СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛАМИ СВЯЗИ ДЛЯ ОБМЕНОВ ДАННЫМИ С БОРТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING COMMUNICATION CHANNELS FOR DATA EXCHANGE ON-BOARD AIRCRAFT

Настоящее изобретение относится к области связи в авиации и, в частности, касается способа и устройства управления каналами связи для обменов данных с борта летательного аппарата, предназначенных, в частности, для обеспечения несинхронных обменов цифровыми сообщениями между информационной системой самолета и информационной системой авиационной компании на земле при помощи различных средств связи.
Вместе с развитием самолетов увеличиваются потребности в обменах информацией между самолетом и землей. В частности, эти потребности связаны с обновлением различных компонентов информационной системы самолета, с передачей информации о полете с наземных станций, с передачей информации об обслуживании самолета с целью оптимизации стоимости и с услугами, предоставляемыми пассажирам.
Wireless Fidelity
Необходимо различать обмены информацией между самолетом и землей и обмены информацией между различными системами самолета, связанными с самолетом или с пассажирами. Системы на борту самолета могут сообщаться между собой при помощи стандартных средств связи, таких как проводные сети или беспроводные сети, в частности, сети WiFi () типа 802.11 a/b/g.
Aeronautical Telecommunication Network
ARINC Communication Addressing and Reporting System
Как правило, линии связи между самолетом и землей являются специфическими для самолетов. Например, система связи ATN () ACARS () позволяет производить обмен кодированными данными между самолетом и землей через связи VDL (VHF Digital Link), Mode S или спутники.
Worldwide Interoperability for Microwave Access
Global System for Mobile Communication
General Packet Radio Service
Universal Mobile Telecommunications System
Mobile Packet Data Service
Swift Broad Band
Стоимость специфических линий связи между самолетом и землей, как правило, выше по сравнению с системами связи, называемыми «общедоступными», такими как WiFi, WiMax (), GSM (), GPRS (), UMTS (), MPDS () или SBB (). Кроме того, эти общедоступные системы связи часто являются более продвинутыми, чем в области авиации, и находятся в процессе быстрого технологического развития. Однако они могут достичь своего максимального потенциала и/или устареть менее чем за десятилетие, что может стать серьезным затруднением в области авиации, где требуется длительное время на разработку и стандартизацию.
High Speed Downlink Packet Access
Основным недостатком решений, используемых для связи между самолетом и землей, является то, что они не отвечают двойной потребности в обеспечении единой системы связи борт-земля для всех приложений, установленных на борту самолета, с учетом, в частности, управления приоритетами и стоимости и в добавлении новых технологий, таких как HSDPA (), не затрагивая существующей системы связи, чтобы ускорить сроки внедрения этих технологий.
Настоящее изобретение позволяет решить, по меньшей мере, одну из вышеуказанных проблем.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является способ обмена данными в летательном аппарате, содержащем средства, выполненные с возможностью установления, по меньшей мере, одного пути связи между упомянутым летательным аппаратом и, по меньшей мере, одним наземным объектом по множеству каналов связи, по меньшей мере, двух разных типов, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- обнаружение события;
- определение конфигурации связи в зависимости от упомянутого события для обеспечения возможности приема и передачи упомянутым летательным аппаратом данных на упомянутый, по меньшей мере, один наземный объект через, по меньшей мере, один из упомянутых каналов связи; и
- адаптация упомянутых средств, выполненных с возможностью установления, по меньшей мере, одного пути связи между упомянутым летательным аппаратом и упомянутым, по меньшей мере, одним наземным объектом, согласно упомянутой конфигурации связи.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет применять новые средства сообщения и новые приложения без существенного изменения системы связи. Он также легко может быть адаптирован для будущего развития средств сообщения, в частности, с точки зрения обеспечения защиты связи.
Согласно частному варианту выполнения, способ дополнительно содержит этап передачи, по меньшей мере, одной единицы данных, при этом упомянутый этап передачи содержит следующие этапы:
- определение уровня приоритета упомянутой, по меньшей мере, одной единицы данных;
- определение типа канала связи упомянутого, по меньшей мере, одного пути связи; и
- если упомянутый определенный тип канала связи является совместимым с упомянутым уровнем приоритета, упомянутую по меньшей мере, одну единицу данных передают на упомянутый, по меньшей мере, один наземный объект.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает адаптированное управление передаваемыми сообщениями.
Предпочтительно, чтобы упростить применение способа, с каждым уровнем приоритета связывают адрес назначения упомянутого, по меньшей мере, одного наземного объекта, и упомянутую, по меньшей мере, одну единицу данных передают на адрес назначения, связанный с уровнем приоритета упомянутой, по меньшей мере, одной единицы данных.
Согласно частному варианту выполнения, определение упомянутой совместимости упомянутого определенного канала связи с упомянутым уровнем приоритета зависит, по меньшей мере, от одного параметра конфигурации. Этот вариант выполнения обеспечивает удобное конфигурирование режимов передачи сообщений.
Согласно частному варианту выполнения, упомянутое событие связано с состоянием упомянутых каналов связи или с положением упомянутого летательного аппарата.
Согласно частному варианту выполнения, способ дополнительно содержит этап доступа, по меньшей мере, к одной предназначенной для передачи единицы данных, при этом формат упомянутой, по меньшей мере, одной доступной единицы данных является независимым от канала связи упомянутого, по меньшей мере, одного пути связи. Таким образом, приложения, использующие способ связи, являются независимыми от используемых средств сообщения.
