Brevet FR3022718A1 — publié le 20151225

SYSTEME DE COMMUNICATION DE DONNEES POUR AERONEF Un équipement remplaçable en escale (LRU) est un élément modulaire d'une ensemble plus grand, tel qu'un véhicule ou un aéronef, et est conçu conformément à des spécifications afin d'assurer la possibilité de son échange ou de son remplacement en cas de panne. Par exemple, les LRU d'un aéronef peuvent comprendre des systèmes, capteurs, radios ou autres équipements auxiliaires entièrement autonomes pour gérer ou exploiter des fonctions d'un aéronef. Dans le contexte de l'aéronautique, des LRU peuvent être conçus pour fonctionner suivant un déroulement, une interopérabilité et/ou des normes de facteur de forme particuliers, notamment les normes définies par des normes de la série ARINC. Selon un premier aspect, l'invention concerne un système de communication de données pour aéronef, comportant une pluralité d'équipements remplaçables en escale (LRU) ayant un premier processeur et une première mémoire, avec un programme client de système de fichiers en réseau stocké dans la mémoire et exécutable par le processeur, un périphérique de stockage de données ayant un second processeur et une seconde mémoire, avec un programme serveur de système de fichiers en réseau stocké dans la mémoire et exécuté par le processeur, et un réseau de données configuré suivant une norme ARINC définissant des ports d'accès au service (SAP) et interconnectant la pluralité de LRU et le périphérique de stockage de données. Le programme client de système de fichiers en réseau et le programme serveur de système de fichiers en réseau communiquent par les SAP du réseau de données. Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de communication de données pour aéronef, comportant une pluralité d'équipements remplaçables en escale (LRU) ayant un premier processeur et une première mémoire, avec un programme client de système de fichiers en réseau stocké dans la mémoire et exécutable par le processeur, un périphérique de stockage de données ayant un second processeur et une seconde mémoire, avec un programme client de 3022718 2 système de fichiers en réseau stocké dans la mémoire et exécuté par le processeur, et un réseau de données configuré suivant une norme ARINC définissant des ports de mise en file d'attente et interconnectant la pluralité de LRU et le périphérique de stockage de 5 données. Le programme client de système de fichiers en réseau et le serveur de système de fichiers en réseau communiquent par les ports de mise en file d'attente du réseau de données. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés 10 par les dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique de haut en bas de l'aéronef et du réseau de communications selon une première forme de réalisation de l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique d'un réseau de 15 communication de données d'un aéronef selon une première forme de réalisation de l'invention ; et - la Figure 3 est une vue schématique d'un réseau de communication de données d'un aéronef selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. 20 Les formes de réalisation de la présente invention concernent un réseau de données relatives à des organes d'un aéronef, lequel a un périphérique de stockage de masse en réseau accessible à une pluralité de capteurs, systèmes et organes de l'aéronef. Sur la Figure 1 est représenté un aéronef 8 ayant un 25 fuselage 10 et au moins un moteur à turbine, représenté sous la forme d'un système de moteur gauche 12 et d'un système de moteur droit 14. Les systèmes de moteurs gauche et droit 12, 14 peuvent être sensiblement identiques. Bien que les moteurs 12, 14 à turbine soient représentés, l'aéronef peut comporter des systèmes de moteurs moins 30 nombreux ou supplémentaires, ou d'autres systèmes de moteurs de propulsion possibles tels que des moteurs à hélices. L'aéronef 8 représenté comporte en outre une pluralité de capteurs, systèmes et organes, globalement appelés équipements remplaçables en escale (LRU) 18, et au moins un périphérique de stockage 20 de données, 35 représenté sous la forme de deux périphériques de stockage 20 de 3022718 3 données situés tout près l'un de l'autre, à proximité du nez de l'aéronef 8. Les LRU 18 et le périphérique de stockage 20 de données peuvent communiquer entre eux à l'aide de lignes