專利名稱：經(jīng)ip傳輸acars消息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及AoIP層的第一和第二轉(zhuǎn)換模塊。主要原理是將消息的所有塊加載到 單個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)中，以在本地人工模擬ACARS消息塊的確認(rèn)，除了隨后用作消息的全部塊的 確認(rèn)以外的末尾塊。 更特別地，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的經(jīng)IP傳輸ACARS消息的方法。
再次示出Arinc 618應(yīng)用程序?qū)?、AoIP適應(yīng)層、機(jī)載段310和地面段320的IP層。 機(jī)載段和地面段之間的鏈路是通過空中接口實(shí)現(xiàn)的，且有利地基于通用公共電信設(shè)施。
當(dāng)ACARS消息M將通過發(fā)射器包含的應(yīng)用程序(例如，CMU)傳輸時(shí)，該消息由 Arinc 618層分段為n個(gè)塊，B" ... ，Bn。應(yīng)注意，本發(fā)明不限于給定數(shù)目的塊，但在當(dāng)前的 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下n《16。 第一塊BJ皮傳輸?shù)紸oIP層，然后AoIP層發(fā)送回虛擬確認(rèn).^^ ,其允許Arinc層傳 輸?shù)诙KB^重復(fù)該過程直到傳輸?shù)箶?shù)第二塊Bn—1Q當(dāng)Arinc 618層接收虛擬確認(rèn).^^j 時(shí)，其傳輸末尾塊Bn。然而，對(duì)于末尾塊，不發(fā)送回虛擬確認(rèn)。然后連接消息的n個(gè)塊以形 成封裝在單個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)中的表示為D(Bp...，B》的復(fù)合塊。然后該數(shù)據(jù)報(bào)被路由到其IP 目的地址?？梢岳斫猓?20的IP層相應(yīng)于互聯(lián)網(wǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)路由。 在IP目的地址，S卩，實(shí)際上在航空公司中心，在對(duì)復(fù)合塊分段之前，AoIP解封裝IP 數(shù)據(jù)報(bào)的復(fù)合塊，以還原塊Bp ...，Bn。然后第一塊BJ專輸?shù)綑z查其完整性的Arinc 618 應(yīng)用程序?qū)?，且在正確接收的情況下，發(fā)送回確認(rèn)ac、到AoIP層。為每個(gè)塊連續(xù)重復(fù)該過 程。ACARS消息M由收件人應(yīng)用程序(例如，A0C類型的應(yīng)用程序)的Arinc 618層從塊 Bp . . . ， Bn重構(gòu)。 當(dāng)AoIP層接收到最后一個(gè)確認(rèn)ackn時(shí)，假定其之前已經(jīng)接收到先前塊的n_l個(gè) 確認(rèn)，其傳輸一個(gè)復(fù)合確認(rèn)消息ackc，意味著正確地接收了 n個(gè)塊。ackc消息可以僅由基本 確認(rèn)消息ack" ackn的連接產(chǎn)生。然后在向飛行器CMU模塊的IP地址路由之前，該消息加 載在IP數(shù)據(jù)報(bào)D(ackc)中。 CMU的AoIP層還原確認(rèn)消息ackc，并在將其傳輸?shù)紸rinc 618層之前將其轉(zhuǎn)換為 末尾塊的確認(rèn)消息ac、。 ackc到ac、的轉(zhuǎn)換可僅由復(fù)合消息的截?cái)喈a(chǎn)生。當(dāng)Arinc 618層 接收到最后確認(rèn)ackn時(shí)，其認(rèn)為消息M實(shí)際已經(jīng)被收件人接收。 如果塊. . . ， Bn中的一個(gè)被破壞或沒有被收件人接收，則不發(fā)送確認(rèn)消息ackc， 隨后，消息ac、不被傳輸?shù)紸rinc 618層。然后該層可以決定在預(yù)定的等待時(shí)間后發(fā)送回 消息M，S卩，全部塊Bp .... ，Bn 前面預(yù)想了 ACARS消息的發(fā)射器是飛行器的CMU，接收器是航空公司的中心，即， 通信是下行通信(下行鏈路)。然而，顯然該方法同樣適用于上行通信(上行鏈路)而不偏 離本發(fā)明的范圍。 應(yīng)理解，根據(jù)該實(shí)施例的ACARS消息傳輸方法是有利的，因?yàn)樵诎l(fā)送下一個(gè)塊之 前，可以不等待塊的實(shí)際確認(rèn)。此外，應(yīng)注意為了傳輸消息，僅傳輸一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)而不是n個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，這更加減少空中接口的流量，并可能地減少傳輸成本。 前面描述的本發(fā)明實(shí)施例忽略了所用的基本的傳輸協(xié)議，主要是因?yàn)槠涫敲嫦蜻B 接的(如TCP)或非面向連接的(如UDP)。
