对于飞行器的数据通信网络的制作方法
【专利说明】对于飞行器的数据通信网络
【背景技术】
[0001] 对于当代飞行器，航空电子设备'平台'由例如传感器、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、操纵装置和图形显示器等多种元件组成。这些 部件必须通过数据通信网络彼此共享信息。
[0002] 这些平台元件的遗留化身采用通常称为"联邦系统"的个体子系统元件的形式。联 邦系统是具有其自身的专用逻辑、处理器和输入/输出接口的自包含封装件中的专用子系 统。多个且独立的联邦系统依靠数据源的共同子集，但缺乏联邦系统之间处理资源和接口 的共享。
[0003] 之前努力减少对联邦系统的依赖导致引入ARINC 653和ARINC 664标准。ARINC 653 (A653)是操作系统，其中每个应用（例如，与联邦系统功能关联的）被授予要执行所在 的它自己的时间片分区和它自己的存储器空间分区。这使是多个联邦系统功能的事物能够 在共同处理器上托管并且共享共同接口以及基于ARINC 664部分7 (A664p7)布线到航空 电子设备数据网络。
[0004] 在这些系统中，以较高频率对数据采样、发布并且传送它并且在ARINC 653分区 中执行的应用更频繁地运行以便确保由应用产生的结果具有足够低的输入数据样本时间 到处理输出延迟。数据发布速率的频率和应用执行的频率两者趋于比如果数据和它的处理 同步则将必需的更频繁。
【发明内容】
[0005] 在一个实施例中，本发明涉及用于服务与飞行器(其具有调度器并且由单个服务 器服务）的数据通信网络通信的多个数据队列的方法，该方法包括由调度器确定对于数据 队列的优先级值来限定优先级值的数据集、由调度器确定对于数据队列的充满度值来限定 充满度值的数据集以及基于确定的优先级值的数据集和充满度值的数据集来服务数据队 列。
[0006] 提供一种用于服务与飞行器的数据通信网络通信的多个数据队列的方法，所述飞 行器具有调度器并且由单个服务器服务，所述方法包括： a) 由所述调度器确定对于所述数据队列的优先级值来限定优先级值的数据集； b) 由所述调度器确定对于所述数据队列的充满度值来限定充满度值的数据集；以及 c) 基于确定的优先级值的数据集和充满度值的数据集来服务所述数据队列。
[0007] 在一个实施例中，其中对于所述数据队列的充满度值包括每数据队列充满度值或 所有数据队列的共同充满度值中的至少一个。
[0008] 在一个实施例中，其中确定充满度值包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数 据队列的充满度值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中 的至少一个。
[0009] 在一个实施例中，其中对于所述数据队列的优先级值包括每数据队列优先级值或 所有数据队列的共同优先级值中的至少一个。
[0010] 在一个实施例中，其中确定优先级值包括确定对于与单个出口端口耦合的每个数 据队列的优先级值或确定对于具有至少一个数据队列的每个出口端口的共同优先级值中 的至少一个。
[0011] 在一个实施例中，其中所述服务根据每数据队列先进先出准则。
[0012] 在一个实施例中，其中所述服务包括从存储器接收存储的数据、形成从所述存储 的数据得到的定制消息以及将所述定制消息传送到至少一个订户单元。
[0013] 在一个实施例中，其中所述服务包括服务多个出口端口中的一个，其中每个出口 端口包括多个数据队列。
[0014] 在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据严格调度而发生。
[0015] 在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据加权调度而发生。
[0016] 在一个实施例中，其中根据加权调度而服务每个出口端口通过与飞行关键系统连 接的出口端口而加权。
[0017] 在一个实施例中，其中服务每个出口端口根据预定算法而发生。
[0018] 在一个实施例中，其中服务所述数据队列根据预定算法或加权调度中的至少一个 而发生。
[0019] 在一个实施例中，其中根据加权调度而服务所述数据队列通过与飞行关键系统连 接的出口端口而加权。
[0020] 在一个实施例中，其中所述数据队列包括消息描述符队列。
【附图说明】
[0021] 在图中： 图1是根据本发明的一个实施例的对于飞行器的数据通信网络的示意图。
[0022] 图2是根据本发明的一个实施例的航空电子设备数据服务器的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 描述的本发明的实施例针对航空电子数据通信网络的实施例，该航空电子数据通 信网络具有航空电子设备数据服务器（ADS)和对于飞行器的部件，该航空电子数据通信网 络支持使数据值的任何源分布到飞行器上的任何目的地的需要。尽管可能，本发明的实施 例因为将存在某些点到点流(例如，对其将没有使它们经过ADS的优势）而不必施加飞行器 的所有数据路径必须通过数据通信网络这一要求。然而，需要转换、互相作用、处理、同步、 流量定形、监管、多播等的数据流中的至少大部分可以从ADS提供的功能性中获益。
