AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法及系统

摘要

本发明提供了一种AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法，包括：设定最大抖动值S；建立列表，其中，所述列表包括n个列表项，每个列表项的宽度为m，所述列表构建在随机存储器ram中，该随机存储器ram的存储单元的深度大于n，宽度大于m，每个所述列表项对应于各自的一个存储单元；根据先接收到的虚链路VL的索引号SN1，在列表中虚链路VL所对应地址的列表项TB内记录索引号SN1的数值和最大抖动值；将后续接收到的虚链路VL的索引号SN2与列表项TB内的读出值进行比较；对列表项中记录的索引号进行更新。本发明还提供了相应的系统。本发明通过索引号SN存储在随机存储器ram中，可以有效减少冗余帧判断时间。

说明书

技术领域

本发明涉及航空数据通信，尤其涉及应用AFDX（ARINC664）协议的航空电子设 备之间的数据通信，具体涉及AFDX端系统去冗余方法及系统。

背景技术

AFDX是航空用全双工交换式网络（Avionics Full Duplex Switched Ethernet） 的简称，最早是由空客公司为其新一代客机A380项目而提出的下一代ADN，它基于 以太网IEEE802.3协议，但是对其进行了必要的改进从而保证传输时间的确定性。

AFDX网络采用了具有星型拓扑结构的全双工交换式网络。整个网络由两部分组 成，分别是端系统（End System）和AFDX交换机（AFDX Switch），端系统和交换 机之间采用全双工连接（双向箭头表示）。为了保证传输的正确性，AFDX网络采用 了冗余策略，图5实线表示网络A，虚线表示冗余网络B。

端系统在多个独立的和冗余网络（网络冗余的目的是减轻意外中断的风险，通 过即时响应保证生产连续，从而降低关键数据流上任意一点失效所带来的影响）之 上进行通信，因此数据流被保护而不受任何网络部件（例如一个链接或一个交换机 的）错误的影响。冗余是在每个VL上进行操作的。

发送端系统的应用程序准备数据并发送到通信协议堆栈。一个索引号被添加到 每个以太网帧中，而且每个有效的帧的索引号是递增的，范围0～255，增加到255 重新回到0，具体位置见下面的帧格式。添加索引号是为了使接收函数在数据包发 送到接收函数之前能重建一个没有副本的数据包的单一序列数据流。以这种方式， 网络冗余对应用程序来说是透明的，且能在通信协议栈和利用网络服务的应用程序 之间建立了一个简单的界面。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种AFDX网络冗余管理模块中 的去冗余方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供的AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法，包 括如下步骤：

步骤1：设定最大抖动值S；

步骤2：建立列表，其中，所述列表包括n个列表项，n为大于或等于2的自 然数，每个列表项的宽度为m，m为大于或等于2的自然数，所述列表项依照如下 方式记录虚链路的索引号的数值T和最大抖动值S：

