基于fc-ae-1553协议的多nc星型拓扑结构的制作方法_2

文档序号:9238007阅读:来源:国知局
NT节点的FC帧地址解析出现发送地址错误,则判定为有信号碰撞发生。
[0023] 本发明的有益效果是:
[0024] (1)本发明在FC-AE-1553协议标准定义的三种拓扑结构之外提出一种新型的星 型拓扑网络结构,该结构简化了网络结构,降低了网络功耗,具有低成本、抗电磁干扰、故障 率低、组网方便、易于维护的优点。
[0025] (2)本发明能有效支持FC-AE-1553协议的10种数据交换模式,进一步肯定了该星 型拓扑结构的实际可用性。
[0026] (3)本发明支持多NC,使用碰撞检测机制来发现网络控制权的争夺,并通过采用 基于网络控制优先级的方法来决定NC对网络的控制权,给数据传送带来了极大的灵活性。
【附图说明】
[0027] 图1为现有的FC-AE-1553协议标准所支持的点对点拓扑结构示意图。
[0028] 图2为现有的FC-AE-1553协议标准所支持的仲裁环拓扑结构示意图。
[0029] 图3为现有的FC-AE-1553协议标准所支持的交换式拓扑结构示意图。
[0030] 图4为现有的改进集线器模式仲裁环拓扑结构示意图。
[0031] 图5为现有的改进双向环模式仲裁环拓扑结构示意图。
[0032] 图6为现有的改进1553PON型拓扑结构示意图。
[0033] 图7为本发明所提供的基于FC-AE-1553协议的多NC星型拓扑结构示意图。
[0034] 图8为本发明【具体实施方式】中的NC节点FC-2层帧发送流程图。
[0035] 图9为本发明【具体实施方式】中的有源星型光纤耦合器碰撞处理结构示意图。
[0036] 图10为本发明【具体实施方式】中的无源星型光纤耦合器NT节点碰撞处理结构示意 图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
[0038] 本发明提供了一种应用于FC-AE-1553协议的多NC星型拓扑结构,包括一个星型 光纤耦合器、至少一个网络控制器(NC)以及至少一个网络终端(NT),如图7所示,本发明实 施例中共有2个NC与4个NT。每个NC和NT均通过光纤连接于星型光纤耦合器两端。传 统MIL-STD-1553B总线的远程终端设备(RT)可以通过桥接设备(FC-1553桥)接入到该网 络拓扑结构中。
[0039] 上述方案中,FC-AE-1553协议是一种命令响应式的问答协议,并同样支持 FC-AE-1553协议的10种数据交换模式(ExchangeFormat)。在该结构中NC用于实现整个 网络的控制和调度管理,完成NC与NT以及NT与NT之间的数据传输管理,它是整个网络数 据传输的发起者和组织者,任何一次通信任务的实施必须有NC的参与。但是在任意时刻至 多只有一个NC处于运行过程中,其余NC均处于静默状态。
[0040] 本发明采用基于网络控制优先级的方法来决定NC对网络的控制权,其具体过程 如下:
[0041] 如果某NC在已有其它NC控制管理网络的过程中需要控制网络运行,则需要提出 网络控制申请;若申请网络控制的NC的优先级比现在运行的NC优先级高,则可以成功取得 网络控制权,否则申请网络控制的NC需要等待现在运行的NC结束网络控制任务后才能取 得网络控制权。
[0042] NT根据NC的命令发送或者接收数据,若NT未接收到NC的任务命令则处于静默状 〇
[0043] 星型光纤耦合器用于使传输中的光信号在耦合区发生耦合,并对光功率进行再分 配,同时保持信号的频谱成分不变。星型光纤耦合器可分为有源星型光纤耦合器和无源星 型光纤耦合器。有源星型光纤耦合器含有信号再生和碰撞检测装置,当NC争夺网络控制权 时若不同NC节点同时发送的数据包之间有碰撞发生,有源星型光纤耦合器则用信令的方 式通知各NC节点采取校正动作。无源星型光纤耦合器具有成本、抗电磁干扰、故障率低、易 于维护等优点,但基于无源星型耦合器拓扑结构的碰撞检测机制是通过NT节点的功率检 测机制来实现的。