de transmission et/ou de communication définissant un réseau de communication 22, 5 parcourant au moins une partie de l'aéronef 8. On mentionnera, comme exemple de LRU 18, les systèmes de gestion de vol et/ou les systèmes de maintenance embarqués. Des LRU supplémentaires 18 peuvent être présents. L'aéronef 8 représenté sur la Figure 1 est simplement une 10 représentation schématique d'une forme de réalisation de l'invention et sert à illustrer le fait qu'une pluralité de LRU 18 et de périphériques de stockage 20 de données peuvent être placés dans tout l'aéronef 8. L'emplacement exact des LRU 18 et des périphériques de stockage 20 de données ne concerne pas les formes de réalisation de 15 l'invention. En outre, davantage ou un plus petit nombre de LRU 18 et/ou de périphériques de stockage 20 de données peuvent être présents dans des formes de réalisation de l'invention. Le réseau de communication 22 est représenté sous la forme d'un bus mais peut comprendre un certain nombre de connecteurs et 20 interfaces de communication de données, par exemple des câbles Ethernet ou à fibres optiques, et des composants d'acheminement et/ou de commutation, pour faciliter les interconnexions de communication entre les LRU et le périphérique de stockage 20 de données. Par ailleurs, la configuration et le fonctionnement du réseau de 25 communication 22 peuvent être peuvent être définis par un ensemble courant de normes ou de réglementations applicables au contexte particulier d'un aéronef. Par exemple, le réseau de communication 22 dans un aéronef 8 peut être défini par, et/ou configuré suivant, la norme ARINC 664 (A664). Dans l'exemple de norme A664, les 30 opérations de transmission du réseau 22 de données peuvent comprendre des tables prédéfinies d'acheminement depuis des sources et/ou vers des destinations. Un bref résumé de l'environnement envisagé utilisant la norme A664 doit faciliter une compréhension plus complète. A664 définit un 35 procédé de transmission série de données reposant sur l'Ethernet 3022718 4 classique défini dans les prescriptions de la norme IEEE 802.3. A664 définit une configuration particulière du comportement des communications acheminées par le réseau à l'aide de procédés de régulation de trafic, lesquels garantissent la largeur de bande de 5 chaque canal logique de communication, appelé liaison virtuelle, entre deux organes sur le réseau, en configurant une organisation dans laquelle à chaque canal est garanti une période d'émission programmée. A664 améliore encore la fiabilité sur les réseaux Ethernet classiques en prescrivant des interconnexions redondantes 10 entre organes sur le réseau, à savoir en prescrivant deux canaux transmettant en même temps les mêmes données entre des organes. La redondance est importante en aéronautique. La Figure 2 représente une illustration schématique d'un système de communication 24 de données selon une forme de 15 réalisation de l'invention. Bien que la norme A664 prescrive des interconnexions redondantes entre organes, une seule connexion par un réseau 22 de données est illustrée dans un souci de clarté. Le système de de communication 24 de données comprend au moins un noeud de LRU 18 communiquant avec au moins un périphérique de 20 stockage 20 de données via le réseau de communication 22. Le LRU 18 peut en outre comprendre un premier processeur 26 et une première mémoire 28, qui contient en outre un programme client 30 de système de fichiers en réseau, ou un jeu d'instructions exécutables, stocké dans la première mémoire 28. De même, le périphérique de stockage 20 de 25 données peut en outre comprendre un second processeur 32 et une seconde mémoire 34 qui contient en outre un programme serveur 36 de système de fichiers en réseau, ou un jeu d'instructions exécutables, stocké dans la seconde mémoire 34. Chaque mémoire 28, 34 peut comprendre une mémoire vive 30 (RAM), une mémoire morte (ROM), une mémoire flash ou un ou plusieurs types différents de mémoire électronique portative tel(s) que des disques, des DVD, des CD-ROM, etc., ou toute combinaison appropriée de ces types de mémoire, pour stocker les programmes client et serveur respectifs du système de fichiers en réseau. La 35 seconde mémoire 34 peut aussi avoir une capacité bien plus grande 3022718 5 que celle de la première mémoire 28 et peut comprendre, par exemple, un