一种空地数据通信控制系统的制作方法

专利名称：一种空地数据通信控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空地数据通信控制系统，属于航空通信技术领域。
背景技术：
从国际与国内上来看，近些年，航空运输的增长已进入了新的阶段，据预测，到2010 年内世界空中旅客运输的年增长率为8%。飞行流量的增加要求航空通信系统能够快速、准 确、可靠地交换航空及飞行信息，并能进行自动化的处理。
空地数据通信系统具有空地数据处理以及链路控制等功能。链路控制是数据交换处 理的基础，而空地数据处理又是空地数据通信系统的目的所在。所以设计以及在软件层面 上实现空地数据链路管理以及数据处理部分就是空地数据通信系统实现的主要内容。
传统的空地数据通信系统，传输速率以及系统的可扩展性都有很大的限制，非常不适 应于日益增长的航空通信容量需求。而对于要求安全性极高的机载设备而言，硬件升级是 需要很长验证过程的，所以这就给空地数据通信系统软件的改进设计提出了很高的要求。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提出一种具有高速率的空地数 据通信控制系统，该系统明显的提高了空地数据传输容量，并且具有很强的扩展性能，适 应日益增长的航空通信要求。
本发明的技术解决方案 一种空地数据通信控制系统，包括飞机通信控制系统和 地面通信控制系统，飞机或地面通信控制系统包括链路管理控制模块、航空数据传输 处理模块、队列管理模块、存储缓存模块、定时器模块，其中
地面链路管理控制模块，产生具有链路建立及断开功能的交互帧，同时还产生带 有该地面站信息的广播帧，与飞机端进行链路管理控制；所述的交互帧通过队列管理 模块进行数据传递；地面站广播帧通过无线链路接口直接发送飞机端；地面站链路管 理控制模块在链路建立成功后为地面站的航空数据处理管理建立数据传输处理实体结 构并进行初始化，为航空数据传输处理模块传输数据做准备；
飞机链路管理控制模块，产生具有链路建立、链路质量差及断开功能的交互帧， 与地面站进行链路管理控制；所述的交互帧通过队列管理模块进行数据传递；飞机链 路管理控制模块监测无线链路接口的信号质量，从而判断是否需要建立、链路质量差 及断开；飞机链路管理控制模块在链路建立成功后为其航空数据处理管理建立数据传输处理实体结构，为航空数据传输处理模块传输数据做准备；
航空数据传输处理模块，用于对己建立的空地数据链路上的数据进行控制处理， 分为数据发送与数据接收两个过程，数据发送过程主要是接收上层应用管理送来的数 据，并对该数据进行封装处理形成信息帧或接收到对端信息帧的情况下产生监督帧， 监督帧用来对信息帧进行确认，然后将信息帧和监督帧传送给队列管理模块；数据接 收过程是接收队列管理模块分类后的信息帧和监督帧，将其中信息帧和监督帧根据当前 的状态进行组合判断处理，并将处理后的信息帧中的数据递交上层应用管理；
队列管理模块，分为发送队列处理和接收队列处理，发送队列接收数据帧，数据 帧包括来自飞机或地面站链路管理控制模块的交互帧及航空数据传输处理模块的信息 帧与监督帧，将数据帧分别放入交互帧队列、信息帧队列、监督帧队列和重传队列， 并按照交互帧、监督帧和信息帧队列的优先级顺序对数据帧进行处理，所述的重传队 列放置未被确认的信息帧，重传队列接受定时器管理模块的控制；接收队列的处理主 要是接收存储缓存模块的数据，然后进行分类，再将信息帧和监督帧递交给航空数据 传输处理模块，将交互帧递交给飞机或地面站链路管理控制模块
