google Patents

Description

本発明はネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュールを動作させる方法および装置に関する。

現代の航空機では、アビオニクス「プラットフォーム」は、センサ、センサデータ集信装置、データ通信ネットワーク、無線周波数センサおよび通信機器、計算要素、エフェクタ、グラフィカルディスプレイといった様々な要素からなる。これらの構成要素は、データ通信ネットワーク上で他の構成要素と情報を共有しなければならない。

旧来のこれらのプラットフォーム要素の具体化は、「フェデレーテッドシステム」と呼ばれることの多い個別サブシステム要素の形のものである。フェデレーテッドシステムは、独自の専用論理、プロセッサ、入力／出力インターフェースを有する自己完結型パッケージにおける特定用途向けサブシステムである。複数の分離されたフェデレーテッドシステムは、共通のデータ元サブセットに依拠するが、フェデレーテッドシステム間で処理リソースおよびインターフェースを共用しない。

フェデレーテッドシステムへの依拠を低減しようとするこれまでの努力の結果として、ＡＲＩＮＣ６５３規格およびＡＲＩＮＣ６６４規格が導入された。ＡＲＩＮＣ６５３（Ａ６５３）は、例えば、フェデレーテッドシステム機能と関連付けられたアプリケーションが、そこで実行すべき独自のタイムスライス区分および独自のメモリ空間区分を許諾されるオペレーティングシステムである。このＡＲＩＮＣ６５３は、共通のプロセッサ上でホストされ、ＡＲＩＮＣ６６４パート７（Ａ６６４）に基づくアビオニクス・データ・ネットワークへの共通のインターフェースおよび配線を共用すべき複数のフェデレーテッドシステム機能であるものを可能にした。

これらのシステムにおいては、データが高い頻度でサンプリング、公開、送信され、ＡＲＩＮＣ６５３区分で実行されるアプリケーションは、アプリケーションによって生じる結果の入力データサンプル時間から処理出力までの遅延が十分に低くなることを保証するために、より頻繁に実行される。データ公開の頻度とアプリケーション実行の頻度のどちらも、データとデータの処理が同期された場合に必要となるはずの頻度よりも高い頻度になる傾向にある。

中継器、スイッチ、通信接続などを含む、専用データプロトコルを利用するデータネットワークを構築するのに利用されるネットワーク構成要素を、専用データのためのネットワークアーキテクチャの性能を保証するための準拠仕様の下で、例えば、Ａ６６４仕様によって定義されるネットワーク通信の性能の下で認定することができる。これらの認定ネットワーク構成要素は、通常、非認定または非準拠のネットワーク構成要素よりも高価であり、認定ネットワーク構成要素の開発、保守、または更新は、少なくとも一部は認定プロセスが原因で、製品化までの時間がより長引く結果となりうる。

米国特許第８１３５８０７号明細書

一態様において、ネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュールは、ネットワークに接続し、ネットワーク上で送信されるデータフレームを受信するように構成されたデータ入力ポートと、ネットワークプロトコルについて認定されていないネットワークスイッチに接続し、データフレームのセットをネットワークスイッチへ送信するように構成されたデータ出力ポートと、ネットワークプロトコル準拠試験のセットを有する試験モジュールと、試験モジュール、データ入力ポート、およびデータ出力ポートに接続された論理デバイスであって、データ入力ポートで受信されるデータフレームに対してネットワークプロトコル準拠試験のセットを実行し、データ出力ポートへ、ネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットを送信するように構成された論理デバイスと、を含む。

別の態様において、データフレームを送信し、ＡＲＩＮＣ６６４ネットワークについて認定されていないネットワークスイッチを含むネットワークは、ネットワークに接続されたデータ入力ポートおよびネットワークスイッチに接続されたデータ出力ポートを有するトラフィック・ポリシング・モジュールと、ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを有する試験モジュールと、試験モジュール、データ入力ポート、およびデータ出力ポートに接続された論理デバイスであって、データ入力ポートで受信されるデータフレームに対してフレームごとにＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを実行し、データ出力ポートを介してネットワークスイッチへ、ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するように構成された論理デバイスと、を含む。

さらに別の態様において、ネットワークアーキテクチャを動作させる方法は、ネットワークに接続されたトラフィック・ポリシング・モジュールのデータ入力ポートで、ネットワークからデータフレームを受信するステップと、トラフィック・ポリシング・モジュール内の論理デバイスにおいて、受信されたデータフレームに対してネットワークプロトコル準拠試験のセットを個別に実行するステップと、トラフィック・ポリシング・モジュールのデータ出力ポートに接続された、ネットワーク・プロトコル・ネットワークについて認定されていないネットワークスイッチへ、ネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するステップと、を含む。

航空機の例および航空機のアビオニクス・データ・ネットワーク・アーキテクチャの上面概略図である。 図１のアビオニクス・データ・ネットワークの例の概略図である。 トラフィック・ポリシング・モジュールを有するアビオニクス・データ・ネットワークのネットワークスイッチの概略図である。 トラフィック・ポリシング・モジュールを有するアビオニクス・データ・ネットワークを動作させる方法を示す流れ図である。 トラフィック・ポリシング・モジュールおよびスイッチ管理モジュールを有するアビオニクス・データ・ネットワークの代替のネットワークスイッチの概略図である。

