航空电子设备网络中的自由运转节点的时间同步方法
【技术领域】
[0001 ]本文所述的技术涉及如使ARINC 664 Part 7所述的航空电子设备全双工交换以太网之类的双冗余网络中的自由运转节点之间进行时间同步的方法。
【背景技术】
[0002]在ARINC664 Part 7的网络中，每个端系统(ES)或终端节点承担能够保持由共享主处理器的多个应用所写入和读取的消息的一个或多个通道上的开放通信端口的网络接口控制器(NIC)的角色。在ARINC 664 Part 7的航空电子设备网络中，节点能够工作在标准完整性模式中，其中未检出差错的概率大约小于每飞行小时10—6。要求节点中的附加功能性以支持高完整性模式，其中未检出差错的概率必须不大于每飞行小时10—9。应用可运行于高完整性模式，其中重要的是确保通过网络传输的安全关键数据的高度完整性。这种完整性校验包括验证比特完整性(例如使用循环冗余校验和)、验证源完整性(即，确保数据来自正确的源)、验证时间次序(即，检查发送和接收消息的顺序)以及验证数据的使用期(age)(即，将消息提交给传送节点的时间与从接收节点检索该消息的时间之间的时间差)。为了验证有序性和使用期，数据在由源应用所发布时以及在由目标应用所检索时均必须参考或使用各节点的相应本地时间参考来准确地加时间戳。因此，重要的是令每个ES的所有本地时间参数在所指定的最小容差之内并且以防止时间倒退的方式来相互跟踪。
[0003]通过网络进行通信的安全关键应用可使用应用特定协议在应用中来执行其自己的顺序和时间完整性监测及验证。例如，由GE和Rockwell Collins联合开发的Boeing 787公用数据网络使用独立管理功能来提供时间参考以及包含单独节点时间参考之间关系的偏移表的集中监测和分布。在这种架构中，各节点必须计算偏移信息，并且对ASIC处理元件进行编程，ASIC处理元件对每个所接收消息施加时间戳并且验证顺序和时间完整性。这种方式要求各节点中的相当大的处理以及消耗大量网络资源来提供每一个节点与支持管理功能的节点之间的附加的低等待时间通信通路。
【发明内容】
[0004]在一个方面，一种使网络上的接收节点的本地时间参考(LNT)同步到网络上的发送节点的全局网络时间参考(GNT)的估计的方法包括:从每个发送节点传送冗余精确时间协议同步消息，以便建立接收节点的GNT和LNT时间日期。接收节点选择两个冗余PTP消息之一来设置与对应于每个所选PTP消息的LNT相关的时间数据。接收节点捕获每个所选PTP消息的发送节点和接收节点的GNT和LNT值，并且基于与每个发送节点对应的时间数据来确定比率和偏移量。接收节点使用预定标准来比较所确定比率和偏移量对，基于该比较来选择发送节点之一，并且将LNT同步到所选发送节点的GNT。
【附图说明】
[0005]附图包括:
[0006]图1是配置成按照本发明的一个实施例进行操作的航空电子设备通信网络的拓扑的示意表示。
[0007]图2是通过图1的网络所传送的通信消息的示意表示。
[0008]图3是通过图1的网络传送的图2的通信消息的多个片段的示意表示。
[0009]图4是示出按照本发明的一个实施例、同步图1的网络的端系统的全局网络时钟的本地估计的方法的流程图。
[0010]图5是示出实现图4所示方法的每个主端系统的时间跟踪的方法的流程图。
[0011]图6是示出一种将本地时间参考调整某个比率和偏移量以使它同步到全局网络时间参考的方法的示图。
[0012]图7是示出按照本发明的一个实施例、对在端系统处接收的消息进行分类(sorting)的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]为便于说明，以下描述中提出了大量具体细节，以便透彻地理解本文所述的技术。然而，本领域的技术人员将会清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施示范实施例。在其它情况下，结构和装置以简图形式示出，以便于示范实施例的描述。
[0014]下面参照附图来描述示范实施例。这些附图示出实现本文所述的模块、方法和计算机程序产品的具体实施例的某些细节。但是，附图不应当被理解为施加附图中可存在的任何限制。方法和计算机程序产品可在任何机器可读介质上提供以用于实现其操作。实施例可使用现有计算机处理器、或者通过为这个或另一个目的所结合的专用计算机处理器、或者通过硬连线系统来实现。
