DE102007031465A1

DE102007031465A1 - System und Verfahren zum Übertragen von Audiodaten

Info

Publication number: DE102007031465A1
Application number: DE102007031465A
Authority: DE
Inventors: Michael Dietl; Thomas Kriebisch; Sandra Deimer; Dirk Andersen
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2009-01-08
Also published as: JP2010532606A; EP2162355B1; DE602008006551D1; ATE507145T1; US7991018B2; US20100142552A1; CN101687547A; EP2162355A1; WO2009003753A1; CA2687654A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Übertragen von Audio-Daten in einem kombinierten Kabinenmanagementsystem in einem Flugzeug mit den Schritten: Wiedergeben von Unterhaltungsprogrammen und Herstellen von Kommunikationsmöglichkeiten mit einem Unterhaltungssystem (1), das mit mehreren ersten Audio-Datenquellen (3) und mit mehreren ersten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4) verbunden ist, Einstellen und Anzeigen von Kabinenparametern mit einem Steuerungssystem (2), das mit mehreren zweiten Audio-Datenquellen (8) und mit mehreren zweiten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (9) verbunden ist, Übertragen von Audio-Daten zwischen dem Steuerungssystem (2) und dem Unterhaltungssystem (1) mit mehreren Audiokanälen (6) mit jeweils einer Kodiereinrichtung (5) bzw. einer Dekodiereinrichtung (7). Um die Übertragung von Audiodaten und zugehöriger Informationen unter Einsatz handelsüblicher Kodierbausteine mit möglichst geringem Aufwand durchführen zu können, sind die Schritte vorgesehen: Verschachteln der Audio-Signale von den mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) zu einem Datenstrom durch einen Multiplexer (12), über den die Kodiereinrichtung (5) mit mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) verbunden ist, und Entpacken des Datenstroms in Audio-Signale für die mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9) durch einen Demultiplexer (15), über den die Dekodiereinrichtung (7) mit mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9) verbunden ist, wobei die Audio-Daten zwischen der ...

Description

Die Erfindung betrifft die Übertragung von Audio-Daten in einem Flugzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 9.
In den Flugzeugen der neueren Generation wird als Basissystem ein digitales Kabinenkommunikations- und Management-(Cabin Management Intercommunication Data-)System installiert. Dieses CID-System steuert die Funktionen in der Flugzeugkabine und zeigt Kabinenparameter für Passagiere und Besatzung an. Dazu gehören unter anderem die Kabinenbeleuchtung, Cockpit- und Kabinendurchsagen, Türverschlussanzeige, Notfallsignale, Nichtraucher- und Anschnallzeichen, Rauchmelder, Kabinentemperatur, Wasser- und Abfalltanks u. a. Das CID-System ist implementiert auf einem Zentralcomputer (Director), der mit einer Schnittstelle (Director Interface Board), einer oder mehreren Anzeige- und Eingabeeinheiten für Crew-Mitglieder (Flight Attendant Panel) und einem Datennetzwerk für die Übertragung von Audiodaten verbunden ist. Das CID-System kann ohne großen Aufwand so programmiert werden, dass individuelle Wünsche der Fluggesellschaften Berücksichtigung finden.
Daneben gibt es ein eigenes System zur Unterhaltung von Passagieren, das sogenannte In-flight-entertainment-(IFE-)System. Das IFE-System beinhaltet alle Unterhaltungsmedien, die den Passagieren an Bord eines Flugzeugs während des Fluges zur Verfügung stehen, d. h. e-Mail, Internet-Zugang und Computer-Anschlussmöglichkeiten am Sitz. Das System umfasst insbesondere ein Breitbandnetz, Audio-Installationen und Video-Installationen oberhalb der Sitze mit oder ohne Programmwahl. Da das System auf einem gemeinsamen Hauptbus (backbone) aufbaut, ist es in Bezug auf Kombinationsmöglichkeiten der Komponenten und Skalierbarkeit wie auch Erweiterbarkeit besonders flexibel.
IFE-Systeme werden heute in allen Großraumflugzeugen angeboten. Lediglich kleinere Maschinen sind teilweise noch nicht mit IFE-Systemen ausgestattet, und manche beschränken sich auf Audio-Medien. Dabei spielt eine Rolle die Verfügbarkeit von Stauraum für die Komponenten und deren Gewicht.
In Flugzeug-Kabinensystemen ist es erforderlich, dass zwischen dem CID-System und dem IFE-System Audiokanäle für die Übertragung von Audio-Daten zur Verfügung stehen. Die Kanäle dienen der Übertragung von Musik, aktuellen Durchsagen und vorkonfigurierten Durchsagen. Die Kanäle müssen in beiden Richtungen vorhanden sein. Die maximale Anzahl der Kanäle richtet sich dabei nach der Anzahl möglicher Kabinenzonen, die mit unterschiedlichen Audioinformationen versehen werden sollen. Üblicherweise werden die Schnittstellen der Audio-Kanäle im CID-System und im IFE-System für die Übertragung von bis zu acht Kanälen gleichzeitig in jede Richtung ausgelegt. Neben der reinen Audioinformation wird zusätzlich pro Kanal eine Information über die Aktivierung sowie die Priorität des jeweiligen Kanals übermittelt.