本明細書に記載される本発明の実施形態は特化されたアビオニクス・データ・プロトコルに関して提供されているが、本明細書に記載される装置および方法は、データ生成構成要素のセットをデータ消費構成要素のセットと相互接続するデータ通信ネットワークを使用する任意の環境において実施することができることが理解されるであろう。本開示の実施形態は、定義されたネットワーク特性または仕様に従って動作するように構成されたデータ通信ネットワークを含むことができる。例えば、現代の航空機は、本明細書にその全体が組み入れられる、ＡＲＩＮＣ６６４パート７（Ａ６６４）仕様といったネットワーク規格によって定義されるデータネットワークを介して相互接続された構成要素のセットを動作させる。Ａ６６４仕様は、それだけに限らないが、冗長性、専用帯域幅、決定的サービス品質、およびネットワークスイッチング性能を含む準拠ネットワーク動作を定義する。

図１に示すように、航空機１０は、左エンジンシステム１２および右エンジンシステム１４として示される、少なくとも１つの推進機関を含むことができる。航空機１０は、それだけに限らないが、データ記憶部もしくはデータ処理部、または飛行管理システムやオートパイロットシステムといった機能システムを含む１つもしくは複数の航空機コンピュータ１８、およびライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）２０といった固定航空機構成要素のセット、またはビークルもしくは航空機のモジュラ構成要素をさらに含むことができる。航空機環境においては、航空機コンピュータまたはＬＲＵ２０は、ＡＲＩＮＣシリーズ規格によって定義されるような、特定の動作、相互運用性、またはフォークファクタ規格に従って動作するように設計することができる。図示の例示的実施形態において、航空機コンピュータ１８は、航空機１０の機首またはコックピットの近くに位置決めすることができ、ＬＲＵ２０は、航空機１０全体に位置決めすることができる。航空機コンピュータ１８およびＬＲＵ２０は、一連のデータ伝送経路２２、ネットワーク中継器、またはネットワークスイッチ１６を介して通信可能に結合されるように構成することができる。データ伝送経路２２は、イーサネット（登録商標）を含む有線接続といったそれぞれの構成要素１８、２０間の物理接続を含むこともでき、それだけに限らないが、ＷｉＦｉ（例えば８０２．１１ネットワーク）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを含む無線伝送接続を含むこともできる。総体として、航空機コンピュータ１８、ＬＲＵ２０、経路２２、およびスイッチ１６は、航空機のためのアビオニクス・データ・ネットワークを形成することができる。

ＬＲＵ２０は、例えば、完全に収納されたシステム、センサ、無線機、あるいは航空機機能を管理し、または運用するための他の補助機器を含むことができる。航空機コンピュータ１８またはＬＲＵ２０の少なくとも１つのセットは、例えば、データを生成することができ、データは、データをパッケージングして、経路２２またはスイッチ１６を介してアビオニクス・データ・ネットワーク上で送信されるべきデータフレームにする前に、またはパッケージングに備えて、変更し、計算し、または処理することができる。航空機コンピュータ１８またはＬＲＵ２０の少なくとも別の１つのセットは、例えば、アビオニクス・データ・ネットワーク上で送信されるデータを消費することができる。場合によっては、単一の航空機コンピュータ１８またはＬＲＵ２０が、データの生成と消費の両方を行うように動作することができる。本明細書で使用する場合、データの「ｃｏｎｓｕｍｅ」、「ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ」、または「ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ」は、それだけに限らないが、データの少なくとも一部分に対してコンピュータプログラム、ルーチン、計算、もしくはプロセスを実施もしくは実行すること、データをメモリに記憶すること、またはデータの少なくとも一部分をそれ以外のやり方で利用することを含むものと理解されるものである。

図示の航空機１０実施形態は、単に、本明細書に記載される本発明の実施形態において使用することのできる航空機１０の１つの非限定的な例にすぎない。相対的サイズ、長さ、エンジンの数、エンジンのタイプ、および様々な構成要素の位置を含む、図示の航空機１０実施形態の詳細は、特に指示しない限り、本発明の実施形態と密接に関係するものではない。

航空機コンピュータ１８やＬＲＵ２０といったいくつかの構成要素例においては、各構成要素は、保守、診断、または修理の目的で航空機に取り外し可能に固定することができるが、例えば、飛行中には、動かない状態で固定することができる。加えて、航空機コンピュータ１８およびＬＲＵ２０が説明されているが、航空機に対して固定された任意のデータ生成構成要素またはデータ受信構成要素もしくはデータ消費構成要素を、固定構成要素としての本発明の実施形態として含めることもできる。例えば、本明細書で使用される場合、飛行管理システム、プライマリ・フライト・ディスプレイ、コックピット・ディスプレイ・システム、オートパイロット、自動着陸システムといったシステムを固定構成要素とみなすこともできる。

図２に、本開示の実施形態による、Ａ６６４仕様に準拠したアビオニクス・データ・ネットワーク２４の概略図を示す。アビオニクス・データ・ネットワーク２４は、それだけに限らないが、第１の経路を定義する第１のスイッチングユニット２６のセットや、第２の経路、すなわち冗長経路を定義する第２のスイッチングユニット２７のセットといった、冗長なネットワーク・スイッチング・ユニットのセットを含むことができる。第１のスイッチングユニット２６および第２のスイッチングユニット２７は総体として、伝送経路２２を介した、航空機コンピュータ１８およびＬＲＵ２０との間のデータフレームの送信を経路指定するためのネットワークメッシュ２８を定義する。ネットワークメッシュ２８は、伝送経路２２における冗長性を提供するためのネットワーク・スイッチング・ユニット２６間の伝送経路２２のセットを有するものとしてさらに示されている。図２に示す本開示の実施形態は、単に、アビオニクス・データ・ネットワーク２４の１つの表現にすぎず、それだけに限らないが、航空機コンピュータ１８、ＬＲＵ２０、またはネットワーク・スイッチング・ユニット２６を含む、代替の構成、編成、および構成要素数量が想定されている。

