JP2003500960A - クリティカルなアビオニクス・データバスを介して周期データおよび非周期データを伝送する方法およびシステム - Google Patents

クリティカルなアビオニクス・データバスを介して周期データおよび非周期データを伝送する方法およびシステム

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Abstract

(57)【要約】 ネットワーク・データバスを介した周期および非周期のデータ伝送をサポートするネットワーク・アーキテクチャ（１００）。ネットワーク（１００）は複数のネットワーク・インタフェース・コントローラ（ＮＩＣ）モジュール（１２０、１６９）を備え、これは、相互と通信するように構成され、モジュールのうちの少なくとも１つがマスタＮＩＣモジュール（１２０）として機能し、またマスタ・タイミングＮＩＣモジュール（１２０）内のマスタＮＩＣ（１５４）からアクセスが可能なテーブル（１５８）に記憶された優先順位シーケンスのセットを使用して、ネットワーク・データバス（１１４）のデータ伝送帯域幅を割り当てるように構成される。テーブル（１５８）は、マスタＮＩＣ（１２０）が、周期データの伝送後に、優先順位、長さ、およびフレーム・シーケンスに従ってネットワーク・データバス（１１４）の帯域幅を割り当てるのに使用される。このような方式で、いくつかのＮＩＣモジュールからの非周期データに対して、ネットワーク・データバス（１１４）の一定量の帯域幅を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、一般にはデータ通信に関し、より詳細には、まず周期データ転送の
ために保証帯域幅を提供し、次いで、優先順位および帯域幅の利用可能度に基づ
いて、非周期データ転送のために利用可能帯域幅を分配する優先順位方式を用い
て、アビオニクス・データバス上で周期データおよび非周期データを転送するこ
とを可能にする通信プロトコルに関する。
【０００２】 （発明の背景） 現代の航空機は、諸システムの中でも特に、操縦システム、ナビゲーション・
システム、および通信システムを含む、数多くの搭載型コンピュータを含むこと
ができる。こうしたシステムはしばしば、航空機上のすべてのサブシステムを統
合できるように、ともにネットワーク化されている。通信データバスを使用して
、航空機の各種システムにチャネルまたは信号経路を提供することが多い。
【０００３】 航空機が複雑化し続けるのに伴い、クリティカルなデータを確実かつタイムリ
ーに運行乗員に伝搬することを保証する必要性から、設計上の課題が生じ、また
優先順位およびデータ・タイプに応じてフライト・データを分類する必要性が生
じている。しばしば、複数のシステムが、同時に同じデータバスを介して通信を
試みることがある。しかし、帯域幅は限られており、航空機上のすべてのシステ
ムが通信トポロジを共用することが必要である。このためバス上のデータ伝送は
しばしば、通信データバスのタイミングおよび帯域幅の利用可能度に応じて、１
システムから別のシステムに中継される。
【０００４】 年来、異なるタイプのデータのタイミングおよびシーケンスを記述する、各種
のデータ形式が発展してきた。これには、所定のタイミング・シーケンスおよび
周期に従って通信する周期または決定性データと、等時性データおよび非同期デ
ータなどの非周期データが含まれる。同時に、航空機内のシステム間におけるこ
のようなデータ形式の通信法を規格化および規定するデータ伝送プロトコルも利
用することができる。このようなプロトコルには、ＡＲＩＮＣ６２９規格および
ＡＳＣＢバージョンＡ〜Ｃが含まれる。
【０００５】 ＡＲＩＮＣ６２９規格の場合、データ伝送は、周期データの間隔と非周期デー
タの間隔間で交互に行われる。端末は、フレームごとに１回の周期伝送を有し、
周期伝送後に時間が残っていれば、１回の非周期伝送を得ることができる。別の
従来技術によるプロトコルはＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔを含む。これは、周期データ
を最初に送信し、次いでトークンパッシング機構を使用して非周期データを送信
する、産業オートメーション向けのプロトコルである。
【０００６】 従来技術によるプロトコルの制約点は、データがその意図される宛先地点に到
着するのを保証するために、伝送側システムと受信側システム間でネゴシエーシ
ョンを必要とするプロトコルがあることである。このようなネゴシエーションは
、通信データバスの貴重な帯域幅を消費し、システム全体に待ち時間を付加する
。さらに、帯域幅は、データバスにアクセスするシステムの数によって決まる場
合もあり、特定のファイルが、その意図される宛先に到達するのに必要な帯域幅
を得られないことがある。状況によっては、システムは、帯域幅の保証も、ファ
イルが実際に受信されたという保証も受け取らない。このような状況は、データ
がクリティカルであることがあり、航空機の安全かつ確実な操作のために、保証