périphérique de stockage de masse, un lecteur de disques, un lecteur à semi-conducteurs. Chaque processeur 26, 32 coopère avec ses mémoires respectives 28, 34 de telle sorte que le processeur 26, 32 5 puisse accéder à et traiter les programmes client et serveur respectifs 30, 36 de système de fichiers en réseau. Le réseau de communication 22 peut en outre comprendre un ou plusieurs routeurs et commutateurs 38 (représentés sous la forme d'un seul commutateur 38) pour faciliter la transmission des données 10 sur le réseau de communication 22 (p.ex. à l'aide d'une adresse IP et/ou d'un acheminement vers un certain nombre de ports UDP) entre le LRU 18 et le périphérique de stockage 20 de données. Du fait que les réseaux pour aéronefs sont limités à des normes réglementaires telles que la norme A664 et que la norme réglementaire 15 ne contient pas ni n'est conçue pour comporter des protocoles supplémentaires pour réseaux de données que l'on trouve dans des composants tout faits, des versions spécialisées de composants tels que des LRU 18 doivent être élaborées pour les aéronefs, souvent à un coût plus élevé. Des formes de réalisation de l'invention prévoient 20 d'intégrer des protocoles supplémentaires (non conformes à A664) de réseaux de données, en utilisant les normes A664 existantes. Comme représenté, chacun des LRU 18 et périphérique de stockage 20 de données permet un accès, par un réseau bidirectionnel 22, aux périphériques 18, 20, mémoires 28, 34 et/ou programmes 30, 36 25 respectifs à l'aide de ports d'accès au service (SAP) 40. Comme défini par la norme A664, les SAP 40 permettent des transmissions et des communications entre des noeuds de communication en permettant la communication, sur un réseau de communication 22 conforme à A664, de données, instructions et/ou messages non conformes à A664. 30 Ces transmissions et communications non conformes à des normes ont lieu lorsque le fonctionnement d'un SAP d'émission 40 et/ou d'un noeud d'envoi, tel que le programme client ou serveur 30, 36 de système de fichiers en réseau crée, configure et/ou génère un message par ailleurs non conforme à A664, puis enveloppe 35 l'instruction ou le message non conforme de façon qu'il soit inclus 3022718 6 dans le contenu d'un message d'un SAP 40 et/ou conforme à A664. Le message conforme à A664 est transmis au réseau de communication 22, où il peut être acheminé par un ou plusieurs commutateurs 38 suivant une ou plusieurs caractéristiques 5 d'acheminement prédéfinies, jusqu'à un noeud de destination prédéfini. L'intervention du SAP de réception 40 et/ou d'un noeud de réception, tel que le programme client ou serveur respectif 30, 36 de système de fichiers en réseau, peut ensuite décoder, déballer ou mettre à nu le message conforme à A664 pour révéler ou recréer le message original 10 non conforme à A664, qui est ensuite fourni pour être exécuté et/ou traité au noeud de destination. En utilisant les SAP 40 et le réseau 22 de données conforme à A664, le LRU 18 et le périphérique de stockage 20 de données, ainsi que le programme client 30 de système de fichiers en réseau et le 15 programme serveur 36 de système de fichiers en réseau sont aptes à communiquer entre eux à l'aide de protocoles non conformes à A664, par l'intermédiaire du système de communications 24 de données. Par exemple, des formes de réalisation de l'invention peuvent comporter un LRU 18, un périphérique de stockage 20 de données, un 20 programme client 30 de système de fichiers en réseau et/ou un programme serveur 36 de système de fichiers en réseau conçus) pour mettre en oeuvre ou assurer une fonctionnalité non incluse dans la norme A664. Dans un cas, on peut utiliser un protocole sans état tel que la version 3 du protocole de système de fichiers en réseau 25 (protocole NFSv3) afin d'assurer un accès pour des communications entre la première mémoire 28 et la seconde mémoire 34, via le système de communication 24 de données. En ce sens, le protocole NFSv3 peut servir à réaliser un accès à distance, non inclus dans A664, du LRU à la seconde mémoire 34, comme si elle se trouvait dans le LRU 18. De 30 même, le protocole NFSv3 peut servir à réaliser un accès à distance, non inclus dans A664, du périphérique de stockage 20 de données à la première mémoire 28, comme si elle se trouvait dans le LRU 18. Au sens de la présente