用于飞机的数据通信网络的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于飞机的数据通信网络。
【背景技术】
[0002] 对于当代飞机，航空电子'平台'由多种组件（例如传感器、传感器数据集中器、数 据通信网络、射频传感器和通信设备、计算元件、效应器和图形显示器）来组成。这些组件 必须通过数据通信网络来共享信息。
[0003] 这些平台元件的遗留化身采取单独子系统元件的形式，常常称作"联合系统"。联 合系统是独立封装中的应用特定子系统，其中具有其自己的专用逻辑、处理器和输入/输 出接口。多个分离联合系统依靠数据源的公共子集，但是没有联合系统之间的处理资源和 接口的共享。
[0004] 降低对联合系统的依靠的先前工作引起ARINC 653和ARINC 664标准的引入。 ARINC 653 (A653)是一种操作系统，其中向例如与联合系统功能关联的各应用准予在其中 运行的其自己的时间片分区和其自己的存储器空间分区。这实现多个联合系统功能将要在 公共处理器上被托管并且基于ARINC 664第7部分（A664p7)共享到航空电子数据网络的 公共接口和布线的方面。
[0005] 在这些系统中，数据以较高频率来取样、发布和传送，以及在ARINC 653分区中运 行的应用更频繁地运行，以便确保应用所产生的结果具有充分低的输入数据取样时间到处 理输出（input-data-sample-time-to-processed-output)延迟。数据发布速率的频率和 应用执行的频率均趋向于比同步数据及其处理时原本所需的要更为频繁。
【发明内容】
[0006] 在一个实施例中，本发明涉及用于飞机的数据通信网络，具有提供数据的多个远 程输入单元（RIU)以及基于用于飞机的操作的数据的至少一部分来消耗消息的用户单元， 该数据通信网络包括：中央数据服务器（CDS)，异步连接到RIU ;当前值表（CVT)，在CDS中 提供，并且存储数据的当前版本；以及消息调度器，从CVT来形成消息，并且将该消息发送 给消息的至少对应调度器单元。
[0007] 技术方案1 :一种用于飞机的数据通信网络，具有提供数据的多个远程输入单元 (RIU)以及基于用于所述飞机的操作的所述数据的至少一部分来消耗消息的用户单元，所 述数据通信网络包括： 中央服务器（⑶S)，异步连接到所述RIU ; 当前值表（CVT)，在所述CDS中提供，并且存储所述数据的当前版本；以及 消息调度器，从所述CVT来形成消息，并且将所述消息发送给所述消息的至少对应用 户单元。
[0008] 技术方案2 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述消息具有预定消息格 式和定制消息格式中的至少一个。
[0009] 技术方案3 :如技术方案2所述的数据通信网络，还包括能够形成所述预定消息格 式或者所述定制消息格式中的至少一个的虚拟端系统、消息构造器或者处理器中的至少一 个。
[0010] 技术方案4 :如技术方案3所述的数据通信网络，其中，所述处理器包括分布式处 理器阵列。
[0011] 技术方案5 :如技术方案3所述的数据通信网络，其中，所述处理器能够通过处理 所述数据来形成消息。
[0012] 技术方案6 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述网络能够经由以太网、 IEEE 802. 3、ARINC 664第7部分、CAN总线、ARINC 429或ARINC 661中的至少一个来与所 述RIU或者所述用户单元中的至少一个进行接口。
[0013] 技术方案7 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述⑶S还包括存储器。
[0014] 技术方案8 :如技术方案7所述的数据通信网络，其中，所述存储器包括固态存储 器。
[0015] 技术方案9 :如技术方案7所述的数据通信网络，其中，所述存储器包括至少一个 循环缓冲器。
[0016] 技术方案10 :如技术方案9所述的数据通信网络，其中，所述消息存储在至少一个 循环缓冲器中。
[0017] 技术方案11 :如技术方案10所述的数据通信网络，其中，所述用户单元以不同数 据传输速率进行操作。
[0018] 技术方案12 :如技术方案11所述的数据通信网络，其中，多个循环缓冲器以不同 数据传输速率进行操作，以及所述至少一个消息存储在具有与所述用户单元相同的数据传 输速率的所述至少一个缓冲器中。
[0019] 技术方案13 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述消息调度器包括运行 于所述网络的通用计算机的可执行程序、运行于所述网络的专用计算机的可执行程序或者 所述网络上的专用逻辑中的至少一个。
[0020] 技术方案14 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述CDSXVT或消息调度 器中的至少两个跨所述网络来时间同步。
[0021] 技术方案15 :如技术方案1所述的数据通信网络，其中，所述数据XDS或CVT中的 所述至少一个跨所述网络来镜像。
【附图说明】
[0022] 附图包括： 图1是按照本发明的一个实施例的用于飞机的数据通信网络的示意图。