された帯域幅をクリティカル・データに割り当てて、運行乗員による受け取りを
保証しなければならないアビオニクス環境で容認できるものではない。
【０００７】 詳細には、航空機の各種モジュールは、通信データバスの伝送時間を巡って互
いと競合する。データバスは、周期データおよび非周期データを航空機上の１シ
ステムから別のシステムに伝送するシグナリング経路を提供する。既存のデータ
バス伝送プロトコルの問題点は、システムが、航空機システムすなわちモジュー
ルから、最も重要な非周期データを伝送するための帯域幅を十分に割り当てられ
ないことである。この結果、優先順位の低いデータが高優先順位のデータよりも
前に送信され、モジュール間のデータ伝送が失敗する、遅延が生じる、または非
効率的に伝送されることになる。
【０００８】 必要とされるのは、優先順位、およびデータ伝送が周期であるかまたは非周期
であるかに応じて利用可能帯域幅を区分する、アビオニクス環境で使用するため
の通信プロトコルである。航空機内の各種システムからの非周期データ伝送要求
の優先順位を決定し、優先順位決定方式によって決定した順序に基づいて非周期
データを伝送する方法およびシステムは、従来技術を上回る数多くの利点を提供
するものと思われる。
【０００９】 （発明の概要） 本発明は、アビオニクス・データバス向けの、周期データ、等時性データ、お
よび非同期データを伝送するためのＡＳＣＢバージョンＤプロトコルである。本
発明は、所定の優先順位に従って、モジュールの非周期データの優先順位を決定
することにより、今日のアビオニクス・システムの高まりつつある技術的需要に
応える。さらに、本発明では、クリティカルな非周期データを伝送するための帯
域幅を保証する。
【００１０】 一実施形態によると、周期および非周期のデータ伝送をサポートするネットワ
ーク・アーキテクチャが開示される。このネットワーク・アーキテクチャは、ネ
ットワーク・バスを通じて互いと相互接続された複数のネットワーク・インタフ
ェース・コントローラ（ＮＩＣ）モジュールを備え、このＮＩＣモジュールのう
ち１つはマスタＮＩＣとして機能する。テーブルは、マスタＮＩＣがネットワー
ク・バスの帯域幅の割り当てに使用する優先順位を記憶する。このテーブルは伝
送シーケンスを含み、マスタＮＩＣはこれを使用して、周期データの伝送後に、
優先順位、長さ、フレーム・シーケンスおよび帯域幅の利用可能度に基づいて、
データバスの帯域幅を割り当てる。
【００１１】 ネットワーク・データバスは、シングル・バス構造またはデュアル・バス構造
として配列することができ、ネットワーク・アーキテクチャ内のＮＩＣモジュー
ルと並列に配列することができる。デュアル・バス構造は、故障時操作機能が必
要な場合に使用することができる。ネットワーク内の各ＮＩＣモジュールは、最
初の時間間隔中に、非周期データを伝送するための要求をマスタＮＩＣに伝送す
る。するとマスタＮＩＣは、非周期データ伝送に対する要求をすべて受け取り、
テーブルに基づいて、どの要求が保証帯域幅を得るか、およびどの要求がベスト
・エフォートの帯域幅を得るかを決定する。一実施形態では、テーブル内容は不
揮発性のエントリであり、これは、ネットワーク・バス上の特定フレームについ
て、どのシステムに特定量の帯域幅を保証するかを記述する。マスタＮＩＣは、
アクティブなフレームを認識し、特定モジュールが要求するデータのソース、お
よび帯域幅量を識別することができる。
【００１２】 要求に対して非周期伝送のために利用可能帯域幅を割り当てると、マスタＮＩ
Ｃは、第２の時間間隔中にネットワーク内のすべてのＮＩＣに伝送したメッセー
ジを作成および伝送する。各ＮＩＣは、メッセージを受信してそれを読み取り、
要求したものと、伝送が許可されたものを比較する。その後、マスタＮＩＣが許
可した帯域幅、および伝送順序に従って伝送が行われる。
【００１３】 テーブル中の装置に対する保証帯域幅の総計が、所定の時間間隔を超えること
はない。これにより、周期データ転送のために保証帯域幅が利用できることが保
証される。この場合に装置が利用可能以上の帯域幅を要求すると、超過データは
次の利用可能な時間フレーム中に伝送される。
【００１４】 また、ネットワークを介して通信する方法も開示され、このネットワークは、
ネットワーク・データバスによって相互に結合された複数のネットワーク・イン
タフェース・コントローラ（ＮＩＣ）を備え、このＮＩＣのうち１つはマスタＮ
ＩＣとして機能する。またテーブルまたは同様の構造を使用して、ネットワーク
・データバスを介して非周期データを伝送するための優先順位を記憶する。この
方法は、１つまたは複数のＮＩＣから、非周期データの伝送に対する要求を伝送
するステップと、その要求を受け取り、処理するステップと、その要求の優先順
位を決定して、非周期データの伝送順序を決定するステップとを含む。
【００１５】 優先順位決定ステップは、テーブルに記憶された優先順位のセットに従って行