次に図３を見ると、簡略化されたアビオニクス・データ・ネットワーク２４が示されており、データ生成元３０のセットが、対応する伝送経路２２を介して１つのネットワーク・スイッチング・ユニット２６を経由して、データ消費先３２のセットと通信可能に結合されている。理解しやすいようにただ１つのネットワーク・スイッチング・ユニット２６だけが示されており、図示のように、アビオニクス・データ・ネットワーク２４の任意の数のネットワーク・スイッチング・ユニット２６、またはスイッチングユニット２６のサブセットをさらに構成することができることが理解されるであろう。さらに、上述のように、データ生成元３０またはデータ消費先３２は、前述の航空機コンピュータ１８またはＬＲＵ２０のいずれかを含むことができ、本明細書では、データ伝送の方向の記述を提供するために生成元３０または消費先３２として記述されている。

ネットワーク・スイッチング・ユニット２６は、少なくとも１つの入力ポート３６、少なくとも１つの出力ポート３８、スイッチング論理４０、およびコントローラモジュール４２を有するスイッチコア３４と、入力ポート３６、出力ポート３８、試験モジュール４６、および論理デバイス４８を有するトラフィック・ポリシング・モジュール４４とをさらに含むことができる。スイッチコア３４は、コア３４のそれぞれの入力ポート３６で受けられる伝送経路２２を介してデータ生成元３０のセットと結合し、生成元３０によって生成されたデータフレームをスイッチコア３４に供給するように構成することができる。同様に、スイッチコア３４は、コア３４のそれぞれの出力ポート３８で受けられる伝送経路２２を介してデータ消費先３２と結合し、スイッチコア３４から消費先３２に向けられたデータフレームを送信するように構成することができる。データフレームは、それぞれのデータフレームのデータ生成元３０を定義するデータの少なくとも一部分、ならびに、データフレームの所定の１つまたは複数のデータ消費先３２を含むことができることが理解される。

図示のように、スイッチコア３４は、データ生成元３０またはデータ消費先３２のためのそれぞれの入力ポート３６または出力ポート３８を提供するが、代替の構成も想定される。例えば、１つの代替構成は、単一の入力ポート３６または出力ポート３８が第２のネットワーク・スイッチング・ユニット２６と結合するように構成されており、よって、第２のネットワーク・スイッチング・ユニット２６と結合された任意のデータ消費先のためのデータフレームを搬送することができることを想定する。前述のスイッチコア３４のポート３６、３８に加えて、スイッチコア３４は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４の入力ポート３６と接続するように構成された出力ポート３８、およびトラフィック・ポリシング・モジュール４４の出力ポート３８と接続するように構成された入力ポート３６も含む。この意味において、スイッチコア３４は、例えば、データ生成元３０（すなわち、生成元３０からデータフレームを受信するだけにすぎない）およびデータ消費先３２（すなわち、消費先３２へデータフレームを送信するだけにすぎない）とは単方向通信状態とすることができるが、スイッチコア３４とトラフィック・ポリシング・モジュール４４とは、構成要素３４、４４間でデータフレームを送受信する双方向通信状態とすることができる。

伝送経路２２およびスイッチコア３４の入力ポート３６または出力ポート３８は、利用される特定の経路２２によって定義することもでき、例えば、Ａ６６４仕様によって定義することもできる。例えば、伝送経路２２がイーサネット（登録商標）コードであるとき、入力ポート３６のセットおよび出力ポート３８のセットは、例えば、１０／１００ギガビット／秒の帯域幅の速度で動作するように構成されたイーサネット（登録商標）ポートといった、物理インターフェースを含むことができる。別の例では、伝送経路２２が無線伝送であるとき、入力ポート３６のセットおよび出力ポート３８のセットは、１つまたは複数のアンテナとすることができる。追加構成または代替構成も想定される。

逆に、スイッチコア３４とトラフィック・ポリシング・モジュール４４との間の接続は、スイッチコア３４をデータ生成元３０またはデータ消費先３２と接続するのと同じまたは異なる伝送経路２２またはポート３６、３８を利用するように構成することもできる。１つの非限定的な例では、スイッチコア３４とトラフィック・ポリシング・モジュール４４との間の接続は、イーサネット（登録商標）「コードの伝送経路２２を利用するように構成することができるが、物理インターフェースの入力ポート３６および出力ポート３８は、例えば、「Ｘ」アタッチメント・ユニット・インターフェース（ＸＡＵＩ）イーサネット（登録商標）規格の下で、１０ギガビット／秒の帯域幅速度で動作するように構成することができる。さらに別の例では、物理インターフェースの入力ポート３６および出力ポート３８は、４０ギガビット／秒、または１００ギガビット／秒の帯域幅速度で動作するように構成することができる。さらに、スイッチコア３４とトラフィック・ポリシング・モジュール４４との間の双方向通信は、単一の、または組み合わされた入力ポート３６／出力ポート３８および単一の伝送経路２２を介して伝送することもできる。本明細書ではいくつかの伝送経路２２および入力ポート３６または出力ポート３８について記述されているが、本開示の実施形態では、利用される経路２２またはポート３６、３８がＡ６６４仕様と互換性を有し、またはＡ６６４仕様に準拠していることが想定されている。