Im Stand der Technik werden die Audiokanäle mittels einzelner analoger Schnittstellen verwirklicht, und die zusätzlichen Informationen werden über Steuerleitungen (sogenannte keylines) übertragen, die als diskrete Verbindungen ausgeführt sind. Das Format für den Austausch von Daten ist in der ARINC-Norm 819 festgelegt. In der ARINC-Norm 819 wird die Kodierung und die Übermittlung von Audiodaten über ein digitales Netzwerk in einem zivilen Flugzeug beschrieben. Dem liegt die Bestrebung zugrunde, den Umfang von Spezialverkabelung zu reduzieren und damit auch Systemkosten und Wartungsaufwand, indem eine begrenzte Anzahl von Audio-Schnittstellen standardmäßig im Flugzeug vorgesehen wird. Die ARINC-Norm 819 beschreibt zudem ein verbessertes Verfahren zur Verteilung von Audiokanälen unter Einsatz einer digitalen Audio-Schnittstelle nach dem AES-3-Protokoll, bei der die analogen Busse durch Digitalbusse ersetzt werden.
Das AES-3-Protokoll regelt die serielle digitale Übertragung von periodisch abgetasteten und gleichförmig quantisierten Audio-Signalen über zwei Kanäle auf einem abgeschirmten, verdrillten Kabel. Die Übertragungsrate ist so gewählt, dass die Abtastwerte der Audio-Daten, jeweils einer pro Kanal, in einer Abtastperiode im Zeitmultiplex übertragen werden. Es können sowohl Nutzer- und Schnittstellen-bezogene Daten als auch Taktgeber-Daten übertragen werden, die zum Editieren und anderen Zwecken dienen.
Darüber hinaus sind Verfahren bekannt, die mehrere AES-3-Kanäle im Zeitmultiplex-(time division multiplex access-, TDMA-)Verfahren auf ein einzelnes physikalisches Medium abbilden. Ein Beispiel hierfür ist der Multichannel Audio Digital Interface-(MADI-) bzw. AES-10-Standard. Ursprünglich wurde bei diesem MADI-Standard die serielle Übertragung von 28 AES/EBU-Frames (56 Audio-Kanäle) mit einer Auflösung von 24 bits bei Sampling-Frequenzen von 44,1 kHz bzw. 48 kHz geregelt. In der jüngsten Version des MADI-Standards hat sich die Kanalanzahl auf 32 AES/EBU-Signale (64 Audio-Kanäle) bei Sampling-Raten von bis zu 96 kHz bzw. 192 kHz erhöht. Übertragungsmedien sind Koaxialkabel mit einer maximalen Länge von 100 m (75 Ohm) oder Lichtwellenleiter/Glasfaser mit einer maximalen Länge von 2000 m (62,5/125 μm).
Alle Verfahren benötigen pro Doppelkanal einen AES-3-Kodierer. Bei der Bündelung von mehreren AES-3-Kanälen nach dem MADI-Standard auf einem physikalischen Medium kommt noch ein entsprechender Aufwand hinzu, um ein "Tunneling" mehrerer Kanäle zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Übertragung von Audiodaten und zugehöriger Informationen unter Einsatz handelsüblicher Kodierbausteine mit möglichst geringem Aufwand durchführbar ist. Mit anderen Worten, es sollen möglichst wenige Hardware-Einrichtungen zum Einsatz kommen, um Gewicht und Kosten zu sparen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das System und Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 9. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Erfindung liegen die folgenden Überlegungen zugrunde. Es werden mehrere Audiokanäle auf einem physikalischen Medium gebündelt, jedoch anders als im Stand der Technik erfolgt die Bündelung nicht erst anschließend an eine Kodierung in das AES-3-Format, sondern bereits vor der Kodierung in das AES-3-Format. Es wird jeweils eine AES-3-Schnittstelle für ein physikalisches Medium pro Übertragungsrichtung verwendet. Damit umgeht man den Aufwand, der für eine Bündelung von mehreren AES-3-Kanälen auf einem Medium beispielsweise nach dem MADI-Standard notwendig wäre.
