Brevet FR3010854A1 — publié le 20150320

ÉQUIPEMENT AVIONIQUE RECONFIGURABLE ET MÉTHODE DE RECONFIGURATION D'UN TEL ÉQUIPEMENT DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des réseaux embarqués et plus particulièrement celui des équipements avioniques abonnés à un tel réseau. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le domaine des télécommunications aéronautiques a fait l'objet d'une importante évolution ces dernières années. Les réseaux avioniques classiques utilisent une topologie de bus auquel sont connectés des équipements avioniques. Ces réseaux obéissent à la norme ARINC 429. Les réseaux avioniques plus récents sont généralement de type AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet). Le réseau AFDX a été spécifiquement développé pour les contraintes de l'aéronautique et est basé sur le principe de l'Ethernet commuté. On rappelle que les réseaux Ethernet commutés peuvent fonctionner sous deux modes distincts mais compatibles entre eux : un mode dit partagé, dans lequel un même support physique est partagé entre les terminaux, avec accès aléatoire et détection de collisions entre trames, et un mode dit commuté, dans lequel les terminaux s'échangent des trames au moyen de liaisons virtuelles encore dénommées liens virtuels, garantissant l'absence de collisions. Le réseau AFDX a fait l'objet d'une standardisation dans la norme ARINC 664, partie 7. On trouvera notamment une description du réseau AFDX dans le document intitulé « AFDX protocol tutorial disponible sous l'URL http://sierrasales.com/pdfs/AFDXTutorial.pdf ainsi qu'une présentation des liens virtuels dans FR-A-2832011 déposée au nom de la présente demanderesse. On rappellera simplement ici que le réseau AFDX est full-duplex, déterministe et redondant. Par full-duplex, on entend que chaque abonné au réseau (terminal, calculateur) peut simultanément émettre et recevoir des trames sur le réseau. Le réseau AFDX est également déterministe, au sens où il met en oeuvre des liens virtuels qui ont des caractéristiques garanties en termes de borne de latence, de ségrégation physique de flux, de bande passante et de débit. Chaque lien virtuel dispose pour ce faire d'un chemin réservé de bout en bout à travers le réseau. Enfin le réseau AFDX est redondant car le réseau Ethernet sous-jacent est dupliqué pour des raisons de disponibilité. Un équipement abonné à un réseau AFDX est directement relié à un commutateur de ce réseau. Les données d'un abonné sont transmises sous forme de paquets IP encapsulés dans des trames Ethernet. A la différence de la commutation Ethernet classique (utilisant l'adresse Ethernet du destinataire), la commutation de trames sur un réseau AFDX utilise un identificateur de lien virtuel inclus dans l'entête de trame. Lorsqu'un commutateur reçoit une trame sur l'un de ses ports d'entrée, il lit l'identificateur de lien virtuel et détermine à partir de sa table de commutation le ou les ports de sortie sur le(s)quel(s) elle doit être transmise. Un équipement source abonné au réseau AFDX peut transmettre des trames AFDX à un ou plusieurs équipements destinataires abonnés au même réseau, à l'aide d'un lien virtuel (unicast Dans le premier cas et multicast dans le second). La Fig. 1 représente un exemple simplifié de réseau AFDX 100, auquel sont abonnés différents équipements avioniques 111 à 116. Le réseau AFDX est constitué de liaisons physiques (paires torsadées) reliant les équipements abonnés aux commutateurs de trames 121, 122 ainsi que les commutateurs de trames entre eux. On a représenté sur la Fig. 1, un lien virtuel (multicast), VL1, reliant l'équipement 111 aux équipements 111 et 113, un lien virtuel (unicast), VL2, reliant l'équipement 113 à l'équipement 112, et un lien virtuel (multicast), VL3, reliant l'équipement 111 aux équipements 113, 114 et 116. Chaque commutateur comprend une table de commutation lui permettant de commuter les paquets en fonction des identificateurs de lien virtuel présents dans l'entête des paquets, comme indiqué plus haut. Chaque lien virtuel est caractérisé par son chemin à travers le réseau (c'est-à-dire par l'ensemble des couples port d'entrée et port de sortie des commutateurs traversés par ce lien), par la taille maximale des trames et par la bande passante qui lui est allouée (intervalle de temps min entre deux trames consécutives sur le lien). La configuration des liens virtuels dans le réseau AFDX suppose non seulement de stocker les tables de commutation dans les commutateurs mais également de configurer les interfaces de communication des équipements (source et destinataire) abonnés au réseau. Cette configuration est réalisée en pratique à l'aide d'un fichier de configuration réseau, dit fichier NCD (Network Configuration Data) ainsi que d'une pluralité de fichiers de configuration d'abonnés. Le fichier de configuration réseau permet d'extraire les tables de commutation sous forme de fichiers binaires qui seront ensuite téléchargés et stockés dans les différents commutateurs. Les fichiers de configuration d'abonnés permettent quant à eux de configurer chaque équipement d'abonné. Chaque fournisseur d'équipement reçoit, pour chaque équipement abonné, un fichier de configuration. Il en extrait les paramètres lui permettant de livrer l'équipement avec la configuration adéquate, notamment celle requise pour son interface de communication. Toutefois, toute modification de communication du réseau nécessite non seulement de charger de nouvelles tables de commutation dans les commutateurs mais aussi de reconfigurer les équipements. Les fournisseurs doivent alors les reconfigurer ou bien les changer si ceux-ci ne sont pas téléchargeables. 2 0 A titre d'exemple, si l'on souhaite modifier la taille des trames ou la bande passante sur un lien virtuel, il faut modifier : - les fichiers binaires des commutateurs traversés par le lien virtuel (pour rejeter les trames non conformes aux nouvelles spécifications) ; - les fichiers de configuration de l'équipement source et de l'équipement ou 25 des équipements destinataire(s). On comprend par conséquent, qu'une modification de la communication sur le réseau peut s'avérer lourde et coûteuse en temps puisqu'elle implique l'intervention systématique des fournisseurs d'équipements avioniques. L'objet de la présente invention est de simplifier l'opération de reconfiguration d'un réseau avionique, notamment d'un réseau AFDX, en cas de modification d'une communication sur ce réseau. Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un équipement avionique ne nécessitant pas de recourir à une intervention systématique du fournisseur de l'équipement en cas de modification d'une communication sur le réseau, à partir ou à destination de cet équipement. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un équipement avionique reconfigurable destiné à être relié à un réseau embarqué à bord d'un aéronef, ledit équipement étant adapté à réaliser une fonction prédéterminée et étant caractérisé en ce qu'il comprend: une première partie adaptée à réaliser ladite fonction, cette première partie comprenant des premiers moyens matériels et des premiers moyens logiciels, ainsi qu'un premier fichier de configuration pour configurer les premiers moyens matériels et/ou les premiers moyens logiciels ; une seconde partie adaptée à interfacer la première partie avec le réseau, cette seconde partie comprenant des seconds moyens matériels et des seconds moyens logiciels ainsi qu'un second fichier de configuration pour configurer les seconds moyens matériels et/ou les seconds moyens logiciels, le second fichier de configuration étant distinct du premier de sorte à pouvoir être téléchargé à partir du réseau indépendamment de celui-ci. Ainsi, il est possible de configurer l'interface de communication dudit équipement de manière indépendante sans intervention sur la partie fonctionnelle de l'équipement et donc sans recourir au fournisseur de l'équipement. La reconfiguration peut être réalisée simplement et efficacement par un opérateur de maintenance. Selon un premier mode de réalisation, les premiers moyens logiciels comprennent un premier logiciel de téléchargement ( funct downld ) adapté à télécharger à partir du réseau le premier fichier de configuration et, indépendamment de celui-ci, le second fichier de configuration. Avantageusement, le réseau est un réseau AFDX et le premier logiciel de téléchargement est conforme à la norme ARINC 615A. Selon un second mode de réalisation, les seconds moyens logiciels comprennent un second logiciel de téléchargement (interf downld ) adapté à télécharger le second fichier de configuration à partir du réseau. Dans ce cas également, le réseau est avantageusement un réseau AFDX et le second logiciel de téléchargement est conforme à la norme ARINC 615A. Selon une variante, le second logiciel de téléchargement est exécuté au moyen d'un processeur qui lui est dédié. Les premiers et seconds moyens matériels peuvent également posséder au moins un élément commun. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels de l'invention, en référence aux figures jointes parmi lesquelles : La Fig. 1, déjà décrite, représente un exemple simplifié de réseau AFDX avec plusieurs abonnés; La Fig. 2 représente l'architecture d'un équipement avionique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 3 représente schématiquement un exemple de reconfiguration d'équipements avioniques selon le premier mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 4 représente l'architecture d'un équipement avionique selon un second mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 5 représente schématiquement un exemple de reconfiguration d'équipements avioniques selon le second mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Nous considérerons dans la suite un réseau avionique reliant une pluralité d'équipements avioniques. On entend par réseau avionique un réseau embarqué ou destiné à être embarqué à bord d'un aéronef. Le réseau avionique peut être notamment un réseau ARINC 429, un bus CAN, un réseau AFDX tel que présenté dans la partie introductive. La topologie du réseau peut être quelconque (étoile, anneau, bus, Daisy Chain, etc.) A titre d'illustration et sans préjudice de généralisation, nous nous limiterons dans la suite à un réseau AFDX. Plus particulièrement nous considérerons les équipements avioniques abonnés, autrement dit reliés, à ce réseau. Ces équipements avioniques peuvent être des éléments remplaçables dénommés LRUs (Line Replacement Units) et, lorsque l'architecture de la plateforme avionique est de type IMA (Integrated Modulor Architecture), des modules génériques de calcul dénommés CPIOMs (Core Processing Input Output Modules) ou des modules d'entrée/sortie dénommés 10Ms (Input Output Modules) ou encore des concentrateurs de données distants dénommés CRDCs (Common Remote Data Concentrators). La présente invention n'est pas limitée à un type d'équipement avionique particulier mais chaque équipement doit disposer d'une fonction propre (calcul, acquisition de données, concentration de données de différents capteurs, surveillance, régulation, etc.) et d'une interface de communication lui permettant d'être relié au réseau avionique. L'idée à la base de l'invention consiste à dissocier dans l'équipement avionique la partie fonctionnelle et l'interface de communication, de manière à permettre une configuration indépendante de cette dernière. Plus précisément, la Fig. 2 représente de manière schématique l'architecture d'un équipement avionique selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'architecture de l'équipement, 200, a été illustrée ici selon un découpage fonctionnel. L'équipement 200 comprend une première partie, dite partie fonctionnelle, 210, implémentant la fonction propre de l'équipement et une seconde partie, dite partie d'interfaçage, 220, permettant à la partie fonctionnelle de communiquer sur le réseau. La première partie 210 comprend des premiers moyens matériels, 215 tels que CPU(s), mémoire(s), bus interne, etc. et des moyens logiciels, 217, comprenant le système d'exploitation (OS), une ou des applications ( funct appl ) réalisant la fonction propre de l'équipement, dénommées ci-après applications fonctionnelles, les pilotes, etc. Cette première partie comprend enfin un premier fichier de configuration ( funct - cfg ), 219, permettant de configurer les premiers moyens matériels et/ou les premiers moyens logiciels, en particulier les applications fonctionnelles. Les premiers moyens logiciels, 217, incluent un logiciel de téléchargement ( funct downld ) à partir du réseau. Ce logiciel de téléchargement permet notamment de télécharger à partir du réseau le premier fichier de configuration ainsi que, le cas échéant tout ou partie des applications fonctionnelles. Par exemple, si le réseau est un réseau AFDX le logiciel de téléchargement est conforme à la norme ARINC 615A. La seconde partie, 220, comprend des seconds moyens matériels, 225, tels que l'interface matérielle avec le réseau (comprenant bus, buffers,...) réalisée sous forme de circuit ASIC ou FGPA, microcontrôleurs, mémoire, etc. Il convient de noter que les premiers et seconds moyens matériels peuvent partager des éléments communs, tels qu'un processeur (CPU). La seconde partie comprend également des seconds moyens logiciels, 227, incluant l'application de communication, ainsi qu'un fichier de configuration de l'interface, 229, encore dénommé ci-après second fichier de configuration. L'application de communication ( interf appl ) gère notamment la pile de protocole de communication permettant aux applications fonctionnelles d'échanger des messages avec des applications distantes. Le second fichier de