スイッチコア３４のスイッチング論理４０およびコントローラモジュール４２は、必要に応じて、コア３４のデータフレームを経路指定するように共に動作することができる。例えば、コントローラモジュール４２は、コントローラと、コントローラモジュール４２またはスイッチング論理４０の動作を制御するための実行可能命令セットを有するコンピュータプログラムの一部分を含むための適切なメモリとをさらに含むことができる。プログラムは、機械実行可能命令またはデータ構造を搬送し、または記憶するための機械可読媒体を含むことができるコンピュータプログラム製品を含むことができる。そうした機械可読媒体は、汎用もしくは専用のコンピュータまたはプロセッサを備える他の機械によってアクセスされうる任意の利用可能な媒体とすることができる。一般に、そうしたコンピュータプログラムは、特定のタスクを行うという技術的効果を有し、または特定の抽象データ型を実施する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含むことができる。実施に際しては、コントローラモジュール４２の１つまたは複数の関数またはルーチンをアルゴリズムに変換することができ、そのアルゴリズムを、コントローラまたはコントローラモジュール４２が実行するための、実行可能命令のセットを含むコンピュータプログラムに変換することができる。

一例では、コントローラモジュール４２は、スイッチコア３４の入力ポート３６に供給されるデータフレームについての所定のデータ消費先３２を、データフレーム内のデータに少なくとも一部は基づいて決定することができる。コントローラモジュール４２は次いでスイッチング論理４０に、そのデータフレームを、配信のために所定のデータ消費先３２と関連付けられた出力ポート３８へ経路指定し、転送するよう命じることができる。別の例では、コントローラモジュール４２は、入力ポート３６で受信されたデータフレームが妥当性を確認され、検証され、または受信入力ポート３６からの到来を許可されるかどうかの判定を行うように構成することができる。到来データフレームが無効な、検証されていない、または許可されていない受信入力ポート３６で受信されるときに、コントローラモジュール４２は、スイッチング論理４０に、例えば、そのデータフレームを宛先３２まで転送せずに無視し、または廃棄するよう命じるように構成することができる。この意味において、コントローラモジュール４２は、許可されたデータフレームだけがアビオニクス・データ・ネットワーク２４またはネットワーク・スイッチング・ユニット２６を介して伝送されることを保証するように構成することができる。

さらに別の例では、コントローラモジュール４２は、スイッチング論理４０に、（上述のように、任意の許可されていないデータフレームを無視し、または廃棄した後で）１つまたは複数の入力ポート３６で受信されたデータ・フレーム・トラフィックを、例えば、タイミングまたは優先順位を保持するために受信データフレームを順次の先入れ先出し（ＦＩＦＯ）待ち行列に入れることによって、トラフィック・ポリシング・モジュール４４と接続された出力ポート３８へ切り換え、宛先指定し、または転送するよう命じるように構成することができる。コントローラモジュール４２は次いでスイッチング論理４０に、トラフィック・ポリシング・モジュール４４によってスイッチコア３４に戻されたデータフレームを、配信のために所定のデータ消費先３２と関連付けられた出力ポート３８へ切り換え、宛先指定し、または転送するよう命じることができる。

トラフィック・ポリシング・モジュール４４の試験モジュール４６は、伝送規格またはネットワーク規格に従ったデータフレームのための準拠試験のセットを含むことができる。例えば、試験モジュール４６は、それだけに限らないが、Ａ６６４仕様によって定義される、帯域幅割り振りギャップ（ＢＡＧ）試験、ジッタ試験、または最大フレームサイズ（Ｓｍａｘ）試験を含む、Ａ６６４準拠試験のセットを含むことができる。Ａ６６４仕様によって定義される追加の試験を含むことができ、準拠試験のセットは、少なくとも、認定されたネットワーク・スイッチング・ユニット２６を動作させるためのＡ６６４試験を含むものと想定される。コントローラモジュール４２について同様に説明したように、準拠試験のセットは、試験モジュール４６において、特定のタスクを行うという技術的効果を有し、または特定の抽象データ型を実施する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含むコンピュータプログラムによって実施することができる。

トラフィック・ポリシング・モジュール４４の論理デバイス４８は、試験モジュール４６、トラフィック・ポリシング・モジュール４４の入力ポート３６、トラフィック・ポリシング・モジュール４４の出力ポート３８に接続することができ、データ入力ポート３６で受信されるデータフレームに対して試験モジュール４６からの準拠試験のセットを実行するように構成された論理を含むことができる。準拠試験のセットは、データフレームに対してフレームごとに実行される。すなわち、準拠試験の少なくとも一部が、トラフィック・ポリシング・モジュール４４によって受信されたデータフレームに対して個別に実行される。データフレームに対する準拠試験の少なくとも一部を実行した結果、少なくとも１つの準拠試験が失敗することになる場合には、論理デバイス４８は、データフレームを無視し、廃棄し、またはデータフレームを先へ送ることを拒否するように構成されている。言い換えると、論理デバイス４８は、Ａ６６４準拠試験の少なくとも一部に準拠していない任意のデータフレームを無視し、廃棄し、またはデータフレームを先へ送ることを拒否するように構成されている。

準拠データフレームのセット（すなわち、Ａ６６４準拠試験に合格するデータフレーム）だけが、スイッチコア３４へ配信して、１つまたは複数のデータ消費先３２へ配信するために、トラフィック・ポリシング・モジュール４４のデータ出力ポート３８へさらに伝送される。データフレームに対する準拠試験のセットの実行は、入力ポート３６に到来するデータフレームの順番に、すなわち、ＦＩＦＯベースで行われる。論理デバイス４８の例には、それだけに限らないが、コントローラまたはプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が含まれうる。