description, "l'accès" peut comprendre une pluralité d'opérations de mémorisation et de stockage, exécutées 35 par le protocole NFSv3 ou par un autre protocole. On mentionnera 3022718 7 comme exemples nullement limitatifs "d'accès" l'accès pour lecture, l'accès pour écriture, l'accès pour changement de nom, l'accès pour création, l'accès pour suppression et/ou l'accès pour recherche. Par ailleurs, le protocole NFSv3, ou un autre protocole, peut prendre en 5 charge des fonctions secondaires non incluses dans A664 pour permettre ou limiter "l'accès", notamment en prenant en charge l'accès pour authentification (par exemple un accès pour identification de source/destination ou un accès par clef), en prenant en charge l'accès à un répertoire ou une hiérarchie de stockage, des répertoires 10 différents pouvant avoir des niveaux ou types "d'accès" différents, et/ou en prenant en charge "l'accès" à des fichiers contenant plus de 2 gigaoctets (Go) de données. On peut ajouter d'autres protocoles susceptibles d'assurer les fonctionnalités non incluses dans A664 mentionnées plus haut, ou 15 d'autres fonctionnalités. Par exemple, des protocoles peuvent permettre ou parer à des contraintes de conception telles que le montage de répertoires de stockage exclusifs pour un ou plusieurs LRU 18, des limitations de capacité de stockage et/ou "l'élagage" de données (à savoir des procédés pour éliminer ou réduire la quantité de 20 données stockées) dans la seconde mémoire 34 pour un ou plusieurs LRU 18. Dans un autre exemple possible, certains protocoles peuvent être choisis afin de limiter le plus possible la complexité des protocoles et le temps-système qu'ils utilisent. De plus, on peut utiliser des protocoles qui assurent des 25 transactions reposant sur un état, dans lesquelles seule une partie des communications demandées ont lieu, par exemple lorsque l'organisation de la norme A664 risque d'empêcher la transmission de fichiers lourds. Selon une autre possibilité, l'organisation prédéfinie de la norme A664 peut être modifiée pour permettre, si nécessaire, de 30 plus longues plages programmées pour les communications par SAP 20 entre le LRU 18 et le périphérique de stockage 20 de données. La Figure 3 illustre un autre système de communication de données possible 124 selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. La deuxième forme de réalisation est semblable à la 35 première forme de réalisation ; par conséquent, les éléments 3022718 8 identiques seront désignés par les mêmes repères augmentés de 100, étant entendu que, sauf mention contraire, la description des éléments identiques de la première forme de réalisation vaut pour la deuxième forme de réalisation. Une différence entre la première forme de 5 réalisation et la deuxième forme de réalisation consiste en ce que le système de communication 124 de données de la deuxième forme de réalisation utilise des ports de mise en file d'attente 140 pour moyens de communication, et non pas les SAP 40 de la première forme de réalisation. En ce sens, des formes de réalisation de l'invention 10 peuvent comporter un LRU 118, un périphérique de stockage 120 de données, une première mémoire 128, une seconde mémoire 134, un programme client 130 de système de fichiers en réseau et/ou un programme serveur 136 de système de fichiers en réseau conçus pour exécuter ou assurer une fonctionnalité non incluse dans la norme 15 A664 ; notamment en permettant un accès, défini plus haut, à l'aide du protocole VFSv3 (ou d'un autre protocole possible) par l'intermédiaire des ports de mise en file d'attente 140. Le présent exposé envisage beaucoup d'autres formes de réalisation et configurations possibles s'ajoutant à celles illustrées sur 20 les figures évoquées plus haut. Par exemple, le LRU 18 ou le périphérique de stockage 20 de données peut comprendre une pluralité de subdivisions de logiciel en plus d'une subdivision contenant le programme client ou serveur respectif 30, 36 de système de fichiers en réseau. Dans cet exemple, chaque subdivision de logiciel peut assurer 25 une fonctionnalité différente, en étant pourtant stockée dans une mémoire partagée 28, 34 et en étant exécutée par un processeur partagé 26, 32. De plus, bien qu'un seul périphérique de stockage 20 de données et une seule seconde mémoire 34 soient représentés, des formes de réalisation de