Das erfindungsgemäße kombinierte Kabinenmanagementsystem in einem Flugzeug mit einem Unterhaltungssystem zum Wiedergeben von Unterhaltungsprogrammen und Herstellen von Kommunikationsmöglichkeiten für Passagiere in dem Flugzeug, das mit mehreren ersten Audio-Datenquellen zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren ersten Audio-Wiedergabeeinrichtungen zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist,
einem Steuerungssystem zum Einstellen und Anzeigen von Kabinenparametern durch Crew-Mitglieder in dem Flugzeug, das mit mehreren zweiten Audio-Datenquellen zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren zweiten Audio-Wiedergabeeinrichtungen zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist, mehreren Audiokanälen in beiden Richtungen zum Übertragen von Audio-Daten als eine Folge von Datenpaketen zwischen dem Steuerungssystem und dem Unterhaltungssystem mit jeweils einer Kodierereinrichtung für eine Aufwärtsübertragung von Audio-Daten bzw. einer Dekodierereinrichtung für einen Abwärtsempfang von Audio-Daten und
jeweils einem zu einem Audio-Kanal gehörigen Informationskanal zum Übertragen von Kanalparametern des jeweiligen Audio-Kanals,
ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Kodierereinrichtung über einen Multiplexer mit mehreren Audio-Datenquellen verbunden ist zum Verschachteln der Audio-Signale von den mehreren Audio-Datenquellen zu einem Datenstrom und
die Dekodierereinrichtung über einen Demultiplexer mit mehreren Audio- Wiedergabeeinrichtungen verbunden ist zum Entpacken des Datenstroms in Audio-Signale für die mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen,
wobei die Audio-Daten zwischen der Kodierereinrichtung und der Dekodierereinrichtung mit einer vorgegebenen Auflösung übertragen werden.
Insbesondere können nicht nur zwei Audiokanäle in einen Frame gepackt werden, sondern grundsätzlich können auch mehr als zwei Audiokanäle auf diese Art nach dem AES-3-Format übertragen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung packt der Multiplexer jeweils einen Audiokanal in einen Subframe und kodiert die Subframes paarweise zu jeweils einem Datenframe. Damit wird erreicht, dass die von den Audio-Quellen ankommenden Daten nicht umformatiert werden müssen, fehlende Bits werden einfach mit 0 oder 1 gefüllt.
Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung packt der Multiplexer jeweils zwei Audiokanäle paarweise in einen Subframe und kodiert die Subframes paarweise zu jeweils einem Datenframe. Damit wird erreicht, dass die Übertragungsrate von Audiokanälen verdoppelt wird. Dies wird damit erkauft, dass die von zwei Audio-Quellen ankommenden Audio-Daten in ein Subframe eingebettet werden müssen, was einen etwas höheren Aufwand erfordert als das einfache Auffüllen mit konstanten Werten.
Insbesondere werden bei dieser alternativen Ausführungsform durch den Multiplexer die ungeraden Kanäle jeweils in die 12 LSB's und die geraden Kanäle jeweils in die 12 MSB's des Subframes gepackt. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Schemata zugrunde gelegt werden können.
Allgemein wird der Multiplexer von einer Steuereinheit derart gesteuert, dass die Codierung des ersten Kanals jeweils synchron zur Codierung des ersten frames eines 192-frame-Pakets erfolgt (sog. AES-3-Synchronisation). Auf diese Art ist die Zuordnung von Audio-Quelle und Audio-Wiedergabeeinheit sehr einfach zu verwirklichen.
Vorzugsweise sind die Audiodaten der einzelnen Datenquellen jeweils immer denselben Datensenken zugeordnet, und der Multiplexer und der Demultiplexer arbeiten jeweils ein vorgegebenes Schema ab.
Alternativ kann die Kanalidentifizierung über den Inhalt der Audio-Subframes erfolgen, d. h. z. B. über die Codierung ansonsten nicht benutzter Bits des Audiodatenstroms. Als weitere Alternative können Steuer- und Synchronisationsdaten in einem vorgegebenen Subframe eines Frames übertragen werden.
Damit erreicht man eine sehr flexible Kanalzuordnung.
Entsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen von Audio-Daten in einem kombinierten Kabinenmanagementsystem in einem Flugzeug mit den Schritten:
Wiedergeben von Unterhaltungsprogrammen und Herstellen von Kommunikationsmöglichkeiten für Passagiere in dem Flugzeug mit einem Unterhaltungssystem, das mit mehreren ersten Audio-Datenquellen zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren ersten Audio-Wiedergabeeinrichtungen zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist,
Einstellen und Anzeigen von Kabinenparametern durch Crew-Mitglieder in dem Flugzeug mit einem Steuerungssystem, das mit mehreren zweiten Audio-Datenquellen zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren zweiten Audio-Wiedergabeeinrichtungen zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist,
Übertragen von Audio-Daten als eine Folge von Datenpaketen zwischen dem Steuerungssystem und dem Unterhaltungssystem mit mehreren Audiokanälen in beiden Richtungen mit jeweils einer Kodierereinrichtung für eine Aufwärtsübertragung von Audio-Daten bzw. einer Dekodierereinrichtung für einen Abwärtsempfang von Audio-Daten und Übertragen von Kanalparametern des jeweiligen Audio-Kanals mit jeweils einem zu einem Audio-Kanal gehörigen Informationskanal,
gekennzeichnet durch
Verschachteln der Audio-Signale von den mehreren Audio-Datenquellen zu einem Datenstrom durch einen Multiplexer, über den die Kodierereinrichtung mit mehreren Audio-Datenquellen verbunden ist, und
Entpacken des Datenstroms in Audio-Signale für die mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen durch einen Demultiplexer, über den die Dekodierereinrichtung mit mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen verbunden ist,
wobei die Audio-Daten zwischen der Kodierereinrichtung und der Dekodierereinrichtung mit einer vorgegebenen Auflösung übertragen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat außer den bereits genannten u. a. die folgenden Vorteile: Es wird eine doppelte Konvertierung von digital in analog und von analog in digital pro Kanal vermieden. Ferner wird pro Übertragungsrichtung nur ein AES-3-Kodierer und -Dekodierer eingesetzt, was eine bessere Ausnutzung der Übertragungsbandbreite des Mediums bedeutet. Darüber hinaus wird die in der AES-3-Norm vorgesehene maximale Bitrate tatsächlich ausgenutzt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Übertragung von Audio-Daten zwischen zwei Systemen nach dem AES-Protokoll gemäß einem ersten Stand der Technik.
2 zeigt ein Blockschaltbild zur Übertragung von Audio-Daten zwischen zwei Systemen nach dem AES-Protokoll gemäß einem zweiten Stand der Technik.
3 zeigt ein Blockschaltbild zur Übertragung von Audio-Daten zwischen zwei Systemen nach dem AES-Protokoll gemäß der Erfindung.
4 zeigt schematisch die zeitliche Reihenfolge von Datenpaketen und Datenfolgen bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
5 zeigt schematisch die zeitliche Reihenfolge von Datenpaketen und Datenfolgen bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Übertragung der Daten über einen Kanal erfolgt in den folgenden Beispielen nach dem AES-3-Protokoll. Gemäß dem AES-3-Protokoll werden über die Übertragungsstrecke Audio-Blöcke übertragen, die jeweils 192 Frames enthalten. Jeder Frame besteht wiederum aus 2 Subframes. Pro Subframe wird neben einer Präambel pre ein Audiosample mit 16, 20 oder maximal 24 Bit Dynamik und mit 4 Informationsbits v (validity), u (user), c (channel status), p (parity) übertragen. In der Regel wird pro Frame mit den zwei Subframes ein Stereokanal übertragen. Die üblichen Abtastfrequenzen des Audiosignals betragen 32 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz und 192 kHz.
In 1 ist ein Beispiel für eine Übertragung von Daten über Datenleitungen nach diesem AES-Standard gezeigt. Ein erstes System 1 umfasst Audio-Datenquellen 3 mit einer vorgegebenen Auflösung. Diese Audio-Datenquellen 3 sind mit Q bezeichnet. Das System 1 ist also insbesondere ein IFE-System mit Unterhaltungs- und Kommunikationseinrichtungen für die Passagiere. Die Audio-Daten dieser Quellen Q werden in einem AES-Kodierer 5 für die Übertragung über ein separates, längeres Verbindungskabel 6 aufbereitet. Auf der Gegenseite werden die Daten von einem zweiten System 2 entgegengenommen. Das System 2 kann damit ein Steuerungssystem sein, wie das oben beschriebene CID-System, bei dem die Einstellung von Parametern des Flugzeugs gegenüber der qualitativ hochwertigen Wiedergabe von Audio-Signalen im Vordergrund steht. Die Daten werden zunächst in einem AES-Dekodierer 7 wieder in eine geeignete Form gebracht. Anschließend werden die Daten an eine Audio-Wiedergabeeinrichtung 9 ausgegeben, von der sie beispielsweise in Schall umgewandelt werden. Bei dem Beispiel in 1 wird davon ausgegangen, dass das System 1 drei Audio-Quellen umfasst und dass das System 2 ebenfalls drei Audio-Wiedergabeeinrichtungen 9 umfasst. Dies ist aus Gründen der Übersichtlichkeit so dargestellt, es versteht sich jedoch von selbst, dass die Anzahlen der Quellen und Wiedergabeeinrichtungen auch unterschiedlich sein können.
Die Übertragung von Audio-Daten ist nicht beschränkt auf die Richtung von System 1 zu System 2. Selbstverständlich können auch Daten in der umgekehrten Richtung vom System 2 zum System 1 mit einer vorgegebenen Auflösung übertragen werden. Die entsprechenden Audio-Quellen 8 im CID-System 2 werden wiederum von AES-Kodierern 5 aufbereitet und dann über Übertragungskabel 6 zum IFE-System 1 übertragen. Dort werden sie von einem AES-Dekodierer 7 empfangen und für die Wiedergabe durch Wiedergabeeinheiten 4 in dem IFE-System 1 aufbereitet.