存储缓存模块，接收队列管理模块的数据，用于在无线链路信道处理忙的情况下， 用作暂存待要发送的数据；接收来自无线链路接口的数据，并且用于上传递交给队列 管理模块；
定时器模块，为队列管理模块的重传队列提供定时服务。 所述的地面链路管理控制模块的实现如下
步骤1、建立地面链路管理实体结构链表并对实体结构链表进行初始化，该实体 结构链表主要将可能建立的所有链路管理实体结构全部链接起来管理；所述的初始化 还包括生成广播帧，并且对外广播；
步骤2、如果有需要建立对等的链路请求，则该模块建立相应的链路管理实体结 构，并且将其加入到链路管理实体结构链表中，链路管理实体结构链表中主要包括有 链路编号、链路状态、链路质量的状态参数；
步骤3、对等链路建立成功，建立相应的航空数据传输处理实体结构，此时航空 数据传输处理模块可以开始收发数据功能；
步骤4、进入状态转化阶段，该状态转化包括链路建立就绪及链路断开状态，配 合空地数据通信链路交互帧进行状态控制；
步骤5、地面链路管理控制模块接收到飞机发送的链路断开交互顿,产生该交互帧的回复帧，状态转化到链路断开状态；
步骤6、自动断开该链路并且清除该链路管理实体结构。 所述的飞机链路管理控制模块的实现如下
步骤1、建立飞机链路管理实体结构链表并对该实体结构链表进行初始化，该实 体结构链表主要将可能建立的所有链路管理实体结构全部链接起来管理；
步骤2、如果接收到地面站发来的广播帧，并且希望和该地面站建立连接，则发 出链路建立请求，等待地面站回复；
步骤3、接收到地面站发送的链路建立回复，建立相应的链路管理实体结构并将 其加入链路管理实体结构链表中；
步骤4、对等链路建立成功，建立相应的航空数据传输处理实体结构，此时航空 数据传输处理模块可以开始收发数据功能；
步骤5、进入状态转化阶段，该状态转化包括链路建立就绪、链路质量差以及链 路断开状态，配合航空地数据通信链路交互帧进行状态控制；
步骤6、在发现链路质量不符合要求的情况下，发送断开当前链路的交互帧，将 自身的状态转换到链路质量差状态；
步骤7、在收到断开链路交互帧的回复帧后，转换到链路断开状态，自动断开该 链路并且清除该链路管理实体结构。
所述的航空数据传输处理模块的组合判断处理过程如下如果传输状态为数据传输 就绪状态且接收的数据帧为信息帧，则根据信息帧的状态参数来改变数据传输处理实体结 构中的状态参数，并将信息帧中的原始信息，递交给上层应用管理模块，产生对该信息帧 用于确认的监督帧，传送给队列管理模块用于发送对端，且传输状态仍为数据传输就绪状 态，所述的数据传输就绪状态指数据传输处理实体结构初始化结束后，准备进行数据收发 的状态；如果传输状态为数据传输就绪状态且接收的数据帧为用于数据确认的监督帧，则 根据该监督帧的状态参数对重传队列中的信息帧进行确认，以便重传队列对已确认的信息 帧进行删除，且传输状态仍为数据传输就绪状态；如果传输状态为数据传输就绪状态且接 收到的是无效数据帧，无效数据帧是指接收的数据帧的状态参数错误，则发送用于帧拒绝 的监督帧，且进入帧拒绝状态，所述的帧拒绝状态指在收到对端任何数据帧的情况下均不 接收的状态；如果传输状态为帧拒绝状态且接收到用于断开链路的监督帧，则进入传输断 开状态，不能在该条链路发送数据，传输断开状态指该链路无效的状态；如果传输状态为 帧拒绝状态且接收到用于帧拒绝确认的监督帧，则链路会重新初始化，数据传输处理实体结构会重新初始化，且传输状态会还原到数据传输就绪状态。
