一種基于分布式航電系統的網絡配置方法與流程

本發明涉及計算機網絡配置領域，特別涉及一種基于分布式航電系統的網絡配置方法和系統。

背景技術：

當前，先進的航空電子系統體系結構正從集中式綜合向分布式綜合發展，形成分布式綜合模塊化航電(distributed integrated modular avionics,DIMA)的概念。通過搭建分布式航電系統網絡模型，將時間觸發以太網(Time Triggered Ethernet,TTE)應用于分布式航電系統中，經過對網絡模型的網絡配置，輸出網絡配置可加載文件，根據網絡模型設計的硬件系統通過導入網絡配置可加載文件，控制硬件系統運行。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下缺陷：將時間觸發以太網應用于分布式航電系統中，需要對網絡進行有效的配置，由于配置過程繁瑣，所需配置的系統繁多、加載過程所需耗時長，對于配置的數據準確性的驗證特別困難。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于分布式航電系統的網絡配置方法，通過向仿真器發送分布式航電系統網絡模型和輸送數據重要等級標志，輸出網絡性能參數，判斷網絡配置是否符合系統要求，從而減少分布式航電系統網絡配置的時間成本。

根據本發明的一個方面，一種基于分布式航電系統的網絡配置方法包括：

S1，根據端系統駐留應用與端系統駐留應用之間數據交互關系，搭建分布式航電系統網絡模型；

S2，根據端系統駐留應用的安全等級要求，設置輸送數據重要等級標志；

S3，將所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志發送至仿真器；

S4，接收所述仿真器輸出網絡性能參數；

S5，若網絡性能參數在預設范圍內，根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件；

其中，在分布式航電系統網絡模型中，還包括通用處理模塊和交換機，各端系統之間通過交換機連接，端系統與通用處理模塊連接，端系統提供的網絡端口數大于駐留應用所需的的網絡端口數，通用處理模塊的內存大于與其連接的端系統所輸送數據的處理時所需內存。

可選的，在接收所述仿真器輸出網絡性能參數之后還包括：

若網絡性能參數不在預設范圍內，修改分布式航電系統網絡模型；

重新設置輸送數據重要等級標志；

回到步驟S3。

可選的，所述修改分布式航電系統網絡模型包括：增加或減少通用處理模塊數目、修改各端系統駐留應用之間連接線路、修改通用處理模塊中駐留應用種類、修改通用處理模塊中駐留應用數量中的一種或多種。

可選的，所述重新設置輸送數據重要等級標志包括：重新設置消息周期、重新設置消息類型、重新設置消息數據包大小、重新設置虛擬鏈路數量、重新設置消息傳輸約束中的一種或多種。

可選的，所述設置輸送數據重要等級標志包括：設置各端系統駐留應用間消息數量、消息類型、消息周期、消息約束以及節點同步角色。

可選的，所述網絡性能參數包括：帶寬利用率、網絡負載、消息的端到端時延、時延抖動、丟包率中的一種或多種。

可選的，在根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件之后包括：

將所述網絡配置可加載文件導入硬件系統中；其中，所述硬件系統的物理連接根據所述分布式航電系統網絡模型建立。

根據本發明另一個方面，一種基于分布式航電系統的網絡配置系統，包括：

網絡模型搭建模塊，根據端系統駐留應用與端系統駐留應用之間數據交互關系，搭建分布式航電系統網絡模型；

重要等級設置模塊，根據端系統駐留應用的安全等級要求，設置輸送數據重要等級標志；

數據發送模塊，將所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志發送至仿真器；

數據接收模塊，接收所述仿真器輸出網絡性能參數；

可加載文件生成模塊，若網絡性能參數在預設范圍內，根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件；

其中，在分布式航電系統網絡模型中，還包括通用處理模塊和交換機，各端系統之間通過交換機連接，端系統與通用處理模塊連接，端系統提供的網絡端口數大于駐留應用所需的的網絡端口數，通用處理模塊的內存大于與其連接的端系統所輸送數據的處理時所需內存。