われる。またこの方法では、マスタＮＩＣからすべてのＮＩＣにメッセージを伝
送して、ネットワーク上のすべてのＮＩＣに、帯域幅を得た要求、およびその順
序を知らせるステップを含む。
【００１６】 本発明の技術的利点は、ネットワークの故障時操作機能を提供するデュアル・
バス・アーキテクチャの提供である。このプロトコルは両方のバスのコントロー
ルを仲裁し、高優先順位のフレームに最初の伝送機会を与えて、両方のバスで同
じデータを同時に伝送することを可能にする。一方のバスが機能しない場合でも
、残りのバスはなお完全に機能する。
【００１７】 本発明の別の技術的利点は、フレームの数およびサイズを動的に割り当てるこ
とにより、データバスをより有効に利用できることである。 本発明の上記の特性は、添付の図面と併せて以下の説明を考察することにより
、より明確に理解できよう。
【００１８】 特に指示がない場合、異なる図中の対応する番号および記号は、詳細な説明中
の対応する部分を指す。 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図１を参照すると、全体を１００で示すアビオニクス・ネットワーク制御シス
テム（「ネットワーク」）のためのネットワーク・アーキテクチャが示されてい
る。ネットワーク１００は、二重構造で構成されており、一次バス１１６および
二次バス１１８を備えるネットワーク・データバス１１４を備える。二次バス１
１８はオプションであるが、特に航空機通信システム、例えば、二重化がデータ
信号の伝送を中断しないことを保証する場合において有利である。
【００１９】 ネットワーク１００には、バックプレーン・バス１２２によってモジュール１
２４、１２６、および１２８に結合されているマスタ・タイミングＮＩＣモジュ
ール１２０を有する第１デバイス１０２が含まれる。デバイス１０２は、作業ラ
インで交換可能なユニット（ＬＲＵ）であっても作業ラインで交換可能なモジュ
ール（ＬＲＭ）を有するキャビネットであってもよい。モジュール１２４、１２
６、および１２８は、典型的なアビオニクス・ネットワーク１００のサブシステ
ムを表わしている。したがって、モジュール１２４、１２６、および１２８は、
例えば、ネットワーク１００のフライト・サブシステム、ナビゲーション・サブ
システム、および通信サブシステムを表わすことができる。図示するように、モ
ジュール１２４は、航空機デバイス１６２を、ＮＩＣモジュール１２０内のマス
タＮＩＣ１５４に結合するバックプレーン・バス１２２へのインターフェース１
６０を含んでいる。デバイス１６２は、フライトに関係する機能を実行するよう
に構成された１つまたは複数の航空機の構成要素を含むことができる。デバイス
１６２の例には、マイクロプロセッサ、センサ、計器、および、特定のサブシス
テムの機能を実施するために使用される他の類似の構成要素が含まれている。
【００２０】 同様に、モジュール１２６は、デバイス１６６をＮＩＣモジュール１２０に結
合するバックプレーン１２２へのインターフェース１６４を備える。ＮＩＣモジ
ュール１２０は、デバイス１６２および１６６からデータを受信し、ネットワー
ク・データバス１１４に結合されているトランシーバＴ１およびＴ２を有するバ
ッファ１５０を介してネットワーク・データバス１１４と通信する。マスタ・タ
イミングＮＩＣモジュール１２０は、また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１５５お
よびマスタＮＩＣ１５４に結合されているレシーバ・バッファ１５２を備える。
ＭＵＸ１５５は、トランシーバＴ１およびＴ２に結合されており、マスタＮＩＣ
１５４によって制御される。
【００２１】 トランシーバＴ１は、ネットワーク・データバス１１４の一次バス１１６に結
合されており、トランシーバＴ２は、ネットワーク・データバス１１４の二次バ
ス１１８に結合されている。送信バッファ１５０とレシーバ・バッファ１５２は
、回線１５６によってマスタＮＩＣ１５４に結合されている。マスタＮＩＣ１５
４は、ネットワーク１００全体の非周期データ信号伝送用の所定の優先順位方式
を含んでいる表１５８と通信している。
【００２２】 第２デバイス１０４は、例えば、バックプレーン・バス１６８によってモジュ
ール１８３、１８５、および１８７に結合されるＮＩＣモジュール１６９を備え
る。例えば、モジュール１８３は、デバイス１８２に結合されるバックプレーン
・インターフェース１８０を備え、モジュール１８５は、デバイス１８６に結合
されるバックプレーン・インターフェース１８４を備える。デバイス１８２およ
び１８６の操作は、デバイス１６２および１６６に関して説明した操作と同様で
ある。ＮＩＣモジュール１６９は、表１７８、送信バッファおよびレシーバ・バ
ッファ１７０および１７２に関連付けられているＮＩＣ１７４を備える。送信バ
ッファ１７０は、ＮＩＣモジュール１６９とネットワーク・データバス１１４と
の間の通信を可能にするトランシーバＴ３およびＴ４に結合されている。