configuration (interf cfg ) permet de configurer l'interface matérielle 225 ainsi que l'application de communication au moyen de paramètres extraits ou calculés à partir du second fichier de configuration. Le second fichier de configuration est distinct du premier : il peut notamment être téléchargé, modifié, stocké et lu indépendamment du premier. Dans le premier mode de réalisation de l'équipement avionique selon l'invention, le second fichier de configuration est téléchargé au moyen du logiciel de téléchargement funct download faisant partie des premiers moyens logiciels. De manière plus générale, ce logiciel de téléchargement permet de télécharger les premiers et seconds moyens logiciels (hormis le système d'exploitation et, bien entendu, le logiciel de téléchargement lui-même) ainsi que les premier et second fichiers de configuration. II est essentiel toutefois de noter que le logiciel de téléchargement peut télécharger le second fichier de configuration de manière indépendante. Le fichier de configuration de l'interface peut ainsi être mis à jour indépendamment de celui configurant la partie fonctionnelle. Les opérateurs de maintenance ou les opérateurs du réseau peuvent alors reconfigurer le profil matériel et/ou le profil logiciel de l'interface sans avoir à renvoyer l'équipement au fournisseur et sans avoir à procéder à une nouvelle certification de l'équipement. La Fig. 3 illustre un exemple d'opération de reconfiguration d'équipements avioniques selon le premier mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur cette figure un réseau avionique, ici un réseau AFDX, auxquels sont abonnés une pluralité d'équipements avioniques, 300. Les équipements avioniques présentent l'architecture décrite en relation avec la Fig. 2 et comportent par conséquent chacun une première fonctionnelle 310 et une partie d'interfaçage, 320. On a également représenté un terminal (non embarqué) de téléchargement, 350, encore dénommé « Data Loader », permettant de télécharger des logiciels via une passerelle de téléchargement (non représentée), à destination d'un ou de plusieurs équipement(s) de l'aéronef. Le terminal de téléchargement est utilisé ici pour mettre à jour les tables de commutation du réseau ainsi que les fichiers de configuration des interfaces des différents équipements avioniques. Le téléchargement des fichiers de configuration d'interface est ici réalisé dans ce mode de réalisation via les premiers logiciels de téléchargement ( funct download des parties fonctionnelles 310. Le téléchargement des fichiers de configuration d'interface est effectué grâce à un protocole classique de transfert de fichier (TFTP, FTP) entre le terminal de chargement 350 et les logiciels de téléchargement présents dans les premières parties des équipements. Si l'on suppose par exemple qu'il s'agit de modifier l'identifiant d'un lien virtuel (VL) entre un équipement source A et un équipement destinataire B, on téléchargera au moyen du terminal de téléchargement : - le fichier de configuration d'interface ( interf efg(A)) de l'équipement source A, de manière à ce que les trames émises sur le lien virtuel contiennent bien dans leurs entêtes le nouvel identificateur ; le fichier de configuration d'interface ( interf efg(B)) de l'équipement destinataire B, de manière à ce que les trames reçues sur ce lien, contenant l'identificateur en question, ne soient pas rejetées par l'interface ; les tables de commutation des commutateurs traversés par ce lien virtuel, de manière à substituer dans ces tables le nouvel identificateur à l'ancien. On remarquera que cette mise à jour n'impacte aucunement les applications fonctionnelles des équipements A et B. L'homme du métier comprendra que l'on aboutirait à des conclusions similaires si un autre paramètre du lien virtuel devait être modifié. En outre, si le lien virtuel est multicast, il faudrait procéder à un téléchargement de fichiers de configuration d'interface dans chacun des équipements destinataires de ce lien virtuel. La Fig. 4 représente l'architecture d'un équipement avionique selon un second mode de réalisation de l'invention. Ce second mode de réalisation se distingue du premier au sens où la seconde partie d'interfaçage de l'équipement dispose de son propre logiciel de téléchargement. Plus précisément, on retrouve dans la partie fonctionnelle de l'équipement, 410, des premiers moyens matériels, 415, des premiers moyens logiciels et un premier fichier de configuration respectivement identiques aux éléments, 215, 217 et 219 de la Fig. 2. La partie d'interfaçage, 420, comprend