JP2010532604A

JP2010532604A - 確定的通信システム

Info

Publication number: JP2010532604A
Application number: JP2010513670A
Authority: JP
Inventors: ハインケ，ブルクハルト; ヴィーゼ，クリスティアン; スミット，マーカス
Original assignee: エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: JP5014489B2; WO2009003518A1; CA2691077A1; CN101690020B; CA2691077C; EP2160871B1; US20100158037A1; BRPI0721869A2; US7991017B2; EP2160871A1; CN101690020A

Abstract

本発明は、複数の端末ユニット（Ｔ１〜Ｔ３）のそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システムおよび通信システムを制御する方法に関する。最低限可能なオーバヘッドを伴う確定的通信プロトコルと、それを実行するシステムを提供するために、前記方法は、初期化フェーズ中に前記中央ユニット（１０）によって前記端末ユニット（Ｔ１〜Ｔ３）の識別情報を検査するステップと、構成フェーズ中に、第１同期信号、それぞれの端末ユニットの端末ユニット・アドレス、ペイロード・フィールド、および第２同期信号を含む所定のデータ・フレームを、前記中央ユニット（１０）によって前記マスタ・バス（１４）を通じて送信するステップと、前記第１同期信号と前記第２同期信号の間の間隔に対応するオーディオ・サンプル時間間隔内で、前記複数の端末ユニット（Ｔ１〜Ｔ３）のうちの１つにより、前記データ・バス（１２）を通じてオーディオ・データを送信するステップとを特徴とする。

Description

本発明は、確定的（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ）通信システムに関し、詳細には、それだけには限らないがアビオニクス用途に関する。

本発明によるシステムは、すべての種類の航空機、具体的には飛行機に適用することができる。一般には、本発明をリアル・タイム用途、すなわちタイム・クリティカルな通信用のシステムに適用することができ、本発明は、性能がタイムリー・データ交換に依存するシステム機能を特徴とすることができる。

従来技術のイーサネット（登録商標）ベースのポイント・ツー・ポイント接続では、集中型ではない、分散型バス・アクセス・モジュールが物理層を提供する。バス・アクセスは、例えば周知のＣＳＭＡ／ＣＤ手順（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅｍｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔ）によって指示される。しかし、そのようなシステムは、自己ブロッキングである可能性があり、時間の点で確定的ではないので、リアル・タイム用途では失敗する。

ＤＥ３４２４８６６Ｃ２およびＤＥ３４２６８９３Ａ１より、接続されたステーションまたは端末ユニットに関する構成可能な順序およびいくつかの時間スロットを伴う、すべての参加者のための単一の共通バスを備えるシステムが知られている。こうしたシステムでは、最初の初期化および要求フェーズが提供され、そのなかでステーションの必要な構成が決定される。このようにして、データ通信のための時間ウィンドウを動的に割り振ることができる。

Ｈａｍｍｏｎｄ，ＪｏｓｅｐｈＬ．，Ｏ’Ｒｅｉｌｌｙ、Ｐｅｔｅｒ，”ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬｏｃａｌＣｏｍｐｕｔｅｒＮｅｔｗｏｒｋｓ；Ｒｅａｄｉｎｇ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ，Ａｄｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，１９８６、ｐａｇｅｓ１９３〜１９６、ＩＳＢＮ０−２０１−１１５３０−１では、チャネルへのアクセスを提供するために、ネットワーク上の各位置およびステーションの所定の順序でのポーリングがそれを介して実施される中央コンピュータを備えるポーリング・ネットワークが説明されている。ポーリング・ネットワークは、ロール・コール・ポーリングまたはハブ・ポーリングで動作する。ロール・コール・ポーリングでは、中央コンピュータが、選ばれたステーションにポーリング・メッセージを送信することによってポーリング・シーケンスを開始する。その最初に選ばれたステーションによる通信の完了時に、中央コンピュータは次に選ばれたステーションに進み、以下同様である。ハブ・ポーリングでは、中央コンピュータが、初期ステーションにポーリング・メッセージを送出し、初期ステーションによる通信の完了時に、中央コンピュータが能動的に関与することなく、ポーリングが自動的に次のステーションに切り替わる。

ＤＥ３４２４８６６Ｃ２ＤＥ３４２６８９３Ａ１

Ｈａｍｍｏｎｄ，ＪｏｓｅｐｈＬ．，Ｏ’Ｒｅｉｌｌｙ、Ｐｅｔｅｒ，"ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬｏｃａｌＣｏｍｐｕｔｅｒＮｅｔｗｏｒｋｓ；Ｒｅａｄｉｎｇ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ，Ａｄｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，１９８６、ｐａｇｅｓ１９３〜１９６、ＩＳＢＮ０−２０１−１１５３０−１

