阅读说明：本技术 一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置 (Full-duplex communication method and device in optical fiber avionics communication system ) 是由 刘晓娟 李龙威 葛鹏 邱达 房亮 谢鹏 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置,所述系统包含多个网络控制器,FC-2V模块管理多个网络控制器,对每个网络控制器的执行指令进行查询在第一时间收到第一网络控制器的第一执行指令时发送该指令,其中该指令指示第一网络控制器在第二时间发送或接收数据；对其他网络控制器的执行指令进行查询,确定在第二时间需要接收或发送数据的第二执行指令,发送该第二执行指令；其中第一执行指令和第二执行指令指示的数据收发方向相反。(The application relates to a full-duplex communication method and a device in an optical fiber avionic communication system, wherein the system comprises a plurality of network controllers, an FC-2V module manages the plurality of network controllers, and an execution instruction of each network controller is inquired and sent when a first execution instruction of a first network controller is received at a first time, wherein the instruction instructs the first network controller to send or receive data at a second time; inquiring the execution instructions of other network controllers, determining a second execution instruction which needs to receive or send data at a second time, and sending the second execution instruction; the first execution instruction and the second execution instruction indicate opposite data transceiving directions.)

一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置

技术领域

本申请涉及光纤通讯技术领域，特别涉及一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置。

背景技术

图1为现有的光纤航电通讯系统的协议（FC-AE-1553）传输结构图。如图1所示，第一节点NODE1和第二节点NODE2均具有4层FC（Fibre Channel，光纤通道）结构，FC4模块用于FC-AE-1553协议的实现，将协议数据发给FC-2V模块；FC-2V模块用于交换的管理，底层（FC-2M模块及光纤端口）负责保证全双工模式的数据收发。

在此结构下，虽然底层协议能够支持全双工模式，但为了保证数据之间不发生冲突，采用非并发的模式，如图2。图2是现有的发送-接收数据时序，在标准FC-AE-1553协议中，网络控制器（NC）负责发起所有的交换。在发送数据时，NC首先发送命令帧CMD1和数据帧DATA1信息，此时并不会接收数据，当CMD1和DATA1发送完毕后，接收状态帧STA1信息；在接收数据时，先发命令帧，然后等待接收数据帧和状态帧。虽然系统具有独立的发送和接收线路，但是整个发送和接收过程是半双工的。

当NC处于发送状态时，接收端RX处于空闲状态，当NC处于接收状态时，发送端TX处于空闲状态，这种情况下降低了带宽的利用率，降低了数据的传输效率。若以现有架构支持全双工，上层只有一个FC4，会造成数据冲突，同时需要对FC4模块及协议进行相当大的改动。

发明内容

针对现有技术中的全双工模式下数据冲突的问题，本申请实施例提出了一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置。

本申请的实施例的第一方面提供了一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法，所述光纤航电通讯系统包含多个网络控制器NC，所述方法包括：

FC-2V模块管理所述多个网络控制器，对每个所述网络控制器的执行指令进行查询；

FC-2V模块在第一时间收到所述多个网络控制器中的第一网络控制器的第一执行指令，将所述第一执行指令发送给对应的网络终端；其中，所述第一执行指令指示所述第一网络控制器在第二时间发送或接收数据；

FC-2V模块对所述多个网络控制器中的其他网络控制器的执行指令进行查询，确定所述其他网络控制器的执行指令中在所述第二时间需要接收或发送数据的第二执行指令，并将所述第二执行指令发送给对应的网络终端；

其中，所述第一执行指令和所述第二执行指令指示的数据接收或发送方向相反。

在一些实施例中，所述方法还包括：在发送所述第一执行指令的同时，所述FC-2V模块进行所述第二执行指令的查询。

在一些实施例中，所述方法中：通过执行消息列表存储所述多个网络控制器的执行指令列表，所述执行指令列表为控制块索引的形式。

在一些实施例中，所述方法中：所有并发的所述网络控制器拥有独立的所述执行消息列表。

在一些实施例中，所述方法中：所有并发的所述网络控制器共用一个控制块。

在一些实施例中，FC-2V模块在第一时间接收到所述第一网络控制器的所述第一执行指令时，对其他并发的所述网络控制器的执行消息列表进行轮询，在查询到所述第二执行指令时，将所述第二执行指令发送给对应的网络终端。

在一些实施例中，所述方法中：所述系统还包含多个网络终端，所述第一执行指令用于调度所述多个网络终端中的第一网络终端，所述第二执行指令用于调度所述多个网络终端中的其他网络终端。