以下我們將依次考慮這兩種情況。 圖4A示出第一替換實(shí)施例，其中，ACARS消息傳輸方法使用標(biāo)準(zhǔn)TCP傳輸協(xié)議。在 發(fā)射器側(cè)和接收器側(cè)都詳細(xì)示出了 TCP/IP協(xié)議棧(TCP/IP protocol stack)。已知TCP層 建立并維護(hù)發(fā)射器和收件人之間的連接，以及TCP層使用其自身的用于保證正確接收TCP 數(shù)據(jù)報(bào)的確認(rèn)機(jī)制。 該可替換實(shí)施例不需要對(duì)TCP傳輸層的任何修改，因此被表示為AoIP的層實(shí)際實(shí) 現(xiàn)Arinc 618應(yīng)用程序?qū)訉?duì)TCP傳輸層的適應(yīng)。更特別地，根據(jù)已經(jīng)描述的虛擬確認(rèn)機(jī)制， 由Arinc 618層發(fā)送的塊B" ... ， Bn被連接并封裝在TCP段中。 一旦TCP連接建立，表示 為S(B" . . . ， Bn)的TCP段被傳輸?shù)绞占说腡CP套接字。當(dāng)然，TCP段的傳輸涉及以本領(lǐng) 域技術(shù)人員已知的方式合并到IP數(shù)據(jù)報(bào)中。 當(dāng)TCP段被收件人的TCP套接字接收時(shí)，接收確認(rèn)ack^P如TCP協(xié)議規(guī)定的那樣 發(fā)送回到發(fā)射器。從AoIP層到Arinc 618層的傳遞已經(jīng)結(jié)合圖2進(jìn)行了描述，在這里將不
再重復(fù)。 當(dāng)AoIP層已經(jīng)從Arinc 618層接收到接收確認(rèn)ac、到ackn時(shí)，其將接收的復(fù)合 確認(rèn)acke傳輸?shù)絋CP層，其自身將其作為表示為S(acke)的TCP段傳輸?shù)桨l(fā)射器的TCP套 接字。 一旦CMU的TCP層接收到段S (ackc)后，根據(jù)TCP協(xié)議，表示為ack2tep的接收確認(rèn)就 被發(fā)送回到地面。然后接收確認(rèn)被轉(zhuǎn)換為用于確認(rèn)末尾塊的消息adv如已經(jīng)描述的。
該替換實(shí)施例允許直接在現(xiàn)有TCP/IP協(xié)議棧上執(zhí)行圖3的實(shí)施例。
然而，應(yīng)注意其要求在空中接口上的四個(gè)其他TCP段的傳輸，S卩，S(B" ...， Bn)， ackjcP， S(ackc)禾口 ack2tcp。 圖4B示出前面描述的第二替換實(shí)施例。該第二替換實(shí)施例允許減少在空中接口 中傳輸?shù)腡CP段的數(shù)目。 更特別地，第二可替換實(shí)施例不同于第一實(shí)施例，因?yàn)榇_認(rèn)ack^P不是獨(dú)立傳輸 的。該第二可替換實(shí)施例可通過延遲S(Bp . . . ， Bn)的接收確認(rèn)的傳輸直到TCP層自身從 AoIP層接收到復(fù)合確認(rèn)ackc來實(shí)現(xiàn)，否則，通過確定Arinc 618層處理塊B". . . ，B。的時(shí)間 A t來實(shí)現(xiàn)，在n二 16的最糟糕的情況下，該處理時(shí)間短于生成接收確認(rèn)所需要的時(shí)間。 處理時(shí)間A t可以通過適當(dāng)選擇處理器、更有效的壓縮算法(因此減少塊的數(shù)目和大小)， 或更快的錯(cuò)誤檢查算法而減小。 在任何情況下，復(fù)合確認(rèn)ackc是與單個(gè)TCP段中表示為S(ackc， ack，)的 S(Bp . . . ， Bn)的接收確認(rèn)一起傳輸?shù)?。在CMU的相應(yīng)TCP端口接收該段后，確認(rèn)ack2tep被 發(fā)送回到地面。剩余確認(rèn)過程與第一實(shí)施例中的相同。最后，僅三個(gè)TCP段在傳輸ACARS 消息的接口上傳輸，即，S(Bp . . . ， Bn) ， S(ackc， ack/cP)和ack2tcp。 圖5示出第三實(shí)施例，其中，ACARS消息傳輸方法使用沒有任何特定確認(rèn)機(jī)制的傳 輸協(xié)議，例如UDP協(xié)議。已知UDP協(xié)議不是保證正確轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)的面向連接的協(xié)議。