Der in AES-3 festgelegte Bitstrom kann in anderen Schnittstellen-Protokollen getunnelt werden, das heißt das AES-3-Signal wird innerhalb des anderen Protokolls noch einmal verpackt, und gegebenenfalls auch mehrfach gebündelt. Beispiele dafür sind MADI, IEEE1394, AES50.
In 2 ist eine Übertragung mit Tunnelung gezeigt. Die Daten in dem IFE-System 1 haben wieder eine bestimmte Auflösung. Sie werden beim MADI-Protokoll wie bei dem obi gen Beispiel aus dem Stand der Technik zunächst in einem AES-Kodierer 5 aufbereitet. Anschließend werden die AES-Frames von mehreren AES-Kodierern 5 durch einen MADI-Controller 10 verschachtelt und mit einer u. U. sehr viel höheren Bandbreite über die MADI-Verbindung 11 zum CID-System 2 übertragen. Dort werden sie von einem entsprechenden MADI-Controller 10 empfangen, der die einzelnen AES-Frames selektiert und an die jeweiligen AES-Dekodierer 7 weiterleitet. Die AES-Dekodierer 7 bereiten die Audio-Daten wieder auf und geben sie an die jeweiligen Wiedergabeeinheiten 9 aus. Für die Übertragung dieser Daten werden die jedoch wieder nur die Bits mit der höchsten Wertigkeit berücksichtigt.
Entsprechend werden Daten von Audio-Quellen in dem CID-System 2 zunächst wiederum durch AES-Kodierer 5 aufbereitet bevor sie in einem MADI-Controller 10 gebündelt werden und über eine Verbindung 11 an das IFE-System 1 mit vorgegebener Auflösung übermittelt werden. Anschließend werden die Daten den Wiedergabeeinheiten 4 in dem System 2 zugeleitet.
Während im Stand der Technik nach 1 ein hoher Aufwand bezüglich der bereitzustellenden Verbindungen betrieben werden muss, ist bei dem Stand der Technik nach 2 eine hohe Bandbreite bei den Verbindungen erforderlich. Die Vielzahl an Verbindungen im ersten Fall bedeutet einen hohen mechanischen Aufwand und eine unerwünschte Gewichtszunahme, die insbesondere bei Fahrzeugen und dort insbesondere bei Flugzeugen einen großen Nachteil darstellt. Im zweiten Fall sind die Anforderungen an die Verbindung in puncto Bandbreite sehr hoch, und die Schnittstellen müssen entsprechen aufwendig ausgelegt sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz werden die Nachteile der beiden obigen Verfahren nach dem Stand der Technik umgangen. Dies wird im folgenden anhand von 3 erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Übertragung von mindestens 8 Kanälen in jede Richtung sowie eine Anzahl von Reservekanälen ("spares") für künftige Anwendungen realisiert werden soll. Der Übersichtlichkeit halber sind allerdings nur drei Audio-Quellen A1 bis A3 und drei Wiedergabeeinheiten B1 bis B3 in beiden Systemen 1 und 2 dargestellt. Die Audiodaten der Audio-Quellen 3 liegen bereits in digitaler Form vor. Die Abtastrate beträgt 32 kSa/s pro Kanal, d. h. 32.000 Abtastwerte pro Kanal und Sekunde. Die Auflösung beträgt bei jedem Audiokanal auf jeder Seite 12 Bit.
Erfindungsgemäß wird ein digitaler Multiplexer 12 zwischen den Audio-Datenquellen 3 und der AES-3-Kodiereinrichtung 5 verwendet, sowie ein digitaler Demultiplexer 15 zwi schen der AES-3-Dekodiereinrichtung 7 und den Audio-Wiedergabeeinrichtungen 9 als Audio-Datensenken. Ein Komplettsystem, wie es in einem Passagier-Flugzeug benötigt wird, umfasst jeweils zwei gegengleich angeordnete Einheiten, um die Audio-Übertragung in beide Richtungen zu ermöglichen, ist also analog wie in 1 und 2 gezeigt aufgebaut.
Der Multiplexer erzeugt an seinem Ausgang ein Signal, das mit dem Eingangssignal des AES-Kodierers kompatibel ist. An den Eingängen des Multiplexers liegen die digitalen Audiodaten der Audio-Quellen mit einer Abtastrate von 32 kHz und einer Auflösung von 12 Bit pro Kanal an.
Das erfindungsgemäße kombinierte Kabinenmanagementsystem umfasst darüber hinaus noch zwei Controller C1 und C2 für die Ansteuerung des Multiplexers 12 und der Demultiplexers 15 und ihre Synchronisation mit bestimmten Controll-Bits. Der Multiplexer 12 wird von der Steuereinheit C1 13 derart gesteuert, dass die Daten des ersten Kanals genau mit dem ersten Bit U1 des AES-3-User-Bit-Datenkanals synchronisiert sind, auf das weiter unten eingegangen wird. Das User-Bit U1 wird in der User-Bit-Einheit 14 generiert. Durch die Bezugnahme auf dieses User-Bit U1 wird die korrekte Zuordnung der Audiokanäle beim Empfänger sichergestellt, was weiter unten in Bezug auf 4 erläutert wird.
