基于动态设备定位技术的机载以太网环网系统设计

符腾飞

1引言

随着网络技术的发展，以太网技术在飞机上的运用越来越多，其中环网型架构在飞机上运用比较多，这种架构既可以节省布线又可以增加网络的可靠性。在环网网络中，随着机载终端设备增加，对于从终端设备的定位十分必要，常用的方式是静态的方式，通过维护人员设置每个设备的拨码开关或者插针方式实现，本文提出动态设备定位技术，机载终端设备可以动态获取IP地址，系统能够快速获取机载终端设备的位置信息。

2系统设计

系统主要由主终端和从终端组成，主终端网络端口和从终端的网络端口通过以太网环网进行相互连接，主终端的网络端口A和网络端口B固定不变，如网络端口A连接设备是左半舱，网络接口B连接的设备则是右半舱。

系统主要包括心跳设计、私有邻居发现协议和网络拓扑生成算法组成。

2.1心跳设计

主终端运行DHCP服务器协议，从终端运行着DHCP客户端协议，从终端会动态获取IP地址。从终端设备获取IP之后，会每隔1 s向主终端设备发送一次心跳信息。

2.2私有邻居发现协议

主终端和从终端都运行着私有邻居发现协议，该协议是基于网桥协议数据单元（BPDU）报文，BPDU报文的特点是设备收报文但是并不转发此类报文。从终端设备上电后会每隔10 s将数据报文从端口1和端口2发送出去，该数据报文主要包括消息识别码、消息长度以及本设备的MAC地址。例如从终端设备2上电或会通过端口1和端口2发送BPDU数据报文，与之相连接的从终端1会收到该报文，从设备1收到该报文后，判断是从设备1的端口2收到该报文的数据，将终端数据填入该数据报文的MAC地址信息。

2.3网络拓扑生成算法

主终端会收到从终端上报的心跳报文，主终端会优先搜索网络端口A相连接的设备。主终端会收到从设备1发送的BPDU报文，解析出BPDU报文里面的MAC地址，查询该MAC地址与从终端设备的心跳报文中数据位2开始的MAC地址相匹配，从而查询到该从终端设备。查询该从终端设备的心跳报文中2个网络端口连接设备的信息，其中一个网络端口连接的是主终端设备，如果另一个网络端口是连接的状态，另一个网络端口存储的MAC地址是下一个终端设备。取出另一个网络端口存储的MAC地址，查询该MAC地址与其中哪个从终端设备的心跳报文中数据位2开始的MAC地址相匹配，查询到下一个终端设备，依次类推，一致查询到下一级设备是主终端设备为止，说明环路形成。

如果环路断开，系统同样优选从端口A开始查询，直到查询的端口为断开状态为止，然后再从端口B开始查询。如果端口A是断开的情况下，从端口B开始查询，直到端口状态断开为止。

3實验结果

实验结果可以看出主终端可以快速搜索出从终端的位置信息。

4结束语

随着以太网的发展，以太网技术在航空中运用的越来越广泛，对于终端设备比较多的系统，环网型架构比较适合，这种架构可以通过一根网线将终端设备进行相互连接，并且一端网络断开后环网可以从另外一端恢复，这样既可以节省布线又可以增加网络的可靠性。在环网中，随着终端设备增加，对于终端设备的定位十分必要，采用静态的方式比较简单，终端设备根据拨码或者插针的不同设置不同的IP，但是这样增加了维护人员的工作量。本文提出动态设备定位技术，从设备可以动态获取IP地址，系统能够快速获取从设备的位置信息，需要更换设备时，使用任意同类备用产品更换即可，大大减轻了维修人员的工作量。