本開示の実施形態の動作時に、データ生成元３０によって生成されたデータフレームは、伝送経路２２を介してアビオニクス・データ・ネットワーク２４へ配信される。データフレームはネットワーク・スイッチング・ユニット２６へ送信され、データフレームは、最終的には、トラフィック・ポリシング・モジュール４４のデータ入力ポート３６で受信される。トラフィック・ポリシング・モジュール４４は、論理デバイス４８が、試験モジュール４６において、トラフィック・ポリシング・モジュール４４によって受信されたデータフレームに対して（フレームごとにＦＩＦＯベースで）準拠試験のセットを実行するように動作する。トラフィック・ポリシング・モジュール４４は次いで、出力ポート３８を介して、Ａ６６４準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけをスイッチコア３４へ送信し、コントローラモジュール４２およびスイッチング論理４０は、データフレームをそれぞれの所定の１つまたは複数のデータ消費先３２へ配信するように共に動作する。

前述のように、トラフィック・ポリシング・モジュール４４は、認定されたネットワーク・スイッチング・ユニット２６を動作させるためにデータフレームのＡ６６４準拠を保証する。この意味において、通常はＡ６６４仕様について非認定、非準拠、または不適合である「既製の」スイッチコア３４を、本明細書に記載されるトラフィック・ポリシング・モジュール４４と結合されたときにＡ６６４準拠のアビオニクス・データ・ネットワーク２４において選択し、実装することができる。この意味において、トラフィック・ポリシング・モジュール４４は、非認定、非準拠、または不適合のスイッチコア３４を、Ａ６６４スイッチング仕様に準拠したものにする。

本開示の実施形態は、例えば、トラフィック・ポリシング・モジュール４４が、（上述のように）受信されたデータフレームを転送するスイッチコア３４を介してアビオニクス・データ・ネットワーク２４上で送信されるデータフレームを受信する構成を含むことができる。逆に、本開示の実施形態は、例えば、トラフィック・ポリシング・モジュール４４が、データ生成元３０から、またはネットワーク２４上で送信されるデータフレームを受信し、それらのデータフレームを順次にトラフィック・ポリシング・モジュール４４に提供する別の構成要素から、アビオニクス・データ・ネットワーク２４上で送信されるデータフレームを直接受信する構成を含むこともできる。

さらに、本開示の追加の実施形態は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４とスイッチコア３４との間の伝送経路２２が、データ生成元３０からデータ消費先３２へのアビオニクス・データ・ネットワーク２４の準拠データフレームの伝送のボトルネックを防ぐのに十分な速さの伝送速度で動作する構成を含むこともできる。本開示のさらに別の実施形態は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４または論理デバイス４８の少なくとも１つが、データ生成元３０からデータ消費先３２へのアビオニクス・データ・ネットワーク２４の準拠データフレームの伝送のボトルネックを防ぐのに十分な速さの実行速度でデータフレームに対して準拠試験のセットを実行するように構成されている構成を含むこともできる。いかなるそうした構成においても、トラフィック・ポリシング・モジュール４４を含むことにより、ネットワーク・スイッチング・ユニット２６をＡ６６４仕様について非準拠とすべきではない。

図４に、本明細書に記載されるアビオニクス・データ・ネットワーク２４アーキテクチャを動作させるための例示的方法６０を示す。まず、データフレームを受信するステップ７０が行われて、アビオニクス・データ・ネットワーク２４に接続されたトラフィック・ポリシング・モジュール４４のデータ入力ポート３６で、ネットワーク２４からデータフレームを受信する。次に、準拠試験を実行するステップ８０は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４内の論理デバイス４８において、受信データフレームに対するＡ６６４準拠試験のセットを、フレームごとに実行するステップを含む。ポリシング仕様に準拠しないいかなるフレームも拒否されるものとする。実行するステップ８０に続いて、準拠データフレームを送信するステップ９０は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４のデータ出力ポート３８に接続された、Ａ６６４ネットワークについて認定されていないネットワーク・スイッチ・コア３４へ、Ａ６６４準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するステップを含む。

図示の順序は例示のためのものにすぎず、方法６０をいかなる点においても限定するためのものではなく、本方法の各部分は異なる論理順で進むこともでき、追加部分または間に入る部分を含むこともでき、本方法の前述の各部分を複数の部分に分割することもでき、本方法の前述の各部分を、前述の方法から逸脱することなく省くこともできることが理解されるものである。例えば、方法６０は、それだけに限らないが、Ａ６６４準拠試験のセットを、データフレームの受信より速い実行速度で受信データフレームに対して実行するステップ、準拠ポリシング試験の少なくとも一部に準拠していないデータフレームを廃棄するステップを含む追加的なステップを行うことができ、あるいは、実行するステップは、Ａ６６４仕様によって定義される、ＢＡＧ試験、ジッタ試験、またはＳｍａｘ試験の少なくとも１つを含むＡ６６４準拠試験のセットを実行するステップをさらに含む
図５に、本開示の第２の実施形態による代替のアビオニクス・データ・ネットワーク１２４を示す。第２の実施形態は第１の実施形態と類似したものである。したがって、類似した部分は類似した番号で識別され、第１の実施形態の類似部分の説明は、特に指示しない限り、第２の実施形態にも該当するものと理解される。第１の実施形態と第２の実施形態との違いは、アビオニクス・データ・ネットワーク１２４が、Ａ６６４準拠試験のセットを有し、トラフィック・ポリシング・モジュール４４、試験モジュール４６、または論理デバイス４８の少なくとも１つと接続するように構成されたスイッチ・マネージャ・モジュール１５０をさらに含むことができることである。スイッチ・マネージャ・モジュール１５０は、Ａ６６４準拠試験のセットをメモリに記憶し、非限定的な例として、ハードウェア初期設定時に、または構成要素の障害もしくはエラーが発生した場合に、Ａ６６４準拠試験を、トラフィック・ポリシング・モジュール４４、試験モジュール４６、または論理デバイス４８の少なくとも１つへダウンロードし、送信し、またはプログラムするようにさらに構成することができる。この意味において、トラフィック・ポリシング・モジュール４４、試験モジュール４６、または論理デバイス４８の少なくとも１つは、スイッチ・マネージャ・モジュール１５０に基づいて、プログラム可能、または再プログラム可能とすることができる。