しかし、従来技術の欠点は、システム内のデータ伝送のために待機時間枠が不可避であることである。その後でデータ伝送を促すために、各端末ユニットを個々にアドレス指定しなければならないからである。合計待ち時間は、端末ユニットの反応時間、端末アドレス伝送の確認、および線の物理的長さに依存するバス自体の遅延時間を含む。

本発明の目的は、最低限可能なオーバヘッドを伴う確定的通信プロトコルと、それを実行するシステムを提供することである。

この目的は、それぞれ請求項１および９による、複数の端末ユニットのそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システムと、通信システムを制御する方法とによって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を対象とする。

本発明によれば、複数の端末ユニットおよび中央ユニットを備えるデジタル通信システムが提供される。前記端末ユニットは、データ交換のためにバスに結合される。端末ユニット間のバス上の通信プロセスが、前記中央ユニットによって制御される。上記の通信システムが、追加のバスを設けることによって改善される。したがって、端末ユニットが、マスタ・バスとデータ・バスの両方を通じて中央ユニットに接続される。マスタ・バス上では、中央ユニットが、端末ユニットに命令を排他的に送信する。したがって、中央ユニットは、マスタ・バス上の唯一の送信機である。しかし、マスタ・バス上で中央ユニットから端末ユニットにデータを送信することもできる。データ・バス上では、各端末ユニットが、中央ユニットにデータを送信することができる。したがって、中央ユニットは、データ・バス上の唯一の受信機である。端末ユニットによるデータ・バスへのアクセスが、中央ユニットによってマスタ・バスを介して制御される。データをある端末ユニットから別の受信側端末ユニットに送信すべきである場合、中央ユニットを介してこのことを実施しなければならない。その要求に応じて、受信したデータをミラーリングおよび中継する交換バッファが中央ユニット内に設けられる。

要約すると、中央ユニットが、各システム・モジュールによるデータ・バス・アクセスを制御するマスタまたはコントローラまたは制御ユニットとして働いている。データ・バス上では、時分割多重化システムがデュアル・ループ通信と共に使用される。好ましくは、この時分割多重化システムは、２つの別々のバスに対する標準イーサネット（登録商標）物理層に基づく。システムは、アビオニクス用途、すなわち航空機用途で使用される専用のものである。

本発明の一態様によれば、複数の端末ユニットのそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システムを制御する方法が提供される。前記通信システムは、
オーディオ・データをバッファリングする複数の端末ユニットと、
前記端末ユニットに制御信号を送信するマスタ・バスと、
前記端末ユニットからオーディオ・データを送信するデータ・バスと、
前記マスタ・バスを介して前記複数の端末ユニットにオーディオ・データを要求し、前記データ・バスを通じてオーディオ・データを受信する中央ユニットと
を備える。

前記方法は、
初期化フェーズ中に前記中央ユニットによって前記端末ユニットの識別情報を検査するステップと、
構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）フェーズ中に、第１同期信号、それぞれの端末ユニットの端末ユニット・アドレス、ペイロード・フィールド、および第２同期信号を含む所定のデータ・フレームを、前記中央ユニットによって前記マスタ・バスを通じて送信するステップと、
前記第１同期信号と前記第２同期信号の間の間隔に対応するオーディオ・サンプル時間間隔内で、前記複数の端末ユニットのうちの１つにより、前記データ・バスを通じてオーディオ・データを送信するステップと
によって特徴付けられる。

本発明による方法の好ましい実施形態では、前記端末ユニットが、前記構成フェーズ中に、前記端末ユニット自体のアドレスを認識したときに、前記データ・バスを通じてデータ・フレームを送信する。このようにして、中央ユニットによって個々の端末ユニットにデータを要求する手順が統一され、中央ユニットによる初期要求と、データ配信を求める後続の要求のうちのいずれかとの間に違いが生じないはずである。

本発明による方法の好ましい代替実施形態では、前記複数の端末ユニットのそれぞれが、前記データ・バスを通じて、前記中央ユニットによって決定される所定の時間にデータ・フレームを送信する。これにより、端末ユニットが、中央ユニットによって発行されるデータおよび配信を求めるどんな要求とも無関係となり、その結果、スタンド・アロン・サブシステムが得られる。

好ましくは、前記ペイロード・フェーズ中の前記複数の端末ユニットによる送信の順序が、前記中央ユニットによってあらかじめ決定される。例えば、端末ユニットがデータを配信する順序をルックアップ・テーブル内に格納することができ、したがって、ルックアップ・テーブルを監視することができ、さらにはオフラインのユーザ、すなわち実際の動作環境から離れたユーザがあらかじめ編集することができる。