【００２３】 ＭＵＸ１８８は、トランシーバＴ３とＴ４、および受信バッファ１７２に結合
されており、ＮＩＣ１７４によって制御される。マスタ・タイミングＮＩＣモジ
ュール１２０の場合と同様に、トランシーバＴ３およびＴ４は、ＮＩＣモジュー
ル１６９とネットワーク・データバス１１４に送信／受信機能を提供する。
【００２４】 ネットワークの他の態様は、ネットワーク・アーキテクチャ全体でミラーリン
グされる。例えば、ＮＩＣ１７４は、マスタＮＩＣ１５４に関連付けられた表１
５８と同一の内容を記憶する対応する表１７８へのアクセス権を有する。どの非
周期要求が保証付き帯域幅を受信するかを判定するために、通常は、マスタＮＩ
Ｃ１５４しかその表１５８にはアクセスしない。しかし、本発明の一実施形態に
よれば、ＮＩＣ１７４は、マスタＮＩＣ１５４が使用するためにネットワーク１
１４上に要求を出す前に、表１７８を使用して、過剰な帯域幅要求を事前処理し
、排除することができる。ネットワーク１００内のすべてのＮＩＣ１５４、１７
４は、対応する表１５８、１７８、または他の同様の体系に関連付けられている
。図１は２つのＮＩＣ１５４、１７５を示しているが、この構成はアビオニクス
・ネットワーク・システムに関する一般的なトポロジの例示のみであって、同様
の構成でこれ以上またはこれ以下のＮＩＣを実施することができるということを
理解されたい。
【００２５】 本発明では、周期的データと非周期データの両方を、ネットワーク１００全体
を送信することができる。図２に、本発明によるプロトコルを実際に実施するこ
とを可能にするデータ伝送を達成するためのタイミング図表を示す。信号２４０
は、バックプレーン・バス１６８上の信号を示している。信号２００は、ネット
ワーク・データバス１１４上の信号を表わしている。図から分かるように、信号
２００と２４０は同じ時間軸２０６を共有している。ネットワーク・データバス
１１４上の信号２００の１つの完全な伝送周期２４５には、伝送間隔２０１、非
周期データ間隔２０２、ならびに非周期データ間隔２０４が含まれる。
【００２６】 定期的な時間間隔ごとに伝送される確定的なデータを表わす周期的データは、
時間間隔２０２中に送信され、常にネットワーク・データバス１１４上に存在す
る。航空機ネットワーク・システムにおける周期的データの例には、ピッチ姿勢
、気流速度、高度、および、または正確な間隔でフィルタリングまたは速度制限
するために必要な他のデータが含まれる。
【００２７】 非周期データは、時間間隔２０４中にネットワーク・データバス１１４を介し
て不定期に送信されるデータである。時間間隔２０４は、非周期伝送に対してネ
ットワーク・データバス１１４上で使用可能な帯域幅を表わしており、伝送周期
２４５から、その周期中にデータが送信される時間間隔２０２と伝送間隔２０１
とを減じた間隔に等しい。非周期データは、非同期であっても、等時性であって
も、その両方であってもよい。非同期データは、周期データのタイミングと無関
係の伝送タイミングを有するデータである。非同期データの例は、データ・ファ
イルの転送であってもよく、その場合、転送時間は重要ではない。等時性データ
は、周期的に伝送を必要とするデータであるが、そのようなデータは、必ずしも
常にネットワーク・データバス１１４上にある必要はない。等時性データの例に
は、オーディオまたはビデオなどのリアルタイム・データが含まれる。例えば、
図１のモジュール１２４、１２６、１２８、１８１、１８５、および１８７は、
相互に、あるいはＮＩＣ１７４またはマスタＮＩＣ１５４と通信することを必要
とする場合があるが、これは非周期データ伝送によって達成される。
【００２８】 非周期データは、以下の方法でネットワーク１００全体で伝送されることが好
ましい（図２のタイミング図表を参照のこと）。時間間隔２４１中、デバイス１
６２または１８２は、例えば、非周期的に、伝送されるべきデータをアセンブル
し、伝送するための要求を作成する。基本的に、要求しているデバイスは、ネッ
トワーク・データバス１１４上にある非周期データを伝送するための帯域幅を探
している。次に、その要求は、それぞれデバイス１６２または１８２に関連付け
られているバックプレーン・インターフェース１６０または１８０に伝送される
。
【００２９】 このような要求のすべては、時間間隔２４１の終了時までに作成され、アセン
ブルされる。間隔２４２中、マスタＮＩＣ１５４とＮＩＣ１７４は、間隔２４１
中にＮＩＣによって受信されたデータを、デバイス１６２、１６６、１８２、お
よび１８６が使用するためにバックプレーン・インターフェース１６０、１６８
、１８０、および１８４に渡す。間隔２４４中、マスタＮＩＣ１５４およびＮＩ
Ｃ１７４は、データおよび非周期伝送要求をバックプレーン・インターフェース
１６０および１８０から取り出す。そのような要求は、例えば、デバイス１６２
または１６６がマスタＮＩＣ１５４を用いて作成するか、またはデバイス１８２