l'invention peuvent comporter une pluralité 30 de périphériques de stockage 20 de données et/ou de LRU 18. Par exemple, plusieurs LRU 18 peuvent être configurés chacun pour accéder à un seul périphérique de stockage 20 de données. Dans un autre exemple, de multiples périphériques de stockage 20 de données peuvent être configurés pour servir de manière redondante à partager 35 des charges d'accès ou peuvent servir à accéder individuellement à un 3022718 9 sous-ensemble de LRU prédéfinis 18 ou à des réseaux indépendants. Dans encore un autre exemple, de multiples LRU 18 ou de multiples périphériques de stockage 20 de données peuvent être configurés pour accéder à un périphérique similaire (p. ex. d'un LRU à un autre LRU, 5 d'un périphérique de stockage de données à un autre périphérique de stockage de données). En outre, bien qu'une unique seconde mémoire 34 soit représentée, des formes de réalisation de l'invention peuvent comporter des systèmes de stockage de masse tels que des groupes de mémoires, pour le stockage de données accessibles. 10 Les formes de réalisation présentées ici proposent un système de communication de données pour aéronef. L'effet technique est que les formes de réalisation décrites plus haut permettent des protocoles non conformes à A664, tels que ceux autorisant le stockage dans un système de fichiers en réseau, dans des systèmes conformes à A664. 15 Un avantage réalisable dans les formes de réalisation décrites ci- dessus est que peuvent être utilisés d'autres protocoles adoptés pour toutes sortes d'industries et de matériels, ce qui permet, sans perdre la certification A664, d'intégrer dans des systèmes à base de normes A664 des composants tout faits tels que des lecteurs à semi- 20 conducteurs pour un stockage centralisé ou redondant. Les composants "tout faits" ont ordinairement un coût inférieur à celui de systèmes spécialisés. Un autre avantage des formes de réalisation décrites plus haut est que chaque LRU peut avoir accès à de bien plus grandes quantités de données en mémoire que celles contenues dans le LRU. 25 Cela peut permettre de conserver des données détaillées sur le pilotage et le fonctionnement d'un aéronef qui, sinon, risquent d'être effacées ou perdues. Par ailleurs, en permettant des fichiers de plus de 2 Go, des informations peuvent être annexées en continu à des quantités massives de données conservées. 30 Encore un autre avantage des formes de réalisation décrites plus haut est que la norme A664 correspond bien au protocole NFSv3 en raison de l'inclusion de l'acheminement suivant le protocole IP et du soutien par protocole UDP dans chaque couche. Par ailleurs, les formes de réalisation décrites plus haut sont configurables et 3022718 10 adaptables à des systèmes grands et petits en ajoutant ou en retirant de la mémoire de stockage supplémentaire. Selon encore un autre avantage, les formes de réalisation décrites plus haut permettent un protocole sans état dans NFSv3, ce 5 qui améliorera la fiabilité du système de communication de données dans le cas où un composant tombe en panne ou est réinitialisé. L'absence d'état permet au système de ne pas patiner dans l'attente d'un état qui n'apparaît jamais. Dans la mesure où cela n'a pas déjà été décrit, les différents 10 détails et structures des diverses formes de réalisation peuvent être combinés les uns aux autres à volonté. Le fait qu'un détail ne soit éventuellement pas illustré dans toutes les formes de réalisation ne doit pas être interprété comme une impossibilité, mais ne vise qu'à rendre la description plus courte. Ainsi, les divers détails des 15 différentes formes de réalisation peuvent être mêlés et harmonisés à volonté pour former de nouvelles formes de réalisation, que les nouvelles formes de réalisation soient expressément décrites ou non. Toutes les combinaisons ou permutations de détails décrits ici sont couvertes par le présent exposé. 