所述的队列管理模块进行队列管理的过程为当有数据处理模块及链路管理模块发送 来的数据帧时，首先判断接收的帧类型然后把数据帧放入相应的帧处理队列中，同时检测 该帧是否需要确认，决定是否重传或者发送数据包。队列管理模块接收数据的实现过程为 检测接收队列判断是否有缓存模块递交的数据帧，并对接收到的数据帧进行确认，对于不 同的帧类型进行不同的处理。队列管理模块中的重传队列接受定时器管理模块的控制过 程为重传队列当有未确认的信息帧放入时，定时器管理模块为其开启定时器处理， 在定时器超时的情况下，立即发送这段时间内未被确认的信息帧，发送优先级大于当 前的信息帧队列。
本发明与现有技术相比的优点在于-
(1) 本发明实现了链路管理和数据处理功能的分离，将交互帧以及信息帧的处理递 交给不同的模块，极大地提高了数据处理效率；同时也在系统中添加了存储缓存模块，这 可以在信道繁忙或者系统处理数据繁忙的时候临时存储数据，也提高了数据传输处理的容 量，适应日益增长的航空通信要求。
(2) 在本发明中，除了定时器以外，各个模块之间的联系全部是靠数据帧的传输， 不涉及控制部分的交互，所以非常适合功能模块的增加,可扩展性极强。


图1为本发明空地数据通信控制系统结构图2为图1所示的地面多链路管理控制模块的实现过程；
图3为图1所示的航空数据传输处理模块的实现过程；
图4为本发明的航空数据传输处理模块中的接收过程中组合判断的实现过程；
图5为图1所示的队列管理模块数据发送与接收实现过程，其中图5a为发送队列实
现过程，图5b为接收队列的实现过程。 '
具体实施例方式
如图1所示，本发明包括飞机通信控制系统和地面通信控制系统，飞机或地面站通 信控制系统包括链路管理控制模块、航空数据传输处理模块、队列管理模块、存储缓存 模块、定时器模块，其中飞机通信系统和地面通令系统中除地面链路管理控制模块和飞机 链路管理控制模块两者功能不同外，其它的功能模块一航空数据传输处理模块、队列管理 模块、存储缓存模块、定时器模块实现的功能均相同；
本发明的空地数据通信控制系统各模块之间的工作过程为首先是链路建立过程，这个过程主要依靠地面和飞机链路管理控制模块完成。地面链 路管理控制模块和飞机链路管理控制模块在工作过程中有很大不同，地面链路管理控制模 块在工作过程中，始终会生成地面站广播帧，该地面广播帧不通过队列管理模块而直接通 过无线链路接口发送出去。这样的方法可以使得地面广播帧具有最大的传送优先权从而使 得经过的飞机都可以接收到。如果接收到地面广播帧的飞机希望可以和此地面站建立连 接，则通过自身的飞机链路管理控制模块生成链路建立交互帧，并传递给队列管理模块， 队列管理模块判别数据帧类型，并把它放入交互帧传送队列，如果此时没有其他数据帧需 要发送，则队列管理模块又将交互帧传送给存储缓存模块，存储缓存模块通过无线链路接 口将链路建立交互帧发送给地面站。地面站接收到该交互帧，通过存储缓存模块递交给队 列管理模块，队列管理模块通过数据帧判断出是交互帧则递交给地面链路管理模块。该地 面链路管理模块如果接受飞机建立链路的要求，则会产生一个确认链路建立的交互帧以同 样的方式传送给飞机的链路管理模块，地面站在发送该确认链路建立交互帧后，为航空数 据传输处理模块建立相应的数据传输实体结构并且初始化；而飞机端在接收到确认链路交 互帧后，也为飞机的航空数据传输处理模块建立相应的数据传输实体结构并且初始化。此 时，链路建立过程完毕。数据传输过程开始，飞机或者地面站的上层应用管理如果有信息 要发送，则直接发送给航空数据传输处理模块，该模块对信息帧进行封装后传递给队列管 理模块，队列管理模块根据帧类型将信息帧归类到信息帧传送队列，并且根据是否需要确 认将其备份放入重传队列。队列管理模块会根据数据帧的优先级顺序将数据帧依次发出， 当有大量信息帧发出到存储缓存模块时，该模块会暂存这些信息帧，并且按照信道的忙闲 适时发送。