[發(fā)明專利]航空全雙工交換以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010130514.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN101834751A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博;范智剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京經(jīng)緯恒潤(rùn)科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/26
• 分類號(hào): H04L12/26;H04L12/56
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空電子網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種航空全雙工交換以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

航空電子網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代的飛機(jī)起著關(guān)鍵的系統(tǒng)綜合作用，對(duì)于提高飛機(jī)的作戰(zhàn)能力非常重要。航空電子網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)以綜合顯示與控制系統(tǒng)為核心，集成了大量的機(jī)載設(shè)備如任務(wù)計(jì)算機(jī)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、外掛管理系統(tǒng)、無(wú)線電通訊系統(tǒng)，敵我識(shí)別系統(tǒng)等。然而傳統(tǒng)的MIL-1553B或者ARINC429總線技術(shù)存在著數(shù)據(jù)交換速度慢、電纜復(fù)雜等缺陷。

在航空領(lǐng)域中盡管802.3局域網(wǎng)具有很高的傳輸速度、較低的成本以及良好的商用性，但是，802.3局域網(wǎng)常常缺乏對(duì)于帶寬和服務(wù)質(zhì)量的保障，而這恰恰是航空通信網(wǎng)所必須的，航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(Avionics?Full?Duplex?Switched?Ethernet，簡(jiǎn)稱為AFDX)就是針對(duì)這一問(wèn)題給出的解決方案。AFDX最早由空中客車公司用于大型客機(jī)A380的新一代航空電子網(wǎng)絡(luò)，它與以往的航空總線或者網(wǎng)絡(luò)有著較好的兼容性。

冗余性和確定性是AFDX網(wǎng)絡(luò)的主要特性。為了確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)能夠到達(dá)需要傳輸?shù)慕K端，并達(dá)到冗余性的要求，AFDX采用了冗余通道的方式。為了達(dá)到確定性的要求，AFDX網(wǎng)絡(luò)引入虛擬鏈路(Virtual?Link)。虛擬鏈路是AFDX網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，每一個(gè)虛擬鏈路定義了一個(gè)單向的數(shù)據(jù)流，這個(gè)數(shù)據(jù)流可能來(lái)自于一個(gè)終端，目的地可能是一個(gè)或多個(gè)終端，在這里虛擬鏈路也解決了一部分關(guān)于多播的問(wèn)題。

基于AFDX總線的網(wǎng)絡(luò)與普通網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別主要在于實(shí)時(shí)性和傳輸時(shí)間的確定性的應(yīng)用上，主要包含以下幾點(diǎn)：固定帶寬或帶寬限制：AFDX對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收都有嚴(yán)格地延時(shí)要求，這就指定了保證帶寬的最大數(shù)據(jù)包大小；數(shù)據(jù)包的順序：數(shù)據(jù)包必須按發(fā)送的順序接收；雙端口：雙冗余設(shè)計(jì)，兩個(gè)端口發(fā)送相同數(shù)據(jù)；虛擬鏈接(Visual?Link，簡(jiǎn)稱為VL)：繼承了ARINC429的技術(shù)。

AFDX采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將點(diǎn)與點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)線連接用一種虛擬鏈路(VL)代替，在終端之間傳送數(shù)據(jù)幀。虛擬鏈路定義了從一個(gè)唯一源端到一個(gè)或多個(gè)目的端邏輯上的單向連接，且任意一個(gè)虛擬鏈路只能有一個(gè)源端。

為了確保數(shù)據(jù)幀帶寬和延遲的確定性，AFDX網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃采用了靜態(tài)路由和VL個(gè)體設(shè)計(jì)的思想，報(bào)文的路由信息、所占有的帶寬、發(fā)送的頻率等都由設(shè)計(jì)人員在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段就要完成設(shè)計(jì)并進(jìn)行優(yōu)化。在物理設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)中后，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的細(xì)節(jié)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者和管理者來(lái)說(shuō)都是一個(gè)“黑匣子”，因此，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能、校驗(yàn)帶寬的有效利用，路由設(shè)計(jì)是否正確、完善等方面成為設(shè)計(jì)者所面臨的問(wèn)題。

通過(guò)監(jiān)測(cè)可以知道AFDX網(wǎng)絡(luò)中是否發(fā)生了阻塞，故障產(chǎn)生的具體終端系統(tǒng)。通過(guò)積累這些數(shù)據(jù)就可以深入的觀察AFDX網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的規(guī)劃效果。當(dāng)AFDX網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理者希望發(fā)現(xiàn)并排除故障，不中斷網(wǎng)絡(luò)的正常流量的監(jiān)測(cè)為最佳手段。

圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，目前人們常用的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的方式是利用交換機(jī)的鏡像端口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)。端口鏡像通過(guò)配置將通過(guò)交換機(jī)的所有數(shù)據(jù)包或者來(lái)自于一個(gè)指定端口(端口1)的數(shù)據(jù)包都發(fā)送到一個(gè)特定的端口(即鏡像端口)和目的端口(端口2)。利用交換機(jī)的鏡像端口來(lái)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是相對(duì)簡(jiǎn)單、易行的方法。但利用鏡像端口存在一些無(wú)法避免的問(wèn)題，包括：監(jiān)測(cè)多個(gè)端口會(huì)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象；監(jiān)測(cè)端口占用交換機(jī)的資源，會(huì)影響交換機(jī)的性能。

AFDX網(wǎng)絡(luò)雖然來(lái)源于以太網(wǎng)，又區(qū)別于它，在AFDX交換機(jī)中采用的是靜態(tài)路由信息，如果需要將數(shù)據(jù)通過(guò)鏡像端口送出，則需要修改交換機(jī)中配置的靜態(tài)路由信息，從而導(dǎo)致在監(jiān)測(cè)模式下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c實(shí)際工作時(shí)并不相同。同樣，由于增加了目的端口，會(huì)占用原有的AFDX交換機(jī)內(nèi)部的交換帶寬，影響交換機(jī)本身的性能。

目前AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)都屬于專用產(chǎn)品，在ARINC664協(xié)議中，并沒有關(guān)于監(jiān)測(cè)端口的概念和定義，標(biāo)準(zhǔn)的AFDX交換機(jī)并不能提供監(jiān)控端口/鏡像端口，因此采用鏡像端口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的方法并不是一個(gè)好的選擇。但現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)測(cè)AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)時(shí)，可以采用在AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上定義一個(gè)端口，當(dāng)交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)不僅發(fā)送到對(duì)應(yīng)的端口，也發(fā)送到該定義端口，則該定義端口執(zhí)行的功能與鏡像端口相同，故存在相同的技術(shù)問(wèn)題。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中AFDX的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方法影響AFDX的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路信息的交換，導(dǎo)致交換的數(shù)據(jù)鏈路信息丟失的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容