Объектом настоящего изобретения является также компьютерная программа, содержащая команды, предназначенные для осуществления каждого из этапов описанного выше способа.
Объектом настоящего изобретения является также устройство обмена данными в летательном аппарате, содержащем средства, выполненные с возможностью установления, по меньшей мере, одного пути связи между упомянутым летательным аппаратом и, по меньшей мере, одного наземного объекта по множеству каналов связи, по меньшей мере, двух разных типов, отличающееся тем, что содержит следующие средства:
- средства для обнаружения события;
- средства для определения конфигурации связи в зависимости от упомянутого события, позволяющие упомянутому летательному аппарату принимать или передавать данные на упомянутый, по меньшей мере, один наземный объект через, по меньшей мере, один из упомянутых каналов связи; и
- средства для адаптации упомянутых средств, выполненных с возможностью установления, по меньшей мере, одного пути связи, с целью установления, по меньшей мере, одного пути связи между упомянутым летательным аппаратом и упомянутым, по меньшей мере, одним наземным объектом согласно упомянутой конфигурации связи.
Таким образом, устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяет применять новые средства сообщения и новые приложения без существенного изменения системы связи. Оно также легко может быть адаптировано для будущего развития средств сообщения, в частности, с точки зрения обеспечения защиты связи.
Согласно частному варианту выполнения, устройство дополнительно содержит средства передачи, по меньшей мере, одной единицы данных, при этом упомянутые средства передачи содержат следующие средства:
- средства для определения уровня приоритета упомянутой, по меньшей мере, одной единицы данных;
- средства для определения типа канала связи упомянутого, по меньшей мере, одного пути связи; и
- средства для определения, является ли упомянутый тип канала связи совместимым с упомянутым уровнем приоритета, и для передачи упомянутой, по меньшей мере, одной единицы данных на упомянутый, по меньшей мере, один наземный объект.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит средства запоминания передаваемых данных, при этом запоминание упомянутых передаваемых данных происходит по уровням приоритета, связанным с упомянутыми передаваемыми данными, при этом каждому уровню приоритета соответствует адрес назначения упомянутого, по меньшей мере, одного наземного объекта.
Согласно частному варианту выполнения, упомянутые средства обнаружения события выполнены с возможностью обнаружения изменения состояния упомянутых каналов связи или положения упомянутого летательного аппарата для определения предпочтительного канала связи.
Другие преимущества, задачи и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - пример среды, в которой применяют изобретение для обеспечения обмена данными между самолетом и землей.
Фиг.2 - пример прибора, выполненного с возможностью применения части изобретения.
Фиг.3 - схема системы связи в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - пример управления каналами связи контроллером связи, когда освобождается канал связи и когда изменяется параметр полета.
Фиг.5 - первый вариант выполнения для обмена сообщениями между информационной системой самолета и наземной информационной системой.
Фиг.6 - механизм управления приоритетами для сообщений, передаваемых самолетами.
Фиг.7 - пример алгоритма обработки сообщений, принятых от приложения информационной системы самолета модулем OAMS и предназначенных для передачи на модуль GAMS наземной информационной системы.
Фиг.8 - второй вариант выполнения для обмена сообщениями между информационной системой самолета и наземной информационной системой.
Internet Protocol
Объектом настоящего изобретения являются способ и устройство обмена данными, изначально выполненные с возможностью управления несинхронным обменом данными предпочтительно в виде цифровых сообщений между подвижным объектом, таким как самолет, и землей по нескольким каналам связи в зависимости от их незанятости и от политики авиационной компании. Такая политика может, в частности, быть установлена в зависимости от географической зоны, от фазы полета и от приоритета передаваемых сообщений. Сообщения передаются, например, в виде пакетов IP ().
На фиг.1 показан пример среды 100, в которой применяют изобретение для обеспечения обмена данными между самолетом 105 и землей, когда самолет находится на земле или вблизи земли и когда самолет находится в воздухе.
Предпочтительно самолет 105 содержит сервер приложений (не показан), сервер 110 связи и интерфейс 115 беспроводной связи, выполненный с возможностью передачи и приема данных по нескольким каналам связи. Показанные в данном случае каналы связи соединены с системой спутниковой связи, системой связи WiMax, системами мобильной телефонной связи, такими как GSM, GPRS и UMTS, и системой связи WiFi.
firewall
На земле сервер 120 связи, связанный с серверами 125 приложений, соединен с сетью 135, такой как Интернет, предпочтительно через устройство 130 защиты (). В свою очередь, сеть 135 соединена с множеством сетей беспроводной связи, таких как спутниковая сеть 145-1, сеть WiMax 145-2, сеть 145-3 типа GSM, GPRS или UMTS и сеть WiFi 145-4, предпочтительно через устройства защиты 140-1 - 140-4 соответственно. Каждая из сетей беспроводной связи 145-1 - 145-4 содержит, по меньшей мере, один интерфейс беспроводной связи, обозначенный соответственно 150-1 - 150-4, обеспечивающий передачу и прием данных согласно соответствующему протоколу. Таким образом, спутниковая сеть 145-1 может принимать данные от спутника 155 и передавать данные через спутник 155, при этом сам спутник 155 выполнен с возможностью передачи или приема данных в направлении к или от интерфейса беспроводной связи 115 самолета 105. Точно так же, сеть WiMax 145-2 может принимать или передавать данные от или в направлении интерфейса беспроводной связи 115 самолета 105. Это же относится и к сетям 145-3 и 145-4. Хотя на фиг.1 показан только один общий интерфейс беспроводной связи, однако предпочтительно интерфейс беспроводной связи 115 состоит из нескольких интерфейсов беспроводной связи, по одному на каждый канал связи, то есть в данном случае интерфейс для спутниковой связи, интерфейс типа WiMax, интерфейс типа GSM, GPRS или UMTS и интерфейс типа WiFi.
