設計揭秘：波音787夢幻班機電子網絡

前不久，波音787夢幻班機（Dreamliner）舉行了首飛儀式。這不僅是世界航空史上的一個重要事件，而且與我們每一個普通百姓的旅行生活息息相關。為什么？

首先，因為波音787夢幻班機的舒適性是空前的。其中比較顯著特色的是提高了艙內氣壓，從而使乘客感覺更加放松，更不容易產生疲勞感。

而且，因為波音787夢幻班機在環保方面具有指標性的意義。787堪稱是目前最綠色的客機，這應該歸功于它所配備的IMA（Integrated Modular Avionics，集成模塊化航空電子系統），在確保高性能的同時極大地縮減了設備的重量、占用的空間和能耗。減輕了機載設備的重量，就等于減少了燃油消耗，增加了航程，并且降低了二氧化碳的排放量。縮小了機載設備的體積，就等于提供了更多的空間來運載乘客、行李和貨物。

更高的舒適度，更綠色環保，所有這些，都離不開787的神經系統——電子網絡！

電子技術立大功！

波音787夢幻班機之所以能夠在能源利用率、適用范圍和乘客舒適度等諸多方面取得如此引人注目的成就，離不開大量電子與網絡新技術的支持。

近年來，航空電子技術在飛機制造業扮演者越來越重要的角色，波音787夢幻班機也是當代航空電子技術應用的代表之作，其數據通信系統由核心網絡（CORE NETWORK）、通用核心系統和空地數據鏈組成，尤其是無線網絡技術得到了大量應用。波音公司積極推廣的信息管理系統，如電子飛行包（EFB）、電子記錄本（ELB）、飛機狀態監控系統（AHM）等，都已成為波音787飛機的標準配置。

為了提高乘客的舒適度和娛樂性，波音787飛機的機上娛樂系統（IFE）采用無線技術，取消了座椅間和側壁板內的導線，座椅上的電子盒幾乎消失了，這些變化不僅可以增加乘客的座椅空間，而且也顯著降低了飛機的重量。同時，基于無線技術的IFE也更便于航空公司對飛機的客艙布局進行調整，來適應運輸市場的變化。

波音787飛機的CCS（COMMON CORE SYSTEM，通用核心系統）由GE公司提供，包括計算機、網絡和人機電子界面，構成了整架飛機的神經系統。它的基礎，也就是波音787飛機通用核心系統的基礎平臺，是風河公司的Wind River VxWorks 653實時操作系統。

ARINC 653（航空電子應用軟件標準接口）是為了滿足航空電子設備對高可靠性、高可用性以及高服務性的要求而推出的，用以規范航空電子設備和系統的開發。各大嵌入式開發商相繼推出支持ARINC 653且具有內核和應用保護機制的操作系統，Wind River VxWorks 653是其中最有代表性的一個。

Wind River VxWorks 653平臺提供嚴格、完整的ARINC 653集成化模塊航空電子設備(IMA)基礎架構，滿足了航空與國防行業公司的嚴格需求，幫助航空電子設備制造商們解決了關鍵任務級應用的安全性要求，同時還實現了非關鍵應用在共享計算平臺上的使用。

軟件平臺是基礎

不論是對飛機、航天器還是戰場上的電子協同單兵裝備，追求更小的體積、更輕的重量以及更豐富的功能，都是永無止境的。如今的電子和半導體技術已經十分發達，芯片集成度非常之高，可以制造出體積更小、重量更輕的機載電子系統來完成大量復雜的任務，但目前面臨的最大挑戰就是，在越來越多的功能性軟件共用性能高、體積小、重量輕的硬件部件時，這些任務在同一個硬件平臺上會不會相互干擾？會不會亂成一團？如果一個軟件崩潰了，別的軟件是不是會也隨之運行不下去？而且，任何一絲一毫的差錯，都意味著寶貴的生命或者巨額的財產損失。

更嚴峻的挑戰是，航空設備幾乎都是多廠商聯合提供，這就進一步增加了多種任務軟件共用電子平臺的難度。同時，在當今競爭極為激烈的航空航天與國防軍工市場，設備制造商必須在預算和時間要求都非常嚴苛的條件下推出功能非常豐富的產品。在達成這些商業目標的同時，這些設備的性能、安全性和可靠性還不能打任何折扣。時間緊，經費緊，但設備還必須確保安全可靠，因為這可是人命關天的事情。

例如787夢幻客機雖然是由波音制造，但其中的電子系統主體卻是由GE公司提供，而GE公司又選擇Intel全資子公司風河公司作為操作系統提供商。多種軟件應用來自多家廠商，這就給兼容性、安全性、可靠性帶來了更大的挑戰。為了應付這種挑戰，唯一的出路就是采用開放、靈活、標準化的架構，讓這么多不同的廠商在嚴格遵循開放標準的前提下，靈活地發揮各自的創造性。ARINC 653的核心就是一套工業標準，用來規范在時間和空間上如何來分隔計算機資源，確保無論再多的軟件運行在單一的硬件平臺上，都不會相互干擾和影響。

風河公司的Wind River VxWorks 653就是這樣一個久經考驗、達到商業級水平的操作系統平臺。

早在服務于波音787夢幻班機之前，風河公司已經在航空航天與國防領域服務超過26年，的Wind River VxWorks 653平臺更是其中的核心產品。就在不久前媒體有報道，在NASA的新一輪宇航計劃中，“戰神1號”載人火箭和“戰神5號”載貨火箭也是采用Wind River VxWorks 653作為操作系統。

不論我們乘坐在舒適的波音787夢幻班機里面，還是從外面觀看這個可以在萬米高空飛行的金屬殿堂，都不要忘記航空電子設備、特別是其中的軟件。正是這個先進的神經系統，既給了我們愉悅感，又給了我們安全感。