可選的，一種基于分布式航電系統的網絡配置系統還包括：

網絡配置修改模塊，若網絡性能參數不在預設范圍內，修改分布式航電系統網絡模型和重新設置輸送數據重要等級標志。

根據本發明又一個方面，一種仿真器，包括：

數據接收模塊，接收所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志；

處理模塊，根據所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志，生成網絡性能參數。

網絡性能參數輸出模塊，輸出網絡性能參數。

可選的，所述的仿真器還包括：判斷模塊，判斷所述網絡性能參數是否在預設范圍內并輸出判斷結果。

根據本發明又一個方面，一種硬件系統，包括：

導入模塊，導入所述網絡配置可加載文件；

運行模塊，根據所述網絡配置可加載文件控制硬件系統運行；

其中，所述硬件系統的物理連接根據上述分布式航電系統網絡模型建立。

本發明通過仿真器對網絡配置進行驗證，輸出網絡性能參數，用于判斷網絡配置是否符合系統要求，減少分布式航電系統網絡配置的時間成本，提高網絡效率、增強網絡安全性與傳輸可靠性。

附圖說明

圖1是根據本發明第一實施方式的方法流程圖；

圖2是根據本發明第二實施方式的方法流程圖；

圖3是根據本發明第三實施方式的系統結構示意圖；

圖4是根據本發明第四實施方式的系統結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。

實施例一

如圖1所示，本發明實施例一種基于分布式航電系統的網絡配置方法，包括：

S1，根據端系統駐留應用與端系統駐留應用之間數據交互關系，搭建分布式航電系統網絡模型；

S2，根據端系統駐留應用的安全等級要求，設置輸送數據重要等級標志；

S3，將所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志發送至仿真器；

S4，接收所述仿真器輸出網絡性能參數；

S5，若網絡性能參數在預設范圍內，根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件。

其中，在分布式航電系統網絡模型中，還包括通用處理模塊和交換機，各端系統之間通過交換機連接，端系統與通用處理模塊連接，端系統提供的網絡端口數大于駐留應用所需的網絡端口數，通用處理模塊的內存大于與其連接的端系統所輸送數據的處理時所需內存。

在本實施例中，端系統作為時間觸發以太網網絡的一部分，也就是網絡中的終端部分，端系統駐留應用為與端系統對應的通用處理模塊中的應用，例如，端系統駐留應用可為飛機上的顯控系統、水-廢水系統。

在本發明實施例中，分布式航電系統網絡模型中還包括：遠程數據集中器(remote data concentrator，RDC)，用于連接外部設備并進行數據轉換，本發明實施例中的分布式航電系統網絡模型采用了時間觸發以太網網絡，時間觸發以太網網絡作為分布式航電系統的主干網絡連接各核心處理機柜，可以支持以太網消息的傳輸，但外部設備還有很多是采用了傳統總線(如ARINC429和CAN)和輸入輸出離散、模擬量信號，這些設備的輸出信號也需要輸入到核心處理機柜進行處理，因此需要將這些信號形式先通過遠程數據集中器進行轉換，再由遠程數據集中器發送到時間觸發以太網網絡，從而與核心處理模塊進行通信。

本發明實施例中，端系統與端系統之間通過交換機連接。其中，端系統與通用處理模塊連接。端系統、通用處理模塊、交換機和遠程數據集中器以及它們之間的數據交互關系，共同組成了分布式航電系統的網絡拓撲圖，數據交互關系即為端系統、通用處理模塊、交換機和遠程數據集中器相互之間數據進行傳遞、數據傳遞的執行者、數據的傳遞方向。綜合模塊化航電系統(integrated modular avionics,IMA)，提供核心處理資源、網絡通信資源、數據轉換資源，也就是用來集中機上所有航電設備的輸入輸出并為之提供計算處理資源的系統。

本實施例中，設置輸送數據重要等級標志包括：設置各端系統駐留應用間的消息數量、消息類型、消息周期、消息約束以及節點同步角色。其中消息類型包括：時間觸發(time triggered，TT)通信的消息，速度約束(rate constrained，RC)通信的消息,盡力傳輸(best effort,BE)通信的消息。節點同步角色指的是，在時間觸發以太網網絡中，要求網絡中所有節點具有準確統一的全局時鐘，因此需要各節點不斷進行時間同步，各節點根據需求在同步過程中的角色包括：同步主節點，同步客戶節點，壓縮主節點。