当对端无线链路接口接收到信息帧，向上递交给存储缓存模块，进一步递交给 队列管理模块，队列管理模块判断是信息帧就进一步递交给航空数据传输处理模块，该模 块解封装信息帧，将信息部分传送给上层应用管理，同时产生对应信息帧的监督帧(监督 帧是对信息帧的确认数据帧)，以相同的传递顺序传送给发送端。发送端的队列管理模块 接收到监督帧，首先重启信息帧的定时器，同时删除重传队列中被确认的信息帧备份。此 时，完成数据交换的一次完整过程。在整个过程中，定时器模块也起着重要作用，在队列 管理模块中重传队列中有需要确认的数据帧插入的时候，就会向定时器管理模'块申请定时 器，在定时器超时的情况下，信息帧队列会立刻发送在这段时间内还未收到确认的数据帧。 这是在链路建立和数据正常收发的情况，飞机在与地面站进行数据传输的过程中，飞 机链路管理控制模块始终检测无线链路的信道质量，如果在信号质量很差的情况下，该模 块会产生一个要求断开当前链路的交互帧且传递给队列管理模块，队列管理模块将其放入交互帧队列，由于交互帧队列有比信息帧队列优先发送的级别，则队列管理模块会优先将 交互帧发送给存储缓存模块且通过无线链路接口发送给地面站。地面站队列管理模块判别 数据帧类型并将此交互帧发送给地面链路管理控制模块，地面链路管理控制模块在收到该 交互帧后，同时也产生一个确认断开的交互帧以相同的流程发送给飞机。地面站在发送确 认断开交互帧后，会清除对应该链路的数据传输处理实体结构，并且停止当前传输。而飞 机链路管理控制模块在接收到确认链路断开交互帧后，也会清除相应数据传输处理实体结 构，停止当前传输，当前传传输正式断开。
图2为地面链路管理控制模块多链路实现的流程图，包括以下过程 地面链路管理控制模块由于需要与其服务范围内的飞机进行数据通信，所以地面链 路管理控制模块需要多链路管理控制的实现，该模块通过两种机制保证多链路管理控制功 能的完成。首先，地面链路管理控制模块通过无线链路接口不停传送地面站广播帧，以便 使经过的飞机都可以接收到。另一方面，地面链路管理控制模块为每一条链路连接建立相 应的链路管理实体结构，从而进行正常的链路控制管理。具体的实现步骤如下
步骤1、地面链路管理控制模块首先进行初始化过程，其中包括有建立地面链路 管理结构链表并对其进行初始化，该链表主要存储有可能建立链接的链路管理实体结 构。除此之外，该模块的初始化还包括一个过程对外发送广播帧，该广播帧带有地 面站的参数信息，并且通过无线链路接口直接发送出去，并且该广播帧的发送在数据 传输过程中一直对外进行；
步骤2、当该模块收到对等的链路请求时，立刻建立相应的链路管理实体结构， 该实体结构可以实现端到端的数据传输，其主要承载的实体信息包括链路编号、链 路状态、链路质量等，此后把建立好的链路实体加入到链路管理链表中等待连接建立 后发送，实体信息的发送也是地面链路管理控制模块的主要任务；
步骤3、由于对等链路建立成功，实体创建也完成，此时需要建立链路传输实体
管理结构，对刚创建好的实体进行管理。实体结构中包括当前链路编号、质量状态参 数以及链路编号的信息。实体管理结构管理的内容包括帧格式创建，实体链表指针指 向位置的初始化，遇到多个实体数据如何组织以及分析航空数据传输处^l模块当前的 状态，以适应多次连续的数据发送，保证链路传输不间断。实体管理结构接收数据链
路交互帧，同时判断当前实体所属的状态，为下一步时序状态如何转换提供依据；
