TSN与1553B协议安全转换装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种TSN与1553B协议安全转换装置和方法，该装置包括：TSN协议栈子模块、1553B协议栈子模块以及协议转换子模块；其中，1553B协议栈子模块与1553B总线连接，TSN协议栈子模块与TSN以太网连接；协议转换子模块用于从1553B协议栈子模块接收1553B消息，并将接收到的1553B消息分类、映射、封装为带VLAN的以太网广播报文，以经由TSN协议子模块流识别后根据流服务质量进行广播转发；并且其中，协议转换子模块还用于从TSN协议栈子模块接收以太网格式的1553B协议帧，并将接收到的以太网格式的1553B协议帧转换为1553B消息，以经由1553B协议栈子模块发送到1553B总线。1553B协议栈子模块发送到1553B总线。1553B协议栈子模块发送到1553B总线。

【技术实现步骤摘要】
TSN与1553B协议安全转换装置和方法


[0001]本专利技术涉及时间敏感网络TSN融合异构总线1553B的芯片实现领域，尤其涉及一种TSN与1553B协议安全转换装置和方法。

技术介绍

[0002]IEEE 802.1TSN任务组定义了具有超低时延和抖动、高可靠的确定性时间敏感网络TSN。协议802.1Qbv及802.1Qci确保周期消息的实时性，802.1Qbu(802.3br)可解决非周期消息的实时性，802.1cb解决以太网的可靠性。以太网在解决了确定性和高可靠性问题后，因其低成本、高性能等特点被寄望应用于各个领域如工业互联网、车载、航空航天等，一些传统总线或网络正在向TSN网络迁移。
[0003]同时1553B总线因其实时性和可靠性在过去三四十年中被广泛用于航空、航天、兵器或船舶等系统中，但其最大只有1Mbps的带宽和越来越庞大复杂的系统导致其已经不能适应当前高度信息化和智能化的发展需要，而TSN可成为1553B一种比较理想的迁移升级技术。
[0004]1553B网络或设备在逐步向以太网迁移的过程中，如何实现1553B与以太网两个异构网络的转换方案及如何解决转换中的问题，如数据映射及转发、报文分类及调度(服务质量Qos)等，当前已经提出了不少的方法，如李文健等所著的专利《一种基于1553B协议的以太网通信系统》(公布号：CN108011797)将1553B消息映射到二层以太网帧中以解决数据映射和转发问题，在汪清等人所著的专利《兼容时间触发以太网与1553B的航天以太网通信方法》(公布号：CN105991384)中将1553B数据映射到时间触发以太网中(TTN)。
[0005]上文中提到的现有技术《一种基于1553B协议的以太网通信系统》解决了以太网帧和1553B数据的映射及转发问题，但是缺少了如何进行数据分类及如何实现以太网的实时性等Qos问题，同时使用单播转发数据无法实现1553B总线监测器(BM)设备的功能。《兼容时间触发以太网与1553B的航天以太网通信方法》将1553B数据映射到三层IP网络，实现复杂，且非周期的紧急数据的时延存在不确定性。同时以上两种方法缺少以太网安全性方面的考虑。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种TSN与1553B协议安全转换装置和方法，本专利技术比较完善地实现了TSN网络和1553B网络的兼容互通，保证1553B数据在以太网中传输的实时性和安全性，可实现1553B总线及设备RT、BC和BM到TSN的平滑迁移及其升级改造和扩展，或用作1553B的透明网桥设备。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种TSN与1553B协议安全转换装置，其包括：TSN协议栈子模块、1553B协议栈子模块以及协议转换子模块；其中，所述1553B协议栈子模块与1553B总线连接，所述TSN协议栈子模块与TSN以太网连接；所述协议转换子模块用于从所述1553B协议栈子模块接收1553B消息，并将接收到的1553B消息分类、映射、封装
为带VLAN的以太网广播报文，以经由所述TSN协议子模块流识别后根据流服务质量进行广播转发；并且其中，所述协议转换子模块还用于从所述TSN协议栈子模块接收以太网格式的1553B协议帧，并将接收到的以太网格式的1553B协议帧转换为1553B消息，以经由所述1553B协议栈子模块发送到1553B总线。
[0008]在进一步的技术方案中，所述协议转换子模块接收到1553B消息时，在完成地址、广播域、服务等级Cos映射后，将1553B消息作为以太网的载荷封装到以太网帧中，以交给所述TSN协议栈子模块进行转发处理。
[0009]在进一步的技术方案中，所述协议转换子模块在映射时，以太网目的MAC地址为广播地址，源MAC地址为发送1553B消息的1553B端口的虚拟MAC地址，为每个1553B总线指定一个VLAN ID，用VLAN的COS域表达1553B消息的分类结果，并利用EtherType进行1553B协议帧的识别。