基于該替換實(shí)施例的構(gòu)思是等待經(jīng)上行路由的ACARS消息的傳輸，以便發(fā)送回經(jīng) 下行路由剛接收的消息的接收確認(rèn)。以對(duì)稱方式，將等待經(jīng)下行路由的消息的傳輸，以便發(fā)送回經(jīng)上行路由剛接收的消息的接收確認(rèn)。在下行路由上ACARS消息M的傳輸情況已在圖 5中示出。 消息M的傳輸如圖4中已描述的那樣執(zhí)行，這里已簡單描述了傳輸層。S卩，塊 Bp . . . ， Bn被傳輸?shù)綄⑵溥B接并封裝在UDP數(shù)據(jù)報(bào)中的AoIP層。然后表示為U(Bp . . ， Bn) 的UDP數(shù)據(jù)報(bào)以標(biāo)準(zhǔn)方式合并到IP數(shù)據(jù)報(bào)中。在收件人接收后，從IP數(shù)據(jù)報(bào)中提取數(shù)據(jù) 報(bào)U(Bp.. ，Bn)，并且塊Bp... ，Bn由UDP層連續(xù)地發(fā)送至Arinc 618層。AoIP層接收的接 收確認(rèn)ack" . . ， ackn被該層轉(zhuǎn)換為保持未決的接收的復(fù)合確認(rèn)ackc。 當(dāng)?shù)厍蛏虾娇展局行慕?jīng)上行路由傳輸ACARS消息M'時(shí)，例如作為對(duì)消息M的應(yīng) 答，接收確認(rèn)acke與消息M'的塊一起加載到UDP數(shù)據(jù)報(bào)中。更具體地，消息M'被Arinc 618層分成塊B' p.，B' n(n'《16)。塊B' !被傳輸?shù)紸oIP層，AoIP層發(fā)送回虛擬確
認(rèn)^、。為后面的除末尾塊之外的塊重復(fù)該過程，因?yàn)椴粸槟┪矇K傳輸虛擬確認(rèn)，這已從
下行鏈路中看出。當(dāng)AoIP層擁有塊B' "..，B' n時(shí)，其檢查接收確認(rèn)是否未決。如果未 決，則接收確認(rèn)與塊B' p..，B' n—起加載到同一UDP數(shù)據(jù)報(bào)中，接收確認(rèn)的加載可能由 字符報(bào)頭在數(shù)據(jù)報(bào)中發(fā)出信號(hào)。 有利地，當(dāng)n個(gè)塊Bp... ，Bn已經(jīng)被AoIP層接收時(shí)，時(shí)間標(biāo)記(timer)與超時(shí)時(shí)間 段t^一起加載。如果消息M'在超時(shí)時(shí)間段t^中要由AoIP層傳輸，則接收確認(rèn)ackc 與消息M'的塊一起加載，如前面所述。另一方面，如果在超時(shí)時(shí)間段結(jié)束時(shí)，還沒有消息 M'要經(jīng)上行路由傳輸，則接收""通過單獨(dú)的UDP數(shù)據(jù)報(bào)被發(fā)送。超時(shí)時(shí)間段可以是適應(yīng)性 的并明顯依賴于下行路由上ACARS消息傳輸緩存的填充速率。因此，對(duì)于高填充速率，將選 擇相對(duì)短的持續(xù)時(shí)間段tmx以便不延遲發(fā)送Arinc 618層的新消息。
在圖5所示的情況下，單個(gè)復(fù)合接收確認(rèn)ackc與塊B' "...，B'。連接以作為 表示為U(e， B' n ..， B' n, ackc)的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸，其中，e是前述報(bào)頭。然后UDP數(shù)據(jù)報(bào) 自然包括在被路由至飛行器的CMU的IP數(shù)據(jù)報(bào)中。在目的地，從IP數(shù)據(jù)報(bào)中提取數(shù)據(jù)報(bào) U(e， B' p . . ， B' n, ackc)。然后AoIP層通過報(bào)頭e的存在認(rèn)識(shí)到接收確認(rèn)的存在。在將 它們交付給Arinc 618層之前，其提取并分段成塊B' 15 . . ， B' n和確認(rèn)acke。報(bào)頭e也 可指示上行路由上ACARS消息緩存的填充速率。在相對(duì)于下行路由對(duì)稱的方式中，時(shí)間標(biāo) 記在塊B' p...，B' n—被接收時(shí)就與超時(shí)時(shí)間段t ' _一起加載。