-将列表项的第T位置“1”，其余位置“0”；以及

-将第T位后续的S-1位低位均置“1”；

步骤3：根据先接收到的虚链路VL的索引号SN1，在列表中虚链路VL所对应 地址的列表项TB内记录索引号SN1的数值和最大抖动值；

步骤4：将后续接收到的虚链路VL的索引号SN2与列表项TB内的读出值进行 比较，根据如下比较结果相应处理：

-若所述读出值包含所述索引号SN2的数值，则丢弃索引号SN2的所在帧；

-若所述索引号SN2的数值为0，则控制发射端系统复位；

-若所述索引号SN2的数值小于所述读出值，则进入步骤5；

-若所述索引号SN2与所述读出值左移一位有交集，则进入步骤5；

步骤5：对列表项中记录的索引号进行更新，具体为：

-对于接收到的索引号所在帧为0号帧、抖动Skew超时以及单通道接收的情 况，则直接将索引号的编码值写入存储器；

-对于抖动skew的值没有达到所述最大抖动Skewmax的值的情况，则将索引 号SN2的编码值和列表项中原有数值进行或运算；

-对于索引号SN2为索引号反转的情况，则将列表项中原数值改写，高位去掉 一个“1”，低位从原数值第一位【1】开始添加一个“1”；

-对于其余情况，则将列表项中原数值左移一位。

优选地，所述列表构建在随机存储器ram中，该随机存储器ram的存储单元的 深度大于n，宽度大于m，每个所述列表项对应于各自的一个存储单元。

优选地，所述n个列表项对应于随机存储器ram的n个连续的存储地址，每个 存储地址对应一条虚链路。

优选地，索引号SN1和索引号SN2分别接收自通道A和通道B，当通道A和通 道B接收到的相同索引号的帧之间的时间差大于设定的最大抖动值、且通道A和通 道B均抖动Skew超时，则仅将传送索引号SN1与索引号SN2之间较小的索引号数 值的通道判定为抖动Skew超时。

优选地，索引号反转是指索引号的数值由最大值变到1。

根据本发明的另一个方面，提供的AFDX网络冗余管理模块中的去冗余系统， 包括如下装置：

设定装置，用于设定最大抖动值S；

列表建立装置，用于建立列表，其中，所述列表包括n个列表项，n为大于或 等于2的自然数，每个列表项的宽度为m，m为大于或等于2的自然数，所述列表 项依照如下方式记录虚链路的索引号的数值T和最大抖动值S：

-将列表项的第T位置“1”，其余位置“0”；以及

-将第T位后续的S-1位低位均置“1”；

记录装置，用于记录索引号SN1的数值和最大抖动值，具体为，根据先接收到 的虚链路VL的索引号SN1，在列表中虚链路VL所对应地址的列表项TB内记录索引 号SN1的数值和最大抖动值；

比较处理装置，用于将后续接收到的虚链路VL的索引号SN2与列表项TB内的 读出值进行比较，根据如下比较结果相应处理：

-若所述读出值包含所述索引号SN2的数值，则丢弃索引号SN2的所在帧；

-若所述索引号SN2的数值为0，则控制发射端系统复位；

-若所述索引号SN2的数值小于所述读出值，则触发列表更新装置执行；

-若所述索引号SN2与所述读出值左移一位有交集，则进触发列表更新装置执 行；

列表更新装置，用于对列表项中记录的索引号进行更新，具体为：

-对于接收到的索引号所在帧为0号帧、抖动Skew超时以及单通道接收的情 况，则直接将索引号的编码值写入存储器；

-对于抖动skew的值没有达到所述最大抖动Skewmax的值的情况，则将索引 号SN2的编码值和列表项中原有数值进行或运算；

-对于索引号SN2为索引号反转的情况，则将列表项中原数值改写，高位去掉 一个“1”，低位从原数值第一位【1】开始添加一个“1”；

-对于其余情况，则将列表项中原数值左移一位。

优选地，所述列表建立装置构建在随机存储器ram中，该随机存储器ram的存 储单元的深度大于n，宽度大于m，每个所述列表项对应于各自的一个存储单元。

优选地，所述n个列表项对应于随机存储器ram的n个连续的存储地址，每个 存储地址对应一条虚链路。

优选地，还包括双通道超时判定装置，双通道超时判定装置用于通道A和通道 B均抖动Skew超时，判定超时通道，具体为，索引号SN1和索引号SN2分别接收自 通道A和通道B，当通道A和通道B接收到的相同索引号的帧之间的时间差大于设 定的最大抖动值、且通道A和通道B均抖动Skew超时，则仅将传送索引号SN1与 索引号SN2之间较小的索引号数值的通道判定为抖动Skew超时。

优选地，索引号反转是指索引号的数值由最大值变到1。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过索引号SN存储在随机存储器ram中，实现可以有效减少冗余帧判 断时间，可以用最短的时间对接收到的索引号SN和随机存储器ram读出值进行比 较，从而缩短了去冗余时间，进而减少了片内接收帧的存储需要，节约了片内资源。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特 征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法的步骤流程图；