本實施例中，網絡性能參數包括：帶寬利用率、網絡負載、消息的端到端時延、時延抖動、丟包率中的一種或多種。其中，網絡性能參數的預設范圍為：帶寬利用率在0～50％，網絡負載在0～50％，丟包率為0。

本實施例中，網絡配置可加載文件包括基于分布式航電系統的網絡配置，可用于加載到硬件系統中，控制硬件系統的運行。

在本發明實施例中，仿真器可采用“服務器-客戶端”架構的網絡仿真軟件，例如采用opnet軟件作為仿真服務器搭建時間觸發以太網網絡協議模型，并基于JAVA編寫仿真客戶端，完成模型的調用和數據回放。

本發明實施例通過仿真器對網絡配置進行驗證，輸出網絡性能參數，用于判斷網絡配置是否符合系統要求，減少分布式航電系統網絡配置的時間成本，提高網絡效率、增強網絡安全性與傳輸可靠性。

實施例二

如圖2所示，基于第一實施例，本發明實施例中，在接收所述仿真器輸出網絡性能參數之后還包括：

S503，若網絡性能參數不在預設范圍內，修改分布式航電系統網絡模型；

S504，重新設置輸送數據重要等級標志；

回到步驟S3。

本實施例中，在接收所述仿真器輸出網絡性能參數之后:S501，對網絡性能參數進行判斷，判斷其是否在預設范圍內。

本實施例中，修改分布式航電系統網絡模型包括：增加或減少通用處理模塊數目、修改各端系統駐留應用之間連接線路、修改通用處理模塊中駐留應用種類、修改通用處理模塊中駐留應用數量中的一種或多種。

本實施例中，重新設置輸送數據重要等級標志包括：重新設置消息周期、重新設置消息類型、重新設置消息數據包大小、重新設置虛擬鏈路數量、重新設置消息傳輸約束中的一種或多種。

本實施例中，在根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件之后包括：

將所述網絡配置可加載文件導入硬件系統中；其中，所述硬件系統的物理連接根據所述分布式航電系統網絡模型建立。

本發明實施例避免了未經驗證的網絡配置可加載文件直接導入硬件系統中，導致硬件系統運行出錯。通過仿真器驗證后的網絡配置，若存在問題可對分布式航電系統網絡模型和輸送數據重要等級標志進行修改，最終保證輸出的網絡配置可加載文件能夠保證硬件系統的正常運行。

實施例三

如圖3所示，基于上述方法實施例，本發明實施例中一種基于分布式航電系統的網絡配置系統100，包括：網絡模型搭建模塊101，重要等級設置模塊102，數據發送模塊103，數據接收模塊104，可加載文件生成模塊105。

其中，網絡模型搭建模塊101，根據端系統駐留應用與端系統駐留應用之間數據交互關系，搭建分布式航電系統網絡模型。

重要等級設置模塊102，根據端系統駐留應用的安全等級要求，設置輸送數據重要等級標志。

數據發送模塊103，將所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志發送至仿真器。

數據接收模塊104，接收所述仿真器輸出網絡性能參數。

可加載文件生成模塊105，若網絡性能參數在預設范圍內，根據所述分布式航電系統網絡模型輸出網絡配置可加載文件。

其中，在分布式航電系統網絡模型中，還包括通用處理模塊和交換機，各端系統之間通過交換機連接，端系統與通用處理模塊連接，端系統提供的網絡端口數大于駐留應用所需的的網絡端口數，通用處理模塊的內存大于與其連接的端系統所輸送數據的處理時所需內存。

作為本發明優選的實施方式，一種基于分布式航電系統的網絡配置系統100還包括：網絡配置修改模塊，若網絡性能參數不在預設范圍內，修改分布式航電系統網絡模型和重新設置輸送數據重要等級標志。

在本實施例中，端系統作為時間觸發以太網網絡的一部分，也就是網絡中的終端部分，端系統駐留應用為端系統中的應用，例如，端系統駐留應用可為飛機上的顯控系統、水-廢水系統。