該時(shí)間段將取決于 報(bào)頭指示的填充速率。與前面一樣，其定義消息M'的接收確認(rèn)的最大等待時(shí)間，接收確認(rèn) ack' c可以在超時(shí)時(shí)間段結(jié)束時(shí)，通過拾取下行路由上新消息的UDP數(shù)據(jù)報(bào)U(e' ，B"...， Bn，ack' c)傳輸，或缺省傳輸，或由單獨(dú)UDP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸。數(shù)據(jù)報(bào)U(e' ，B' "...，B' n， ack' e)有利地包括指示下行路由上傳輸緩存狀態(tài)的報(bào)頭。 最終，對(duì)于傳輸?shù)腁CARS消息，作為一般規(guī)則，單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)(即，下行路由上消息的 U(e' ，Bp... ，Bn，ack' c)和上行路由上消息的U(e， B' "..，B' n, ， ackc))經(jīng)空中接口 傳輸。
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權(quán)利要求
一種在發(fā)射器和接收器之間經(jīng)IP傳輸ACARS消息的方法，由應(yīng)用程序傳輸?shù)腁CARS消息(M)被分成多個(gè)塊(B1，B2，…Bn)，其特征在于，對(duì)于所述消息的除末尾塊之外的每個(gè)塊，在所述發(fā)射器將所述塊的虛擬接收確認(rèn)本地發(fā)送回到所述應(yīng)用程序，當(dāng)所述發(fā)射器從所述接收器接收到指示正確接收到所述多個(gè)傳輸塊的消息(D(ackC)，S(ackC)，S(ackC，ack1tcp)，U(e，B′1，..，B′n′ackC))時(shí)，其生成末尾塊的接收確認(rèn)(ackn)，然后將其發(fā)送回到所述應(yīng)用程序。FPA00001038757900011.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳輸方法，其特征在于，所述應(yīng)用程序包括Arinc 618協(xié)議 層，所述ACARS消息符合該標(biāo)準(zhǔn)，且所述接收確認(rèn)被傳輸給該層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸方法，其特征在于，所述發(fā)射器包括在所述Arinc 618協(xié) 議層和IP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第一適應(yīng)層，所述第一適應(yīng)層為ACARS消息的除末 尾塊之外的每個(gè)塊發(fā)送回虛擬確認(rèn)至所述Arinc 618協(xié)議層，以及當(dāng)其已經(jīng)從該層接收到 所述消息的全部塊時(shí)，其連接全部塊并將由此連接的塊封裝在第一 IP數(shù)據(jù)報(bào)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳輸方法，其特征在于，所述接收器包括在第二應(yīng)用程序的 Arinc 618協(xié)議層和所述IP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第二適應(yīng)層，所述第二適應(yīng)層適 于解封裝和分段所述IP數(shù)據(jù)報(bào)的有用負(fù)載，以便還原所述塊，然后將所述塊逐個(gè)提供給所 述第二應(yīng)用程序的Arinc 618協(xié)議層，僅在其已經(jīng)確認(rèn)前一塊的接收時(shí)向其提供塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳輸方法，其特征在于，當(dāng)所述第二適應(yīng)層已經(jīng)接收到所述 塊的全部接收確認(rèn)(ackpacky... ，ackn)時(shí)，其在第二 IP數(shù)據(jù)報(bào)(D(ack》)中將所述多個(gè) 塊的接收確認(rèn)發(fā)送回到所述發(fā)射器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸方法，其特征在于，所述發(fā)射器包括在所述Arinc 618協(xié) 議層和IP上的TCP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第三適應(yīng)層，所述第三適應(yīng)層為ACARS消 