步骤4、在实体管理模块对状态进行判断之后，地面链路管理控制模块进入状态 转换阶段。状态机提供一个门限值与数据管理控制实体中的数据进行比较，根据比较的结果判断出空地数据通信链路交互帧可能具有的状态特征是以下三种中的哪一种 链路建立就绪、链路质量差以及链路断开。状态机根据时序以及以上三种状态对流程 进行转化，以供后续步骤对相应状态进行处理；
步骤5、由于可能出现由于链路质量差造成的链路通信暂时中断的情况，所以地 面链路管理控制模块需要实时査询链路是否断开，如果收到飞机向其发送的交互帧， 地面链路管理控制模块分析其中的状态信息，如果飞机指示断开链路，状态机自动把 状态转换到链路断开状态，进行个别处理，同时地面发送回复帧，以便于重新建立链 路或者在链路没有数据需要发送时断开链路，以免影响链路工作的连续性并且提高运 行效率；
步骤6、在链路通信完毕之后断开连接，减少不必要的资源浪费，清除相应的实 体管理结构为下一次再发送数据做好准备，减少两次发送的相互干扰。至此整个过程 结束。
图3为空地数据通信系统中飞机链路管理控制模块实现的流程图，包括以下步
骤
步骤l、同地面链路管理控制模块类似，首先创建链路管理实体结构链表，并且 对链表进行初始化。该链表搜索全部可能建立的链路管理实体结构，用数据结构将它 们连接在一起，便于群体数据的组织，当组织好数据之后将它们封装在链路管理实体 结构中等待查询。
步骤2、飞机端天线接收地面发送过来的广播帧，分析广播帧里面包含的信息， 并对信息进行判断，如果此时飞机要求和地面进行通信，则通过飞机端天线发送链路 建立请求，请求数据中包括飞机状态参数，链路质量参数等重要信息同时等待地面的 回复的广播帧，收到回复后分析广播帧里面的数据是同意建立链路还是延迟建立链路。
步骤3、飞机端接收到地面建立链路回复后， 一旦链路成功建立，飞行链路管理 模块把链路质量参数，链路编号等信息封装到飞行链路管理实体结构中，再把封装好 的实体结构加入链路管理实体结构链表中。做好将创建好的实体结构中的数据通过无 线链路发送的准备。
步骤4、等待对等链路建立成功，传输过程随即开始，首先建立链路管理实体结 构，对传输时序、帧格式、链路连接时间等参数进行定义和初始化，将步骤1中创建 好的实体结构进行打包封装，航空数据传输处理模块同时开始数据收发，传输过程开 始。200810227445.8
步骤5、状态机对状态进行判断和转化。航空数据链传输存在三种状态，它们是 链路建立就绪、链路质量差以及链路断开。状态机用门限值与链路管理实体结构中的 数据进行比较，判断出航空数据传输过程目前处于何种状态，并且依据一定时序进行 相应转化。此时状态机按照时序同步接收状态交互帧，配合状态交互帧进行状态控制。
步骤6、. 一旦状态机判断目前链路质量差，也即链路质量不符合传输要求的情况
下，为了防止数据丢失节省链路资源，并且有利于重传，状态机将发送链路断开交互 帧，并且随即将自身状态转换到链路质量差的状态，等待地面回复帧。
步骤7、当收到链路交互帧的回复帧之后，状态机将链路状态转换到链路断开状 态，此时确定断开链路，清除旧的链路管理实体结构，为重传做好准备。
图4为航空数据处理模块中根据数据传输状态进行数据处理的过程图，该处理过 程主要采用接收数据帧与数据传输状态组合判定的过程，航空数据传输处理模块主要 存在数据传输就绪状态、帧拒绝状态、传输断开状态等，运行过程如下
首先对传输来的数据帧进行判断，由于数据帧中含有两部分信息， 一部分是数据 帧的控制域，另一部分是数据帧的信息域。控制域里面包含数据帧类型以及传输状态。 每种帧类型用两个比特来表示属于监督帧还是交互帧；其中监督帧又分为用于确认的