または１８６がＮＩＣ１７４を用いて作成することができる。
【００３０】 デバイス１８２による非周期データ要求を説明する議論をさらに続ける。間隔
２４４中、ＮＩＣ１７４は、周期的データを読み込み、デバイス１８２によって
作成された非周期データ伝送を要求する。一実施形態では、間隔２４２および２
４４は、例えば２３７マイクロ秒以下続く。時間間隔２４６は、周期的データ伝
送のために割り振られている。
【００３１】 マスタＮＩＣ１５４は、周期データ２０２の伝送を、モジュールへのフレーム
中断２０５（例えば、８０Ｈｚ）を活動化することによって周期的に開始する。
フレーム中断２０５は、輻輳またはタイミング中断を防止するために、ネットワ
ーク１００内のＮＩＣ１７４、マスタＮＩＣ１５４（および他のＮＩＣ）が相互
に同期化される伝送間隔を開始する。フレーム２０２における時間の僅かなギャ
ップの後、周期的データと、非周期伝送要求は、ネットワーク・データバス１１
４を介して伝送される。時間間隔２０２の終了時に、すべてのＮＩＣ１７４は、
マスタＮＩＣ１５４を含めて、それらのそれぞれの周期的データと、さらにそれ
らの非周期データの要求の送信を完了している。
【００３２】 間隔２０８中、マスタＮＩＣ１５４は、非周期データ伝送要求のすべてを処理
し、表１５８に記憶されている優先順位に基づいて、どの要求が保証された帯域
幅を受信するか、また、どの要求がベスト・エフォートの帯域幅を受信するかを
判定する。一実施形態では、表１５８は、どのデバイスに特定フレームに対する
特定量の帯域幅が保証されているかを記述する不揮発性項目の集合を記憶する。
表１５８は、それが何のアクティブ・フレームかを認識し、デバイスが要求して
いるデータおよび帯域幅のソースを識別することができる。一実施形態では、表
１５８は静的であり、例えば、データ・ブロック・サイズとデータのタイプとを
含めることができる。
【００３３】 非周期伝送に使用可能なネットワーク・データベース１１４上の帯域幅を、優
先順位と、時間間隔２０８中に使用可能な帯域幅に従って要求間に分割後、マス
タＮＩＣ１５４は、時間間隔２１０中にネットワーク・データバス１１４を介し
て伝送されるメッセージを作成する。時間間隔２１０は、他方のＮＩＣ１７４に
、何を伝送することができるか、また、いつそれを伝送することができるかを通
知するブロードキャスト・メッセージである。各ＮＩＣ１７４は、間隔２１０中
に受信したブロードキャスト・メッセージを読み込み、要求されたものと、伝送
を許可されたものとを比較する。ブロック２１２から２１８で、デバイスは、マ
スタＮＩＣ１５４によって許可された順序でそれらの非周期データを伝送する。
【００３４】 デバイスに対して表１５８で保証されている帯域幅の合計は、時間間隔２０４
から時間間隔２０８と２１０を減じた時間間隔を超えることはない。保証された
帯域幅を有するすべてのデバイスがその保証された帯域幅を要求する場合、その
デバイスはすべてそれらの非周期データを伝送することができるので、これは有
利である。このシナリオでは、あるデバイスが、それに保証されているよりも多
くの帯域幅を要求する場合、過剰なデータは次に使用可能なフレーム中で送信さ
れることになる。
【００３５】 もう１つの可能性としては、帯域幅の保証されているすべてのデバイスがその
最大の帯域幅を要求しないか、それとも、すべての保証された帯域幅の合計が時
間間隔２０４よりも短いということがある。このシナリオによると、時間間隔２
０４内に余剰時間２４８が存在することになる。余剰時間２４８中に、保証され
た帯域幅を持たないデバイス、または保証されている帯域幅以上に非周期データ
の伝送を要求するデバイスからの非周期データを送信することができる。この判
定は、表１５８を参照したときにマスタＮＩＣ１５４によって行われる。
【００３６】 同一の周期的データ信号２０２がネットワーク・バス１１６および１１８の両
方の上を、ＮＩＣ１５４および１７４によって、それらのフレーム内で同時に伝
送される。これにより、ＮＩＣは、データをほとんどまたはまったく損失せずに
１つのバスからもう１つのバスに切替えることができ、ネットワーク１００で二
重化を実現する。周期伝送に対する時間間隔２０２は、例えば、およそ２ミリ秒
である。
【００３７】 マスタＮＩＣ１５４は、固有のモジュール１２４、１２６、１２８、からの非
周期データ伝送要求のみならず、ネットワーク１００内の他のＮＩＣからのすべ
ての他の要求も受信する。モジュールの非周期データ転送要求は、データ転送の
特徴、例えば、データ・ソース、データ宛先、所望の伝送ブロック・サイズ、要
求された遷移ブロック、単一間隔の伝送か複数の間隔の伝送か、非同期か等時性
かなどのデータのタイプに基づく優先順位などを含む。
【００３８】 マスタＮＩＣ１５４からの優先順位情報は、ネットワーク・データバス１１４
およびネットワーク１００内のすべてのバックプレーンバス上で伝送されること
が好ましい。モジュールからのデータは、データ「ブロック」の形式で伝送する