スイッチ・マネージャ・モジュール１５０は、スイッチコア３４命令のセットを有し、スイッチコア３４、スイッチング論理４０、またはコントローラモジュール４２の少なくとも１つと接続するようにさらに構成することができる。スイッチ・マネージャ・モジュール１５０は、非限定的な例として、ハードウェア初期設定時に、または構成要素の障害もしくはエラーが発生した場合に、スイッチコア３４命令を、スイッチコア３４、スイッチング論理４０、またはコントローラモジュール４２の少なくとも１つへダウンロードし、送信し、またはプログラムするように構成することができる。

本開示の第２の実施形態は、トラフィック・ポリシング・モジュール４４またはスイッチコア３４がハードウェアにおいて「ハードウェアロック」され、または「認定ロック」されるようなトラフィック・ポリシング・モジュール４４またはスイッチコア３４の代替のプログラミング方法を提供し、それぞれのコード、試験、または命令への変更、改善、または更新を、各構成要素を、変更、改善、または更新についてそれぞれ再認定する必要なしで提供することができる。本開示の実施形態は、１つもしくは複数のトラフィック・ポリシング・モジュール４４、１つもしくは複数のネットワーク・スイッチング・ユニット２６、または１つもしくは複数のスイッチコア３４と接続するように構成されたスイッチ管理モジュール１５０を含むことができる。加えて、本開示の実施形態では、スイッチ管理モジュール１５０が、トラフィック・ポリシング・モジュール４４、スイッチコア３４、またはネットワーク・スイッチング・ユニット２６の一部であることも想定されている。

上記各図に示すもの以外の多くの他の可能な実施形態および構成も本開示によって企図されている。例えば、本発明の一実施形態は、ネットワーク・スイッチング・コア３４のセットにＡ６６４認定を与えるように構成された単一のトラフィック・ポリシング・モジュール４４を企図する。そうした実施形態において、それぞれのスイッチコア３４のためのデータフレームは、Ａ６６４準拠試験のセットの実行のためにトラフィック・ポリシング・モジュール４４を介して経路指定され、準拠データフレームが、所定のデータ消費先３２へのスイッチングまたは配信のために、それぞれの、または所定のスイッチコア３４へ配信される。別の実施形態において、トラフィック・ポリシング・モジュール４４またはスイッチ・マネージャ・モジュール１５０は、ポートミラーリング、デバッギング、飛行試験プロトコル、組込み試験（ＢＩＴ）プロトコル、性能モニタリング、または報告機能のサポートをさらに含むことができる。さらに別の実施形態において、本明細書に記載される入力ポート３６または出力ポート３８は、例えば、同等の速さの、またはより速い帯域幅速度をサポートすることのできる光インターフェースを提供することができる。加えて、様々な構成要素の設計および配置を、いくつかの異なる直列型構成を実現することができるように再配置することもできる。さらに、本開示の実施形態では、データフレームの少なくとも一部に対する実行するステップ、処理するステップなどを記述しているが、本開示の実施形態は、各ステップの動作にかかわらず、データフレームのデータが変更されず、または修正されないままであるステップも想定している。

本明細書で開示する実施形態は、アビオニクス・データ・ネットワークにおいてトラフィック・ポリシング・モジュールを動作させるための装置および方法を提供する。その技術的効果は、上述の実施形態が認定された、または認定可能なＡ６６４ネットワークスイッチの動作を可能にすることである。上記実施形態において実現することのできる一利点は、上述の実施形態が、通常はＡ６６４仕様の下で認定されていない市販の既製の構成要素の使用を可能にすることである。というのは、Ａ６６４認定ポリシングがトラフィック・ポリシング・モジュールにおいて実施されるからである。市販の既製の構成要素は、通常、その認定された均等物よりも安価であり、結果としてより安価なＡ６６４準拠のデータネットワークの構成が得られる。上述の実施形態の別の利点は、トラフィック・ポリシング・モジュールが、いくつかの論理デバイスを使用して、必ずしもあつらえた、またはカスタマイズされたＡＳＩＣスイッチ製品に依拠しなくてもＡ６６４準拠試験を実行することができ、ＡＳＩＣスイッチ製品のカスタマイズに関連した開発労力が低減され、または不要となることである。

上述の実施形態のさらに別の利点は、認定のために「固定化」することのできる類似したコアハードウェア構成要素を利用し、スイッチ管理モジュールによってコードを開発、改善、または更新することによって、トラフィック・ポリシング・モジュールを迅速に開発することができ、そのため、更新と関連付けられるそれぞれのハードウェアを再認定する必要なしでコードを独立して認定することができることである。これにより、全体としてのトラフィック・ポリシング・モジュール、ネットワーク・スイッチング・ユニット、およびアビオニクス・データ・ネットワークのための開発サイクルが短縮され、よって、本開示の実施形態の製品化までの時間が改善される。