Когда самолет находится на земле или вблизи земли, интерфейс беспроводной связи 115 самолета может сообщаться с интерфейсами беспроводной связи 150-1 и с интерфейсами беспроводной связи 150-2 - 150-4 (в данном случае предполагается, что окружающая среда самолета на земле располагает этими интерфейсами беспроводной связи). Когда самолет находится в воздухе на расстоянии от интерфейсов беспроводной связи 150-2 - 150-3, превышающем дальность действия этих интерфейсов, использовать можно только интерфейс беспроводной спутниковой связи 150-1.
На фиг.2 показан пример прибора, выполненного с возможностью применения части изобретения. Прибор 200 является, например, сервером связи или сервером приложений.
Прибор 200 содержит шину 202 связи, с которой соединены:
Central Processing Unit
- центральный блок обработки или микропроцессор 203 (CPU, );
Read Only Memory
- постоянная память 204 (ROM, ), которая может содержать программы “Prog”, “Prog1” и “Prog2”;
Random Access Memory
- оперативная память или сверхоперативная память 206 (RAM, ), содержащая регистры, выполненные с возможностью записи переменных и параметров, создаваемых и изменяемых в ходе исполнения вышеуказанных программ; и
- интерфейс связи 218, соединенный с распределенной сетью связи 220, например, сетью Интернет, при этом интерфейс выполнен с возможностью передачи и приема данных.
Факультативно прибор 200 может также содержать:
- экран 208, позволяющий визуализировать данные и/или выполняющий функцию графического интерфейса с пользователем, который может взаимодействовать с программами в соответствии с настоящим изобретением при помощи клавиатуры 210 или любого другого средства, такого как устройство управления курсором, например, мышь 211, или оптический карандаш, тактильный экран или пульт дистанционного управления;
- жесткий диск 212, который может содержать вышеуказанные программы “Prog”, “Prog1” и “Prog2” и данные, обработанные или обрабатываемые в соответствии с настоящим изобретением;
- устройство 214 считывания дискеты, выполненное с возможностью введения в него дискеты 216 и считывания с нее или записи на нее данных, обработанных или обрабатываемых в соответствии с настоящим изобретением; и
- устройство считывания карт памяти, выполненное с возможностью считывания с них или записи на них данных, обработанных или обрабатываемых в соответствии с настоящим изобретением.
Шина связи обеспечивает связь и взаимодействие между различными элементами, включенными в прибор 200 или соединенным с этим прибором. Представление шины не является ограничительным, и, в частности, центральный блок может передавать команды на любой элемент прибора 200 напрямую или через другой элемент прибора 200.
Исполнительный код каждой программы, позволяющий программируемому прибору осуществлять процессы в соответствии с настоящим изобретением, может храниться, например, на жестком диске 212 или в постоянной памяти 204.
Согласно варианту, дискета 216 может содержать данные, а также исполнительный код вышеуказанных программ, который после считывания прибором 200 сохраняется на жестком диске 212.
Во втором варианте исполнительный код программ может быть получен при помощи сети 220 связи через интерфейс 218 для сохранения аналогично описанному выше варианту.
Дискеты можно заменить любым носителем информации, например, таким как компактный диск (CD-ROM) или карта памяти. Как правило, дискеты можно заменять средствами хранения информации, считываемыми компьютером или микропроцессором, интегрированные или не интегрированные в прибор, в случае необходимости, съемные и выполненные с возможностью запоминания одной или нескольких программ, исполнение которых обеспечивает применение способа в соответствии с настоящим изобретением.
Как правило, программу или программы можно загружать в средства хранения прибора 200 перед их исполнением.
Центральный блок 203 управляет исполнением команд или частей программного кода программы или программ в соответствии с настоящим изобретением, при этом команды хранятся на жестком диске 212 или в постоянной памяти 204 или в других вышеуказанных элементах хранения. При подаче напряжения программа или программы, которые сохранены в энергонезависимой памяти, например, на жестком диске 212 или в постоянной памяти 204, передаются в оперативную память 206, которая содержит в этом случае исполнительный код программы или программ в соответствии с настоящим изобретением, а также регистры для запоминания переменных и параметров, необходимых для применения изобретения.
Следует отметить, что прибор связи, содержащий устройство в соответствии с настоящим изобретением, может также быть программируемым прибором. В этом случае этот прибор содержит код компьютерной программы или программ, например, постоянно хранящийся в специализированной интегральной микросхеме (ASIC).
Open World Aircraft-Ground Communication System
On-board Asynchronous Messaging Service
Ground Asynchronous Messaging Service
На фиг.3 показана система связи 300 в соответствии с настоящим изобретением, называемая OWAG-CS (), которая содержит ядро 305, одна компонента которого интегрирована в систему связи 310 самолета, а другая компонента интегрирована в наземную систему связи 315. Система связи OWAG-CS 300 предпочтительно состоит из двух разных частей. Первая часть 320 связана с обменом данными между самолетом и землей. Вторая часть 325, называемая «контроллером связи», связана с управлением каналами связи. В свою очередь, первая часть содержит два модуля - первый модуль 330, называемый OAMS (), установленный на самолете, и второй модуль 335, называемый GAMS (), установленный на земле. Каждый из модулей, OAMS 330 и GAMS 335, используют в качестве интерфейса для прикладных элементов 340 и 345 соответственно.