Analog wird ein Demultiplexer 15 auf der Empfängerseite 2 durch den Controller 16 angesteuert. Die Dekodierung durch das System auf der anderen Seite läuft entsprechend ab. Der Demultiplexer DEMUX erhält an seinem Eingang ein Signal des AES-3-Dekodierers, das nach dem umgekehrten Verfahren wie oben beschrieben so aufbereitet wird, dass die Audiodaten in der Form den Datensenken B1, B2, B3, ... zugeordnet und übermittelt werden, dass die Audiodaten der einzelnen Datenquellen jeweils immer den selben Datensenken zugeordnet sind, z. B. B1 = A1, B2 = A2, usw.. Dazu erhält die Steuereinheit C2 ein Synchronisationssignal, das vom AES-3-Dekodierer erzeugt wird und dem Frame-Start des ersten Bits des User-Datenstroms entspricht.
Der zeitliche Ablauf bei der Übertragung der Daten wird im folgenden anhand von 4 und 5 erläutert. Wie in 4 gezeigt kodiert der Multiplexer jeweils nacheinander die Audiokanäle paarweise zu einem AES-3-Datenframe. Wenn die Audio-Quelle eine niedrigere Auflösung von beispielsweise 12 Bit hat, werden die 12 Bit eines jeden Audiokanals als Teil des 24 Bit langen Audiofeldes eines AES-3-Subframes 18 angesehen. Zwei Subframes 18 werden zu einem Frame 22 (nach dem AES-3-Protokoll) zusammengefügt, und 12 Frames 22 werden wiederum zu einem "Superframe" 23 zusammengefügt, von denen 16 einen Audio-Block bilden. Ein Subframe 18 setzt sich dabei allgemein zusam men aus einer Präambel 19, die in 4 und 5 mit "pre" bezeichnet ist. Dieser Präambel 19 folgen die eigentlichen Audiodaten 20 mit einer Auflösung von 24 Bit. Schließlich werden 4 Controll-Bits 21 übertragen, die mit "vucp" bezeichnet sind. Diese Controll-Bits 21 stellen einen Informationskanal dar, über den Kanalparameter des jeweiligen Audio-Kanals übertragen werden.
Erfindungsgemäß wird das User-Bit in den Controll-Bits 21 zum Kennzeichnen der Daten herangezogen. In einer Ausführungsform wird der Multiplexer MUX von der Steuereinheit C1 derart gesteuert, dass die Daten des ersten Kanals genau mit dem ersten Bit U1 des AES-3-User-Bit-Datenkanals synchronisiert sind. Damit wird die korrekte Zuordnung der Audiokanäle beim Empfänger sichergestellt.
Als Alternative zu der Ausführungsform in 4 ist eine Ausführungsform in 5 gezeigt, bei der der Multiplexer jeweils zwei 12-Bit-Kanäle paarweise zu einem 24-bit Datenwort eines AES-3-Subframe 24 zusammenfügt, wobei hier jeweils die ungeraden Kanäle in die 12 geringstwertigen Bits (least significant bits, LSBs) und die geraden Kanäle in die 12 höchstwertigen (most significant bits, MSBs) kodiert werden. Die übrigen Felder sind gleich zu denen in 4 und werden hier nicht weiter erläutert. Es versteht sich für den Fachmann, dass die Zuordnung der Kanalnummern hier nur exemplarisch gezeigt ist und dass ebenso gut eine beliebige andere Zuordnung möglich ist.
Die beiden Subframes 24 werden wiederum zu einem Frame 22 zusammengefasst, das nunmehr 4 Quellen überträgt. Beispielsweise sind dies im ersten Frame die Quellen A1, A2, A3, A4. Im zweiten Frame sind dies die Quellen A5, A6, A7, A8. Bei der Ausführungsform nach 5 erreicht man so die doppelte Übertragungsrate. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform die notwendige Datenrate um den Faktor 2 reduziert, was einen höheren maximalen Datendurchsatz bedeutet. Hier ist dann allerdings keine nachträgliche Erhöhung der Sample-Auflösung (> 12 bit) mehr möglich.
Dies lässt sich verallgemeinern auf Fälle, in denen die Auflösung der Audio-Quellen beispielsweise nur 8 Bit statt 12 Bit beträgt. Dann können 3 Quellen in einem AES-3-Subframe zusammengefasst werden und bis zu 6 Quellen in einem Frame gebündelt werden.
