具体实施方式

图2A所示的航空电子系统10包括一组航空电子计算机121c、121m、122c、122m、123c、123m、124c、124m。如图1所示，航空电子系统10例如被集成到飞行器1的航空电子设备舱2中。航空电子设备舱2例如位于飞行器的驾驶舱3附近。在图2A所示的特定示例中，航空电子计算机是飞行器的飞行控制系统的航空电子计算机。这些计算机于是被成对121、122、123、124地分组在一起，每对包括第一计算机121c、122c、123c、124c，这些第一计算机在图中标记为COM并且以控制模式工作。每对包括第二计算机121m、122m、123m、124m，这些第二计算机在图中标记为MON并且以监测在控制模式下工作的第一计算机的监测模式工作。控制模式和监测模式使得当所考虑的一对计算机启用时，以控制模式工作的第一计算机COM和以监测模式工作的第二计算机MON二者都确定相似的飞行控制命令。用于控制飞行器的致动器的命令是来自以控制模式工作的第一计算机COM的命令。将来自以监测模式工作的第二计算机MON的命令与来自第一计算机COM的命令进行比较，并且如果来自第一计算机的命令和来自第二计算机的相似命令之间的差异大于预定阈值，则这对计算机被声明为故障。然后，这对计算机变为非活动状态，另一对计算机在其位置变为停用。

每个航空电子计算机包括图中标记为“Proc”的处理单元。此处理单元包括例如微处理器或微控制器。每个航空电子计算机还包括通信网络的交换机(在图中标记为SW)。在图中所展示的示例中，此交换机具有5个双向通信端口(在图中标记为S、C、1、2、3)。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以考虑其他数量的通信端口。通信端口S连接至所考虑的航空计算机的处理单元Proc的通信端口。根据第一替代性方案，航空电子计算机的处理单元Proc和交换机SW位于同一个电子板上。根据第二替代性方案，航空电子计算机的处理单元Proc和交换机SW位于两个分开的电子板上，这两个电子板集成到同一个物理壳体中，并由同一个电源供应电力。

对于每对121、122、123、124航空电子计算机，根据一个替代性方案，以控制模式工作的第一计算机COM和以监测模式工作的第二计算机MON被集成到分开的物理壳体中。根据另一替代性方案，以控制模式工作的第一计算机COM和以监测模式工作的第二计算机MON被集成到同一个物理壳体中。

同一对计算机中的两个计算机COM和MON的交换机SW通过它们对应的标记为C的端口相互连接。在图2A所展示的示例中，成对的航空电子计算机121、122、123、124中的每对航空电子计算机的计算机COM的交换机SW的端口1、2、3连接至其他成对的航空电子计算机中的计算机COM的交换机SW的端口。

每个交换机SW被配置成使得其以仅基于接收这些数据帧的输入端口而预先限定的方式来将在其输入端口上接收的数据帧路由到其输出端口。图3A展示了图2A的各个交换机SW共有的配置。图3A展示了在交换机的每个输入端口上接收的数据帧到交换机的输出端口的路由。因此，在输入端口S上接收到的数据帧被路由到4个输出端口C、1、2、3。在输入端口C上接收到的数据帧被路由到4个输出端口S、1、2、3。在输入端口1、2、或3中的任何一个端口上接收的数据帧被路由到2个输出端口C和S。