20 3022718 11 LISTE DES REPERES 8 Aéronef 10 Fuselage 12 Moteur à turbine gauche 14 Moteur à turbine droit 124 Système de communication de données 128 Première mémoire 130 Programme client de système de fichiers en réseau 16 134 Seconde mémoire 18 Equipement remplaçable en escale (LRU) 136 Programme serveur de système de 20 Périphérique de stockage de données fichiers en réseau 22 Réseau de communication 138 Commutateur 24 Système de communication de données 26 Premier processeur 28 Première mémoire 30 Programme client de système de fichiers en réseau 32 Second processeur 34 Seconde mémoire 36 Programme serveur de système de fichiers en réseau 38 Commutateur Port d'accès au service (SAP) 118 Equipement remplaçable en escale (LRU) 120 Périphérique de stockage de données 140 Port de mise en file d'attente REVENDICATIONS1. Système de communication (24) de données pour aéronef, comportant : une pluralité d'équipements remplaçables en escale (LRU) (18) ayant un premier processeur (26) et une première mémoire (28), avec un programme client (30) de système de fichiers en réseau stocké dans la première mémoire (28) et exécutable par le premier processeur (26) ; un périphérique de stockage (20) de données ayant un second processeur (32) et une seconde mémoire (34), avec un programme client (36) de système de fichiers en réseau stocké dans la seconde mémoire (34) et exécuté par le second processeur (32) ; et un réseau (22) de données configuré suivant une norme ARINC définissant des ports d'accès au service (SAP) (40) et interconnectant la pluralité d'équipements remplaçables en escale (18) et le périphérique de stockage (20) de données ; le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau communiquant par acheminement suivant la norme ARINC sur le réseau de communication (22) de données et les communications du système de fichiers en réseau étant transmises sous la forme de contenus des ports d'accès au service. 2. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau fonctionnent suivant un protocole sans état. 3. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau fonctionnent suivant le protocole NFSv3. 4. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau fonctionnent suivant un 3022718 13 protocole qui assure un accès pour lecture, écriture, changement de nom, création, suppression ou recherche. 5. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme 5 serveur (36) de système de fichiers en réseau fonctionnent suivant un protocole qui prend en charge l'accès à des fichiers d'une taille supérieure à 2 gigaoctets (Go) de données. 6. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel la norme ARINC est ARINC 664. 10 7. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de d'éléments remplaçables en escale (18) et le périphérique de stockage (20) de données sont en outre configurés pour assurer un accès à la seconde mémoire (34) du périphérique de stockage de données pour au moins une des lecture, écriture, création, suppression 15 et recherche. 8. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau sont configurés pour générer des instructions du système de fichiers en réseau enveloppées dans un 20 contenu de données compatible avec un port d'accès en service. 9. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le programme client (30) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (36) de système de fichiers en réseau sont configurés pour assurer au programme client (30) de système de fichiers en réseau un 25 accès à la seconde mémoire (34) du périphérique de stockage (20) de données. 10. Système de communication (124) de données pour aéronef, comportant : une pluralité d'équipements remplaçables en escale 30 (LRU) (118) ayant un premier processeur (26) et une première mémoire (128), avec un programme client (130) de système de fichiers en réseau stocké dans la première mémoire (128) et exécutable par le premier processeur (26) ; un périphérique de stockage (120) de données ayant un second processeur (32) et une seconde mémoire (134), avec un programme 3022718 14 client (136) de système de fichiers en réseau stocké dans la seconde mémoire (134) et exécuté par le second processeur (32) ; et un réseau (22) de données configuré suivant une norme ARINC définissant des ports de mise en file d'attente (140) et interconnectant 5 la pluralité de d'éléments remplaçables en escale (118) et le périphérique de stockage (120) de données ; le programme client (130) de système de fichiers en réseau et le programme serveur (136) de système de fichiers en réseau communiquant par acheminement suivant la norme ARINC sur le 10 réseau de communication (22) de données et les communications du système de fichiers en réseau étant transmises sous la forme de contenus (140) des ports de mise en file d'attente.