ことができる。マスタＮＩＣ１５４は、ＮＩＣ１７４が使用するために割り振ら
れたブロックごとに（モジュールからの非周期データ用）、優先順位、リンク、
およびシーケンス番号を割り当て、伝送することが好ましい。このシーケンス番
号は、伝送ごとに最終的に一巡して元に戻る一意の値である。シーケンス番号は
、特定ブロックを再送信する必要のある場合に、一意の識別に対する各伝送ごと
に埋め込まれる。
【００３９】 ネットワーク・データバス１１４上で使用可能な非周期フレーム数は、非周期
データ転送２０４に使用可能な時間と要求されたブロック・サイズに応じている
。伝送に割り振られたブロックを転送するために必要とされる時間は、次の周期
データ転送前に残っている時間を超えることはできない。複数間隔要求は、フレ
ームごとに認知される必要があり、そうでなければ認知は接続を終了する。
【００４０】 本発明の好ましい実施形態の流れ図を、図３に示す。ステップ３００で、１６
２または１８２などのネットワーク・デバイスは、伝送されるべきデータを非周
期的にアセンブルし、非周期伝送要求を作成する（図２の時間間隔２４１を参照
のこと）。ステップ３０２で、マスタＮＩＣ１５４は、図２の時間間隔２０２中
に、すべてのモジュール（１２４、１２６、１２８、１８１、１８５、１８７）
から非周期データ伝送要求を受信する。マスタＮＩＣ１５４は、次いで、非周期
要求を処理し（ステップ３０４；図２の間隔２０８）、非周期要求に対する伝送
順序を伝送する（ステップ３０６；図２の間隔２０８）。次に、ＮＩＣは、マス
タＮＩＣ１５４によって指定された伝送順序に従って非周期データを伝送する（
ステップ３０８；図２の間隔２１９）。
【００４１】 本発明の利点は、ネットワークに、非周期データの伝送に対する優先順位方式
を提供することを含む。保証された帯域幅をそのような伝送に対して提供する能
力も提供される。さらなる利点は、優先順位の低いフレームを任意の余剰時間内
または後続フレームで伝送しながら、優先順位の高いフレームに、非周期データ
を伝送する最初の機会を与えることも含む。
【００４２】 このプロトコルは、好ましくない伝送の遅延をもたらすネットワーク１１４の
過負荷の危険性を排除する。さらに、フレームの数とサイズは動的に割り振られ
、所与の伝送シナリオに対する最良のデータバス稼働率を可能にする。また、こ
のシステムは多用途であり、限定的ではないが航空機システムと、インターネッ
ト上のオーディオまたはビデオなどのＴＣＰ／ＩＰプロトコルおよびアプリケー
ションを含む様々なタイプのネットワークで使用することができる。
【００４３】 本発明は例示的実施形態を参照しながら説明したが、この説明は、限定的な意
味に解釈されるように意図したものではない。例示的実施形態の様々な修正形態
ならびに本発明の他の実施形態は、この説明を参照することによって当業者には
明らかになろう。したがって、頭記の特許請求の範囲は、そのようないかなる修
正形態または実施形態をも包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ネットワーク・データバスを使用して相互と通信する、複数のネットワーク・
インタフェース制御モジュールを備えるアビオニクス・ネットワークのアーキテ
クチャの図である。
【図２】 本発明の一実施形態による、周期データおよび非周期データの伝送を可能にす
る、通信プロトコルのタイミング図である。
【図３】 本発明の一実施形態による、非周期データの伝送方法を説明するプロセス流れ
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホイメ，ケネス・ポール アメリカ合衆国ミネソタ州55446，プリマ ス，アナポリス・レイン・ノース 5930 Ｆターム(参考） 5K032 BA06 CA12 CB04 CC11 5K033 BA06 CA12 CB17

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周期および非周期のデータ伝送をサポートするネットワーク
    ・アーキテクチャであって、 ネットワーク・データバスと、 前記ネットワーク・データバスを介して通信することができる複数のネットワ
    ーク・インタフェース・コントローラ（ＮＩＣ）モジュールであって、前記複数
    のＮＩＣモジュールの少なくとも１つが、データ伝送のために前記ネットワーク
    ・データバスの帯域幅を割り当てるように構成されたマスタ・タイミングＮＩＣ
    モジュールとして機能し、前記マスタ・タイミングＮＩＣモジュールが、フレー
    ムの優先順位、長さ、およびシーケンスに基づいて、非周期データ伝送に対する
    要求にどの帯域幅を割り当てるかを決定する手段を含む複数のネットワーク・イ
    ンタフェース・コントローラ（ＮＩＣ）モジュールと、 を備えるネットワーク・アーキテクチャ。
  2. 【請求項２】 前記マスタ・タイミングＮＩＣが、非周期データの伝送のた