Контроллер 325 связи и модуль OAMS 330 соединены с устройством 350, содержащим самолетные данные, например, памятью или базой данных, информация в которые поступает от датчиков или от бортовых компьютеров. Эти самолетные данные используют, в частности, для определения каналов связи, которые можно использовать. Контроллер связи управляет, в частности, сетевым оборудованием 355 самолета. Сетевое оборудование позволяет устанавливать связь между самолетом и землей.
Обмен данными между модулями OAMS и GAMS происходит через интерфейсы связи 360 и 365, выполненные с возможностью использования нескольких типов каналов связи. Конфигурацией каналов связи интерфейса связи 360 управляет контроллер связи 325.
Поток информации между контроллером связи 325 и сетевым оборудованием 355 является конфигурационным потоком, который содержит команды, передаваемые контроллером связи на сетевое оборудование для обновления их конфигурации.
Поток информации между интерфейсом связи 360 и устройством 350, между устройством 350 и контроллером связи 325 и между файлом конфигурации, связанным с политикой авиакомпании, и контроллером связи 325 является супервизорным потоком, который содержит информацию об обновлении самолетных данных интерфейсом связи 360 и контроллером связи 325.
Наконец, поток данных между интерфейсом связи 360, сетевым оборудованием 355 и модулем OAMS 330 содержит данные, обмениваемые между модулем OAMS 330 и GAMS 335 по различным незанятым путям связи.
Это распределение системы 300 связи позволяет, в частности, прикладным элементам, отвечающим за передачу данных, не зависеть от добавления, исключения или изменения типов каналов связи. Таким образом, с прикладного слоя доставки сообщений снимаются все проблемы конфигурации сети. Это же относится и к инфраструктуре авиакомпании, при которой пути связи между самолетом и землей являются прозрачными. За счет этого можно развивать функциональные возможности, не опасаясь необходимости изменения этих функциональных возможностей при каждом добавлении, исключении или изменении типа каналов связи. Прикладной интерфейс между прикладными элементами 340 и модулем OAMS 330 предпочтительно стандартизован, чтобы проблемы обмена данными не мешали разработчикам бортовых приложений и чтобы разделить версии приложений, реализуемые на самолете, и модуль OAMS 330.
Согласно первому варианту выполнения, контроллер связи 325 является прикладным сервисным устройством, установленным на бортовом сервере самолета, содержащим соответствующие соединители, предназначенные для интерфейса с базой самолетных данных, указывающих, в частности, фазу полета самолета, и с конфигурационными файлами, определяющими политику авиакомпании в области связи, например, в какой момент можно использовать спутник. Эти два типа информации позволяют контроллеру связи 325 вычислять в режиме реального времени конфигурацию сетевого оборудования, необходимую для установления сквозных линий связи между модулем OAMS 330, установленным в самолете, и модулем GAMS 335, установленным на земле. Предпочтительно контроллер связи 325 работает только на уровне нижних слоев модели OSI и устанавливает в режиме реального времени пути связи в зависимости от наличия свободных каналов связи, от фаз полета и политики авиационной компании. Эта возможность установления путей связи позволяет оптимизировать системы связи самолета, в частности, в зависимости от приоритета сообщений и от стоимости использования каждого канала связи.
Следует отметить, что модуль GAMS 335 централизует связь парка самолетов компании, то есть связи с многими модулями OAMS 330, например, с несколькими сотнями модулей OAMS 330 (по одному на каждый самолет), позволяя, таким образом, авиакомпании управлять централизованно и, следовательно, более легко обменами сообщений с самолетами.
Хотя модули OAMS 330 и GAMS 335 имеют некоторые сходные признаки, они отличаются друг от друга по многим моментам. Прежде всего, согласно частному варианту выполнения, хранение данных происходит в базе данных для модуля GAMS 335, тогда как в модуле OAMS данные хранятся непосредственно в программе управления файлом. Кроме того, поскольку инициатором связи всегда является самолет, сервлеты модуля OAMS отвечают за отправление данных от самолета или их направления в самолет, тогда как сервлеты модуля GAMS должны принимать сообщения от самолета или направлять их на самолет. Обмен сообщениями является двухсторонним, хотя инициатором этого обмена всегда является система связи, установленная на самолете. Таким образом, модуль OAMS выступает в роли клиента, тогда как модуль GAMS выступает в роли сервера.
Систему связи в соответствии с настоящим изобретением можно анализировать по трем слоям:
- сетевой слой, управляемый контроллером связи;
- слой данных, применяемый модулями OAMS и GAMS; и
- прикладной слой, основанный на API модулей OAMS и GAMS.
Далее следует более подробное описание каждого из этих трех слоев.
Как было указано выше, сетевой слой управляется контроллером связи, который отвечает за пути связи, необходимые для связи между двумя модулями OAMS и GAMS. Контроллер связи содержит устройство маршрутизации, использующее самолетные данные, получаемые, например, из базы данных, для управления сетевым оборудованием. Устройство маршрутизации контроллера связи можно сравнить с простым автоматом состояний.
Предпочтительно переход между состоянием «ожидание» и состоянием «маршрутизация» происходит при одном или нескольких самолетных событиях в результате изменения одного или нескольких параметров, которые могут представлять собой состояние канала связи или простую информацию о полете. Состояние канала связи может представлять собой, например, его незанятость. Информацией о полете является, например, географическое положение самолета относительно земли, в случае необходимости, сравниваемое с порогом для определения положения «земля» и положения «в воздухе».