一般には、前記同期信号を別々のマスタ・クロック・ジェネレータで生成することができる。マスタ・クロック・ジェネレータは、システムに一体化されることがあり、または一体化されないことがあり、安定性要件のために、マスタ・クロック・ジェネレータは特別な環境内に配置されることがある。

好ましくは、前記同期信号は標準信号であり、具体的には、ＩＥＥＥ８０２．３規格に準拠する信号である。

より好ましくは、前記端末ユニットは、前記同期信号からそれぞれのクロック信号を再生する。クロック再生は、位相ロック・ループを使用することによって達成される。

具体的には、端末ユニット間の前記データ交換は、前記データを中央ユニット内の交換バッファ内にミラーリングすることによって実施される。これにより、旧式の制御ユニットまたは別の端末ユニットにデータを送信することに対する通信プロトコルの複雑な適合が行われる。

本発明の別の態様によれば、複数の端末ユニットのそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システムが提供される。前記通信システムは、
オーディオ・データをバッファリングする複数の端末ユニットと、
前記端末ユニットに制御信号を送信するマスタ・バスと、
前記端末ユニットからオーディオ・データを送信するデータ・バスと、
前記マスタ・バスを介して前記複数の端末ユニットにオーディオ・データを要求し、前記データ・バスを通じてオーディオ・データを受信する中央ユニットと
を備える。

その通信システムは、
初期化フェーズ中に、前記中央ユニットが前記端末ユニットの識別情報を検査すること、
構成フェーズ中に、前記中央ユニットが、第１同期信号、それぞれの端末ユニットの端末ユニット・アドレス、ペイロード・フィールド、および第２同期信号を含む所定のデータ・フレームを、前記マスタ・バスを介して送信すること、ならびに
前記第１同期信号と前記第２同期信号の間の間隔に対応するオーディオ・サンプル時間間隔内で、オーディオ・データが、前記複数の端末ユニットのうちの１つにより、前記データ・バスを通じて送信されること
によって特徴付けられる。

本発明による通信システムの好ましい実施形態では、前記中央ユニットが、前記複数の端末ユニットのリストを含む端末構成ユニットを備える。言い換えれば、端末ユニットのすべての識別情報が、システム内にリストされ、システム内の新しいあらゆる端末ユニットのアクセス権限を得るように、システム内の新しいあらゆる端末ユニットを、端末構成ユニットによって登録しなければならない。ここでは、「識別情報」という用語は、恐らくは他の項目の中でもとりわけ、それぞれの端末ユニットの特定の番号（アドレス）、ならびに共通バス（複数可）にアクセスするそれぞれの端末ユニットの権限を含むものと解釈されるべきである。

具体的には、好ましくは、前記端末構成ユニットは、前記データ・フレームを生成する転送ユニットに接続される。端末構成ユニットによって実施される識別情報チェックなどの監視作業からデータ・フレーム生成を分離することにより、システムがより柔軟なものとなり、そのモジュラ設計により、故障をより容易に識別することができ、システム信頼性が向上する。

具体的には、通信システムの前記複数の端末ユニットのそれぞれは、前記同期信号からのクロック再生のための位相ロック・ループを備える。したがって、各端末ユニットは、共通同期パルスが中央ユニットによって発行される場合に普通なら誘発されることのあるどんな遅延も伴わずに、必要なときにはいつでもそのクロックを同期することができる。

さらに、前記中央ユニットの一部として、好ましくは、受信されたデータのミラーリングと、受信されたデータを前記中央ユニットのトランシーバ・ユニットに転送することを可能にする端末ユニット間のデータ交換のために交換バッファが設けられる。

本発明はとりわけ、従来技術に勝る以下の利点を特徴とする。本発明による通信システムは、中央制御ユニットによって制御される確定的バス・アクセスを可能にするので、通信の高い信頼性が達成される。システム信頼性をさらに改善するために、好ましくは、システムは冗長構成で設計される。この場合、２つの中央ユニットのうちの第１中央ユニットが活動状態であり、他方は「ホット・スタンバイ（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）」ステータスにある。現在活動状態のユニットが故障した場合、他方のユニットが引き継ぐ。したがって、システムは、高速制御（スイッチング）データおよびデジタル化アナログ信号を伴うアビオニクス用途、すなわち航空機用途に対して、具体的にはオーディオ信号の高速伝送に対して特に有用である。さらに、本発明によるシステムは、複数の端末ユニットに接続される２つの別々のバス線が使用されるので、データ・バスのより効率的な編成を可能にする。中央ユニットは、マスタ・バスを、中央ユニットから端末ユニットへのデータの伝送のための制御バスのみとして使用する。接続される端末ユニットは、そのデータを共有バス、すなわちデータ・バス上で送信することができる。さらに、本発明は、通信システムの単純なモジュラ構造を提供し、個々の端末ユニットの故障の場合に、全体のデータ転送はもはや危険にさらされない。