    めに、一定量の帯域幅を保証するように構成される請求項１に記載のネットワー
    ク・アーキテクチャ。
  3. 【請求項３】 前記ネットワーク・バスがデュアル・バス構造からなる、請
    求項１に記載のネットワーク・アーキテクチャ。
  4. 【請求項４】 前記複数のＮＩＣモジュールに通信的に結合された複数のネ
    ットワーク装置をさらに備える、請求項１に記載のネットワーク・アーキテクチ
    ャ。
  5. 【請求項５】 前記マスタ・タイミングＮＩＣモジュールが、 前記複数のネットワーク装置の１つまたは複数から、非周期データ送信の要求
    を受け取るように構成されたマスタＮＩＣと、 非周期データに対する要求に割り当てられた所定の優先順位セットを記憶し、
    前記マスタＮＩＣからアクセスが可能な優先順位テーブルと、 前記マスタＮＩＣに結合され、前記マスタＮＩＣと前記ネットワーク・データ
    バス間に信号経路を提供するトランシーバ手段と、 を備える請求項１に記載のネットワーク・アーキテクチャ。
  6. 【請求項６】 前記トランシーバ手段が、 前記ネットワーク・データバスからデータを読み出す受信バッファと、 前記ネットワーク・データバスにデータを書き込む送信バッファと、 を備える請求項５に記載のネットワーク・アーキテクチャ。
  7. 【請求項７】 前記複数のＮＩＣモジュールのそれぞれが、 前記複数のネットワーク装置の１つまたは複数から、非周期データ送信の要求
    を受け取るように構成されたＮＩＣと、 非周期データに対する要求に割り当てられた所定の優先順位セットを記憶する
    ための、前記ＮＩＣと関連付けられたテーブルであって、前記マスタＮＩＣから
    アクセスが可能な前記テーブルと、 前記マスタＮＩＣに結合され、前記マスタＮＩＣと前記ネットワーク・データ
    バス間に信号経路を提供するトランシーバ手段と、 を備える請求項５に記載のネットワーク・アーキテクチャ。
  8. 【請求項８】 前記マスタＮＩＣが、前記複数のＮＩＣのそれぞれと関連付
    けられた各前記テーブルに、前記優先順位テーブルの内容を伝送するように構成
    された、請求項５に記載のネットワーク・アーキテクチャ。
  9. 【請求項９】 通信システムのネットワーク・インタフェース・コントロー
    ラ間でデータを伝送するためのネットワークであって、 第１のネットワーク・インタフェース・コントローラと、 前記第１ネットワーク・インタフェース・コントローラに結合された第２のネ
    ットワーク・インタフェース・コントローラであって、前記第１および第２のネ
    ットワーク・インタフェース・コントローラのどちらかが、マスタ・タイミング
    ・ネットワーク・インタフェース・コントローラからなる第２のネットワーク・
    インタフェース・コントローラと、 前記第１および第２のネットワーク・インタフェース・コントローラのどちら
    かに結合され、データ伝送を要求することができる複数のモジュールと、 前記データの送信順序の優先順位を決定する手段と、 を備えるネットワーク。
  10. 【請求項１０】 前記マスタ・タイミング・ネットワーク・インタフェース
    ・コントローラが、前記送信順序の前記優先順位を決定する手段を含む、請求項
    ９に記載のネットワーク。
  11. 【請求項１１】 前記優先順位決定手段がテーブルを備え、前記テーブルが
    優先順位決定情報を含む、請求項９に記載のネットワーク。
  12. 【請求項１２】 前記通信システムを通じて、前記モジュールの１つから前
    記モジュールの別のモジュールにデータを伝送することができる、請求項９に記
    載のネットワーク。
  13. 【請求項１３】 前記データが非周期である、請求項９に記載のネットワー
    ク。
  14. 【請求項１４】 前記非周期データが、等時性、非同期、または等時性かつ
    非同期である請求項１３に記載のネットワーク。
  15. 【請求項１５】 前記モジュールの少なくとも１つからの前記非周期データ
    が帯域幅を備え、前記帯域幅が、前記通信システム全体にわたって伝送を保証さ
    れる、請求項１３に記載のネットワーク。
  16. 【請求項１６】 通信システムのモジュール間でデータを伝送するためのネ
    ットワークであって、前記データが周期データおよび非周期データからなり、 マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントローラであって、前記モジュ
    ールが要求した前記非周期データの伝送の優先順位を決定することができるマス
    タ・インタフェース・コントローラと、 前記マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントローラに結合された第１
    のバックプレーンと、 前記第１のバックプレーンに結合された少なくとも１つの第１モジュールであ