如图2A所展示的，各个交换机的联接到交换机之间的上述链路组这种配置使得能够在与航空电子计算机相关联的每个交换机和与航空电子计算机组中的其他航空电子计算机相关联的每个交换机之间建立通信链路。各个交换机的这种配置使得，当航空电子计算机经由与此航空电子计算机相关联的交换机发送数据帧时，此数据帧被发送到航空电子计算机组中的所有其他航空电子计算机。因此，例如，当航空电子计算机121c向与其相关联的交换机SW发送数据帧时，此数据帧经由此交换机的通信端口S被此交换机接收。如以上参考图3A所示，交换机将此数据帧路由到其输出端口C、1、2和3。路由到输出端口C的数据帧被与计算机121m相关联的交换机的输入端口C接收，该交换机将该数据帧路由到其去往计算机121m的输出端口S。路由到与计算机121c相关联的交换机的输出端口1的数据帧由与计算机123c相关联的交换机的输入端口1接收，该交换机首先将该数据帧路由到其去往计算机123c的输出端口S，然后路由到其去往与计算机123m相关联的交换机的输出端口C。此交换机在其输入端口C上接收此数据帧，并且此交换机将该数据帧路由到其去往计算机123m的输出端口S。路由到与计算机121c相关联的交换机的输出端口2的数据帧被与计算机122c相关联的交换机的输入端口1接收，该交换机首先将该数据帧路由到其去往计算机122c的输出端口S，然后路由到其去往与计算机122m相关的交换机的输出端口C。此交换机在其输入端口C上接收此数据帧，并且此交换机将该数据帧路由到其去往计算机122m的输出端口S。路由到与计算机121c相关联的交换机的输出端口3的数据帧被与计算机124c相关联的交换机的输入端口1接收，该交换机首先将该数据帧路由到其去往计算机124c的输出端口S，然后路由到其去往与计算机124m相关的交换机的输出端口C。此交换机在其输入端口C上接收此数据帧，并且此交换机将该数据帧路由到其去往计算机124m的输出端口S。因此，由计算机121c发送到与其相关联的交换机SW的任何数据帧都被发送到航空电子系统10的所有其他航空电子计算机。类似地，由任何其他航空电子计算机121m、122c、122m、123c、123m、124c、124m发送的任何数据帧被发送到航空电子系统10的所有其他航空计算机。

有利地，在航空电子计算机组中的航空电子计算机之间交换的数据帧依照ARINC664第7部分标准。尽管这些数据帧使用虚拟链路，但是与航空电子系统10的航空电子计算机相关联的交换机并未解码这些数据帧。如上所述，由航空电子计算机组中的航空电子计算机发送的数据帧被发送到航空电子计算机组中的所有其他航空电子计算机。在接收到数据帧时，航空电子计算机检查所述数据帧是否是去往它们，并且它们过滤了它们不是其预期接收者的帧。这使得能够通过各个交换机促进数据帧的路由，因为无论它们在航空电子系统10中的位置如何，它们都执行相同的路由。另外，这些交换机不需要分析接收到的数据帧来解码对应的虚拟链路以便基于路由表重新发送这些数据帧。因此简化了交换机。另外，将交换机集成到航空电子计算机中使得能够简化航空电子系统10的实施方式。

在图2B所示的航空电子系统10的一个变体实施例中，与航空电子计算机相关联的交换机SW各自具有5个双向通信端口(在图中标记为S、C、G、1、2)。每个交换机的通信端口S连接至与此交换机相关联的航空计算机的处理单元Proc的通信端口。同一对计算机的两个计算机COM和MON的交换机SW首先通过它们相应的标记为C的端口相互连接，其次是通过它们相应的标记为G的端口相互连接。在图2B所展示的示例中，成对航空电子计算机121、122、123、124中的每个航空电子计算机的计算机COM和MON的交换机SW的端口1、2中的三个端口连接至其他成对的航空电子计算机中的计算机COM和MON的交换机SW的端口。

每个交换机SW被配置成使得其以仅基于接收这些数据帧的输入端口而预先限定的方式来将在其输入端口上接收的数据帧路由到其输出端口。图3B示出了图2B的各个交换机SW共有的配置。图3B示出了在交换机的每个输入端口上接收到的数据帧到交换机的输出端口的路由。因此，在输入端口S上接收的数据帧被路由到4个输出端口C、G、1、2。在输入端口C上接收的数据帧被路由到输出端口S。在输入端口G上接收的数据帧被路由到输出端口1和2。在输入端口1或2之一上接收的数据帧被路由到2个输出端口C和S。