Когда контроллер связи находится в состоянии «маршрутизация», он определяет конфигурацию сетевого оборудования, чтобы учитывать возможные изменения. Например, если свободен канал связи WiFi, допустимый для данной фазы полета (если, например, самолет находится на земле) и соответствующий политике авиационной компании (определенный приоритетный маршрут связи), контроллер связи конфигурирует сетевое оборудование для установления пути связи WiFi. В этом случае контроллер отмечает установление этого пути связи в базе самолетных данных. Конфигурацию сетевого оборудования можно производить путем создания и передачи скриптов конфигурации, при этом скрипты создает контроллер связи и передает на сетевое оборудование.
Когда все сетевое оборудование конфигурировано и не происходит изменений сетевых параметров и параметров полета, контроллер связи переходит в состояние «ожидание», в котором он отслеживает изменения сетевых параметров и полетных параметров.
На фиг.4 показан пример управления каналами связи контроллером связи, когда освобождается канал связи и когда изменяется параметр полета.
Когда один из каналов связи становится свободным, то есть интерфейс связи обнаруживает возможность передачи или приема данных через этот канал связи, интерфейс связи передает эту информацию в базу самолетных данных (этап 400). Обнаружение возможности передачи и приема данных через канал связи связано с природой канала обнаружения. Это обнаружение осуществляют по стандартному протоколу, используемому рассматриваемым каналом связи. Когда контроллер связи идентифицирует изменение сетевого параметра в базе самолетных данных (этап 405), то поскольку изменение сетевого параметра связано с незанятостью канала связи, контроллер связи определяет новую конфигурацию для сетевого оборудования в зависимости от параметров полета, от незанятых каналов связи и от политики авиакомпании и передает эту новую конфигурацию на сетевое оборудование (этап 410). Сетевое оборудование изменяет свою конфигурацию и предпочтительно передает сигнал подтверждения приема в контроллер связи (этап 415). После этого контроллер связи передает информацию в базу самолетных данных о возможности использования нового канала связи (этап 420). Когда модуль OAMS обнаруживает изменение в базе самолетных данных, согласно которому новый канал связи является свободным (этап 425), модуль OAMS может использовать этот канал связи.
В предпочтительном варианте выполнения изменения в базе самолетных данных обнаруживают контроллер связи и модуль OAMS. Однако в данном случае следует учитывать, что с базой самолетных данных может быть связан модуль отслеживания для передачи на контроллер связи и/или модуль OAMS информации о любом изменении.
Когда контроллер связи идентифицирует изменение параметра полета, например, положение самолета (этап 430), он определяет новую конфигурацию для сетевого оборудования в зависимости от параметров полета, от незанятых каналов связи и от политики авиакомпании и передает эту новую конфигурацию на сетевое оборудование (этап 435). Сетевое оборудование изменяет свою конфигурацию и предпочтительно передает подтверждение приема на контроллер связи (этап 440). После этого контроллер связи передает информацию о возможности использования нового канала связи, согласно которой новый канал является незанятым, согласно которой новый канал связи оказывается занятым или согласно которой параметр канала связи был изменен в базе самолетных данных (этап 445). Когда модуль OAMS обнаруживает это изменение в базе самолетных данных (этап 450), он изменяет свои параметры с учетом этих изменений.
Слой данных, используемый для обмена данными, применяется модулями OAMS и GAMS, отвечающими за управление обменом данными между самолетом и землей. Слой данных, расположенный между сетевым и прикладным слоями, использует пути связи, конфигурированные контроллером связи. Таким образом, управление передачей данных не зависит от управления каналами связи.
Java 2 Enterprise Edition
Application Programming Interface
HyperText Transfer Protocol
Модуль OAMS и модуль GAMS устанавливают, например, внутри прикладных серверов J2EE () в виде сервлета Java (Java является товарным знаком). Модуль OAMS может быть модулем с классической архитектурой клиент-сервер, в которой API () модуля OAMS является клиентом, а модуль OAMS является сервером. Точно так же, модуль GAMS может состоять из API модуля GAMS, из модуля GAMS и из базы данных. Приложения, например, кодированные в Java и в С++, могут взаимодействовать с этими двумя серверами при помощи двух API, один из которых предназначен для модуля OAMS, а другой - для модуля GAMS. Эти приложения могут сообщаться с серверами внутри потока http ().
Business-to-Business
Обмены сообщениями типа BtoB () между модулем OAMS и модулем GAMS могут быть включены в поток HTTPS по инициативе самолета, предпочтительно с использованием сертификатов Х509 для аутентификации, с целью выполнения требований безопасности связи между самолетом и землей.
На фиг.5 показан такой пример реализации для обмена сообщениями между информационной системой самолета 500 и информационной системой земли (502). Приложения 504 информационной системы самолета 500 используют API OAMS 506 для передачи запросов в модуль OAMS 508 и, в частности, на фронтальный сервер http 510 модуля OAMS 508. Результаты запросов передаются в приложения 504 сервером http через API OAMS 506.
Java Enterprise Edition
Java Virtual Machine
Запросы приложений 504, полученные сервером http 510, передаются на сервер приложения, в данном случае на сервер приложения 514 J2EE () виртуальной машины Java 512 (JVM, ). Результаты запросов передаются на сервер http 510 сервером приложения 514.
send
fetch
send
fetch
Предпочтительно сервер приложения 514 содержит контейнер сервлета Java 516 для обработки запросов приложения при помощи двух соответствующих сервисных программ 518 и 520 типа “” “” соответственно. Сервисная программа “” обеспечивает передачу сообщений в модуль GAMS, тогда как сервисная программа “” отвечает за сбор сообщений на стадии ожидания на этом же сервере в память 522.