    って、前記第１モジュールの１つから、前記第１のバックプレーンを通じて、他
    の第１モジュールおよび前記マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントロ
    ーラにデータを伝送することができる第１モジュールと、 前記マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントローラに結合されたネッ
    トワーク・データバスと、 前記ネットワーク・データバスに結合された、少なくとも１つのネットワーク
    ・インタフェース・コントローラと、 前記ネットワーク・インタフェース・コントローラに結合された第２のバック
    プレーンと、 前記第２バックプレーンに結合された少なくとも１つの第２モジュールであっ
    て、前記第２モジュールの１つから、前記第２バックプレーンを通じて、他の第
    ２モジュールおよび前記ネットワーク・インタフェース・コントローラにデータ
    を伝送することができる、第２モジュールと、 を備え、 前記第１および第２のモジュールが、前記ネットワーク・データバスを介して
    前記非周期データの伝送を要求することができ、前記伝送要求の優先順位が、前
    記マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントローラによって決定されるネ
    ットワーク。
  17. 【請求項１７】 前記非周期データが等時性データまたは非同期データから
    なる、請求項１６に記載のネットワーク。
  18. 【請求項１８】 前記マスタ・ネットワーク・インタフェース・コントロー
    ラが、データ伝送優先順位決定テーブルを備え、前記テーブルが、前記非周期デ
    ータに関する優先順位情報を含む、請求項１６に記載のネットワーク。
  19. 【請求項１９】 前記優先順位情報が、データ・ブロック・サイズおよびデ
    ータ・タイプを含み、前記データ・タイプが等時性データおよび非同期データを
    含む、請求項１８に記載のネットワーク。
  20. 【請求項２０】 前記非周期データを、第１モジュールから、ネットワーク
    内の別の第１モジュールまたは第２モジュールに伝送することができる、請求項
    １８に記載のネットワーク。
  21. 【請求項２１】 前記第１および第２のモジュールの少なくとも１つからの
    前記非周期データが帯域幅を備え、前記帯域幅が、前記ネットワーク上での伝送
    を保証される、請求項１８に記載のネットワーク。
  22. 【請求項２２】 ネットワーク・システム内で周期データおよび非周期デー
    タ両方を伝送する方法であって、このネットワーク・システムは、ネットワーク
    ・データバスを介して前記データを通信するように配列された複数のネットワー
    ク・インタフェース・コントローラ（ＮＩＣ）・モジュールを備えたネットワー
    ク・データバスを備え、前記データの少なくとも一部が、信号バックプレーンを
    通じて前記ＮＩＣモジュールに結合された複数の装置から到着し、前記ＮＩＣモ
    ジュールの少なくとも１つが、前記ネットワーク・データバスの帯域幅を割り当
    てる役目を担うマスタ・タイミングＮＩＣモジュールとして機能し、 すべての周期データを前記ネットワーク・データバスに伝送するステップと、 非周期データを伝送するために、前記マスタ・タイミングＮＩＣモジュールに
    要求を伝送するステップと、 前記周期データの伝送後に、優先順位、および前記ネットワーク・データバス
    の帯域幅の利用可能度に従って帯域幅を割り当てることにより、前記要求を処理
    するステップと、 前記複数のＮＩＣモジュールにステータス・メッセージを伝送するステップで
    あって、前記ステータス・メッセージが、非周期データの伝送のために、前記ネ
    ットワーク・データバスの帯域幅を割り当てた要求、および伝送順序を示すステ
    ップと、 前記伝送順序に従って、前記ネットワーク・データバスを介して前記非周期デ
    ータを伝送するステップと、 を含む方法。
  23. 【請求項２３】 前記要求の前記処理ステップが、前記要求の少なくとも１
    つに、一定量の帯域幅を保証するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記複数のＮＩＣモジュールそれぞれが優先順位テーブル
    を含み、 前記ＮＩＣモジュールのそれぞれに、ステータス・メッセージを伝送するステ
    ップと、 非周期データの伝送のために前記ネットワーク・データバスの帯域幅を割り当
    てた要求、および伝送順序についての標識を前記優先順位テーブル中に記憶する
    ステップと、 を含む請求項２２に記載の方法。
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