如图2B所展示的，各个交换机的联接到交换机之间的上述链路组这种配置使得能够在与航空电子计算机相关联的每个交换机和与航空电子计算机组中的其他航空电子计算机相关联的每个交换机之间建立通信链路。各个交换机的这种配置使得，当航空电子计算机经由与此航空电子计算机相关联的交换机发送数据帧时，此数据帧被发送到航空电子计算机组中的所有其他航空电子计算机，就像在图2A和图3A所展示的航空电子系统中一样。

在图中未示出的一个特定实施例中，对于每对航空电子计算机COM和MON，与计算机COM相关联的交换机也是与计算机MON相关联的交换机。这使得能够实现每对计算机中的两个计算机共有的单个交换机。

在一个有利的实施例中，最大带宽被分配给与航空电子计算机相关联的每个交换机SW的每个输入端口。然后此交换机被配置成监测在输入端口上接收数据帧，并且如果超过分配给此输入端口的最大带宽，则拒绝所接收的帧。最大带宽可以由数据流的两个相继数据帧之间的最小时间间隔、也称为BAG(带宽分配间隙)表征。特别地，除了BAG之外，最大带宽还由最大抖动值表征。BAG和抖动的这些概念类似于依照ARINC 664第7部分标准在通信网络中使用的概念。特别地，交换机被配置成根据令牌桶原理来监测在输入端口上接收数据帧。根据此原理，计数器根据预先限定的时间段递增。当在考虑的交换机的输入端口上接收到数据帧时，如果计数器的当前值大于或等于预定值，则将计数器递减所述预定值。交换机然后接受所接收的数据帧。如果不是，则当计数器的当前值小于此预定值时，交换机通过不在其任何输出端口上重传数据帧来拒绝所接收到的数据帧。所述预定值对应于BAG的值。取决于抖动的值，计数器在每个时间段的增量都会饱和：对于零抖动值，计数器在与BAG对应的所述预定值下饱和。因此，在授权接收数据帧时，在计数器递减所述预定值的情况下，其值返回到零。然后需要等待至少与BAG对应的持续时间，以便能够接受对新数据帧的接收，这实际上与零抖动值的定义对应。对于正抖动值，计数器的饱和值等于与BAG对应的所述预定值加上与抖动对应的值。因此，在授权接收数据帧之后，在计数器递减所述预定值的情况下，其值返回到与抖动对应的值。

特别地，当航空电子系统被配置成使得交换机SW的输入端口应该接收N个数据流(N是大于1的整数)时，通过实现与上述对应于令牌桶原理的计数器相似的N个计数器来监测在此输入端口上接收数据帧。当数据帧依照ARINC 664第7部分标准时，N个数据流可以例如对应于N个虚拟链路。N个计数器中的每个计数器在每个时间段递增。当接收到数据帧时，要考虑N个计数器中的在N个计数器的当前值中具有最高当前值的那个计数器。接受或拒绝接收到的数据帧的原理是基于此计数器实现的，类似于用常规令牌桶的单个计数器实现的上述原理。因此，如果此计数器的当前值大于或等于预定值，则该计数器递减所述预定值。交换机然后接受所接收的数据帧。如果不是，则当计数器的当前值小于此预定值时，交换机通过不在其任何输出端口上重传数据帧来拒绝所接收到的数据帧。实现N个计数器使得能够精确监测BAG以及交换机的通信端口能够接收的N个通信流的抖动。

特别地，在航空电子计算机组中的航空电子计算机之间交换的所有数据帧具有相同的与预定大小对应的大小。有利地，与航空电子计算机相关联的交换机被配置成如果所述数据帧的大小与所述预定大小不同，则拒绝在输入端口上接收数据帧。

如在依照ARINC 664第7部分标准的通信网络的情况下，根据本发明的航空电子系统可以对其各个通信链路上的流进行数学分析，以确定在所述航空电子系统的设备之间的各种链路的最大端到端延迟(从而使得能够验证这些延迟是否依照航空电子系统的规范)，并确定与各个通信端口相关联的每个缓冲区的最小所需大小。这种数学分析还使得能够确定各个通信链路上的最大流量，并相应地配置分配给每个交换机的每个输入端口的最大带宽。