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基于路由概要的ACARS路由系统
    【技术领域】

    本发明总体上涉及航空电信，更具体地，涉及ACARS(AircraftCommunication and Reporting System，飞行器通信与报告系统)路由的航空电信。

    背景技术

    在航空领域中，利用ACARS系统，具体地利用AOC(Aeronautical Operational Control，航空运行控制)类型的信息与航空公司之间的交换或者利用ATC(Air Traffic Control，空中交通管制)类型的信息与空中管制员之间的交换，数据可以在飞行器和地面基站(earth-borne station)之间传输。

    ACARS系统可以使用几种传输介质(在现有技术中还称作介质)，或更确切地，可以使用几种用于传输数据的子网络类型，即HF子网络、VHF子网络或SATCOM子网络。VHF电信子网络允许在地面上与发射器/接收器的点对点链路，但范围相对减小。另一方面，卫星电信子网络SATCOM提供了除极地区域的全球覆盖，但通信成本高。而对于HF子网络，则提供了极地区域的覆盖。飞行器上与地面之间的数据链路有时由通用术语“datalink(数据链路)”来表示。

    通常，数据到地面的传输是通过ACARS路由器完成的。该路由器是作为设备的通信管理部件或者CMU(CommunicationManagement Unit，通信管理单元)来配置的，用于根据一定数量的参数来选择最合适的传输介质(VHF、HF、SATCOM)。

    在实践中，当航空电子设备应用想要将消息传输至地面时，会向ACARS路由器发送该消息连同辅助信息，对于每个信息介质，该辅助信息表示其是否用于传输以及按照什么优先顺序。例如，航空电子设备应用可以表示：HF介质被禁用；优选1：VHF介质；优选2：SATCOM介质。然后，CMU接收该消息、分析该辅助信息，从而选择传输介质。在上述实例的情况下，如果VHF介质可用，则该消息经由VHF介质被发送。否则，SATCOM介质将用于传输。

    这种路由系统具有许多缺点。

    首先，如果期望ACARS路由器可以使用新的传输介质，诸如WiMax、WiFi、GSM或UMTS链路，则必须改变航空电子设备应用，以便将这些介质的选择结合到辅助信息中。这些修改需要相关的应用经历漫长、昂贵的新的认证过程。

    其次，所执行的路由不考虑不同的传输介质的成本和性能。例如，在这些介质的使用成本相对改变的情况下，则可以证明辅助信息中所指明的优先顺序是不适合的。

    最后，路由选择是相对有限的，并且不能由航空公司定制(customize)。

    本发明的目的是找到上述缺点的补救方法，尤其是提出一种先进的、灵活的且可定制的路由系统，该路由系统不需要航空电子设备应用的新认证。

    【发明内容】

    本发明提供了一种用于向多个传输介质路由ACARS消息的系统，该系统用于装载在飞行器上，该系统包括：

    -数据库，包含多个路由概要，每个概要均由表示每个传输介质的优选等级的列表构成；

    -选择装置，用于从ACARS消息发送请求中提取路由概要的标识符，并用于根据传输介质的优选等级在存储于数据库内与该标识符相对应的路由概要中选择传输介质，从而，所选择的传输介质随后用于传输该消息。

    根据第一实施例，对于每个标识符，数据库包含与不同的地理区域和/或飞行阶段相对应的多个路由概要。

    根据第二实施例，该选择装置用于接收来自该飞行器的位置信息，并用于针对给定的标识符确定与地理区域和/或飞行阶段相对应的路由概要，从而随后用于根据传输介质的优选等级在所确定的概要内选择传输介质，其中，该飞行器是在该地理区域和/或飞行阶段中找到的。

    根据第一实施例和第二实施例的第一变形，对于每个路由概要，所述数据库还包括用于管理与不同传输介质相关联的传输缓冲器的参数的列表。

    根据第一实施例和第二实施例的第二变形，该选择装置还用于从ACARS消息发送请求中提取用于管理与不同传输介质相关联的传输缓冲器的参数的列表。

    根据第一实施例和第二实施例的第三变形，该系统还包括包含多个参数化概要的第二数据库，每个参数化概要由用于管理与不同传输介质相关联的传输缓冲器的参数的列表构成，该选择装置用于从发送ACAR消息的请求中提取第二标识符，并用于恢复根据该标识符进行存储的参数化概要。

    该参数的列表可以具体地包括以下参数：表示在所选择的介质上的传输尝试的最大数目的参数，表示在所选择的介质上传输失败的情况下是否删除该消息的参数，表示当该列表中没有可用的介质时是否删除该消息的参数，表示在所选择的介质正被占用的情况下是否在列表的下一介质上发送该消息的参数。