[0015]如上所述，本文所述的实施例包括计算机程序产品，其中包括用于携带或其上存储了机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这类机器可读介质能够是能够由通用或专用计算机或者具有处理器的其它机器来访问的任何可用介质。作为举例，这类机器可读介质能够包括RAM、R0M、EPR0M、EEPR0M、CD_R0M或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或者其它磁存储装置、或者能够用于携带或存储采取机器可执行指令或数据结构形式的预期程序代码并且能够由通用或专用计算机或者具有处理器的其它机器来访问的其它任何介质。当信息通过网络或另一种通信连接(硬连线、无线或者硬连线或无线的组合)传递或提供给机器时，机器将连接适当地看作是机器可读介质。因此，任何这种连接都适当地称作机器可读介质。以上所述的组合也包含在机器可读介质的范围之内。机器可执行指令例如包括使通用计算机、专用计算机或者专用处理机来执行某个功能或某组功能的指令和数据。
[0016]将在方法步骤的一般上下文中描述实施例，方法步骤在一个实施例中可通过程序产品来实现，程序产品包括例如采取由组网环境中的机器所执行的程序模块形式的机器可执行指令、如程序代码。一般来说，程序模块包括具有执行特定任务或者实现特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、部件、数据结构等。机器可执行指令、关联数据结构和程序模块表示用于运行本文所公开方法的步骤的程序代码的示例。这类可执行指令或关联数据结构的特定序列表示用于实现在这类步骤中所述的功能的相应动作的示例。
[0017]实施例可在使用连到具有处理器的一个或多个远程计算机的逻辑连接的组网环境中实施。逻辑连接可包括在此作为举例而不是限制来提供的局域网(LAN)和广域网(WAN)。这类组网环境是办公范围或企业范围的计算机网络、内联网和因特网中常见的，并且可使用大量不同的通信协议。本领域的技术人员将会理解，这类网络计算环境通常将包含许多类型的计算机系统配置，其中包括个人计算机、手持装置、多处理器系统、基于微处理器或者可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机等等。
[0018]实施例还可在分布式计算环境中实施，在这些环境中，任务由通过通信网络链接(通过硬连线链路、无线链路或者通过硬连线或无线链路的组合)的本地和远程处理装置来执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储装置中。
[0019]—种用于实现示范实施例的整体或部分的示范系统可包括采取计算机形式的通用计算装置，其中包括处理单元、系统存储器以及将包括系统存储器在内的各种系统部件耦合到处理单元的系统总线。系统存储器可包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。计算机还可包括用于对磁硬盘进行读取和写入的磁硬盘驱动器、对可移动磁盘进行读取或写入的磁盘驱动器以及用于对可移动光盘、如⑶ROM或其它光介质进行读取或写入的光盘驱动器。驱动器及其关联的机器可读介质提供对机器可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机的其它数据的非易失性存储。
[0020]实施例中公开的方法的技术效果包括确认飞机上的航空电子设备网络中接收的数据的完整性。为了验证有序性和使用期，数据在由发送方所发布时以及在目标接收器处接收时必须使用其相应本地时间参考来准确地加时间戳。
[0021]本发明的当前实施例涉及使航空电子设备网络上的终端节点处的时间同步到网络上的至少一个终端节点所保持的全局网络时间。同步过程涉及通过网络从保持全局网络时间的节点向终端节点发送消息，并且提取与消息关联的定时信息，以便同步待同步节点的每个的全局网络时间的本地估计。
[0022]现在参照图1，通信网络10能够具有多个终端节点70、76、80、84、90和94。这些多个终端节点70、76、80、84、90和94又能够称作端系统(ES)。每个端系统70、76、80、84、90和94能够是主端系统70、76、80和84或者是从端系统90和94。通信网络10还包括用于通过网络10来传递数据的交换机30、32、34、40、42和44。在这种配置中，每个ES 70、76、80、84、90和94连接到网络中的第一和第二通道(通道A和B)之一，其中各交换机在通道之一上转发媒体接入控制(MAC)帧。换言之，存在通道A交换机30、32和34以及通道B交换机40、42和44。交换机30、32、34、40、42和44以及ES 70、76、80、84、90和94系统经由网络连接20彼此互连。网络连接20包括通道A交换机与端系统70、76、80、84、90和94的每个之间的连到ES的通道A连接50、通道B交换机与ES 70、76、80、84、90和94的每个之间的到ES的通道B连接56、交换机52之间的通道A连接以及交换机58之间的通道B连接。
[0023]交换机3