EP-4738787-A1 - AVIONIC RING COMMUNICATION NETWORK AND ASSOCIATED CIVIL AIRCRAFT

Abstract

L'invention concerne un réseau avionique de communication en anneau (15), comprenant au moins trois nœuds de communication (20) reliés entre eux, chaque nœud comportant une paire de ports de communication (Rx1, Tx1 ; Rx2, Tx2) et étant connecté entre des nœuds précédent et suivant respectifs, au moins un nœud (20MA) comportant un module de séquencement (25) configuré pour générer des trames de transport de données, chaque nœud étant destiné à être relié à un équipement avionique (18) respectif et comportant un module de traitement (28) pour, via lesdites trames, recevoir des données à destination dudit équipement et/ou pour envoyer des données depuis ledit équipement, à un instant temporel donné, un seul des nœuds (20) étant configuré pour générer les trames de transport, le module de séquencement (25) étant activé pour un seul des nœuds à la fois.

Inventors

• JOUANNA, Pierre

Assignees

• THALES

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251030

Claims (12)

1. Réseau avionique de communication en anneau (15), destiné à être embarqué à bord d'un aéronef civil (10) et comprenant au moins trois nœuds de communication (20) reliés entre eux en forme d'un anneau, chaque nœud de communication (20, 20MA, 20MP, 20S) comportant au moins une paire de ports de communication (Rx1, Tx1 ; Rx2, Tx2) et étant connecté directement entre un nœud (20) précédent et un nœud (20) suivant respectifs via deux ports distincts (Rx1, Tx1 ; Rx2, Tx2) respectifs, les ports de communication (Rx1, Tx1 ; Rx2, Tx2) de deux nœuds (20) successifs de l'anneau étant connectés entre eux via une liaison filaire de données (22), au moins un nœud de communication (20MA) comportant un module de séquencement (25) configuré pour générer des trames (26) de transport de données, chaque trame (26) circulant en boucle successivement de nœud (20) en nœud (20), chaque nœud de communication (20, 20MA, 20MP, 20S) étant destiné à être relié à un équipement avionique (18) respectif et comportant un module de traitement (28) configuré pour, via les trames (26) générées, recevoir des données à destination dudit équipement avionique (18) de la part d'un autre équipement avionique (18) et/ou pour envoyer des données depuis ledit équipement avionique (18) à destination d'au moins un autre équipement avionique (18), à un instant temporel donné, un seul des nœuds de communication (20) étant configuré pour générer les trames (26) de transport de données, le module de séquencement (25) étant activé pour un seul des nœuds de communication (20) à la fois.
2. Réseau (15) selon la revendication 1, dans lequel chaque nœud de communication (20) comporte le module de séquencement (25) et le module de traitement (28).
3. Réseau (15) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins un nœud de communication (20MP) comporte un module de surveillance (30) configuré pour comparer une période inter-trame à une plage prédéfinie de valeurs, une anomalie de trame étant détectée si la période inter-trame n'appartient pas à ladite plage, la période inter-trame étant la différence entre deux instants temporels de réception de trames (26) successives par le nœud comportant le module de surveillance (30) ; chaque nœud de communication (20) comportant de préférence le module de surveillance (30) et le module de traitement (28) ; le module de surveillance (30) étant de préférence encore activé pour tous les nœuds de communication (20).
4. Réseau (15) selon les revendications 2 et 3, dans lequel chaque nœud de communication (20) comporte le module de séquencement (25), le module de surveillance (30) et le module de traitement (28) ; le module de surveillance (30) étant de préférence activé pour tous les nœuds de communication (20).
5. Réseau (15) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel parmi les nœuds de communication (20), deux nœuds de communication (20), dits nœuds maitre (20MA, 20MP), comportent chacun le module de séquencement (25) et le module de surveillance (30), le module de séquencement (25) étant alors activé pour un nœud maitre, dit nœud maitre actif (20MA), et le module de surveillance (30) étant activé pour l'autre nœud maitre, dit nœud maitre passif (20MP) ; les nœuds de communication, dits nœuds esclave (20S), autres que les nœuds maitre (20MA, 20MP) comportant de préférence seulement le module de traitement (28) parmi les modules de séquencement (25), de surveillance (30) et de traitement (28).
