[發明專利]一種具有分布式交換的機載網絡及其在該機載網絡下的信息通信方法

有效

• 申請號: 201010216525.0
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN101895465A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 尚文軒;李峭;熊華鋼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/417;H04L12/28
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種適用于先進航空電子綜合技術方面的機載網絡，更特別地說，是指一種能夠實現分布交換方式的機載網絡。

背景技術

在飛機有限的空間中航空電子系統的有效運轉，需要解決兩個問題：第一是信息資源的共享；第二是設備資源的共享。各個設備、模塊和部件只有連成網絡才能共享信息和資源設備，才能充分發揮整個系統的效能。機載網絡是將飛機平臺內的設備、模塊和部件連接起來的手段，它是實現航空電子綜合的一頂核心支撐技術，也被認為是飛機的“中樞神經”。

飛機上被連接的設備、模塊和部件通常嵌入有處理器，連接區域限定在飛機平臺內部，因此，機載網絡實質上是一種計算機局域網絡。然而這種網絡的特殊性在于：不但包括獨立的計算機以及設備之間的較為松散耦合的連接，還包括多處理器以及模塊之間的緊密耦合的連接。目前機載網絡的結構包括有總線、環和星形，請參考《先進航空電子綜合技術》第128頁圖4-4中公開的拓撲結構。

星形機載網絡的一種常用的組網方式是以一個或多個集中交換機來完成整個網絡所有節點的通信，而現有交換機中的核心部件是其內部的交換網絡(Switch?Fabric)。

現有交換網絡的兩個重要交換方式是時分和空分復用。基于時分結構的交換單元主要通過時隙互換來實現輸入線與輸出線上的復用信號交換，其基本思想是改變信號的時隙位置。這種交換單元主要由信號緩存或延時器件及控制信號器件組成。基于空分結構的交換單元主要用來實現多個輸入線與多個輸出線之間信號的空間交換，而不改變原信號的時隙位置，其主要由交叉點陣列及控制信號器件組成。交換機可以是純時分(T)、純空分(S)或時空分組合(T-S)，并且有多個通信接入服務端口供通信終端接入，這構將成星形最底層物理連接。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有分布式交換的機載網絡，該機載網絡中的節點控制單條縱總線、單條橫總線，以及縱橫總線之間的數據包的全雙工通信，并負責將通信終端的通信任務數據接入到其所屬適當的總線；節點之間通過傳遞令牌包協調總線的控制權。該機載網絡是基于分布式的，每個節點都有交換功能，且節點只關心其所在橫、縱總線上的其他節點，但是不需要統管全局的交換單元(如控制信號器等)，各個節點分擔了所有調度功能。本發明的分布式交換的機載網絡能夠解決機載網絡的交換單元的過于集中而存在的抗毀性差的缺陷。

本發明的一種具有分布式交換的機載網絡，其是采用多條相互平行的橫總線與多條相互平行的縱總線按照空間交叉方式布局，并將多個機載設備接入分布在所述空間交叉點上，從而構成了分布式交換的機載網絡；縱、橫總線構成的局域網中，將縱總線與橫總線在空間上交點記為節點；該節點用于為通信終端提供收發、兩跳中繼服務；各個節點按照分時策略獲得其所在總線的發言權，并按照選路策略中繼轉發數據信息。

在本發明中的橫總線的分時策略為：

從一個令牌周期開始，頭節點擁有令牌(10)，于是查看其行緩存(102)，若行緩存非空時，則在該橫總線上發送行緩存的數據包(103)；

往復執行查看行緩存(102)，直至行緩存為空截止；

當行緩存(102)為空時，在該橫總線上發送傳輸給下一個節點的令牌包(104)；同時放棄對該橫總線的發言權，此時，頭節點狀態轉換為返回接收狀態100；

正在接收的節點持續監聽該橫總線上正在發言節點的發言內容(111)，如果發言內容為數據包(112)，則判斷該數據包的目的地址是否與該接收節點在同縱總線(113)上；若不在同縱總線(113)上，則對該數據包不作任何處理(114)，所述正在接收節點返回接收狀態(100)；

若在同縱總線(115)上，則判斷此數據包的目的地址是否與該接收節點在同橫總線(115)上；若不是在同一橫總線上，則把該數據包拷貝入該節點的列緩存(116)，然后返回接收狀態(100)；若在同一橫總線上，則對該數據包處理(117)，并發送至終端，然后返回接收狀態(100)；

如果發言內容為令牌包(121)，則判斷該令牌包的目的地址是否與該接收節點在同一縱總線并且是同一橫總線(122)上；如果否，則對該令牌包不作任何處理(123)，所述正在接收節點返回接收狀態(100)；如果是，則取得該總線令牌及發言權(101)。

在本發明中的縱總線的分時策略為：

從一個令牌周期開始，頭節點擁有令牌(20)，于是查看其列緩存(202)，若列緩存非空時，則在該縱總線上發送列緩存的數據包(203)；

往復執行查看列緩存(202)，直至列緩存為空截止；