在本發明實施例中，分布式航電系統網絡模型中還包括：遠程數據轉換器(remote date converter，RDC)，用于連接外部設備并進行數據轉換，本發明實施例中的分布式航電系統網絡模型采用了時間觸發以太網網絡，時間觸發以太網網絡作為分布式航電系統的主干網絡連接各核心處理機柜，可以支持以太網消息的傳輸，但外部設備還有很多是采用了傳統總線(如ARINC429和CAN)和輸入輸出離散、模擬量信號，這些設備的輸出信號也需要輸入到核心處理機柜進行處理，因此需要將這些信號形式先通過遠程數據集中器進行轉換，再由遠程數據集中器發送到時間觸發以太網網絡，從而與核心處理模塊進行通信。

本發明實施例中，端系統與端系統之間通過交換機連接。其中，端系統與通用處理模塊連接。端系統、通用處理模塊、交換機和遠程數據集中器以及它們之間的數據交互關系，共同組成了分布式航電系統的網絡拓撲圖，數據交互關系即為端系統、通用處理模塊、交換機和遠程數據集中器相互之間數據進行傳遞、數據傳遞的執行者、數據的傳遞方向。綜合模塊化航電系統(integrated modular avionics,IMA)，提供核心處理資源、網絡通信資源、數據轉換資源，也就是用來集中機上所有航電設備的輸入輸出并為之提供計算處理資源的系統。

本實施例中，設置輸送數據重要等級標志包括：設置各端系統駐留應用間的消息數量、消息類型、消息周期、消息約束以及節點同步角色。其中消息類型包括：時間觸發(time triggered，TT)通信的消息，速度約束(rate constrained，RC)通信的消息,盡力傳輸(best effort,BE)通信的消息。節點同步角色指的是，在時間觸發以太網網絡中，要求網絡中所有節點具有準確統一的全局時鐘，因此需要各節點不斷進行時間同步，各節點根據需求在同步過程中的角色包括：同步主節點，同步客戶節點，壓縮主節點。

本實施例中，網絡性能參數包括：帶寬利用率、網絡負載、消息的端到端時延、時延抖動、丟包率中的一種或多種。其中，網絡性能參數的預設范圍為：帶寬利用率在0～50％，網絡負載在0～50％，丟包率為0。

本實施例中，網絡配置可加載文件包括基于分布式航電系統的網絡配置，可用于加載到硬件系統中，控制硬件系統的運行。

如圖3所示，本發明實施例中一種仿真器200，包括：

數據接收模塊201，接收所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志；

處理模塊202，根據所述分布式航電系統網絡模型和各端系統駐留應用輸送數據重要等級標志，生成網絡性能參數。

網絡性能參數輸出模塊203，輸出網絡性能參數。

在本發明實施例中，仿真器可采用“服務器-客戶端”架構的網絡仿真軟件，例如采用opnet軟件作為仿真服務器搭建時間觸發以太網網絡協議模型，并基于JAVA編寫仿真客戶端，完成模型的調用和數據回放。

作為本發明優選的實施例，仿真器200還包括：判斷模塊，判斷所述網絡性能參數是否在預設范圍內并輸出判斷結果。

本發明實施例通過仿真器對網絡配置進行驗證，輸出網絡性能參數，用于判斷網絡配置是否符合系統要求，減少分布式航電系統網絡配置的時間成本，提高網絡效率、增強網絡安全性與傳輸可靠性。

實施例四

如圖4所示，基于上述方法實施例，本發明實施例一種硬件系統300，包括：

導入模塊301，導入所述網絡配置可加載文件；

運行模塊302，根據所述網絡配置可加載文件控制硬件系統運行；

其中，所述硬件系統的物理連接根據上述分布式航電系統網絡模型建立。

在本發明實施例中，由于硬件系統在導入網絡配置可加載文件并運行，耗時長，并且發現錯誤后很難修改，因此，通過將經過驗證的網絡配置導入，能夠保證硬件系統的正常運行，減少時間成本。

本發明一種基于分布式航電系統的網絡配置方法和系統，通過仿真器對網絡配置進行驗證，輸出網絡性能參數，用于判斷網絡配置是否符合系統要求，減少分布式航電系統網絡配置的時間成本，提高網絡效率、增強網絡安全性與傳輸可靠性。

應當理解的是，本發明的上述具體實施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發明的原理，而不構成對本發明的限制。因此，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。此外，本發明所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。