In beiden Fällen, d. h. bei dem Verfahren nach 4 wie auch bei dem Verfahren nach 5 können jeweils 4 Reservekanäle übertragen werden. Die Anzahl der übertragenen Zeitschlitze beträgt 12.288, was im ersten Verfahren einer Bitrate des Übertragungskanals von 12,288 Mbit/s entspricht. Dabei arbeitet der Kodierer mit der maximalen Audioabtastrate, die in der AES-3-Norm vorgesehen ist. Im zweiten Verfahren beträgt die Bitrate 6,144 Mbit/s.
Die Dekodierung durch das System auf der anderen Seite läuft entsprechend ab. Der Demultiplexer DEMUX erhält an seinem Eingang ein Signal des AES-3-Dekodierers, das nach dem umgekehrten Verfahren wie oben beschrieben so aufbereitet wird, dass die Audiodaten in der Form den Datensenken B1, B2, B3, ... zugeordnet und übermittelt werden, dass die Audiodaten der einzelnen Datenquellen jeweils immer den selben Datensenken zugeordnet sind, z. B. B1 = A1, B2 = A2, usw.. Dazu erhält die Steuereinheit C2 ein Synchronisationssignal, das vom AES-3-Dekodierer erzeugt wird und dem Frame-Start des ersten Bits des User-Datenstroms entspricht.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Unter anderem sind die folgenden Variationen denkbar: Die Anzahl der Audiokanäle kann entsprechend der gewünschten Übertragungskapazitäten gewählt werden. Ebenso kann die Anzahl der Kanäle pro AES-3-Kanal so gewählt werden, dass eine optimale Auslastung des AES-3-Kanals gegeben ist. Grundsätzlich ist eine Kanalidentifizierung über den User-Bit-Datenstrom nicht unbedingt notwendig, und so kann die Kanalidentifizierung durch Übertragung von Steuerinformationen in den Audio-LSB's vorgenommen werden.
Daneben ist die Möglichkeit gegeben, die Kanalzuordnung extern zuzuordnen. Dazu ist in der Ausführungsform nach 3 eine externe Synchronisationsleitung 25 vorgesehen, über die Daten zwischen der ersten Steuereinheit 13 und der zweiten Steuereinheit 16 ausgetauscht werden können. Damit wird das Synchronisationssignal außerhalb der AES-3-Schnittstelle übertragen.

1: erstes Audio-System
2: zweites Audio-System
3: Audio-Quelle in erstem System
4: Audio-Wiedergabeeinrichtung resp. Audio-Datensenke in erstem System
5: AES-Kodierer
6: Übertragungskanal
7: AES-Dekodierer
8: Audio-Quelle in zweitem System
9: Audio-Wiedergabeeinrichtung resp. Audio-Datensenke in zweitem System
10: MADI-Controller
11: MADI-Übertragungskanal
12: Multiplexer
13: erste Steuereinheit
14: erste User-Bit-Einheit
15: Demultiplexer
16: zweite Steuereinheit
17: zweite User-Bit-Einheit
18: Subframe mit 24 Bit Audio-Daten aus einer Quelle
19: Präambel
20: Audiodaten
21: Informationsfeld
22: Frame
23: Super-Frame
24: Subframe mit 2 × 12 Bit Audio-Daten aus zwei Quellen
25: externe Synchronisationsleitung

Claims

Kombiniertes Kabinenmanagementsystem in einem Flugzeug mit einem Unterhaltungssystem (1) zum Wiedergeben von Unterhaltungsprogrammen und Herstellen von Kommunikationsmöglichkeiten für Passagiere in dem Flugzeug, das mit mehreren ersten Audio-Datenquellen (3) zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren ersten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4) zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist, einem Steuerungssystem (2) zum Einstellen und Anzeigen von Kabinenparametern durch Crew-Mitglieder in dem Flugzeug, das mit mehreren zweiten Audio-Datenquellen (8) zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren zweiten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (9) zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist, mehreren Audiokanälen (6) in beiden Richtungen zum Übertragen von Audio-Daten als eine Folge von Datenpaketen zwischen dem Steuerungssystem (2) und dem Unterhaltungssystem (1) mit jeweils einer Kodierereinrichtung (5) für eine Aufwärtsübertragung von Audio-Daten bzw. einer Dekodierereinrichtung (7) für einen Abwärtsempfang von Audio-Daten und jeweils einem zu einem Audio-Kanal gehörigen Informationskanal zum Übertragen von Kanalparametern des jeweiligen Audio-Kanals, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierereinrichtung (5) über einen Multiplexer (12) mit mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) verbunden ist zum Verschachteln der Audio-Signale von den mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) zu einem Datenstrom und die Dekodierereinrichtung (7) über einen Demultiplexer (15) mit mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9) verbunden ist zum Entpacken des Datenstroms in Audio-Signale für die mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9), wobei die Audio-Daten zwischen der Kodierereinrichtung (5) und der Dekodierereinrichtung (7) mit einer vorgegebenen Auflösung übertragen werden.
