一种异构型的fc-ae-1553网络系统及交换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据总线技术领域，尤其涉及一种异构型的FC-AE-1553网络系统及交换方法。
【背景技术】
[0002]随着航空航天电子数据总线的发展，MIL-STD-1553B因其速率只有IMbps,越来越不能满足高速率应用的场合，而光纤通道协议(FiberChannel，FC)是目前广泛应用于美国第四代战机的一种串行通信协议，集合了通道与网络两者的优点。FC是美国国家标准协会(ANSI)的X3T11小组于1988年开始制定的一种高速串行通信协议，目前已形成一个庞大的网络协议簇。FC是一种完全开放的商业标准，有专门针对航空电子应用环境的FC-AE协议子集，如FC-AE-1553，FC-AE-ASM，FC-AE-RDMA等。FC-AE标准所涉及的应用协议具有实时性、高带宽、低延迟、低误码率的特点，应用到了 F-18E/F、AH-64D、B-1B、MV22、JSF等航空器的航电系统中。其中FC-AE-1553协议因其能够兼容传统的MIL-STD-1553B协议，受到大家的广泛关注。目前，国内军用航空领域也开始部署采用FC-AE网络。
[0003]目前FC-AE网络分为交换型的FC-AE-1553系统与基于无源光网络的总线型FC-AE-1553系统.前者支持的节点个数多，还可兼容其它FC-4层协议；后者适合应用于节点个数较少，总线带宽1Gbps以下，功耗要求苛刻的场合。但实际上现在的舰载、星载等应用场景都比较复杂，往往对两种结构都有需求。目前尚无支持两种拓扑结构的混合型FC-AE-1553总线系统。
【发明内容】
[0004]鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种异构型的FC-AE-1553网络系统。
[0005]一种异构型的FC-AE-1553网络系统，包括:
[0006]交换型FC-AE-1553网络系统、总线型FC-AE-1553网络系统、以及MIL-STD-1553B总线网络系统。
[0007]进一步的，所述交换型FC-AE-1553网络系统通过交换机互联，包括:网络控制器(NC)、网络终端NTF1、交换机(SW)，其中:
[0008]所述网络控制器(NC)用于实现异构FC-AE-1553网络的控制与管理。NC通过交换机直接调度NTFi，通过PON桥实现对NTPi的管理与调度，并且，通过1553B桥实现对MIL-STD-1553B RT终端的控制与管理。
[0009]网络终端NTF1:交换型FC-AE-1553网络系统中的网络终端标识为NTFi，同一个网络终端可以属于不同的FC-AE-1553逻辑组，只有属于同一 FC-AE-1553逻辑组的网络终端之间可以实现互相直接通信。
[0010]交换机(SW):用于支持NC，NTFi, 1553桥，PON桥的接入。
[0011]进一步的，所述总线型FC-AE-1553网络系统通过PON桥(实现交换式FC-AE-1553与PON型FC-AE-1553设备互连，简称PON桥)互连，包括:无源光分配网(ODN) ,PON桥、网络终端NTPi，其中:
[0012]无源光分配网(ODN):用于实现PON桥与NTPi设备之间的互连。
[0013]PON桥:用于上联交换式FC-AE-1553设备与下联总线型FC-AE-1553设备，实现交换式拓扑与总线型拓扑有机互连。。
[0014]进一步的，PON桥的模块组成如图2所示，包括FC光模块，上联光接口，下联光接口，PON光模块，路由转发，配置与管理等模块，FC光模块与交换机直接相连，实现连续模式的光电与电光转换，PON模块与ODN直接相连，实现突发模式的光电电光转换，上联光接口实现FC端口功能，包括serdes (SERializer (串行器)/DESerializer (解串器)),流量控制，端口状态机等，实现与上联交换机端口的实时连接。下联光接口实现PON端口功能，包括Serdes，突发控制等，实现与总线型设备的分时通信。路由转发模块，要根据配置信息，实现FC-AE-1553协议帧的快速转发。
[0015]NTP1:连接在ODN上的网络终端标识为NTPi。
[0016]进一步的，所述MIL-STD-1553B总线网络系统通过1553B桥(FC-AE-1553与MIL-STD-1553B的转换设备，以下简称1553B桥)互连，包括:1553B桥、远程终端RT。
[0017]进一步的，所述1553B桥包括上联接口和下联接口，其中，上联接口包括，FC接口和PON接口，FC接口由FC光模块与上联FC端口组成，实现与交换机的通信与连接；PON接口由PON光模块与PON端口组成，实现与总线型FC-AE-1553设备的通信。下联接口包括隔离变压器，1553B总线接口电路，实现曼彻斯特编码与电压转换。协议帧转换实现FC-AE-1553协议帧与MIL-STD-1553B协议字之间的透明转换。
[0018]RT:RT属于非控制设备，主要功能是数据的传输、采集、接收控制命令等。