[0024] 如在图1中示意地示出的，示出飞行器10,其具有多个远程输入单元（RIU)12 (例 如各种传感器或仪器）和电连接到数据通信网络16用于操作飞行器10的至少一个订户单 元14。每个RIU 12可向数据通信网络16提供数据或数据帧，并且每个订户单元14可基于 原始数据中的至少一些消耗消息。订户单元14可例如包括额外的航空电子设备系统、处理 器、显示器或冗余验证系统。RIU 12和订户单元14可以不同的数据传送速率提供和消耗 数据，这些数据传送速率有效地被数据通信网络管理。设想额外的RIU 12和/或订户单元 14或单元12、14的放置。将理解尽管在飞行器环境中示出本发明的一个实施例，本发明不 这样受限制并且具有对非飞行器应用（例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用） 中的数据通信网络的普遍适用。
[0025] 图2示出数据通信网络的高级框图，该数据通信网络包括航空电子设备数据服务 器（ADS)18。ADS 18可包括：连接到共同入口接口 22的多个物理RIU 20 ;入口端口调度器 24 ;帧描述符管理器（FDM) 25,其具有描述符查找表（DLT) 26、策略器27和描述符多播分配 器（DMD) 29 ;中央数据服务器（CDS) 28 ;出口参数消息调度器（PMS) 30,其具有参数消息构 造器（PMC) 31 ;多个物理订户单元32,其连接到共同出口接口 34 ;和多个虚拟链路36。
[0026] 每个RIU 20经由一个数据耦合38和至少一个数据队列40连接到共同入口接口 22,从而限定物理入口端口 42。数据耦合38可具有从物理连接器接收数据帧的能力，并且 可例如包括物理连接器(例如以太网端口）和/或软件或协议层兼容性(例如媒体访问控制 (MAC)或互联网协议（IP)路由，或串行接口）。共同地，物理入口端口 42限定入口物理接口 44。尽管示出有限数量的物理入口端口 42,设想可存在任何数量，其中一个工作示例包括 四十八个入口端口 42,其中前十六个端口 42可以是例如以太网端口 42,并且剩余的三十二 个端口是对于ARINC 429接口。设想备选数量的端口，以及两个或以上接口的交替划分。 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 部分 7 (A664p7)、CAN 总线、ARINC 429 (A429)、ARINC 661 和其他遗留协议，等）对接。 设想对接协议可具有或可不具有物理接口，并且可包括例如无线技术，例如Bluetooth或 WiFi0
[0027] 共同入口接口 22可进一步连接到至少一个虚拟入口端口 46,其中端口 46经由数 据队列40向接口 22提供至少一些原始数据。共同地，虚拟入口端口 46限定入口虚拟接口 48。每个物理和/或虚拟入口端口 42、46能够向共同入口接口 22提供至少一些原始数据。
[0028] 入口端口调度器24从共同入口接口 22接收输入、向FDM 25和⑶S 28提供输出， 并且可进一步包括到达时间（ToA)记录器50和入口端口集中器52。策略器27可监视和/ 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的输出连接，该组 每出口端口描述符队列43采用先进先出（FIFO)配置操作。如果相同的消息要传送到超过 一个物理订户单元32, DMD 29可将相同的描述符写入每出口端口描述符队列43中的超过 一个。每个每出口端口描述符队列43进一步连接到队列充满度接口 70。
[0029] ⑶S 28可包括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的存储器。例如，⑶S 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 储器或为了冗余而设置的多个存储器元件。在图示的实施例中，CDS 28包括三个循环缓冲 器54,每个由它操作所在的数据速率限定，例如10兆位每秒（Mbps)循环缓冲器60、100Mbps 循环缓冲器62和1千兆每秒（Gbps)循环缓冲器64。在每个循环缓冲器54中，最早存储的 数据由入口端口调度器24用来自输出的最新数据重写。
[0030] 每个物理订户单元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)连接到共同出口接口 34,从而限定物理出口端口 66。共同地，物理 出口端口 66限定出口物理接口 68。每个物理出口端口 66的每个每出口端口数据消息队列 41进一步连接到队列充满度接口 70。共同出口接口 34可进一步连接到至少一个虚拟出口 端口 72,其中该端口 72经由数据队列40从接口 34接收消息。共同地，虚拟出口端口 72限 定出口虚拟接口 74。设想每个物理出口端口 66可与一个数据消息队列41关联但与任何数 量的每出口端口数据描述符队列43关联，其中图示的实施例具有例如每物理出口端口 66、 72 -个数据队列41和四个描述符队列43。
[0031] 出口参数消息调度器（PMS) 30可进一步包括出口仲裁器，例如基于规则的调度器 76,其可使用队列充满度接口 70来确定从每出口端口描述符队列43中的哪一个接收由DMD 29提供的描述符。该描述符用于读取并且验证来自CDS 28的规定数据帧。如果帧这样被 验证，PMS 30可进一步通过共同出口接口 34向物理出口端口 66提供来自⑶S 28的输出， 该物理出口端口 66与从其接收描述的每出口端口描述符队列43关联。
[0032] 出口参数消息调度器（PMS) 30可进一步包括参数消息构造器（PMC) 31，其可使用 参数消息表58的内容和CVT 56和/或循环缓冲器54 (例如，如果它包含A429多字消息） 中包含的数据值来始发消息的创建以供订户单元32和/或出口端口 66、72消耗。
[0033] PMS 30、基于规则的调度器76和/或PMC 31可例如包括