6. Réseau (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque nœud de communication (20, 20MA, 20MP, 20S) comporte une première paire de ports de communication (Rx1, Tx1) et une deuxième paire de ports de communication (Rx2, Tx2), redondante de la première paire (Rx1, Tx1) ; les ports de communication (Rx1, Tx1) des premières paires étant successivement connectés entre eux via des premières liaisons filaires de données (22A), et les ports de communication des deuxièmes paires (Rx2, Tx2) étant successivement connectés entre eux via des deuxièmes liaisons filaires de données (22B), redondantes des premières liaisons (22A).
7. Réseau (15) selon la revendication 6, dans lequel entre deux nœuds (20) successifs de l'anneau, les première (22A) et deuxième (22B) liaisons filaires sont agencées en parallèle l'une de l'autre ; et les modules de traitement (28) desdits nœuds (20) sont configurés pour faire circuler les données suivant un premier sens sur la première liaison (22A), et respectivement suivant un deuxième sens, opposé au premier sens, sur la deuxième liaison (22B).
8. Réseau (15) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque paire de ports (Rx1, Tx1 ; Rx2, Tx2) comporte un port récepteur (Rx1, Rx2) et un port émetteur (Tx1, Tx2) ; et - si les deux ports (Rx1, Tx1) de la première paire sont fonctionnels, le module de traitement (28) est configuré pour acquérir une trame (26) reçue sur le port récepteur (Rx1) de la première paire, pour traiter ladite trame (26), puis pour envoyer la trame (26) traitée via le port émetteur (Tx1) de la première paire ; et le module de traitement (28) est configuré pour transférer sans traitement, au port émetteur (Tx2) de la deuxième paire, chaque trame (26) reçue sur le port récepteur (Rx2) de la deuxième paire ; - si le port récepteur (Rx1) de la première paire est dysfonctionnel, le module de traitement (28) est configuré pour acquérir une trame (26) reçue sur le port récepteur (Rx2) de la deuxième paire, pour traiter ladite trame (26), puis pour envoyer la trame (26) traitée via le port émetteur (Tx1) de la première paire ; et - si le port émetteur (Tx1) de la première paire est dysfonctionnel, le module de traitement (28) est configuré pour acquérir une trame (26) reçue sur le port récepteur (Rx1) de la première paire, pour traiter ladite trame (26), puis pour envoyer la trame (26) traitée via le port émetteur (Tx2) de la deuxième paire.
9. Réseau (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un nœud de communication (20) comporte une paire additionnelle de ports de communication (Rx3, Tx3) configurée pour être connectée à un autre réseau de communication (15A ; 15B).
10. Réseau (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de séquencement (25) est configuré pour générer les trames (26) de transport de données en forme de liens virtuels (VL1, VL2, ..., VLn) selon la norme ARINC 664 Partie 7, et pour associer un espace inter-trame (BAG) respectif à chaque lien virtuel (VL1, VL2, ..., VLn), l'espace inter-trame (BAG) étant une durée minimale entre des instants temporels de début de deux trames (26) successives du lien virtuel (VL1, VL2, ..., VLn) correspondant.
11. Réseau (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel pour chaque trame (26) de transport de données, le module de traitement (28) d'un seul nœud (20) respectif est autorisé à écrire des données dans ladite trame (26) pour envoi de données à un ou plusieurs des autres équipements (18), et les modules de traitement (28) de tous les autres nœuds (20) sont autorisés seulement à lire des données de ladite trame (26).
12. Aéronef civil (10) comprenant un réseau avionique de communication en anneau (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes et des équipements avioniques (18) interconnectés via ledit réseau (15).