本申请实施例的另一方面提供了一种光纤航电通讯系统中全双工通信装置，包括FC-2V模块和多个网络控制器，所述装置中：

所述FC-2V模块用于管理所述多个网络控制器，对每个所述网络控制器的执行指令进行查询；

所述FC-2V模块还用于在第一时间收到所述多个网络控制器中的第一网络控制器的第一执行指令，将所述第一执行指令发送给对应的网络终端；其中，所述第一执行指令指示所述第一网络控制器在第二时间发送或接收数据；

所述FC-2V模块还用于对所述多个网络控制器中的其他网络控制器的执行指令进行查询，确定所述其他网络控制器的执行指令中在所述第二时间需要接收或发送数据的第二执行指令，并将所述第二执行指令发送给对应的网络终端；

其中，所述第一执行指令和所述第二执行指令指示的数据接收或发送方向相反。

在一些实施例中，所述装置中：在发送所述第一执行指令的同时，所述FC-2V模块进行所述第二执行指令的查询。

在一些实施例中，所述系统还包含多个网络终端，所述第一执行指令用于调度所述多个网络终端中的第一网络终端，所述第二执行指令用于调度所述多个网络终端中的其他网络终端。

本申请实施例的另一方面提供了一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法，所述系统包含多个网络控制器NC和多个网络终端NT，FC-2V管理多个NT，接收多个向NT发送的执行指令；FC-2V在第一时间收到第一执行指令，所述第一执行指令指示NT1在第二时间发送上行数据，FC-2V将第一执行指令发送给NT1。

在一些实施例中，第一执行指令和第二执行指令同时发送。

在一些实施例中，NT的控制消息存储于SCB中，当FC-2V接收到执行指令后在SCB中读取控制信息，并执行控制信息。

本申请提供了一种光纤航电通讯系统中全双工通信方法及装置，通过设置多个网络控制器NC，在不需要对NC模块进行更改的情况下，达到了提高带宽利用率的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。

图1是现有的光纤航电通讯系统的协议传输结构图。

图2是现有的光纤航电通讯系统发送-接收数据时序图。

图3是根据本申请的一些实施例所示的光纤航电通讯系统的协议传输结构图。

图4是根据本申请的一些实施例所示的光纤航电通讯系统的发送-接收数据时序图。

图5是根据本申请的一些实施例所示的光纤航电通讯系统的指令调度流程图。

图6是根据本申请的一些实施例所示的光纤航电通讯系统的数据接收流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。

图3是根据本申请的一些实施例所示的光纤航电通讯系统的协议传输结构图。与图1的现有技术对照来看，可以看出本申请的实施例主要对协议上层模块进行了改进，在每个节点中设置多个FC4模块，以实现各节点同时存在多个NC（Network Controller，网络控制器）和/或多个NT（Network Terminal，网络终端）的控制方式。

如图5流程图所示，在一些实施例中，光纤航电通讯系统包含多个NC和多个NT，FC-2V管理多个NC，对每个NC的执行指令进行查询；FC-2V在第一时间收到NC1的第一执行指令，所述第一执行指令指示NC1在第二时间发送或接收数据，FC-2V发送第一执行指令；FC-2V对其他NC的执行指令进行查询，查询在第二时间需要接收或发送数据的第二执行指令，并发送所述第二执行指令。所述第一执行指令和所述第二执行指令指示的数据传输方向相反。

进一步地，图4展示了该实施例下发送-接收数据的时序图。通过图4可以看出，在本申请的实施例中，发送端TX在发送数据时，除发送第一命令帧CMD1和第一数据帧DATA1信息（下行数据）之外，还会发送第二命令帧CMD2控制其他终端向接收端RX发送上行数据；此时接收端RX先接收第二状态帧STA2，然后接收第二数据帧DATA2信息（上行数据），随后接收第一状态帧STA1。基于此，本申请的技术方案中发送端TX和接收端RX均可在对方工作的同时进行数据的发送和接收，因而实现了真正的全双工通信。

所述的光纤航电通讯系统可以使用FC-AE-1553协议进行通信。

所述NC由FC4模块实现。FC4可作为NC或者NT。NODE1中多个FC4模块并存，每个FC4模块均实现FC-AE-1553协议。FC-2V对上层实现多通道并存，每个并发的FC4对应FC-2V的两个通道，每个通道管理一个交换，一次发送接收过程称为一个交换。底层FC-2M和FC PORT（光纤端口）能够实现全双工的数据交换。

