DE2442736B1 - Digitales Datenübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Übertragungssystem, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit einer

Vielzahl von an einem gemeinsamen Übertragungskanal angeschlossenen, informationsgebenden und/oder informationsempfangenden Einheiten.

Es sind bereits digitale Datenübertragungssysteme bekannt, bei denen die informationsgebenden und/oder informationsempfangenden Einheiten, wie Meßwertaufnehmer, Anzeigegeräte, Steuergeräte usw., an einem Kabel angeschlossen sind, über das die einzelnen Einheiten miteinander und mit einer ebenfalls mit dem Kabel verbundenen Zentraleinheit verkehren. Der Datenverkehr zwischen den einzelnen Einheiten wird hierbei durch die Zentraleinheit gesteuert.

Diese bekannten Datenübertragungssysteme haben erhebliche Nachteile. So ist ein solches Übertragungssystem in seinem Aufbau relativ unflexibel, da bei Änderungen der Systemkonfiguration — beispielsweise Einsetzen einer zusätzlichen Einheit in das vorhandene Übertragungssystem, Entfernen einer Einheit aus dem Übertragungssystem usw. — umfangreiche Änderungsarbeiten an der Zentraleinheit notwendig sind. Hinzu kommt eine verhältnismäßig geringe Systemzuverlässigkeit, was im wesentlichen auf die Zentraleinheit zurückzuführen ist. Zur Erreichung einer für Luftfahrzeuge ausreichenden Systemzuverlässigkeit muß daher die Zentraleinheit mehrfach redundant aufgebaut werden, eine Maßnahme, die beträchtliche Kosten verursacht und eine erhebliche Vergrößerung des Gesamtbauvolumens und Gesamtgewichts der Datenübertragungsanlage mit sich bringt. Letzteres ist insbesondere bei Verwendung der Datenübertragungsanlage in Luftfahrzeugen für militärische Zwecke von entscheidender Bedeutung.

Diese Nachteile der bekannten Datenübertragungssysteme sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Es ist dabei Aufgabe der Erfindung, ein Datenübertragungssystem zu schaffen, bei dem die einzelnen Einheiten unmittelbar miteinander, das heißt ohne eine, übergeordnete Zentraleinheit verkehren.

Ausgehend von einem digitalen Datenübertragungssystem der eingangs beschriebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einheiten durch jede auf dem Übertragungskanal befindliche Information und die für jede informationsgebende Einheit vorgegebene Zeitdauer zwischen einem konstanten Zeitpunkt jeder auf dem Übertragungskanal befindlichen Information und der Informationsabgabebereitschaft der informationsgebenden Einheit gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem

weist gegenüber den bekannten der eingangs geschilderten Art die Vorteile einer weitestgehender Systemflexibilität, hoher Systemzuverlässigkeit und eines möglichst geringen Gesamtbauvoiumens und Gesamtgewichts auf.

Die bei den bekannten Datenübertragungssystemen von der Zentraleinheit vorgenommene Zuteilung der Prioritäten der informationsgebenden Einheiten erfolgt bei dem erfindungsgemäßen System durch die jeder informationsgebenden Einheit zugeordnete Zeitverzögerung beispielsweise zwischen dem Ende einer Information auf dem Übertragungskanal und dem frühesten Beginn einer Sendung dieser Einheit. Die Einheit mit der kürzesten Zeitverzögerung beginnt also den Informationsfluß, sofern diese Einheit zu senden wünscht, danach folgt die Einheit mit der nächst größeren Zeitverzögerung und so fort, wobei sich eine zu senden wünschende Einheit mit einer kürzeren Zeitverzögerung jederzeit in diesen Ablauf einschalten kann.

