[發明專利]一種具有網絡流量整形的航空電子通信中間件系統

有效

• 申請號: 201110371138.9
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102510383A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 何鋒;易娟;王彤;李峭;熊華鋼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/24
• 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

本發明屬于網絡通信領域，涉及到一種應用于航空電子全雙工交換式以太網與普通以太網進行信息交互的通信中間件，通過此中間件，具有網絡流量整形特征的航空電子全雙工交換式網絡能夠與基于TCP/IP協議的普通以太網實現透明通信。

背景技術

網絡流量整形是航空電子全雙工交換式以太網確定性機制實施的根本保障技術之一。在數據源通過對待發送的同一邏輯鏈路(虛擬鏈路)承載的前后相鄰數據幀之間的時間間隔進行限制和約束，降低和平滑虛擬鏈路上數據幀的突發流量，從而達到數據源端發送消息限流的目的，保證虛擬鏈路邏輯帶寬預分配機制，增強網絡通信確定性過程。網絡流量整形以每個虛擬鏈路為基本單元，在每個帶寬分配間隔(Bandwidth?Allocation?Gap，BAG)中，發送的幀的數目不會多于一個。

具有流量整形特征的航空網絡，具備有消息傳輸時間確定性保證的能力，因此它適用于大型飛機航空電子系統的網絡組建，能夠滿足我國航空電子網絡系統的綜合化互聯應用和發展的技術要求。進行航空電子系統組網的關鍵元素包括端系統(End?System，ES)和交換機(Switch)。

中間件處于操作系統與航空電子應用中間。中間件在操作系統、網絡之上，航空電子應用之下，為處于自己上層的航空電子應用提供運行與開發環境，幫助系統開發者靈活、高效地開發和集成航電應用。

為了實現基于TCP/IP協議的航空電子應用能夠透明地在適用于網絡流量整形的航空電子全雙工交換式以太網上運行和通信，在通信的雙向都需要進行通信協議轉換，利用中間件在通信模型中的位置，可以在此基礎上在端系統集成處于內核態的通信協議中間件，并配合用戶態應用程序，實現將COTS(Commercial-off-the-shelf，譯文為商用現成品或技術)技術下已有的航空電子應用通信無縫地接入到航空電子全雙工交換式網絡中。

發明內容

本發明提供了一個具有網絡流量整形的航空電子通信中間件系統。該系統包括配置文件解析功能模塊、協議轉換功能模塊與流量整形功能模塊。其中協議轉換功能模塊由數據幀檢測單元、幀結構重填單元以及SN插入單元構成。

所述協議轉換功能模塊利用檢測條件對數據包進行檢測，當數據包從普通以太網進入到航空電子網絡時，檢測條件為數據幀的物理分層、協議類型以及源端口號，當數據包從航空電子網絡進入到普通以太網時，檢測條件為數據幀的物理分層、MAC頭以及VL_ID信息位，對符合檢測條件的數據包進行航空電子網絡通信協議幀格式與普通以太網TCP/IP協議的互相轉換。具體而言，當數據幀由普通以太網進入到航空電子全雙工交換式以太網絡中時，中間件對數據幀的物理分層、協議類型以及端口號進行檢測，當檢測到物理分層不小于3，協議類型為UDP(由于航空電子全雙工交換式以太網中采用UDP數據包進行通信，因此，本發明通信中間件只對UDP數據包進行處理。)并且源端口與用戶配置源端口號一致時，本發明中間件系統對該數據幀完成幀格式從TCP/IP協議到航空電子全雙工交換式網絡協議的轉換；當數據幀由航空電子全雙工交換式網絡進入到普通以太網時，本發明中間件系統通過對數據幀的物理分層、MAC頭以及VL_ID的檢測，來確定該數據幀是否為航空電子全雙工交換式以太網數據幀且來自于用戶設定的需要處理的虛擬鏈路。如果數據幀是航空電子全雙工交換式以太網數據幀并且此數據幀的VL_ID與用戶設定的需要處理的虛擬鏈路的虛擬鏈路標識符相同，本發明中間件系統則對該數據幀完成幀格式從航空電子全雙工交換式網絡協議到TCP/IP協議的轉換。

所述流量整形功能模塊是在數據幀由普通以太網進入到航空電子全雙工交換式以太網絡中時，針對航空電子全雙工交換式以太網虛擬鏈路調度模型，利用NDIS內核調度延遲功能，實現的流量整形機制，即保證數據幀的幀間間隔不小于規定的時間間隔，從消息生成規律上直接限制接入航空電子全雙工交換式以太網的通信帶寬，保障了航空電子全雙工交換式以太網絡的通信確定性。

在本發明中間件系統處理數據幀時需要的數據：數據幀檢測條件、幀結構重填區段以及幀間間隔，是在配置文件解析功能模塊中進行定義，并對配置文件進行解析，從而將數據傳遞至協議轉換功能模塊與流量整形功能模塊。

本發明具有網絡流量整形的航空電子通信中間件系統的優點在于：