まだ説明されていない範囲において、様々な実施形態の異なる特徴および構造を、必要に応じて他の特徴および構造と組み合わせて使用することができる。ある特徴が各実施形態において例示されえないことは、その特徴を例示することができないと解釈されるべきことではなく、説明を簡単にするためになされているものである。よって、新しい実施形態が明示的に記述されているか否かにかかわらず、異なる実施形態の様々な特徴を、新しい実施形態を形成するように必要に応じて混合し、組み合わせることができる。さらに、様々な要素「のセット（ａ ｓｅｔ ｏｆ）」が記載されているが、「セット（ａ ｓｅｔ）」は、ただ１つの要素を含めて、任意の数のそれぞれの要素を含みうるものであることが理解されるであろう。本明細書に記載されている特徴のあらゆる組み合わせまたは並べ換えが本開示によって包含されるものである。

この書面による説明は、例を使用して、最良の態様を含めて、本発明を開示すると共に、当業者が、任意の機器もしくはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含めて、本発明を実施することも可能にするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起される他の例を含みうるものである。そうした他の例は、そうした他の例が特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合には、または、そうした他の例が、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内に含まれるべきものである。
［実施態様１］
ネットワークに接続し、前記ネットワーク上で送信されるデータフレームを受信するように構成されたデータ入力ポートと、
ネットワークプロトコルについて認定されていないネットワークスイッチに接続し、前記データフレームのセットを前記ネットワークスイッチへ送信するように構成されたデータ出力ポートと、
ネットワークプロトコル準拠試験のセットを有する試験モジュールと、
前記試験モジュール、前記データ入力ポート、および前記データ出力ポートに接続された論理デバイスであって、前記データ入力ポートで受信される前記データフレームに対して前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを実行し、前記データ出力ポートへ、前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットを送信するように構成された前記論理デバイスと
を含む、ネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様２］
前記データ入力ポートおよび前記データ出力ポートは物理インターフェースをさらに含む、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様３］
物理インターフェースがイーサネット（登録商標）ポートである、実施態様２に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様４］
前記データ入力ポートまたは前記データ出力ポートの少なくとも１つが１０ギガビット／秒の通信結合をさらに含む、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様５］
前記論理デバイスは、ネットワークプロトコル準拠試験の少なくとも一部に準拠していないデータフレームを廃棄するように構成されている、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様６］
前記論理デバイスは、前記データ入力ポートで受信される前記データフレームに対して前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを先入れ先出しベースで実行する、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様７］
前記論理デバイスはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイをさらに含む、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様８］
前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを有し、前記試験モジュールまたは前記論理デバイスの少なくとも１つと接続するように構成されたスイッチ・マネージャ・モジュールをさらに含む、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様９］
前記スイッチ・マネージャ・モジュールは、前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットで前記試験モジュールをプログラムするように構成されている、実施態様８に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様１０］
前記ネットワークプロトコルはＡＲＩＮＣ６６４である、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様１１］
前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットは、帯域幅割り振りギャップ（ＢＡＧ）試験、ジッタ試験、または最大フレームサイズ（Ｓｍａｘ）試験の少なくとも１つを含む、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様１２］
ＡＲＩＮＣ６６４ネットワークについて認定されていないネットワークスイッチのセットに接続するように構成されたデータ入力ポートのセットおよびデータ出力ポートのセットをさらに含み、前記論理デバイスは、前記データ入力ポートのセットおよび前記データ出力ポートのセットに接続されており、前記論理デバイスは、所定のネットワークスイッチ宛先を有する、前記データ入力ポートのセットから受信される前記データフレームに対してＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを実行し、前記所定のネットワークスイッチ宛先に接続するように構成された前記データ出力ポートへ、準拠している前記データフレームのセットを送信するように構成されている、実施態様１０に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様１３］
前記データ入力ポートは、前記ネットワークスイッチに接続し、前記ネットワーク上で前記ネットワークスイッチへ送信されるデータフレームを受信するようにさらに構成されている、実施態様１に記載のネットワーク・トラフィック・ポリシング・モジュール。
［実施態様１４］
データフレームを送信し、ＡＲＩＮＣ６６４ネットワークについて認定されていないネットワークスイッチを含むネットワークであって、
前記ネットワークに接続されたデータ入力ポートおよび前記ネットワークスイッチに接続されたデータ出力ポートを有するトラフィック・ポリシング・モジュールと、
ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを有する試験モジュールと、
前記試験モジュール、前記データ入力ポート、および前記データ出力ポートに接続された論理デバイスであって、前記データ入力ポートで受信される前記データフレームに対してフレームごとに前記ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを実行し、前記データ出力ポートを介して前記ネットワークスイッチへ、前記ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するように構成された前記論理デバイスと
を含む、ネットワーク。
［実施態様１５］
ネットワークスイッチのセットに接続するように構成されたデータ入力ポートのセットおよびデータ出力ポートのセットをさらに含み、前記論理デバイスは、前記データ入力ポートのセットおよび前記データ出力ポートのセットに接続されており、前記論理デバイスは、所定のネットワークスイッチ宛先を有する、前記データ入力ポートのセットから受信される前記データフレームに対して前記ＡＲＩＮＣ６６４準拠試験のセットを実行し、前記所定のネットワークスイッチ宛先に接続するように構成された前記データ出力ポートへ、準拠している前記データフレームのセットを送信するように構成されている、実施態様１４に記載のネットワーク。
［実施態様１６］
前記データ入力ポートは、前記ネットワークスイッチに接続し、前記ネットワーク上で前記ネットワークスイッチへ送信されるデータフレームを受信するようにさらに構成されている、実施態様１４に記載のネットワーク。
［実施態様１７］
ネットワークアーキテクチャを動作させる方法であって、
ネットワークに接続されたトラフィック・ポリシング・モジュールのデータ入力ポートで、前記ネットワークからデータフレームを受信するステップと、
前記トラフィック・ポリシング・モジュール内の論理デバイスにおいて、前記受信されたデータフレームに対してネットワークプロトコル準拠試験のセットを個別に実行するステップと、
前記トラフィック・ポリシング・モジュールのデータ出力ポートに接続された、ネットワーク・プロトコル・ネットワークについて認定されていないネットワークスイッチへ、前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するステップと
を含む、方法。
［実施態様１８］
前記実行するステップは、前記受信されたデータフレームに対して前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを、データフレームの前記受信より速い実行速度で実行するステップ、をさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記ネットワークプロトコル準拠試験の少なくとも一部に準拠していないデータフレームを廃棄するステップ、をさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
前記実行するステップは、ＢＡＧ試験、ジッタ試験、またはＳｍａｘ試験の少なくとも１つを含むネットワークプロトコル準拠試験のセットを実行するステップ、をさらに含む、実施態様１７に記載の方法。