Для обеспечения этих задач эти две сервисные программы соединены интерфейсами с базой самолетных данных 524 для проверки незанятости каналов связи, с сервером http 510 для связи с приложениями и с устройством клиента https 526 для безопасной связи с наземной информационной системой. Следует отметить, что модуль OAMS дополнительно содержит интерфейс соединения с программой управления файлом сервера для сохранения в память 522 сообщений в состоянии ожидания отправки в наземную информационную систему или для их сбора приложениями 504. Предпочтительно сообщения в памяти 522 группируются в соответствующие ящики сообщений, по одному для каждого приложения.
Transport Layer Security
Аналогично фронтальный сервер http 528 модуля GAMS 530 принимает запросы от приложений 532 наземной информационной системы 502 через API GAMS 534. Фронтальный сервер http 528 модуля GAMS 530 принимает также запросы от приложений 504 модулей OAMS 508 информационных систем самолета 500 через туннели 536 типа TLS (). Ответы на запросы приложений сервер http 528 передает на прикладной сервер 532 через API OAMS 534 и на приложения 504 через туннели 536.
Запросы приложений передаются сервером http 528 в сервисные программы контейнера сервлета 542 сервера приложения 540 J2EE виртуальной машины Java 538. Результаты запросов передаются на сервер http 528 сервером приложения 540.
message provider
receive
message provider
receive
Как и модуль OAMS, модуль GAMS предпочтительно содержит две соответствующие сервисные программы 544 и 546, называемые соответственно “” и “”. Сервисная программа “” 544 предоставляет сообщения в распоряжение соответствующих модулей OAMS, тогда как сервисная программа “” 546 получает сообщения от сервера http 528 и распределяет их в ящики сообщений памяти или базы данных 548. Таким образом, обе сервисные программы 544 и 546 взаимодействуют с базой данных 548 для хранения сообщений в соответствующих ящиках сообщений, которые предпочтительно организованы так же, как и на модулях OAMS, то есть предназначены для каждого приложения, за исключением того, что модуль GAMS должен обслуживать несколько самолетов и, следовательно, группирует ящики сообщений по самолетам и по приоритетам.
API OAMS 506 и GAMS 534 служат для отделения проблем связи от приложений информационных систем самолетов и земли. Таким образом, эти API образуют фасад, позволяющий использовать все функциональные возможности системы связи OWAG-CS. Эти API, которые могут быть кодированы в Java и в С++ для их интегрирования в уже существующие приложения, основаны на слое данных, образованном модулями OAMS и GAMS, и изначально сообщаются по протоколу http с фронтальными серверами http модулей OAMS и GAMS.
Слой сообщений обеспечивает для приложений информационных систем самолетов и наземной информационной системе усовершенствованный механизм управления приоритетами для обмена сообщениями между самолетами и землей. На фиг.6 показан этот механизм 600 управления приоритетами для сообщений, передаваемых самолетами.
First In, First Out
Transmission Control Protocol/Internet Protocol
Differentiated Services Code Point
Приложения информационной системы самолета, обозначенные 605-1 - 605-n, могут передавать сообщения на модуль OAMS через API OAMS, обозначенные 610-1 - 610-n соответственно. Предпочтительно модуль OAMS содержит память 615, состоящую из элементов памяти типа FIFO () 615-1, 615-2 и 615-3 и предназначенную для получения сообщений, передаваемых приложениями 605-1 - 605-n. Сообщения, сохраненные в памяти 615, передаются на стек TCP/IP () 620, который разбивает сообщение на пакеты IP, в которых адрес IP определен в зависимости от приоритета сообщения. После этого в эти пакеты добавляется информация качества сервиса, связанная с уровнем приоритета, типа DSCP (), и эти пакеты передаются на интерфейс связи через сетевое оборудование 625, управляемое контроллером связи 630. Интерфейс связи состоит из нескольких элементов, в частности, содержит элемент интерфейса спутниковой связи 635-1, элемент интерфейса связи WiMax 635-2, элемент интерфейса связи, соответствующий, по меньшей мере, некоторым технологиям мобильной телефонии, таким как GSM, GPRS и UMTS, и элемент интерфейса связи WiFi 635-4.
Каждый элемент памяти 615-1, 615-2 и 615-3 соответствует определенному уровню приоритета. В данном случае используют три уровня приоритета: низший, средний и высший. Когда приложение 605-i посылает сообщение, оно связывает с ним определенный уровень приоритета. При получении сообщения модуль OAMS анализирует уровень приоритета и вводит сообщение в элемент памяти типа FIFO, соответствующий уровню приоритета сообщения. Например, если принято сообщение низшего уровня приоритета, оно вводится в элемент памяти 615-3, если принято сообщение среднего приоритета, оно вводится в элемент памяти 615-2, и, если принято сообщение высшего приоритета, оно вводится в элемент памяти 615-1.
Модуль OAMS использует уровень приоритета для обработки принятых сообщений и для определения способа их передачи в модуль GAMS.
Адреса IP, используемые модулем IP для преобразования сообщения в пакеты IP, являются заранее определенными адресами. Предпочтительно существует один адрес IP для каждого уровня приоритета. Точно так же, существует одно значение DSCP для каждого уровня приоритета. Эта связь между уровнем приоритета сообщения и адресом IP получателя на земле позволяет получать простую корреляцию между решением, принятым на уровне приложения, то есть выбором уровня приоритета, и решениями о маршрутизации пакетов, управляемыми сетевым оборудованием на более низком уровне, то есть на уровне IP.