息的除末尾塊之外的每個(gè)塊發(fā)送回虛擬確認(rèn)到所述Arinc 618協(xié)議層，且當(dāng)其從該層接收 到所述消息的全部塊時(shí)，其連接全部塊并將由此連接的塊封裝在第一 TCP段中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳輸方法，其特征在于，所述接收器包括在第二應(yīng)用程序的 Arinc 618協(xié)議層和IP上的TCP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第四適應(yīng)層，所述第四適應(yīng)層 適于解封裝和分段所述第一TCP段的有用負(fù)載，以便還原所述塊，然后將所述塊逐個(gè)提供 給所述第二應(yīng)用程序的Arinc 618協(xié)議層，僅在其已經(jīng)確認(rèn)前一塊的接收時(shí)向其提供塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸方法，其特征在于，當(dāng)所述第四適應(yīng)層已經(jīng)接收到所述 塊的全部接收確認(rèn)(ack" ack2， . . . ， ackn)時(shí)，其將第二 TCP段(S(ackc) ， S(ackc， ack，)) 發(fā)送回到所述發(fā)射器，所述第二TCP段包含多個(gè)所述塊的接收確認(rèn)(acke)和所述第一TCP 段的確認(rèn)(ack，)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸方法，其特征在于，所述發(fā)射器包括在所述Arinc 618協(xié) 議層和IP上UDP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第五適應(yīng)層，所述第五適應(yīng)層為ACARS消息 的除末尾塊之外的每個(gè)塊發(fā)送回虛擬確認(rèn)到所述Arinc 618協(xié)議層，并在從該層接收到所 述消息的全部塊時(shí)，其連接這些塊并將由此連接的塊封裝在第一 UDP數(shù)據(jù)報(bào)中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳輸方法，其特征在于，所述接收器包括在第二應(yīng)用程序的 Arinc 618協(xié)議層和UDP層之間的協(xié)議適應(yīng)層，被稱為第六適應(yīng)層，所述第六適應(yīng)層適于解 封裝和分段所述第一 UDP數(shù)據(jù)報(bào)的有效負(fù)載，以便還原所述塊，然后將所述塊逐個(gè)提供給所述第二應(yīng)用程序的Arinc 618協(xié)議層，僅在其已經(jīng)確認(rèn)前一塊的接收時(shí)向其提供塊，其 中，當(dāng)所述第六適應(yīng)層已經(jīng)接收到所述塊的全部接收確認(rèn)(ac、，ad^，. . . ，ackn)時(shí)，其等待 將第二ACARS消息(M')發(fā)送給發(fā)射器，然后所述多個(gè)塊的接收確認(rèn)(acke)在被放置到第 二 UDP數(shù)據(jù)報(bào)中之前，被連接到第二消息的所述塊中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在發(fā)射器和接收器之間經(jīng)IP傳輸ACARS消息的方法，第一應(yīng)用程序的ACARS消息(M)被分成多個(gè)塊(B1，B2，…Bn)。對(duì)于所述消息的除末尾塊之外的每個(gè)塊，在所述發(fā)射器將所述塊的接收的虛擬確認(rèn)本地發(fā)送回到所述應(yīng)用程序，當(dāng)發(fā)射器從接收器接收到指示正確接收到所述多個(gè)傳輸塊的消息(D(ackC)，S(ackC)，S(ackC，ack1tcp)，U(e，B′1，..，B′n′ackC))時(shí)，其生成末尾塊的接收確認(rèn)(ackn)，然后將其發(fā)送回到所述應(yīng)用程序。
文檔編號(hào)H04L12/46GK101796771SQ200880105333
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者伊夫·魯奇勒, 帕斯卡爾·肖梅特, 弗雷德里克·迪朗, 皮埃爾·格呂耶 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)作股份公司