Durch den Wegfall der Zentraleinheit bei dem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem ist, wie Berechnungen gezeigt haben, die Wahrscheinlichkeit für den Totalausfall des Übertragungssystems um Zehnerpotenzen geringer als die bei den bekannten Datenübertragungssystemen mit einer Zentraleinheit. Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem besitzt also eine unvergleichlich hohe Systemzuverlässigkeit. Im Hinblick darauf kann die Redundanz des Systems kleingehalten werden, was sich günstig auf das Gesamtbauvolumen und das Gesamtgewicht des Datenübertragungssystems auswirkt. Die Flexibilität des Übertragungssystems übertrifft die der bekannten Systeme bei weitem: das System kann durch Herausnahme oder Einsetzen von Einheiten ohne irgendwelche Verdrahtungsarbeiten beliebig verändert werden; eine softwaremäßige Anpassung der Zentraleinheit an ein geändertes System, wie dies bei den bekannten Übertragungssystemen erforderlich ist, entfällt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems besteht darin, daß es eine wesentlich höhere Datenübertragungskapazität besitzt als die bekannten Systeme, da durch den Fortfall von Hilfs- und Steuerbefehlen von der Zentraleinheit die gesamte Betriebszeit für den Informationsaustausch zur Verfugung steht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems, der insbesondere bei seiner Verwendung in Luftfahrzeugen zum Tragen kommt, besteht darin, daß z. B. beim Betrieb einzelner Einheiten am Gleichstrombordnetz bei Ausfall der zentralen Wechselstromversorgung ein Minimalsystem funktionsfähig bleibt. Dies ist bei den bekannten Übertragungssystemen nicht der Fall, da dort die die Einheiten steuernde Zentraleinheit wegen ihres hohen Energiebedarfs an das Wechselstrombordnetz angeschlossen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß als konstanter Zeitpunkt jeder auf dem Übertragungskanal befindlichen Information deren Ende gewählt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist jede informationsgebende Einheit des Datenübertragungssystems informationserkennende Mittel auf, die nach Ende einer auf den Übertragungskanal gegebenen Information die in jeder informationsgebenden Einheit vorhandenen zeitbestimmenden Mittel starten und bei Auftreten einer Information auf dem Übertragungskanal unwirksam schalten, und enthält jede informationsgebende Einheit Mittel, die nach Ablauf der durch die zeitbestimmenden Mittel für jede Einheit vorbestimmten Zeitdauer die dieser Zeitdauer zugeordnete Einheit auf den Übertragungskanal schalten.

Zur Gewährleistung eines einwandfreien Betriebs des Datenübertragungssystems empfiehlt es sich, jeder informationsgebenden Einheit eine gegenüber der anderen unterschiedliche vorbestimmte Zeitdauer zuzuordnen. Auf diese Weise wird sicher verhindert, daß zwei Einheiten gleichzeitig Informationen auf den Übertragungskanal geben.

Bei einem Datenübertragungssystem mit Einheiten, die jeweils mit einem Taktgenerator versehen sind — eine solche Ausführungsform wird im allgemeinen gegenüber einer mit einem zentralen Taktgenerator vorgezogen, da der dezentrale Aufbau des Datenübertragungssystems dadurch nicht gestört wird —, empfiehlt es sich, eines der von den informationserkennenden Mitteln abgegebenen Steuersignale zur Synchronisation aller Taktgeneratoren vorzusehen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß billige Taktgeneratoren mit verhältnismäßig niedriger Genauigkeit verwendet werden können.

Als informationserkennendes Mittel ist am zweckmäßigsten ein retriggerables Monoflop vorgesehen, dessen Kippzeit gleich oder größer als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Informationen ist. Werden höhere Anforderungen an die Genauigkeit der informationserkennenden Mittel gestellt, empfiehlt sich die Verwendung eines Zählers, dessen Zählfrequenz wesentlich höher als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Informationen ist.

Das zeitbestimmende Mittel ist am zweckmäßigsten als Monoflop realisiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, als zeitbestimmendes Mittel einen Zähler vorzusehen, dessen Zählfrequenz gleich oder größer als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Information ist. Ein solcher Zähler ist zwar teurer als ein Monoflop, jedoch wesentlich genauer, so daß die letztgenannte Lösung bei hohen Genauigkeitsanforderungen zum Tragen kommen wird.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert.