Точно так же и, чтобы дополнить предыдущий механизм, поле DSCP пакетов IP дополняют значением, заранее определенным в зависимости от приоритета сообщения, для обеспечения оптимальной обработки пакетов сетевыми инфраструктурами. Например, пакет с высшим полем DSCP должен обрабатываться соответствующими маршрутизаторами в приоритетном порядке. При этом следует отметить, что значение DSCP соответствует полю, которое находится в пакете IP и которое позволяет распределять различные уровни сервиса в сетевом трафике.
Тип передачи между самолетом и землей управляется контроллером связи, который определяет пути связи в направлении каждого из трех возможных адресов GAMS, в зависимости от незанятости различных каналов связи и от политики авиационной компании. Возможный пример политики авиакомпании представлен в следующей таблице, которая является доступной для контроллера связи.
Приоритет
DSCP
IP-адрес
Предпочтительныйканал
Альтернативный канал 1
Альтернативный канал 2
высший
48
IP1
WiFi
GSM
Спутник
средний
32
IP2
WiFi
WiMax
GSM
низший
16
IP3
WiFi
-
-
В этом примере авиационная компания отдает предпочтение недорогим средствами связи, которые обладают хорошими характеристиками, но действуют в ограниченных зонах. Если связь типа WiFi установить невозможно, допускается связь типа мобильной телефонии, если она доступна, для высшего и среднего приоритетов. Если эти средства не доступны, допускается спутниковая связь, обеспечивающая более широкую зону действия, но отличающаяся более высокими тарифами и очень слабыми характеристиками, причем только для высших приоритетов. Если типы каналов связи для некоторых уровней приоритета не доступны, соответствующие сообщения должны ожидать своей передачи, пока разрешенный канал связи окажется свободным.
В данном случае сообщения являются сообщениями любого формата, с которыми связаны уровень приоритета, адрес источника и адрес получателя. Если передаваемое сообщение и соответствующая информация разбиты на пакеты IP, то соответствующая информация недоступна напрямую и становится доступной только после восстановления сообщения, которое осуществляют при помощи стандартного механизма, соответствующего механизму разбивки на пакеты IP. Альтернативно, сообщения могут сами содержать дополнительную информацию, такую как уровень приоритета и адреса источника и получателя.
На фиг.7 показан пример алгоритма обработки сообщений, принимаемых от приложения информационной системы самолета модулем OAMS, который должен передать их в модуль GAMS наземной информационной системы. Когда принимается сообщение (этап 705), определяют приоритет этого сообщения (этап 710). После этого сообщение вводится в память 715 типа FIFO по уровню его приоритета. Сообщения, сохраненные в памяти 715, проходят обработку по уровню их приоритета (этап 720). После этого модуль OAMS обращается в базу самолетных данных, чтобы определить, свободен ли канал связи (этап 750). Если канал связи свободен, производят тест для определения, можно ли использовать канал связи (этап 730). Если канал связи можно использовать, сообщения разбивают на пакеты IP, в которых адрес IP зависит от уровня приоритета (этап 735), и в каждый пакет IP добавляют значение DSCP (этап 740). После этого сообщения передают в виде пакетов IP и производят тест, чтобы определить, переданы ли сообщения (этап 745). Если назначенный канал связи не может быть использован, система определяет, можно ли использовать другой канал связи, как показано пунктирной стрелкой. Если для передачи сообщений нельзя использовать ни один канал связи, эти сообщения временно вводятся в память 750, предпочтительно в зависимости от их приоритета, для последующей передачи, когда назначенный канал связи станет свободным. В данном случае память 750 аналогична памяти 715. Точно так же, если передача всех сообщений или некоторых сообщений была произведена неправильно, эти сообщения временно вводятся в память 750, предпочтительно по их приоритету, для их последующей передачи, когда назначенный канал связи будет свободным. Предпочтительно «срок жизни» сообщений в памяти 750 является ограниченным. Например, сообщение, введенное в память 750, автоматически стирается после периода в тридцать минут. «Срок жизни» сообщений может быть связан с уровнем приоритета сообщения или с его характером. Некоторые сообщения могут также стираться из памяти 750 по запросу приложения, передавшего сообщение, например, если пилот хочет аннулировать отправку отчета, который со времени его передачи стало неактуальным.
Таким образом, память 750 позволяет запоминать сообщения, которые должны быть переданы по недоступному каналу связи, а также управлять механизмом исправления ошибки, который после временного отключения используемого канала связи позволяет возобновить передачу сообщения между модулями OAMS и GAMS точно в том месте, в котором была прервана передача. После перерыва в связи модуль OAMS сообщает модулю GAMS, что он возобновляет передачу сообщения.
Модуль OAMS может содержать функции отслеживания, а модуль GAMS может содержать функции отслеживания и статистики. Отслеживание позволяет приложению запрашивать свой сервер связи о состоянии отправок своих сообщений, например, 20% по первому сообщению и 50% по второму, и о времени и дате последнего соединения. Информация может быть получена по запросам приложения. Функции статистики модуля GAMS позволяют администратору информационной системы авиационной компании быть в курсе общего состояния системы, например, узнавать число состоявшихся отправок сообщений, число не переданных сообщений или объем произведенного обмена.
Описание было представлено только для передачи сообщения модулем OAMS, поскольку передача сообщения из модуля GAMS является аналогичной.
unicast
multicast
Следует отметить, что передача сообщений может быть типа  (из одной системы в другую) или  (из одной системы в несколько других), то есть от приложения информационной системы самолета в приложение наземной информационной системы и наоборот или от приложения информационной системы самолета или от приложения наземной информационной системы в несколько приложений информационной системы самолета или нескольких самолетов.