    例如，上述传输介质属于由SATCOM、HF、VHF、GSM、UMTS、WiMax和Wi-Fi链路构成的组。

    本发明还涉及一种如上文所限定的ACARS路由系统。

    【附图说明】

    参照附图阅读本发明的优选实施例，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

    图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的路由系统；

    图2示意性地示出了根据本发明第二实施例的路由过程。

    【具体实施方式】

    基于本发明的思想是提出一种根据不同标准(例如，成本标准、可靠性标准、吞吐量标准、成本/性能比标准)来执行传输介质选择的ACARS路由系统。实际上，该标准由表示可以用于传输的介质及其优先顺序的路由概要(profile)来表示。

    图1示意性地示出了根据本发明实施例的ACARS路由系统。

    路由系统110从航空电子设备应用120(例如，从空中交通管理应用，即所谓的ATC(空中交通控制)应用，或飞行管理应用系统，即所谓的FMS(飞行管理系统)应用)接收ACARS消息。航空电子设备应用120通过ACARS消息与地面设备进行通信。因此，ATC应用可以向地面控制站发送根据标准Arinc 623定义的ACARS消息，并接收这些消息。此外，AOC类型的应用可以向/从航空公司的运营中心传输和接收根据标准Arinc 633定义的ACARS消息。

    这些消息经由多种传输介质150传输，例如，通常用于航空的子网络，诸如SATCOM、VHF、HF子网络，以及一般的公共类型的子网络，诸如GSM、UMTS、WiFi或WiMAX。

    路由系统110包括连接至数据库140的选择装置130。该选择装置130从不同的航空电子设备应用中接收发送ACARS消息的请求，并从每个请求中提取路由概要的标识符。该标识符用作连接至由应用传输的数据的辅助信息的一段。因此，发送请求通常具有以下形式：ACARS_downlink-request(data，P)，其中P是用于传输作为data的数据的路由概要标识符。

    该数据库包括每个标识符的入口，为每个概要存储的不同传输介质的优选等级列表。标识符P的路由概要由矢量σ_P＝(σ_P(media_1)，σ_P(media_2)，...，σ_P(media_N))定义，其中，N为传输介质的数目，media_1、media_2...media_N为相关的介质，以及其中，σ_P是将相关概要的优选等级分配给每个传输介质的应用。可以分配具体的等级(例如零值的等级)，以便表示禁用的传输介质。如果必要的话，该矢量可以包括相同值的多个等级，在这种情况下，可以中立地选择相应的介质用于传输消息。

    选择装置130从数据库140、从概要标识符P中恢复对应的优选等级列表。首先选择具有最高优选等级的传输介质。如果相关介质不可用，或者进一步地如果传输在该介质上失败，则选择装置可以选择同一等级的介质，或者默认为下一个等级。选择同一等级的介质的顺序不重要(immaterial)。

    重复该选择过程，直到消息被发送，或者直到确定了次优选介质失败，在零等级介质被禁用的情况下不对其进行考虑。

    路由概要可以由生产商预先定义，或者由航空公司定制。例如，生产商可以默认地提出符合更低成本标准的路由概要、符合最大可靠性标准(最小误差率)的路由概要、符合最佳成本/性能比标准的路由概要。航空公司可以添加额外的路由概要，通过为每一个额外的路由概要指定它们希望分配给不同传输介质的相应的优选等级来定义这些额外的路由概要。

    表1给出了存储在数据库140中的路由概要的三个实例，概要P₁对应于更低成本的标准，概要P₂对应于最大可靠性标准，标准P₃由航空公司定义。

       介质/路由概要  P₁  P₂  P₃  Satcom数据2  6  5  1  经由GACS和ATN堆栈的Satcom数据3  5  5  2  HF DLS  3  8  3

       介质/路由概要  P₁  P₂  P₃  经由GACS和ATN堆栈的HF RLS  -  -  4  具有VHF DSP 1的VHF模式A  3  7  5  具有VHF DSP 1的VDLAOA  2  4  6  经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 1的  VDL模式2  1  2  0  具有VHF DSP 2的VHF模式A  7  6  0  具有VHF DSP 2的VDL AOA  4  3  0  经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 2的  VDL模式2  4  1  0

    表1

    该表为每个概要P₁，P₂，P₃提供了不同传输介质的相应优选等级。在该表中，由低等级表示高优先级。当然，也可以采用相反的约定。

    例如，对于概要P₁，优先选择表示为“经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 1的VDL模式2”的介质，换而言之，仿真(emulated)VHF通过GACS业务(通用ATN通信业务)链接到ATN网络上。相反地，由于表示为“SATCOM数据2”的介质最昂贵，因此其为次优选的。

    类似地，对于概要P₂，优选表示为“经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 2的VDL模式2”(ATN：航空电信网)的介质。相反地，表示为“HF DLS”(DLS：直接链路业务)的介质(即，HF链路)是次优选的。

    根据第二实施例，该选择装置130用于经由AFDX(航空电子全双工)总线或常规的Arinc 429(即图1中虚线中的箭头)接收来自飞行器的位置信息和/或飞行阶段指示。例如，位置信息可以由导航系统提供，并由飞行器的GPS坐标组成。飞行阶段指示可以由位于起落架(landing gear)上的近地传感器(ground proximity sensor)或者再加上一个压力传感器来提供。