[0023] 图2是按照本发明的一个实施例的航空电子数据服务器的示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明的所述实施例针对具有航空电子数据服务器（ADS)的航空电子数据通信 网络以及用于飞机的组件的实施例，其支持向飞机上的任何目的地分布数据值的任何源的 需要。在可能的同时，本发明的实施例无需施加关于飞机的所有数据通路必须经过数据通 信网络的要求，因为将存在某些点对点流（例如，对于其，使其经过ADS将没有优势）。但 是，需要转换、互配、处理、同步、业务整形、策略、多播等的数据流的至少大多数能够获益于 ADS提供的功能性。
[0025] 如图1示意所示，飞机10示为具有多个远程输入单元（RIU) 12 (例如各种传感器 或仪表）以及至少一个用户单元14电连接到数据通信网络16用于飞机10的操作。每个 RIU 12可向数据通信网络16提供数据或数据帧，以及各用户单元14可基于原始数据的至 少一部分来消耗消息。用户单元14例如可包括附加航空电子系统、处理器、显示器或冗余 检验系统。RIU 12和用户单元14可按不同数据传输速率（其可由数据通信网络有效地管 理）来提供并且消耗数据。设想附加 RIU 12和/或用户单元14或者单元12、14的布置。 将会理解，虽然本发明的一个实施例在飞机环境中示出，但是本发明并不受此限，而是一般 应用于非飞机应用（例如其它移动应用和非移动工业、商业以及住宅应用）中的数据通信 网络。
[0026] 图2示出包括航空电子数据服务器（ADS) 18的数据通信网络的高级框图。ADS 18 可包括：多个物理RIU 20,连接到公共入口接口 22 ;入口端口调度器24 ;帧描述符管理器 (FDM) 25,具有描述符查找表（DLT) 26、策略器27和描述符多播分布器（DMD) 29 ;中央数据服 务器（CDS) 28 ;出口参数消息调度器（PMS) 30,具有参数消息构造器（PMC) 31 ;多个物理用户 单元32,连接到公共出口接口 34 ;以及多个虚拟链路36。
[0027] 每个RIU 20经由一个数据耦合38和至少一个数据队列40来连接到公共入口接 口 22,从而定义物理入口端口 42。数据耦合38可具有从物理连接器来接收数据帧的能力， 并且例如可包括物理连接器、例如以太网端口和/或软件或协议层兼容性，例如媒体接入 控制（MAC)或因特网协议（IP)路由选择或者串行接口。物理入口端口 42共同定义入口 物理接口 44。虽然示出有限数量的物理入口端口 42,但是设想可存在任何数量，其中一个 工作示例包括48个入口端口 42,其中前16个端口 42可以是例如以太网端口 42,以及其 余32个端口用于ARINC 429接口。设想备选数量的端口以及两个或更多接口的备选划分。 ADS 18能够与多个物理RIU 20和虚拟链路36数据协议、例如以太网、IEEE 802. 3、ARINC 664第7部分（A664p7)、CAN总线、ARINC 429 (A429)、ARINC 661和其它遗留协议等进行接 口。设想接口协议可以具有或者可以没有物理接口，并且可包括例如无线技术、例如蓝牙或 WiFi0
[0028] 公共入口接口 22还可连接到一个虚拟入口端口 46,其中端口 46经由数据队列40 向接口 22提供至少部分原始数据。虚拟入口端口 46共同定义入口虚拟接口 48。各物理和 /或虚拟入口端口 42、46能够向公共入口接口 22提供至少部分原始数据。
[0029] 入口端口调度器24接收来自公共入口接口 22的输入，向FDM 25和⑶S 28提供 输出，并且还可包括到达时间（ToA)记录器50和入口端口集中器52。策略器27可监测和 /或影响FDM 25的操作。DMD 29可提供到一组每出口端口描述符队列43 (其工作在先进先 出（FIFO)配置）的输出连接。如果同一消息将要传送给一个以上物理用户单元32,则DMD 29可将同一描述符写到每出口端口描述符队列43的一个以上每出口端口描述符队列。每 个每出口端口描述符队列43还连接到队列充溢程度接口 70。
[0030] ⑶S 28包括存储器，以用于存储至少一个循环缓冲器54、当前值表（CVT) 56和参 数消息表58。例如，CDS 28存储器可包括硬盘驱动器、固态驱动器、四倍数据速率（QDR)存 储器或者为了冗余度所设置的多个存储器元件。在所示实施例中，CDS 28包括三个循环缓 冲器54,各通过其进行操作的数据速率来定义，例如10兆位/每秒（Mbps)循环缓冲器60、 100 Mbps循环缓冲器62和1千兆位/每秒（Gbps)循环缓冲器64。在各循环缓冲器54中， 最早存储的数据采用从入口端口调度器24的输出到达的最新数据来改写。
[0031] 各物理用户单元32经由一个数据耦合38和至少一个数据队列（例如一组每出口 端口数据消息队列41)连接到公共出口接口 34,从而定义物理出口端口 66。物理出口端口 66共同定义出口物理接口 68。各物理出口端口 66的每个每出口端口数据消息队列41还 连接到队列充溢程度接口 70。公共出口接口 34还可连接到一个虚拟出口端口 72,其中端 口 72经由数据队列40从接口 34接收消息。虚拟出口端口 72共同定义出口虚拟接口 74。 设想各物理出口端口 66可与一个数据消息队列41、但与任何数量的每出口端口数据描述 符队列43关联，其中所示实施例对每物理出口端口 66、72具有例如一个数据队列41和四 个描述符队列43。
[0032] 出口参数消息调度器（PMS)30还可包括出口仲裁器、例如基于规则的调度器76， 其可使用队列充溢程度接口 70来确定从每出口端口描述符队列43的哪一个接收DMD 29 所提供的描述符。那个描述符用来读取和检验来自CDS 28的所指定数据帧。如果该帧经 过这样检验，则PMS 30还可经过公共出口接口 34把来自⑶S 28的输出提供给物理出口端 口 66,其与每出口端口描述符队列43 (从其中接收描述符）关联。
[0033] 出口参数消息调