基于動(dòng)態(tài)設(shè)備定位技術(shù)的機(jī)載以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

符騰飛

1引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)在飛機(jī)上的運(yùn)用越來越多，其中環(huán)網(wǎng)型架構(gòu)在飛機(jī)上運(yùn)用比較多，這種架構(gòu)既可以節(jié)省布線又可以增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，隨著機(jī)載終端設(shè)備增加，對(duì)于從終端設(shè)備的定位十分必要，常用的方式是靜態(tài)的方式，通過維護(hù)人員設(shè)置每個(gè)設(shè)備的撥碼開關(guān)或者插針方式實(shí)現(xiàn)，本文提出動(dòng)態(tài)設(shè)備定位技術(shù)，機(jī)載終端設(shè)備可以動(dòng)態(tài)獲取IP地址，系統(tǒng)能夠快速獲取機(jī)載終端設(shè)備的位置信息。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由主終端和從終端組成，主終端網(wǎng)絡(luò)端口和從終端的網(wǎng)絡(luò)端口通過以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行相互連接，主終端的網(wǎng)絡(luò)端口A和網(wǎng)絡(luò)端口B固定不變，如網(wǎng)絡(luò)端口A連接設(shè)備是左半艙，網(wǎng)絡(luò)接口B連接的設(shè)備則是右半艙。

系統(tǒng)主要包括心跳設(shè)計(jì)、私有鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖伤惴ńM成。

2.1心跳設(shè)計(jì)

主終端運(yùn)行DHCP服務(wù)器協(xié)議，從終端運(yùn)行著DHCP客戶端協(xié)議，從終端會(huì)動(dòng)態(tài)獲取IP地址。從終端設(shè)備獲取IP之后，會(huì)每隔1 s向主終端設(shè)備發(fā)送一次心跳信息。

2.2私有鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議

主終端和從終端都運(yùn)行著私有鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議，該協(xié)議是基于網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）報(bào)文，BPDU報(bào)文的特點(diǎn)是設(shè)備收?qǐng)?bào)文但是并不轉(zhuǎn)發(fā)此類報(bào)文。從終端設(shè)備上電后會(huì)每隔10 s將數(shù)據(jù)報(bào)文從端口1和端口2發(fā)送出去，該數(shù)據(jù)報(bào)文主要包括消息識(shí)別碼、消息長(zhǎng)度以及本設(shè)備的MAC地址。例如從終端設(shè)備2上電或會(huì)通過端口1和端口2發(fā)送BPDU數(shù)據(jù)報(bào)文，與之相連接的從終端1會(huì)收到該報(bào)文，從設(shè)備1收到該報(bào)文后，判斷是從設(shè)備1的端口2收到該報(bào)文的數(shù)據(jù)，將終端數(shù)據(jù)填入該數(shù)據(jù)報(bào)文的MAC地址信息。

2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖伤惴?/p>

主終端會(huì)收到從終端上報(bào)的心跳報(bào)文，主終端會(huì)優(yōu)先搜索網(wǎng)絡(luò)端口A相連接的設(shè)備。主終端會(huì)收到從設(shè)備1發(fā)送的BPDU報(bào)文，解析出BPDU報(bào)文里面的MAC地址，查詢?cè)揗AC地址與從終端設(shè)備的心跳報(bào)文中數(shù)據(jù)位2開始的MAC地址相匹配，從而查詢到該從終端設(shè)備。查詢?cè)搹慕K端設(shè)備的心跳報(bào)文中2個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口連接設(shè)備的信息，其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口連接的是主終端設(shè)備，如果另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口是連接的狀態(tài)，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口存儲(chǔ)的MAC地址是下一個(gè)終端設(shè)備。取出另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口存儲(chǔ)的MAC地址，查詢?cè)揗AC地址與其中哪個(gè)從終端設(shè)備的心跳報(bào)文中數(shù)據(jù)位2開始的MAC地址相匹配，查詢到下一個(gè)終端設(shè)備，依次類推，一致查詢到下一級(jí)設(shè)備是主終端設(shè)備為止，說明環(huán)路形成。

如果環(huán)路斷開，系統(tǒng)同樣優(yōu)選從端口A開始查詢，直到查詢的端口為斷開狀態(tài)為止，然后再?gòu)亩丝贐開始查詢。如果端口A是斷開的情況下，從端口B開始查詢，直到端口狀態(tài)斷開為止。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出主終端可以快速搜索出從終端的位置信息。

4結(jié)束語

隨著以太網(wǎng)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)在航空中運(yùn)用的越來越廣泛，對(duì)于終端設(shè)備比較多的系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)型架構(gòu)比較適合，這種架構(gòu)可以通過一根網(wǎng)線將終端設(shè)備進(jìn)行相互連接，并且一端網(wǎng)絡(luò)斷開后環(huán)網(wǎng)可以從另外一端恢復(fù)，這樣既可以節(jié)省布線又可以增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在環(huán)網(wǎng)中，隨著終端設(shè)備增加，對(duì)于終端設(shè)備的定位十分必要，采用靜態(tài)的方式比較簡(jiǎn)單，終端設(shè)備根據(jù)撥碼或者插針的不同設(shè)置不同的IP，但是這樣增加了維護(hù)人員的工作量。本文提出動(dòng)態(tài)設(shè)備定位技術(shù)，從設(shè)備可以動(dòng)態(tài)獲取IP地址，系統(tǒng)能夠快速獲取從設(shè)備的位置信息，需要更換設(shè)備時(shí)，使用任意同類備用產(chǎn)品更換即可，大大減輕了維修人員的工作量。