    在该变形中，数据库被分成地理区域和/或飞行阶段。然后，该选择装置根据从找到飞行器的地理区域和/或飞行阶段的发送请求中提取的概要标识符来执行路由概要的选择。

    下面的表2给出了根据本发明第二实施例的路由系统的数据库构成的实例，其中，仅设想了地理区域的差别。应当注意，对于给定的标识符P，数据库包含关于欧洲区域的第一概要和关于世界其它区域的第二概要。

    

    表2

    图2示出了根据本发明第二实施例的选择传输介质的步骤。

    步骤210，航空电子设备应用以ACARS_downlink-request(data，P)的形式在下行链路上向路由系统传输用于发送ACARS消息的请求。

    步骤220，选择装置从该请求中提取概要标识符P。

    步骤230，选择装置恢复飞行器的位置信息和/或飞行阶段指示。选择装置由该位置信息推定可以找到飞行器的地理区域Z。

    步骤240，选择装置从标识符P、区域Z和飞行阶段Φ恢复数据库中的对应概要σ_P，Z，Φ，并在该概要中选择具有最高优选等级的传输介质，即，例如，如果P确定了更低成本概要，Z为欧洲，Φ为飞行器停放在登机口处的阶段，则所选择的传输介质将是WiFi链路。

    步骤250，在所选择的介质media_n_s上传输消息。

    通过该变形，每个航空公司均可以选择其与地面的通信策略。如果在给定的地理区域中出现新的介质，或者如果这些介质的相对成本改变，则仅需要更新数据库，而无需再次确认航空电子设备应用。

    根据第一实施例或第二实施例的第一变形，对于每个路由概要，数据库140还包含用于管理传输缓冲器的参数。每个传输介质均与存储有在该介质上待发送的消息的缓冲器相关联。实际上，传输介质上待传输的消息通常不被直接发送，而是排队设置。上述参数允许管理不同缓冲器的装填速率。例如，使用可以由以下参数组成：

    -表示在所选择的介质上的传输尝试最大数目的参数(“messageretry counter”，消息重试计数器)。如果最后一次尝试失败，则该缓冲器清除消息；

    -表示在所选择的介质上传输失败的情况下删除消息的参数(“purge on com”)。然后，清除与该介质相关的缓冲器；

    -表示传输介质可用的情况下删除该消息的参数(“purge onfail”)；

    -表示在所选择的介质正被占用时在路由概要的下一个介质(按优先顺序)上发送消息的参数(“next on busy”)。

    表3示出了对于本发明第一实施例在上述备选方案的情况下的数据库的构成。对于每一概要，该数据库均包含与该概要相关的传输缓冲器管理参数。

       介质/路由概要  P₁  P₂  P₃  Satcom数据2  6  5  1  经由GACS和ATN堆栈的Satcom数据3  5  5  2  HF DLS  3  8  3  经由GACS和ATN堆栈的HF RLS  -  -  4  具有VHF DSP 1的VHF模式A  3  7  5  具有VHF DSP 1的VDL AOA  2  4  6  经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 1的VDL模式2  1  2  0  具有VHF DSP 2的VHF模式A  7  6  0  具有VHF DSP 2的VDL AOA  4  3  0  经由GACS和ATN堆栈具有VHF DSP 2的VDL模式2  4  1  0  Message Retry Counter  3  2  0

       介质/路由概要  P₁  P₂  P₃  Purge on no com  NO  YES  NO  Purge on Fail  YES  YES  NO  Next on busy  NO  YES  NO

    表3

    根据第二变形，上述参数不存储在数据库中，而是由包括在发送消息请求中的辅助信息来提供。更具体地，对于将在下行链路上传输的消息，发送请求具有ACARS_downlink-request(data，P，μ₁，...，μ_L)的形式，其中μ₁，...，μ_L是传输缓冲器管理参数的列表，选择装置用于以与提取概要标识符相同的方式来提取这些参数，从而控制缓冲器。

    根据本发明的第三变形，路由装置还包括含路由概要的第一数据库和含用于参数化该传输的概要的第二数据库。参数化概要通常由预定义的参数值(例如，传输缓冲器管理参数)列表形成。

    表4示出了具有上文所指出的参数“message retry counter”、“purge on com”、“purge on fail”、“next on busy”的第二数据库的构成实例。参数化概要M₁，M₂，M₃，M₄均由生产商预定义，或者由航空公司定义。对于在下行链路上传输的消息，发送请求具有ACARS_downlink-request(data，P，M)的形式，其中P和M分别是路由标识符和参数化标识符。标识符P允许在第一数据库中选择优选传输介质，而标识符M允许将传输缓冲器的使用参数化。

      参数/参数化概要  M₁  M₂  M₃  M₄ Message Retry Counter  3  4  2  3 Purge on no com  Yes  Yes  No  No Purge on Fail  Yes  Yes  Yes  No Next on busy  Yes  No  No  No

    表4

    然而，本领域技术人员应理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以设想其它的参数概要。