[0044]针对本发明提出的多NC星型拓扑结构,在FC-AE-1553协议栈的协议栈链路层 (FC-2层),可以分为NC到NT,NT到NC两种通信方式。同时,命令/响应方式的控制方法, 使得所有NT节点信息都处于被动传输状态,只有当NT接收到NC的传输命令许可,才有权 限参与和执行当前任务。
[0045] (1)在NC到NT通信时,由节点NC发出的数据信息会通过星型耦合器向下传输到 每一个NT节点上,经过分路的光信号仍然是NC节点的比特流,但信号的功率会由于分路而 衰减。NT节点在FC-2层通过解码FC帧头的目的地址(D_ID),判断其是否为发给自己的帧。 如果不是,NT节点直接丢弃该帧消息,反之,则将帧交给光纤通道协议上层进行处理。对于 NC节点,此时处于FC帧发送状态,但可能遇到别的NC为争夺网络控制权而导致的信道碰撞 冲突,故而其NC端口帧发送流程如图8所示。
[0046] NC节点在发送FC帧之前,需要先进行链路空闲检测,如果信道空闲,则根据协议 发送握手信号实现链路同步;否则进入到网络控制优先级判断的状态。
[0047] 链路处于同步状态后,则可以发送FC帧,在此期间,如果未监听到有冲突碰撞发 生,就始终发送FC帧,直到该任务的所有FC帧发送完成,该NC端口帧发送过程正常结束; 如果发送FC帧的某一时刻监听到有冲突碰撞发生,则判定为发生了网络控制权的争夺,NC 节点需要保存该未发送完成的帧数据,并进入到网络控制优先级判断的状态。
[0048] 在网络控制优先级判断的状态下,当该NC节点在网络控制权争夺中处于高优先 级,则等待一段处理时延过后,继续发送消息任务的FC帧。反之,当其处于低优先级,则需 要存储该任务,等待规定T时刻重新执行该任务,直到任务完成,或者是因为执行失败次数 超过上限而中断该传输任务。
[0049] (2)在NT到NC通信时,由于FC-AE-1553是命令/响应式协议,某一时刻最多只有 一个NC获得网络控制权,并处于运行之中。在整个网络通信传输过程中,NC拥有节点信息 发送接收的最高控制权,所有传输任务的发起和监控均由NC负责,该控制方式保证了总线 传输控制权的时刻唯一性。NC控制上行信道的使用,当NC将信道使用权分配给指定的NT 后,NT发送的数据信息将上行广播到所有NC节点,而别的NT将不会有数据传输,这样就不 会发生上行信道占用的冲突,这也确保了在同一时刻,总线上只有唯一的任务进行传输,避 免同一时刻多任务执行导致总线数据传输上行信道冲突,提高了总线传输的可靠性。NC接 收FC帧的原理同样是通过FC帧头目的地址(D_ID)标记判别的方式,当NC节点的地址示 符与FC帧的目的地址匹配时,该NC节点才会接收该FC帧,并向上层传输处理。
[0050] 本发明采用基于网络控制优先级的方法来决定NC对网络的控制权,能够有效满 足航电系统对于实时性的要求。在该航电网络中,有些消息是由系统中随机突发事件产生 的,这类消息的数据通信量一般很小,而优先级却会较高,例如故障报警,雷达预警等。基于 这种网络控制优先级的多主控网络,给数据传送带来极大的灵活性。
[0051] 网络控制权的转移是通过碰撞检测的方式来实施的。同时FC-AE-1553协议定义 了一系列的原语序列(PrimitiveSequence)来控制链路的同步、错误检测等,通过增加相 应的碰撞原语序列来解决碰撞信息反馈的问题,该碰撞原语序列中也包含相应的NC节点 地址信息,以及网络控制优先级等信息。网络控制优先级的大小可以用其中一段长度的数 字大小来表示,而该长度与网络控制NC节点的多少有关,可根据实际情况灵活定义。
[0052] 有源星型光纤耦合器构成的该协议星型拓扑结构中,有源星型光纤耦合器含
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