图2是本发明中AFDX网络冗余管理模块中的去冗余系统的结构示意图；

图3是本发明中AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法运算流程图；

图4是本发明中AFDX端系统结构示意图；

图5是本发明中AFDX网络结构示意图。

图3中，ic_match、ic_failed表示在AFDX协议中完整性检测以后输出的检测 结果，其中ic_match表示当前接收到得帧序列号满足AFDX协议完整性要求， ic_failed表示当前接收到得帧序列号不满足AFDX协议完整性要求。NetA表示通 道A，NetB表示通道B，IDLE表示空闲状态。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

根据本实施例的提供的AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法可以实现在较短的 时间内判断出冗余帧并丢弃，同时满足协议中对A、B通道抖动Skew的要求，以及完成 A、B通道最大抖动S，即分组延迟的变化程度的检测包括如下步骤：

步骤1：设定最大抖动值S，当设定了S以后，随机存储器ram中的数将累积“1”， 累积的个数等与S的值。

步骤2：建立列表，其中，所述列表包括n个列表项，n为大于或等于2的自然数， 每个列表项的宽度为m，m为大于或等于2的自然数，所述列表项依照如下方式记录虚 链路的索引号的数值T和最大抖动值S：

-将列表项的第T位置“1”，其余位置“0”；以及

-将第T位后续的S-1位低位均置“1”；

例如：S=6，rx_frame_vlid=03，即存储地址为03rx_frame_sn=27，即索 引号为27，则在接收到这个帧后ram地址03中的数变为：

{229`b0，6`b1，21`b0}其中1的个数取决于Skewmax的大小。

所述列表构建在随机存储器ram中，该随机存储器ram的存储单元的深度大于n， 宽度大于m，每个所述列表项对应于各自的一个存储单元。所述n个列表项对应于随机 存储器ram的n个连续的存储地址，每个存储地址对应一条虚链路。本实施例中，ram 宽度为256bits，深度为128，总容量4KB，这个ram中的每一个存储地址表示一条虚链 路，AFDX端系统支持最多支持128条VL，所以ram的深度为128。ram的宽度为256位， 表示SN号可能出现的256个值，哪一位为1表示接收到哪一个SN号，例如：如果接收 到的帧的SN号为56，并且该帧属于VL2，则将地址02中的数值写为{200`b0，1`b1， 55`b0}即第56位为1。

步骤3：根据先接收到的虚链路VL的索引号SN1，在列表中虚链路VL所对应地址 的列表项TB内记录索引号SN1的数值和最大抖动值；

步骤4：将后续接收到的虚链路VL的索引号SN2与列表项TB内的读出值进行比较， 即在“CHK”状态对收到帧的SN号进行检查，主要的检查依据就是存放在ram中的以前 接收到帧的索引号SN1，SN2号的检测就是将接收到帧的SN2号和ram中对应VL中的读 出值相比较，由于S参数的存在ram中存的值应该包含多个“1”，在主状态机进入chk 状态时，发起ram的读操作，根据如下比较结果相应处理：

-若所述读出值包含所述索引号SN2的数值，则丢弃索引号SN2的所在帧；

-若所述索引号SN2的数值为0，则控制发射端系统复位；

-若所述索引号SN2的数值小于所述读出值，则进入步骤5；

-若所述索引号SN2与所述读出值左移一位有交集，则进入步骤5；

步骤5：对列表项中记录的索引号进行更新，具体为：

-对于接收到的索引号所在帧为0号帧、抖动Skew超时以及单通道接收的情况， 则直接将索引号的编码值写入存储器；

-对于抖动skew的值没有达到所述最大抖动Skewmax的值的情况，则将索引号SN2 的编码值和列表项中原有数值进行或运算；

-对于索引号SN2为索引号反转，即索引号反转是指索引号的数值由最大值变到1 的情况，则将列表项中原数值改写，高位去掉一个“1”，低位从原数值第一位【1】开 始添加一个“1”；