Из соображений безопасности запрещено отправлять сообщения с земли на землю или от самолета к самолету.
Web services
Service Oriented Architecture
Согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения, интерфейсы между приложениями и двумя серверами модулей OAMS и GAMS отличаются друг от друга. Они разработаны не на основе собственных API, а построены как “”. Преимуществом такой реализации является возможность непосредственного интегрирования двух сообщающихся серверов внутри информационной системы самолета и/или наземной информационной системы благодаря полному решению SOA ().
Simple Object Access Protocol
Web Service Description Language
Изменение в основном состоит в изначальном применении протокола SOAP () для интерфейсов OAMS и GAMS и в распространении внутри инфраструктуры SOA спецификации этих же интерфейсов в формате WSDL ().
Secure Socket Layer
Enterprise Application Integration
Таким образом, в этом втором варианте выполнения часть SSL ()/TLS модуля GAMS заменена оборудованием, изначально управляющим этим типом сеанса, как показано на фиг.8. Такие изменения вызваны тем, что система может, таким образом, получить возможность взаимодействия с решениями EAI (), доступными на рынке, и что при этом значительно улучшаются характеристики системы.
На фиг.8 показан второй вариант выполнения для обмена сообщениями между информационной системой самолета 800 и наземной информационной системой 802. Приложения 804 информационной системы самолета 800 используют интерфейс клиента http 806 для передачи запросов в модуль OAMS 808 и, в частности, в фронтальный сервер http 810 модуля OAMS 808. Результаты запросов передаются на приложения 804 сервером http 810 через клиентский интерфейс http 806.
Запросы приложений 804, принятые сервером http 810, передаются на сервер приложения, в данном случае сервер приложения 814 J2EE виртуальной машины Java 812 (JVM). Результаты запросов передаются на сервер http 810 сервером приложения 814.
send
fetch
send
fetch
Предпочтительно сервер приложения 814 содержит контейнер сервлета Java 816 для обработки запросов приложений при помощи сервисной программы web 818 (WS) и двух соответствующих сервисных программ 820 и 822 типа “” и “” соответственно. Сервисная программа “” обеспечивает передачу сообщений на модуль GAMS, тогда как сервисная программа “” отвечает за сбор сообщений в стадии ожидания на этом же сервере в памяти 824.
Для обеспечения этих задач эти две сервисные программы взаимодействуют с базой самолетных данных 826 для проверки незанятости каналов связи, с сервером http 810 для связи с приложениями и с клиентским интерфейсом http 828 для безопасной связи с наземной информационной системой. Следует отметить, что модуль OAMS дополнительно содержит интерфейс соединения с программой управления файлом сервера для сохранения в памяти 824 сообщений в стадии ожидания отправки в наземную информационную систему или для их сбора приложениями 804. В памяти 824 сообщения предпочтительно сгруппированы в ящиках сообщений, соответствующих каждому приложению.
Java Message Service
Аналогично, фронтальный сервер http 830 модуля GAMS 832 принимает запросы приложений 834-1 и 834-2 (число приложений не ограничено) наземной информационной системы 802 через интерфейс EAI 836. В данном случае интерфейс EAI 836 содержит два интерфейса JMS () и Corba, выполненные с возможностью обмена данными с клиентскими интерфейсами JMS и Corba приложений 834-1 и 834-2. Фронтальный сервер http 830 модуля GAMS 832 принимает также запросы приложений 804 модулей OAMS 808 информационных систем самолета 800 через вынесенный модуль TLS 838. Ответы на запросы приложений передаются сервером http 830 на прикладные серверы 834-1 и 834-2 через интерфейс EAI 836 и на приложения 804 через вынесенный модуль TLS 838.
Запросы приложений передаются сервером http 830 в сервисные программы контейнера сервлета 844 сервера приложения 842 J2EE виртуальной машины Java 840. Результаты запросов передаются на сервер http 830 сервером приложения 842.
message provider
receive
message provider
receive
Как и модуль OAMS, модуль GAMS предпочтительно содержит сервисную программу web 846 (WS) и две соответствующие сервисные программы 848 и 850, называемые соответственно “” и “”. Сервисная программа “” 848 предоставляет сообщения соответствующим модулям OAMS, тогда как сервисная программа “” 850 принимает сообщения от сервера http 830 и распределяет их по ящикам сообщений памяти или базы данных 852. Таким образом, обе сервисные программы 848 и 850 взаимодействуют с базой данных 852 для накопления сообщений в соответствующих ящиках сообщений, которые предпочтительно организованы так же, как и на модулях OAMS, то есть по одному на каждое приложение, за исключением того, что модуль GAMS должен управлять несколькими самолетами и, следовательно, группировать ящики сообщений по самолетам и по приоритетам.
Использование интерфейсов типа сервисных программ web позволяет отказаться от использования собственных API, необходимых приложениям для взаимодействия с системой связи. Вместе с тем, можно сохранить соответствующий соединитель для интерфейса соединения с EAI.
Сервисные программы web 818 и 846, добавленные в контейнеры сервлета модуля OAMS и модуля GAMS, предназначены для сбора запросов SOAP, передаваемых клиентскими приложениями через интерфейс, описанный в WSDL, и для их передачи в другие сервисные программы.
Естественно, для удовлетворения специфических потребностей специалист в области изобретения может вносить изменения в описанные выше варианты выполнения.