Das ausschnittsweise dargestellte Datenübertragungssystem umfaßt drei informationsgebende Einheiten 1, 2 und 3 — einen Druckgeber, einen Temperaturgeber und einen Geschwindigkeitsgeber —, eine informationsgebende und -empfangende Einheit 4 — einen Navigationskompaß — und eine informationsempfangende Einheit 5 — ein Anzeigegerät. Jede der informationsgebenden Einheiten 1, 2, 3 und 4 enthält neben anderen, für das Verständnis der Erfindung unwesentlichen Bauelementen und Baugruppen einen Zähler Zi, Zi, Zi bzw. Za als zeitbestimmendes Mittel und ein retriggerables Monoflop Mi, Mi, Mi bzw. M4 als informationserkennendes Mittel. Durch entsprechende Wahl jeweils eines anderen Ausganges bei den einzelnen Zählern bzw. entsprechende unterschiedliche Beschaltung der Zählerausgänge wird erreicht, daß jeder Zähler bei einem anderen vorgegebenen Zählerinhalt ein Steuersignal abgibt. So möge beispielsweise der Zähler Za der Einheit 4 bei einem Zählerinhalt A, der Zähler Zi sei einem Zählerinhalt B, der Zähler Zi bei einem Zählerinhalt C und der Zähler Zj bei einem Zählerinhalt £>, wobei A < B < C < D ist, jeweils ein Steuersignal abgeben. Demzufolge besitzt die Einheit 4 den

höchsten Rang und die Einheit 3 den niedrigsten. Alle Einheiten sind an einen Übertragungskanal 6 angeschlossen. Als Übertragungskanal 6 kann ein Kabel, ein Lichtleiterbündel, ein Hohlleiter od. dgl. verwendet werden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Datenübertragungssystems sei davon ausgegangen, daß eine nicht dargestellte weitere Einheit eine Information in einem Puls-Längen-Code oder einem anderen selbsttaktenden Code auf den Übertragungskanal gäbe. Diese Information wird von allen Einheiten empfangen, obwohl sie beispielsweise nur für die Einheit 5 bestimmt ist. Bei jedem Impuls der Information werden die retriggerablen Monoflops Mi bis Mt jeweils getriggert. Sobald das Ende der Information auf dem Übertragungskanal erscheint, kippen die Monoflops in ihren stabilen Zustand zurück. Durch das Zurückkippen der Monoflops M bis M4 werden einerseits die in den Einheiten befindlichen Taktgeneratoren — nicht dargestellt — synchronisiert und andererseits die einzelnen Zähler Zi bis Za wirksam geschaltet, sie beginnen hoch zu laufen. Nach einer bestimmten Zeitdauer tritt im Zähler Zi der Einheit 4 der Zählerinhalt A auf. Infolgedessen wird nunmehr die Einheit 4 auf den Übertragungskanal 6 geschaltet.

Es sei angenommen, daß die Einheit 4 nicht zu senden wünscht. Dann laufen alle Zähler Zi bis Zt weiter. Nach einer weiteren Zeitdauer ist im Zähler Zi der Einheit 1 der Zählerinhalt B erreicht und die Einheit 1 wird auf den Übertragungskanal geschaltet. Da sie informationsabgabebereit ist, erscheint auf dem Übertragungskanal 6 eine beispielsweise für die Einheit 5 bestimmte Information. Durch den Anfang dieser Information werden die Zähler Zi bis Za unwirksam geschaltet und zurückgesetzt. Gleichzeitig kippen die Monoflops Mi bis Mt in ihren quasistabilen Zustand und verbleiben in diesem, bis das Ende der Information von der Einheit 1 erreicht ist. Nach dem Zurückkippen der Monoflops Mi bis Ma in ihren stabilen Zustand werden wiederum die Zähler wirksam geschaltet und die einzelnen Einheiten in einer von den ihnen zugeordneten Zählerständen abhängigen Folge nacheinander auf den Übertragungskanal 6 geschaltet, bis eine informationsabgabebereite Einheit an der Reihe ist. Wünscht keine der Einheiten eine Information abzugeben, so wird zur Erhaltung der

»ο Synchronität des Systems nach Durchlauf aller Einheiten durch die erste Einheit der Reihe — also durch die Einheit 4 — mindestens ein Impuls abgegeben. Das Ende dieses Impulses wird als Informationsende gewertet und der weitere Ablauf ist wie oben beschrieben.