１０ 航空機
１２ 左エンジンシステム
１４ 右エンジンシステム
１６ ネットワークスイッチ
１８ 航空機コンピュータ
２０ ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）
２２ データ伝送経路
２４ アビオニクス・データ・ネットワーク
２６ ネットワーク・スイッチング・ユニット
２７ ネットワーク・スイッチング・ユニット
２８ ネットワークメッシュ
３０ データ生成元
３２ データ消費先
３４ スイッチコア
３６ データ入力ポート、受信入力ポート
３８ データ出力ポート
４０ スイッチング論理
４２ コントローラモジュール
４４ トラフィック・ポリシング・モジュール
４６ 試験モジュール
４８ 論理デバイス
６０ 例示的方法
７０ ステップ
８０ ステップ
９０ ステップ
１２４ アビオニクス・データ・ネットワーク
１５０ スイッチ・マネージャ・モジュール、スイッチ管理モジュール

Claims (10)

1. アビオニクスデータネットワーク（２４）であって、
   ＡＲＩＮＣネットワーク規格に非準拠のネットワークスイッチコア（３４）と、
   トラフィック・ポリシング・モジュール（４４）であって、
   前記ネットワークスイッチコア（３４）に接続し、前記ネットワークスイッチコア（ ３４）が受けた全てのデータフレームを受信するように構成されたデータ入力ポート （３６）と、
   前記ネットワークスイッチコア（３４）に接続し、前記ネットワークスイッチコア（ ３４）にデータフレームのセットを送信するように構成されたデータ出力ポート（３ ８）と、
   ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットを有する試験モジュール（４６）と、
   前記データ入力ポート（３６）と、前記データ出力ポート（３８）と、前記試験モジ ュールとに接続し、
   前記試験モジュール（４６）、前記データ入力ポート（３６）、および前記データ出力ポート（３８）に接続され、前記データ入力ポート（３６）で受信される前記データフレームに対して前記ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットを実行し、前記データ出力ポート（３８）へ、前記ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットを送信するように構成されたプロセッサと、
   を有する、前記トラフィック・ポリシング・モジュール（４４）と、
   を含む、アビオニクスデータネットワーク（２４）。
2. 前記データ入力ポート（３６）および前記データ出力ポート（３８）は物理インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のアビオニクスデータネットワーク（２４）。
3. 前記プロセッサは、前記データ入力ポート（３６）で受信される前記データフレームに対して前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを先入れ先出しベースで実行するフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を含む、請求項１または２に記載のアビオニクスデータネットワーク（２４）。
4. 前記トラフィック・ポリシング・モジュール（４４）は、前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットを有し、前記試験モジュール（４６）または前記プロセッサの少なくとも１つと接続するように構成されたスイッチ・マネージャ・モジュール（１５０）をさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載のアビオニクスデータネットワーク（２４）。
5. 前記ネットワークプロトコル準拠試験のセットは、帯域幅割り振りギャップ（ＢＡＧ）試験、ジッタ試験、または最大フレームサイズ（Ｓｍａｘ）試験の少なくとも１つを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のアビオニクスデータネットワーク（２４）。
6. 航空機に対して固定され、伝送路（２２）を介して前記データ入力ポート（３６）に接続されたデータ生成構成要素と、前記航空機に対して固定され、伝送路（２２）を介してデータ出力ポート（３８）に接続されたデータ消費構成要素とを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載のアビオニクスデータネットワーク（２４）。
7. ネットワークアーキテクチャを動作させる方法であって、
   ＡＲＩＮＣネットワーク規格に非準拠のネットワークスイッチコア（３４）のデータ入力ポート（３６）で、ＡＲＩＮＣネットワーク（２４）からデータフレームを受信するステップと、
   前記ネットワークスイッチコア（３４）に接続されたトラフィック・ポリシング・モジュール（４４）のデータ入力ポート（３６）へ全てのデータフレームを送信するステップと、
   前記トラフィック・ポリシング・モジュール（４４）内のプロセッサにおいて、前記受信されたデータフレームに対してＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットを個別に実行するステップと、
   前記トラフィック・ポリシング・モジュール（４４）のデータ出力ポートに接続された、前記ネットワークスイッチコア（３４）へ、前記ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットに準拠しているデータフレームのセットだけを送信するステップと を含む、方法。
8. 前記実行するステップは、前記受信されたデータフレームに対して前記ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験のセットを、データフレームの前記受信より速い実行速度で実行するステップ、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ＡＲＩＮＣネットワークプロトコル準拠試験の少なくとも一部に準拠していないデータフレームを廃棄するステップ、をさらに含む、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記実行するステップは、ＢＡＧ試験、ジッタ試験、またはＳｍａｘ試験の少なくとも１つを含むネットワークプロトコル準拠試験のセットを実行するステップ、をさらに含む、請求項７乃至９のいずれかに記載の方法。