Description

La présente invention concerne un réseau avionique de communication, destiné à être embarqué à bord d'un aéronef. L'invention concerne également un aéronef civil comprenant un tel réseau avionique de communication et des équipements avioniques interconnectés via ledit réseau. L'invention se situe dans le domaine des réseaux de communications internes à l'avionique, ou plus généralement à des réseaux embarqués fortement contraints en termes de disponibilité (redondance) et d'intégrité (vérification du contenu avec des échanges déterministes temporellement). La norme ARINC 664 Partie 7, également notée A664 p7, s'est imposée sur les récents programmes avions majeurs comme réseau de communication interne à l'avionique embarquée. C'est un réseau en étoile organisé autour de plusieurs commutateurs permettant de relier entre eux un nombre important d'équipements embarqués. Cette norme apporte un haut niveau d'intégrité de transport des données et permet également un haut niveau de disponibilité du réseau en dupliquant les routeurs de communication afin d'être tolérant aux pannes des routeurs. Cependant, un réseau conforme à cette norme présente notamment les défauts suivants. Les taille, masse et consommation, ou SWaP (de l'anglais Size, Weight and Power), d'un tel réseau ne sont pas optimaux. En effet, un tel réseau impose a minima deux commutateurs pour assurer l'intégrité du réseau, et souvent un nombre plus important de ces commutateurs pour assurer la disponibilité du réseau, ce qui dégrade la taille, le poids ainsi que la consommation de la solution. Il est à noter que ce type de réseau présente un talon SWaP important pénalisant les petits réseaux : dès que l'on veut connecter trois équipements, il faut deux commutateurs pour assurer intégrité et disponibilité de ce mini-réseau. Le coût des commutateurs dégrade le coût global d'un tel réseau et la fiabilité du commutateur est prise en compte par la redondance des liens de communication donc des commutateurs. Les commutateurs génèrent un délai de commutation entrainant une latence dans la transmission de données. Cette latence dépend de la topologie des commutateurs, mais aussi du volume de données commuté. Un pire cas de latence peut être calculé une fois l'ensemble des flux de données connus via une analyse statistique outillée. La variation de latence ou jigue (de l'anglais jitter) affectant chaque donnée est aussi calculée et doit être maîtrisée et contenue, ce qui impose un faible taux d'utilisation de la bande passante théorique, en deçà de 50%. Un tel réseau manque également de déterminisme, et les concepteurs d'architectures basées sur un tel réseau composent avec un pire cas de latence et de jigue, ce qui restreint le domaine d'emploi aux architectures temps réel « mou ». Par exemple, le transport de voix sur le réseau, qui est très sensible au jigue peut difficilement être envisagé sur un tel réseau, pas plus que des systèmes ayant des besoins en calcul de données à la milliseconde. De plus, si un nouvel équipement est ajouté à un tel réseau, avec de nouveaux flux de données, la qualification du réseau en termes de latence et de jigue est à refaire complètement. Le but de l'invention est alors de proposer un réseau avionique de communication amélioré. A cet effet, l'invention a pour objet un réseau avionique de communication en anneau, destiné à être embarqué à bord d'un aéronef et comprenant au moins trois nœuds de communication reliés entre eux en forme d'un anneau, chaque nœud de communication comportant au moins une paire de ports de communication et étant connecté directement entre un nœud précédent et un nœud suivant respectifs via deux ports distincts respectifs, les ports de communication de deux nœuds successifs de l'anneau étant connectés entre eux via une liaison filaire de données,au moins un nœud de communication comportant un module de séquencement configuré pour générer des trames de transport de données, chaque trame circulant en boucle successivement de nœud en nœud,chaque nœud de communication étant destiné à être relié à un équipement avionique respectif et comportant un module de traitement configuré pour, via les trames générées, recevoir des données à destination dudit équipement avionique de la part d'un autre équipement avionique et/ou pour envoyer des données depuis ledit équipement avionique à destination d'au moins un autre équipement avionique,à un instant temporel donné, un seul des nœuds de communication étant configuré pour générer les trames de transport de données, le module de séquencement étant activé pour un seul des nœuds de communication à la fois. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le réseau comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : chaque nœud de communication comporte le module de séquencement et le module de traitement ;au moins un nœud de communication comporte un module de surveillance configuré