[0010]在进一步的技术方案中，所述协议转换子模块根据1553B消息的命令字或者连同数据字内容对1553B消息进行分类，在所述TSN协议栈子模块和TSN网络，流识别通过{源MAC,VLAN ID，COS，EtherType}来完成，并由TSN网络完成各自的服务质量Qos。
[0011]在进一步的技术方案中，所述协议转换子模块接收到从以太网广播过来的以太网格式的1553B协议帧时，直接将包括VLAN域在内的以太网头及填充字段去除，得到1553B消息，然后转发给所述1553B协议栈子模块。
[0012]在进一步的技术方案中，通过所述协议转换子模块或所述TSN协议栈子模块将非1553B协议帧过滤掉。
[0013]在进一步的技术方案中，所述TSN协议栈子模块通过以太网进行数据转发时，使用MACSEC进行数据加密。
[0014]本专利技术还提供了一种TSN与1553B协议安全转换方法，其通过如上所述的装置实现TSN与1553B协议安全转换，其中，通过所述协议转换子模块从所述1553B协议栈子模块接收1553B消息，并将接收到的1553B消息分类、映射、封装为带VLAN的以太网广播报文，以经由所述TSN协议子模块流识别后根据流服务质量进行广播转发；并且其中，通过所述协议转换子模块从所述TSN协议栈子模块接收以太网格式的1553B协议帧，并将接收到的以太网格式的1553B协议帧转换为1553B消息，以经由所述1553B协议栈子模块发送到1553B总线。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的TSN与1553B协议安全转换装置的系统框图；
[0016]图2是本专利技术的数据封装映射的示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0018]本专利技术的设计要点如下：
[0019]1.设置TSN协议栈模块、协议转换模块、1553B协议栈模块。
[0020]2.1553B设备发送数据时，协议转换模块完成地址、广播域、服务等级(Cos)映射后，将1553B消息作为以太网的载荷封装到以太网帧中，交给TSN协议栈模块进行处理。以太
网设备向1553B设备发送消息时，协议转换模块进行解封后，将1553B消息交给1553B协议栈模块进行处理。
[0021]3.TSN协议栈模块负责完成以太网帧的加解密、交换转发及Qos保证，1553B协议栈模块完成1553B的数据收发。
[0022]图1为1553B与TSN协议转换系统抽象出来的系统模型，一端连接TSN以太网(具体地，通过TSN协议栈子模块与TSN以太网连接)，另一端连接1553B总线(具体地，通过1553B协议栈子模块连接1553B总线)，1553B总线采用指令/响应型通信协议，它有三种终端类型：总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监视器(BM)。本专利技术的1553B与TSN协议转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TSN与1553B协议安全转换装置，其特征在于，包括：TSN协议栈子模块、1553B协议栈子模块以及协议转换子模块；其中，所述1553B协议栈子模块与1553B总线连接，所述TSN协议栈子模块与TSN以太网连接；所述协议转换子模块用于从所述1553B协议栈子模块接收1553B消息，并将接收到的1553B消息分类、映射、封装为带VLAN的以太网广播报文，以经由所述TSN协议子模块流识别后根据流服务质量进行广播转发；并且其中，所述协议转换子模块还用于从所述TSN协议栈子模块接收以太网格式的1553B协议帧，并将接收到的以太网格式的1553B协议帧转换为1553B消息，以经由所述1553B协议栈子模块发送到1553B总线。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述协议转换子模块接收到1553B消息时，在完成地址、广播域、服务等级Cos映射后，将1553B消息作为以太网的载荷封装到以太网帧中，以交给所述TSN协议栈子模块进行转发处理。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述协议转换子模块在映射时，以太网目的MAC地址为广播地址，源MAC地址为发送1553B消息的1553B端口的虚拟MAC地址，为每个1553B总线指定一个VLAN ID，用VLAN的COS域表达1553B消息的分类结果，并利用EtherType进行1553B协议帧的识别。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述协议转换子模块根据1553B消息的命令字或者连同数据字内容...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘端，
申请(专利权)人：昆高新芯微电子江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：