监督帧和用于帧拒绝的监督帧；传输状态存放在控制域的状态位中，同样通过两个比 特来表示，与数据帧类型对应。如果接收到的数据帧为信息帧，就将信息帧里面的原 始信息递交给上层应用管理模块。由于信息帧在传递原始数据的同时还捎带传送流量 控制和差错控制信息，空地数据通信系统通过这些参数判断链路质量好坏、数据中是 否有误码等，继而根据这些参数来改变数据传输处理实体结构中的状态参数。传输实
体中的参数被改变之后，即可进入数据收发的状态；如果传输状态为数据传输就绪状 态，且接收的数据帧为用于数据确认的监督帧，则根据监督帧中的状态参数对信息帧 进行确认，对于已经确认的信息帧进行删除。监督帧中的帧校验序列字段是一个16 比特的序列。它具有很强的检错能力，它能检测出在任何位置上的3个以内的错误、 所有的奇数个错误、16个比特之内的连续错误以及大部分的大量突发错误。监督帧专 门用来传送控制信息，当流量和差错控制信息没有可用的信息帧传送时，需要用监督 帧来传送，且传输状态仍保持数据传输就绪状态不变；如果传输状态为数据传输就绪 状态且收到的是无效数据帧，则发送拒绝帧同时进入帧拒绝状态。由于链路质量和噪 声干扰等因素，在传输过程中会导致信息帧中的状态参数错误，错误的信息不能被队 列管理模块识别并进行相应处理，所以这里必须对是否收到无效数据帧进行检测；如果传输状态为帧拒绝状态，且接收到断开帧，则进入传输断开状态，不能在该条链路 发送数据，此时这条传输链路无效，数据帧必须通过其它链路传送；如果传输状态为
帧拒绝状态，且接收到无编号确认帧，则链路会重新启动，数据传输控制结构会重新 初始化，且传输状态会还原到数据发送就绪状态。无编号确认帧是帧拒绝状态下唯一 的确认帧，目的就是使得当前链路能够重新启动，该帧的信息段包含了用户发送的数 据，该帧到达接收端后，传输实体按帧校验序列字段的内容检查传输错误，如没有错
误，则将信息字段的内容送到队列管理模块；如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收 是否正确，接收端都不给发送端任何回答。
图5为图1所示空地数据通信系统中队列管理模块发送队列和接收队列的实现流 程图，其中图5a为发送队列实现过程，图5b为接收队列的实现过程包括以下步骤
如图5a所示，对于发送队列，队列管理模块接收来自数据处理模块以及链路管 理模块的数据帧并判断数据帧类型，把不同类型的数据帧放入对应的帧数据队列中。 对于分类好的数据帧，队列管理模块同时还需要检验该数据帧是否需要确认，也就是 数据帧的控制比特位P/F是否为1 (该比特位在发送端P比特位置1的话，通信对端 就必须对此数据帧确认，且在确认帧中将F比特位置1)。如果需要对该数据帧进行 确认，则将发送数据帧放到重传队列同时定时器管理模块为其开启定时器。在接收到 该数据帧的确认帧后，从该重传队列中删除，反之则在定时器超时的情况下，重新发 送重传队列中的数据帧，最后将数据传给存储缓存模块。
如图5b所示，对于接收队列，队列管理模块检测接收队列，判断是否有存储缓 存模块递交的数据帧到来，有则用数据接收函数来接收，继而对接收到的数据帧进行 判断，如果是确认帧则给重传队列，将等待确认的数据帧销毁，同时通知定时器模块 重新启动定时器，反之则需要判断该数据帧类型；如果是信息帧或者监督帧，则将数 据帧传送给航空数据传输处理模块进行进一步处理；如果是链路交互帧，则需要递交 给链路管理控制模块用作链路管理使用，完成数据队列接收功能。