'5 Für das Aussenden von Alarmmeldungen sind erfindungsgemäß in jeder informationsgebenden Einheit Mittel vorgesehen, die die Einheit im Alarmfall auf eine im Datenübertragungsssytem freigehaltene kürzere Zeitdauer umschalten.

Des weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in jeder Einheit auf ein jeder Einheit zugeordnetes Adreßsignal ansprechende Mittel vorzusehen, die die Einheit auf eine im Datenübertragungssystem freigehaltene sehr kürze Zeitdauer umschalten. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit eines unmittelbaren Informationsaustausches zwischen jeweils zwei Einheiten. Benötigt beispielsweise eine Einheit, die auf Grund des oben geschilderten Ablaufes an der Reihe ist, für eine Entscheidung eine Information einer anderen Einheit, so sendet sie eine Anfrage an die andere Einheit in Form einer Adresse. Durch diese Adresse wird die Zeitdauer der anderen Einheit auf eine sehr kurze Zeitdauer umgeschaltet. Dies bedeutet, daß nahezu unmittelbar nach Eingang der Adresse die angerufene Einheit die gewünschte Information abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Digitales Datenübertragungssystem, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit einer Vielzahl von an einem gemeinsamen Übertragungskanal angeschlossenen, informationsgebenden und/oder informationsempfangenden Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (1 bis 5) durch jede auf dem Übertragungskanal (6) befindliche Information und die für jede informationsgebende Einheit (1 bis 4) vorgegebene Zeitdauer zwischen einem konstanten Zeitpunkt jeder auf dem Übertragungskanal · (6) befindlichen Information und der Informationsabgabebereitschaft der informationsgebenden Einheit (1 bis 4) gesteuert werden.

2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als konstanter Zeitpunkt jeder auf dem Übertragungskanal befindlichen Information deren Ende gewählt wird.

3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede informationsgebende Einheit (1 bis 4) informationserkennende Mittel (M bis Ma) aufweist, die nach Ende einer auf den Übertragungskanal (6) gegebenen Information die in jeder informationsgebenden Einheit (1 bis 4) vorhandenen zeitbestimmenden Mittel (Zi bis Za) starten und bei Auftreten einer information auf dem Übertragungskanal (6) unwirksam schalten, und jede informationsgebende Einheit (1 bis 4) Mittel enthält, die nach Ablauf der durch die zeitbestimmenden Mittel (Zi bis Za) für jede Einheit (1 bis 4) vorbestimmten Zeitdauer die dieser Zeitdauer zugeordnete Einheit auf den Übertragungskanal (6) schalten.

4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder informationsgebenden Einheit (1 bis 4) eine gegenüber den anderen unterschiedliche vorbestimmte Zeitdauer zugeordnet ist.

5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2 oder 3 mit Einheiten, die jeweils mit einem Taktgenerator versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eines der von den informationserkennenden Mitteln (Mi bis Ma) abgegebenen Steuersignale zur Synchronisation aller Taktgeneratoren vorgesehen ist.

6. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als informationserkennendes Mittel ein retriggerables Monoflop (Mi bis Mt) vorgesehen ist, dessen Kippzeit gleich oder größer als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Informationen ist.

7. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als informationserkennendes Mittel ein Zähler vorgesehen ist, dessen Zählfrequenz wesentlich höher als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Informationen ist.

8. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zeitbestimmendes Mittel ein Monoflop vorgesehen ist.

9. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zeitbestimmendes Mittel ein Zähler (Zi bis Za) vorgesehen ist, dessen Zählfrequenz gleich oder größer als die Taktzeit eines Bits der übertragenen Informationen ist.

10. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede informationsgebende Einheit (1 bis 4) Mittel enthält, die die Einheit im Alarmfall auf eine im System freigehaltene kürzere Zeitdauer umschalten.

11. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Einheit (1 bis 5) auf ein jeder Einheit zugeordnetes Adreßsignal ansprechende Mittel vorgesehen sind, die die Einheit auf eine im Datenübertragungssystem freigehaltene sehr kurze Zeitdauer umschalten.