[发明专利]一种集成uTTE与uAFDX通信模式的网络系统

说明书

本发明公开了一种集成uTTE与uAFDX通信模式的网络系统，通过在作为主时钟的端设备上的主时钟设备同步有效性维护模块、作为从时钟的端设备上的从时钟设备同步有效性维护模块和交换机上的交换机同步有效性维护模块建立同步，当端设备和交换机都在同步状态下，端设备和交换机按uTTE通信模式通信；当端设备和交换机都在非同步状态下，端设备和交换机按uAFDX通信模式。本发明可在一定程度上提高数据通信的时间确定性、实时性、可靠性和安全性，满足实时性要求等级高的应用场合。

技术领域

本发明属于航空电子系统中的机载总线通信技术领域，涉及一种集成uTTE与uAFDX通信模式的网络系统，以实现时间触发通信架构或者定时调度通信方式下以太网的高实时性和高确定性通信。

背景技术

由于飞机电子系统中(航电、机电、飞控)各功能域内部的数据通信特性不同、各功能域内部采用不同的通信架构和通信协议进行传输，如RS422、232、A429、825、717、ARINC825、1553B、TTP、1394、AFDX等，通信种类多样导致连接器种类多样、连线复杂、线缆重量大和成本高、互联互通设计复杂度高，电磁环境复杂。为了解决上述问题，通过采用统一协议体制在充分满足当前航电、机电、飞控等各功能域内部的数据通信需求基础上，实现各系统进一步综合需求以及无缝互联，简化系统架构设计。

同时上述提起的几种主流的航空机载总线网络，由于采用基于事件触发通信机制，网络的端系统随时接入通信，有消息即可发送，不可避免的造成传输竞争，给端到端数据流传输带来不可控的延时和抖动，无法满足新型的航空电子系统对不同时间关键性和安全性相关的分布式通信应用的需求。时间触发以太网(TTE)属于时间触发架构下的新一代航空机载总线，在引入了时钟同步机制的基础上建立了全局的网络同步时钟，通过确定性的时间触发通信机制保证无竞争的TT帧通信，极大提高了网络通信的时间确定性和实时性；同时支持事件触发通信帧的传输，满足不同时间关键性等级的应用任务集成。

面向航电、机电、飞控的综合化设计采用标准TTE与uTTE组合的分层架构的基于TTE协议的统一网络架构设计，设计兼容通用TTE网络的uTTE(精简TTE)网络通信交换模块显得至关重要，该交换模块为uTTE网络系统提供交换端口连接应用设备实现各设备间的通信，同时提供端口可以级联到实现航电系统通信的标准TTE网络中，实现跨功能域的统一协议设计，同时uAFDX作为uTTE网络兼容的一种通信方式，当uTTE网络系统同步失效后，所有的应用数据流将按照uAFDX通信模式实现端到端的用户数据搬运，保留了系统通信的确定性。

发明内容

针对飞机电子系统各功能域内部采用不同的通信架构和通信协议进行传输，导致连接器种类多样、连线复杂、线缆重量大和成本高、互联互通设计复杂度高的问题，本发明的发明目的在于提供一种集成uTTE与uAFDX通信模式的网络系统,在网络系统同步状态下运行uTTE通信模式，在网络系统丢失同步下切换到uAFDX通信模式。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种集成uTTE与uAFDX通信模式的网络系统，在作为主时钟的端设备上设有主时钟设备同步有效性维护模块，在作为从时钟的端设备上设从时钟设备同步有效性维护模块，在交换机上设有交换机同步有效性维护模块；

主时钟设备同步有效性维护模块通过将自身晶振维护的时间和外部全局时间进行对比，判断自身晶振运行的合理性，若在合理的运行范围内，则该主时钟设备同步有效性维护模块将周期性的维护自身同步使能状态，按基于统一时基基础下uTTE系统定义的TDMA周期向网络系统广播同步帧；否则判断自身同步失效将同步使能置无效使得系统同步丢失，不再周期性向网络系统广播同步帧；

从时钟设备同步维护模块在每个TDMA周期检测网络系统中交互的同步帧，若在TDMA周期内接收到有效同步帧，将按基于统一时基基础下的周期维护自身同步使能状态，并告知交换机处于有效同步状态；当从时钟设备同步维护模块判断自身同步失效将同步使能置无效，通知交换机丢失了有效同步状态并重新建立同步状态；