本发明未详细阐述的技术属于本领域公知的技术。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种空地数据通信控制系统，其特征在于包括飞机通信控制系统和地面通信控制系统，飞机或地面通信控制系统包括链路管理控制模块、航空数据传输处理模块、队列管理模块、存储缓存模块、定时器模块，其中地面链路管理控制模块，产生具有链路建立及断开功能的交互帧，同时还产生带有该地面站信息的广播帧，与飞机端进行链路管理控制；所述的交互帧通过队列管理模块进行数据传递；地面站广播帧通过无线链路接口直接发送飞机端；地面站链路管理控制模块在链路建立成功后为地面站的航空数据处理管理建立数据传输处理实体结构并进行初始化，为航空数据传输处理模块传输数据做准备；飞机链路管理控制模块，产生具有链路建立、链路质量差及断开功能的交互帧，与地面站进行链路管理控制；所述的交互帧通过队列管理模块进行数据传递；飞机链路管理控制模块监测无线链路接口的信号质量，从而判断是否需要建立、链路质量差及断开；飞机链路管理控制模块在链路建立成功后为其航空数据处理管理建立数据传输处理实体结构，为航空数据传输处理模块传输数据做准备；航空数据传输处理模块，用于对已建立的空地数据链路上的数据进行控制处理，分为数据发送与数据接收两个过程，数据发送过程主要是接收上层应用管理送来的数据，并对该数据进行封装处理形成信息帧或接收到对端信息帧的情况下产生监督帧，监督帧用来对信息帧进行确认，然后将信息帧和监督帧传送给队列管理模块；数据接收过程是接收队列管理模块分类后的信息帧和监督帧，将其中信息帧和监督帧根据当前的状态进行组合判断处理，并将处理后的信息帧中的数据递交上层应用管理；队列管理模块，分为发送队列处理和接收队列处理，发送队列接收数据帧，数据帧包括来自飞机或地面站链路管理控制模块的交互帧及航空数据传输处理模块的信息帧与监督帧，将数据帧分别放入交互帧队列、信息帧队列、监督帧队列和重传队列，并按照交互帧、监督帧和信息帧队列的优先级顺序对数据帧进行处理，所述的重传队列放置未被确认的信息帧，重传队列接受定时器管理模块的控制；接收队列的处理主要是接收存储缓存模块的数据，然后进行分类，再将信息帧和监督帧递交给航空数据传输处理模块，将交互帧递交给飞机或地面站链路管理控制模块；存储缓存模块，接收队列管理模块的数据，用于在无线链路信道处理忙的情况下，用作暂存待要发送的数据；接收来自无线链路接口的数据，并且用于上传递交给队列管理模块；定时器模块，为队列管理模块的重传队列提供定时服务。
2、 根据权利要求l所述的空地数据通信控制系统，其特征在于所述的地面链路 管理控制模块的实现如下步骤1、建立地面链路管理实体结构链表并对实体结构链表进行初始化，该实体 结构链表主要将可能建立的所有链路管理实体结构全部链接起来管理；所述的初始化 还包括生成广播帧，并且对外广播；步骤2、如果有需要建立对等的链路请求，则该模块建立相应的链路管理实体结 构，并且将其加入到链路管理实体结构链表中，链路管理实体结构链表中主要包括有 链路编号、链路状态、链路质量的状态参数；步骤3、对等链路建立成功，建立相应的航空数据传输处理实体结构，此时航空 数据传输处理模块可以开始收发数据功能；步骤4、进入状态转化阶段，该状态转化包括链路建立就绪及链路断开状态，配 合空地数据通信链路交互帧进行状态控制；步骤5、地面链路管理控制模块接收到飞机发送的链路断开交互帧，产生该交互 帧的回复帧，状态转化到链路断开状态；步骤6、自动断开该链路并且清除该链路管理实体结构。