de la même façon des seconds moyens matériels, 425, des seconds moyens logiciels, 427 et un second fichier de configuration, 429. Les seconds moyens matériels, 425, et le second fichier de configuration, 429, sont respectivement identiques aux éléments 225 et 229 de la Fig. 2. En revanche les moyens logiciels 427 comprennent en sus de l'application de communication un second logiciel de téléchargement (interf downld ). Ce second logiciel de téléchargement permet de télécharger le second fichier de configuration à partir du réseau. Il est avantageusement exécuté sur un processeur (CPU) ou bien sur un microcontrôleur dédié, de sorte que le téléchargement du second fichier de configuration est alors rendu entièrement indépendant de la fonction de communication et des applications fonctionnelles de l'équipement. En outre, lorsque le réseau est un réseau AFDX, le second logiciel de téléchargement est avantageusement conforme au standard ARINC 615A précité. La Fig. 5 illustre une opération de reconfiguration d'équipements avioniques selon le second mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur cette figure un réseau avionique, ici un réseau AFDX, auquel sont abonnés une pluralité d'équipements avioniques, 500. Les équipements avioniques présentent l'architecture décrite en relation avec la Fig. 4. Le téléchargement de logiciel fait appel à un terminal de téléchargement 550, identique au terminal 350 de la Fig. 3. Le terminal de téléchargement est utilisé pour mettre à jour les tables de commutation du réseau ainsi que les fichiers de configuration des interfaces des différents équipements avioniques. Le téléchargement des fichiers de configuration d'interface est obtenu grâce à un protocole de transfert de fichiers (TFTP, FTP) entre le terminal de chargement 550 et les logiciels de téléchargement présents dans les secondes parties 520 des équipements. Ces logiciels de téléchargement reçoivent du terminal 550 des fichiers de configuration d'interface et les stockent localement. Dans tous les cas, on remarque que le téléchargement des fichiers de configuration d'interface peut être réalisé de manière indépendante, sans intervenir sur la partie fonctionnelle des équipements.30 REVENDICATIONS1. Equipement avionique reconfigurable (200, 400) destiné à être relié à un réseau embarqué à bord d'un aéronef, ledit équipement étant adapté à réaliser une fonction prédéterminée et étant caractérisé en ce qu'il comprend : une première partie (210, 410) adaptée à réaliser ladite fonction, cette première partie comprenant des premiers moyens matériels (215, 415) et des premiers moyens logiciels (217, 417), ainsi qu'un premier fichier de configuration (219, 419) pour configurer les premiers moyens matériels et/ou les premiers moyens logiciels ; une seconde partie (220, 420) adaptée à interfacer la première partie avec le réseau, cette seconde partie comprenant des seconds moyens matériels (225, 425) et des seconds moyens logiciels (227,427) ainsi qu'un second fichier de configuration (229, 429) pour configurer les seconds moyens matériels et/ou les seconds moyens logiciels, le second fichier de configuration étant distinct du premier de sorte à pouvoir être téléchargé à partir du réseau indépendamment de celui-ci. 2. Equipement avionique reconfigurable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens logiciels comprennent un premier logiciel de téléchargement ( funct downld ) adapté à télécharger à partir du réseau le premier fichier de configuration et, indépendamment de celui-ci, le second fichier de configuration. 3. Equipement avionique reconfigurable selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau est un réseau AFDX et que le premier logiciel de téléchargement est conforme à la norme ARINC 615A. 4. Equipement avionique reconfigurable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les seconds moyens logiciels (427) comprennent un second logiciel de téléchargement (interf downld ) adapté à télécharger le second fichier de configuration à partir du réseau. 5. Equipement avionique reconfigurable selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réseau est un réseau AFDX et que le second logiciel de téléchargement est conforme à la norme ARINC 615A. 6. Equipement avionique reconfigurable selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le second logiciel de téléchargement est exécuté au moyen d'un processeur qui lui est dédié. 7. Equipement avionique reconfigurable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens matériels possèdent au moins un élément commun.