System nach Anspruch 1, bei dem der Multiplexer (12) jeweils einen Audiokanal in einen Subframe (18) packt und die Subframes (18) paarweise zu jeweils einem Datenframe kodiert.
System nach Anspruch 1, bei dem der Multiplexer (12) jeweils zwei Audiokanäle paarweise in einen Subframe (24) packt und die Subframes (24) paarweise zu jeweils einem Datenframe kodiert.
System nach Anspruch 3, bei dem der Multiplexer (12) die ungeraden Kanäle jeweils in die 12 LSB's und die geraden Kanäle jeweils in die 12 MSB's des Subframes (24) packt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Multiplexer (12) von einer Steuereinheit (13; 16) gesteuert wird, so dass jeder der übertragenen Kanäle mit einem vorgegebenen Bit in jedem Datenpaket beginnt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Demultiplexer (15) an seinem Eingang ein Signal des Dekodierers (7) erhält, mit dem er die empfangenen Audiokanäle in eindeutiger Weise den Zielkanälen so zuordnen kann, dass die Audiodaten der einzelnen Datenquellen (3; 8) jeweils immer denselben Datensenken (4; 9) zugeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem eine Kanalidentifizierung durch Übertragung von Identifizierungsangaben zu dem jeweiligen Audio-Kanal in den 12 LSB's des Subframes (24) erfolgt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Kanalidentifizierung durch Übertragung eines zusätzlichen Synchronisationssignals außerhalb der AES-3-Schnittstelle erfolgt.
Verfahren zum Übertragen von Audio-Daten in einem kombinierten Kabinenmanagementsystem in einem Flugzeug mit den Schritten: Wiedergeben von Unterhaltungsprogrammen und Herstellen von Kommunikationsmöglichkeiten für Passagiere in dem Flugzeug mit einem Unterhaltungssystem (1), das mit mehreren ersten Audio-Datenquellen (3) zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren ersten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4) zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist, Einstellen und Anzeigen von Kabinenparametern durch Crew-Mitglieder in dem Flugzeug mit einem Steuerungssystem (2), das mit mehreren zweiten Audio-Datenquellen (8) zum Speichern und/oder Aufnehmen von Audio-Daten und mit mehreren zweiten Audio-Wiedergabeeinrichtungen (9) zum Wiedergeben von Audio-Daten verbunden ist, Übertragen von Audio-Daten als eine Folge von Datenpaketen zwischen dem Steuerungssystem (2) und dem Unterhaltungssystem (1) mit mehreren Audiokanälen (6) in beiden Richtungen mit jeweils einer Kodierereinrichtung (5) für eine Aufwärtsübertragung von Audio-Daten bzw. einer Dekodierereinrichtung (7) für einen Abwärtsempfang von Audio-Daten und Übertragen von Kanalparametern des jeweiligen Audio-Kanals mit jeweils einem zu einem Audio-Kanal gehörigen Informationskanal, gekennzeichnet durch Verschachteln der Audio-Signale von den mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) zu einem Datenstrom durch einen Multiplexer (12), über den die Kodierereinrichtung (5) mit mehreren Audio-Datenquellen (3; 8) verbunden ist, und Entpacken des Datenstroms in Audio-Signale für die mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9) durch einen Demultiplexer (15), über den die Dekodierereinrichtung (7) mit mehreren Audio-Wiedergabeeinrichtungen (4; 9) verbunden ist, wobei die Audio-Daten zwischen der Kodierereinrichtung (5) und der Dekodierereinrichtung (7) mit einer vorgegebenen Auflösung übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Multiplexer (12) jeweils einen Audiokanal in einen Subframe (18) packt und die Subframes (18) paarweise zu jeweils einem Datenframe kodiert.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Multiplexer (12) jeweils zwei Audiokanäle paarweise in einen Subframe (24) packt und die Subframes (24) paarweise zu jeweils einem Datenframe kodiert.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem durch den Multiplexer (12) die ungeraden Kanäle jeweils in die 12 LSB's und die geraden Kanäle jeweils in die 12 MSB's des Subframes (24) gepackt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der Multiplexer (12) von einer Steuereinheit (13; 16) gesteuert wird, so dass jeder der übertragenen Kanäle mit einem vorgegebenen Bit in jedem Datenpaket beginnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem der Demultiplexer (15) an seinem Eingang ein Signal des Dekodierers (7) erhält, mit dem er die empfangenen Audiokanäle in eindeutiger Weise den Zielkanälen so zuordnen kann, dass die Audiodaten der einzelnen Datenquellen (3; 8) jeweils immer denselben Datensenken (4; 9) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem eine Kanalidentifizierung durch Übertragung von Identifizierungsangaben zu dem jeweiligen Audio-Kanal in den 12 LSB's des Subframes (24) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem eine Kanalidentifizierung durch Übertragung eines zusätzlichen Synchronisationssignals außerhalb der AES-3-Schnittstelle erfolgt.