3、 根据权利要求l所述的空地数据通信控制系统，其特征在于所述的飞机链路 管理控制模块的实现如下-步骤1、建立飞机链路管理实体结构链表并对该实体结构链表进行初始化，该实 体结构链表主要将可能建立的所有链路管理实体结构全部链接起来管理；步骤2、如果接收到地面站发来的广播帧，并且希望和该地面站建立连接，则发 出链路建立请求，等待地面站回复；步骤3、接收到地面站发送的链路建立回复，建立相应的链路管理实体结构并将 其加入链路管理实体结构链表中；步骤4、对等链路建立成功，建立相应的航空数据传输处理实体结构，此时航空 数据传输处理模块可以开始收发数据功能；步骤5、进入状态转化阶段，该状态转化包括链路建立就绪、链路质量差以及链 路断开状态，配合航空地数据通信链路交互帧进行状态控制；步骤6、在发现链路质量不符合要求的情况下，发送断开当前链路的交互帧，将 自身的状态转换到链路质量差状态；步骤7、在收到断开链路交互帧的回复帧后，转换到链路断开状态，自动断开该 链路并且清除该链路管理实体结构。
4、 根据权利要求l所述的空地数据通信控制系统，其特征在于所述的航空数据 传输处理模块的组合判断处理过程如下如果传输状态为数据传输就绪状态且接收的数 据帧为信息帧，则根据信息帧的状态参数来改变数据传输处理实体结构中的状态参数，并 将信息帧中的原始信息，递交给上层应用管理模块，产生对该信息帧用于确认的监督帧， 传送给队列管理模块用于发送对端，且传输状态仍为数据传输就绪状态，所述的数据传输 就绪状态指数据传输处理实体结构初始化结束后，准备进行数据收发的状态；如果传输状 态为数据传输就绪状态且接收的数据帧为用于数据确认的监督帧，则根据该监督帧的状态 参数对重传队列中的信息帧进行确认，以便重传队列对已确认的信息帧进行删除，且传输 状态仍为数据传输就绪状态；如果传输状态为数据传输就绪状态且接收到的是无效数据 帧，无效数据帧是指接收的数据帧的状态参数错误，则发送用于帧拒绝的监督帧，且进入 帧拒绝状态，所述的帧拒绝状态指在收到对端任何数据帧的情况下均不接收的状态；如果 传输状态为帧拒绝状态且接收到用于断开链路的监督帧，则进入传输断开状态，不能在该 条链路发送数据，传输断开状态指该链路无效的状态；如果传输状态为帧拒绝状态且接收 到用于帧拒绝确认的监督帧，则链路会重新初始化，数据传输处理实体结构会重新初始化， 且传输状态会还原到数据传输就绪状态。
5、 根据权利要求1所述空地数据通信控制系统，其特征在于所述的队列管理模块 进行队列管理的过程为当有数据处理模块及链路管理模块发送来的数据帧时，首先判断接收的帧类型然后把数据帧放入相应的帧处理队列中，同时检测该帧是否需要确认，决定是否重传或者发送数据包。队列管理模块接收数据的实现过程为检测接收队列判断是否 有缓存模块递交的数据帧，并对接收到的数据帧进行确认，对于不同的帧类型进行不同的 处理。队列管理模块中的重传队列接受定时器管理模块的控制过程为重传队列当有未 确认的信息帧放入时，定时器管理模块为其开启定时器处理，在定时器超时的情况下， 立即发送这段时间内未被确认的信息帧，发送优先级大于当前的信息帧队列。
全文摘要
一种空地数据通信控制系统，包括飞机通信控制系统和地面站通信控制系统，飞机或地面站通信控制系统均包括多链路管理控制模块、航空数据传输处理模块、队列管理模块、存储缓存模块、定时器模块，其中地面站多链路管理控制模块和飞机多链路管理控制模块两者功能不同外，航空数据传输处理模块、队列管理模块、存储缓存模块、定时器模块两者实现的功能均相同。本发明该系统明显的提高了空地数据传输容量，并且具有很强的扩展性能，便于通信系统的改造升级。
文档编号H04L1/16GK101425977SQ20081022744
公开日2009年5月6日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者瑶 张, 张学军, 李清波 申请人:北京航空航天大学