-对于其余情况，则将列表项中原数值左移一位。

进一步地，索引号SN1和索引号SN2分别接收自通道A和通道B，当通道A和通道 B接收到的相同索引号的帧之间的时间差大于设定的最大抖动值、且通道A和通道B均 抖动Skew超时，则仅将传送索引号SN1与索引号SN2之间较小的索引号数值的通道判 定为抖动Skew超时，根据收到的两通道索引号SN1与索引号SN2之间的大小关系和状 态机的状态来判断超时与否，在判断时考虑了索引号SN中途复位，即出现SN=0和索引 号SN号反转，即SN号从255变到1的情况。

根据本实施例提供的AFDX网络冗余管理模块中的去冗余方法可通过硬件电路AFDX 网络冗余管理模块中的去冗余系统实现，可以有效减少冗余帧判断时间，包括如下装置：

设定装置，用于设定最大抖动值S；

列表建立装置，用于建立列表，其中，所述列表包括n个列表项，n为大于或等于 2的自然数，每个列表项的宽度为m，m为大于或等于2的自然数，所述列表项依照如下 方式记录虚链路的索引号的数值T和最大抖动值S：

-将列表项的第T位置“1”，其余位置“0”；以及

-将第T位后续的S-1位低位均置“1”；

记录装置，用于记录索引号SN1的数值和最大抖动值，具体为，根据先接收到的虚 链路VL的索引号SN1，在列表中虚链路VL所对应地址的列表项TB内记录索引号SN1 的数值和最大抖动值；

比较处理装置，用于将后续接收到的虚链路VL的索引号SN2与列表项TB内的读出 值进行比较，根据如下比较结果相应处理：

-若所述读出值包含所述索引号SN2的数值，则丢弃索引号SN2的所在帧；

-若所述索引号SN2的数值为0，则控制发射端系统复位；

-若所述索引号SN2的数值小于所述读出值，则触发列表更新装置执行；

-若所述索引号SN2与所述读出值左移一位有交集，则进触发列表更新装置执行；

列表更新装置，用于对列表项中记录的索引号进行更新，具体为：

-对于接收到的索引号所在帧为0号帧、抖动Skew超时以及单通道接收的情况， 则直接将索引号的编码值写入存储器；

-对于抖动skew的值没有达到所述最大抖动Skewmax的值的情况，则将索引号SN2 的编码值和列表项中原有数值进行或运算；

-对于索引号SN2为索引号反转的情况，则将列表项中原数值改写，高位去掉一个 “1”，低位从原数值第一位【1】开始添加一个“1”；

-对于其余情况，则将列表项中原数值左移一位。

进一步地，所述列表建立装置构建在随机存储器ram中，该随机存储器ram的存储 单元的深度大于n，宽度大于m，每个所述列表项对应于各自的一个存储单元。

进一步地，所述n个列表项对应于随机存储器ram的n个连续的存储地址，每个存 储地址对应一条虚链路。

进一步地，还包括双通道超时判定装置，双通道超时判定装置用于通道A和通道B 均抖动Skew超时，判定超时通道，具体为，索引号SN1和索引号SN2分别接收自通道A 和通道B，当通道A和通道B接收到的相同索引号的帧之间的时间差大于设定的最大抖 动值、且通道A和通道B均抖动Skew超时，则仅将传送索引号SN1与索引号SN2之间 较小的索引号数值的通道判定为抖动Skew超时。

进一步地，索引号反转是指索引号的数值由最大值变到1。

AFDX网络冗余管理模块中的去冗余系统通过一个256位的随机存取器，存储接收到 的数据帧的SN号，并在存储器中保留了SN号的顺序信息和AFDX端系统最大偏斜值配 置（Skewmax），通过硬件可以用最短的时间对接收到的SN和ram读出值进行比较，从 而缩短了去冗余时间，进而减少了片内接收帧的存储需要，节约了片内资源。

冗余管理模块是AFDX端系统中的重要功能模块，主要负责AFDX协议中的发送冗余 和接收去冗余。冗余管理模块接收来自完整性检查和MAC模块的信号，并根据接收到数 据帧中的SN号和Skewmax的配置实现去冗余功能。图4为AFDX端系统结构框图，图中 “i_ES_rm”模块为冗余管理模块。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改， 这并不影响本发明的实质内容。