[0019]进一步的，PON桥包括FC光模块，上联NT光接口，下联NC光接口，PON光模块，数据共享模块，配置与管理等模块，其中，FC光模块与交换机直接相连，实现连续模式的光电与电光转换，PON模块与ODN直接相连，实现突发模式的光电电光转换，上联NT光接口实现FC端口功能以及NT协议控制器的功能，FC端口功能包括serdes,流量控制，端口状态机等，实现与上联交换机端口的实时连接。下联NC光接口实现PON端口功能以及NC协议控制器的功能，PON端口功能包括Serdes，突发控制等，实现与总线型设备的分时通信。数据共享模块，要根据配置信息实现两网用户数据的通信与共享。
[0020]本发明还公开了一种应用于上述异构型的FC-AE-1553网络系统中的网络交换方法，所述方法包括:
[0021]交换型FC-AE网络系统中的交换机通过与总线型FC-AE-1553网络系统中的PON桥的接入实现交换型FC-AE-1553网络系统与总线型FC-AE-1553网络系统的互联；交换型FC-AE网络系统中的交换机通过与MIL-STD-1553B总线网络系统中的1553桥的接入实现交换型FC-AE-1553网络系统与MIL-STD-1553B总线网络系统的互联；总线型FC-AE网络系统中的PON桥通过与交换型FC-AE网络系统中的交换机及MIL-STD-1553B总线网络系统中的1553桥的接入实现总线型FC-AE-1553网络系统与MIL-STD-1553B总线网络系统的互联。
[0022]进一步的，所述交换型FC-AE-1553网络系统与总线型FC-AE-1553网络系统之间的互联进一步包括:
[0023]通过配置NTPi2NC的消息实现NC与NTPi的数据通信；
[0024]I) NC向NTPi发送命令帧，所述命令帧的目的端口标识为NTPi的端口地址，交换机收到命令帧后转发PON桥，PON桥将收到命令帧广播至NTPi ；
[0025]2) NTPi收到正确的命令帧后打开激光器回复状态帧与数据帧给PON桥，所述状态帧与数据帧的目的地址为NC的端口地址，PON桥将收到的状态帧与数据帧转发至交换机，交换机再根据目的地址转发至NC，至此完成一个交换的全过程。
[0026]进一步的，所述交换型FC-AE-1553网络系统与总线型FC-AE-1553网络系统之间的互联进一步包括:
[0027]通过NC配置NTFi2NTPi或NTPi2NTFi的消息实现NTFi与NTPi的数据通信；
[0028]1)NC通过交换机向NTFi (NTPi)发送命令帧；
[0029]2)NTFi (NTPi)收到命令帧后，解析该命令帧，提取有关信息，组织新的命令帧发送到NTPi (NTFi)，中间通过交换机与PON桥转发；
[0030]3) NTFi (NTPi)发送完命令帧后，组织I个或多个数据帧发送至NTPi (NTFi)，中间通过交换机与PON桥转发；
[0031]4) NTPi(NTFi)收到I个或多个数据帧。NTPi(NTFi)回复状态帧至NTFi (NTPi)，中间交换机与PON桥转发；
[0032]5) NTFi (NTPi)收到状态帧后，合并自己的状态生成新的状态帧回复给NC ；
[0033]6) NC收到状态帧后，标记该数据通信过程结束.
[0034]进一步的，所述交换型FC-AE-1553网络系统与MIL-STD-1553B总线系统之间的互联进一步包括:
[0035]通过配置NC2RT的消息实现NC与RT的数据通信；I) NC向1553桥发送命令帧(含数据字)，中间通过交换机转发；2) 1553桥收到命令帧后，解析命令帧，根据子地址的信息，转换成符合MIL-STD-1553B总线格式的命令字与多个数据字，广播至RT ；3)RT收完命令字与状态字后，回复状态字；4) 1553桥收到状态字后转换成符合FC帧格式的状态帧回复至NC，中间通过交换机转发；5) NC收到状态帧后，标记该数据通信过程结束，至此完成NC2RT这个交换的全过程；
[0036]进一步的，所述交换型FC-AE-1553网络系统与MIL-STD-1553B总线之间的互联进一步包括:
[0037]通过NC配置NTFi2RT的消息实现NTFi与RT的数据通信；
[0038]I) NC发送命令帧给NTFi，通过交换机与PON桥转发；
[0039]2) NTFi收到命令帧后，解析命令帧，根据other port_ID以及子地址或其他子地址的信息，组织新的命令帧带数据通过SW转发至1553桥；
[0040]3) 1553桥收到命令帧后，根据命令帧的信息，转换成符合MIL-STD-1553B总线格式的命令字与多个数据字，广播至RT ；
[0041]4)RT收完命令字与数据字后，回复状态字；
[0042]5) 1553桥收到状态字后转换成符合FC帧格式的状态帧回复至NTPi，中间通过交换机与PON桥的转发；
[0043]6)NTFi收到状态帧后再与自己的状态合并生成新的状态帧，回复给NC，中间通过交换机与PON桥的转发。
[0044]7) NC收到状态帧后，标记该通信过程结束。
[0045]进一步的，所述总线型FC-AE-1553网络系统与MIL-STD-1553B总线网络系统之间的互联进一步包括:
[0046]在NC的调度下直接进行数据交换，通过NC配置NTPi2RT的消息，
[0047]I