协议传输流程为，在协议层多个FC4并存，多个FC4并发运行，将协议数据并行的发送给FC-2V；FC-2V轮询查询每个并发FC4发送的数据并缓存，更新接收数据的通道状态，然后查询所有数据的通道的状态，依次将数据串行的发送给FC-2M，FC-2V的每个通道会根据数据内容来维护通道状态，包括交换是否打开等信息。

如图6数据接收流程图所示，当FC-2V从下层协议接收数据帧时，会查询接收帧是否属于已经存在的交换，如果属于，则将该帧通过已存在的交换的对应的通道发送给对应的FC4；如果接收帧不属于所有存在的交换之一，则创建一个交换并将其分配到一个并发FC4的通道上，然后将该接收帧发送至对应的FC4。

在一些实施例中，FC-2V负责对并发过程进行管理，例如有5个FC4模块，被配置为NC1-NC5，FC-2V在第一时间查询了来自于NC1的第一执行指令，所述指令指示NT1在第二时间传输上行数据，FC-2V发送第一执行指令；FC-2V对NC2-NC5的待执行指令进行查询，寻找在第二时间传输下行数据给其他NT的指令，在查询到第二执行指令后，发送第二执行指令。

在一些实施例中，第一执行指令指示NC1在第二时间向NT1发送下行数据，第二执行指令指示其他NT在第二时间发送上行数据给其他NC。

本设计的优势在于，增加了多个NC和NT，在提高了带宽利用率实现了全双工的同时，没有对FC4进行较大改动，而是通过FC-2V层进行消息缓冲处理，进行多个FC4消息的查询，合理安排多个交换并行的数据收发，有效提高了数据传输效率。

本设计其他优势在于，多个FC4并存的涉及能够给使用FC-AE-1553协议的产品提供更多的灵活性，一方面多个应用程序可以与多个FC4关联，系统为每个应用程序提供一个FC4，使得一套光纤链路上能够实现多套主从式的通信结构；另一方面，单个应用程序可以与多个FC4关联，更为高效的利用系统带宽。

在一些实施例中，FC4作为NC，NC需要执行的控制消息存储于控制块CB（ControlBlock）中，CB共有256个，每个CB对应一条控制消息；WQ（执行消息列表）中存放CB索引，为NC所要执行的执行指令的列表。在并发状态下，每个NC具有一个独立的WQ，所有的NC共用同一个CB。

在一些实施例中，通信系统包含控制器，所述控制器用于根据需要配置的多条消息，按照希望执行的时间顺序依次配置到多个NC中，例如NC1-NC5。当某个时间段没有数据收发时，FC-2V对NC1-NC5每个通道进行CB指令的轮询，查询在所述时间段需要进行数据收发的指令，并发送所述指令。

例如，FC-2V查询到NC1在所述时间段需要接收上行数据的第一执行指令，FC-2V对NC2-NC5的CB指令进行轮询，查询在所述时间段需要发送下行数据的第二执行指令。当FC-2V完成所述时间段的指令查询后，继续对下一时间段进行NC1-NC5的CB指令轮询，直到所有NC的待执行指令均被安排至某个时间段，或者直到M个时间段均被安排完毕。

为了给系统留有应对突发流量的能力，FC-2V可以只安排临近的M个连续时间段，或者M个不连续的指定时间段；M为大于等于1的自然数。

当当前时间段没有数据收发或者所有时间段均没有数据收发时，FC-2V发送NC1的第一个待执行指令。

CQ为消息完成队列，全拼为Completion Queue，用于放置每条消息每个轮次的执行结果，CQ存放于一个独立的缓存中。

当所述第一执行指令指示发送下行数据时，所述第二执行指令指示的是接收上行数据。

在一些实施例中，第一执行指令和第二执行指令是在都查询到之后，FC-2V将两个指令依次串行传输至FC-2M层。

在一些实施例中，第一执行指令先传输至FC-2M层，同时FC-2V执行第二执行指令的查询，在查询到第二执行指令后，将第二执行指令传输至FC-2M层。

在一些实施例中，FC4作为NT，NT端的所有消息均存储于SCB（SubaddressControlBlock，子地址控制块）中，每个并发NT接收到指令时，读取当前指令消息对应的SCB，根据SCB中消息执行后续操作。所有并发NT共用SCB，NT-CQ为NT的消息完成队列。

本申请相比于现有技术，具有如下有益效果：

一、通过FC-2V层对消息的缓存，在不改变FC4模块使用现有协议的情况下，实现了多个FC4并发。

二、通过FC-2V层对并发FC4的CB指令的灵活调度，提高了系统带宽的利用率，实现了全双工的数据收发。

应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。