以下では、単なる例示として、添付の図面に示される実施形態を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。

本発明による通信システムの第１実施形態の概略図である。図１の通信システム内の、本発明による端末ユニットの一実施形態の機能図である。図１の通信システム内の、本発明による中央ユニットの一実施形態の機能図である。本発明による構成フェーズでの中央ユニットから端末ユニットへのデータの伝送のためのデータ・フレームの一実施形態を示す図である。本発明による構成フェーズでの端末ユニットから中央ユニットへのデータの伝送のためのデータ・フレームの一実施形態を示す図である。本発明によるペイロード・フェーズでの中央ユニットから端末ユニットへのデータの伝送のためのデータ・フレームの一実施形態を示す図である。本発明によるペイロード・フェーズでの端末ユニットから中央ユニットへのデータの伝送のためのデータ・フレームの一実施形態を示す図である。端末ユニット間のデータ交換に関する本発明の一実施形態を示す図である。

図１は、本発明による通信システムの一実施形態のブロック図を示す。中央ユニット１０が、一方では、データ・バス（共有バス）１２を介して、それぞれＴ１、Ｔ２、およびＴ３と指定されるいくつかの端末ユニットＴの送信機ユニットＴＸに接続される。他方では、中央ユニット１０が、マスタ・バス１４を介して、前記端末ユニットＴの受信機ユニットＲＸに接続される。中央ユニット１０は、マスタ・バス１４上の唯一の送信機であり、すなわち端末ユニットＴは、受動素子として中央ユニット１０からデータを受信するだけである。データ・バス１２は、端末ユニットＴ１、Ｔ２、Ｔ３から中央ユニット１０への多重化データ伝送のために使用される。端末ユニットＴがバス１２にアクセスする順序が、中央ユニット１０によって制御される。

図２は、図１の端末ユニットＴのブロック図を示す。各端末ユニットＴは、受信機ＲＸおよび送信機ＴＸを備える。さらに、各端末ユニットＴは、アドレス認識ユニット２１、受信状態コントローラ２２、マスタ・クロックを備えるフレームＰＬＬ２３、ループ・カウンタ２４、データ入力バッファ２５、Ｉ／Ｏ装置インタフェース２６、データ出力バッファ２７、および送信コントローラ２８を備える。

受信機ＲＸは、データ信号、時間信号、およびアドレス信号を区別するように適合される。アドレス認識モジュール２１では、アドレスがフィルタされ、それぞれの端末ユニットＴの反応は、適切なアドレスの受信時にのみ促され、そうでない場合、受信されたデータは無視される。

受信された時間信号から、マスタ・クロックがフレームＰＬＬ２３で再生され、マスタ・クロックは中央ユニット１０から供給される。マスタ・クロック２３からの時間信号が、端末ユニットＴのすべての構成要素によって共有される。再生されたクロックがループ・カウンタ２４内に供給され、ループ・カウンタ２４は、それぞれの端末ユニットＴの次のバス・アクセスに関する時間を決定する。バス・アクセスの詳細が、受信状態コントローラ２２内に格納される。データ入力バッファ２５も、ジェネレータ２３からのマスタ・クロックおよびループ・カウンタ２４からの分割クロック速度と共に供給される。

マスタ・バス１４から端末ユニットＴの受信機ユニットＲＸによって受信されるデータ・フレームが、データと共に搬送される内容に応じて処理される。受信機状態コントローラ２２は、受信機ＲＸを介して受信されているデータの流れを監視する。受信状態コントローラ２２は、送信コントローラ２８、入出力インタフェース２６、およびループ・カウンタ２４に接続される。受信機ＲＸによって各データ・フレームで受信されるデータは、それが他のシステムおよびシステム・モジュールとの通信に関係がある場合、バス・フレームごとに入力データ・バッファ２５内にバッファリングされる。データ入力バッファ２５は、Ｉ／Ｏインタフェース２６によって制御される。入出力インタフェース２６は、ＤＡ変換器、スピーカ、および他の制御ユニットを備えることができる。

ある端末ユニットＴから別のユニットＴまたは中央ユニット１０にデータを転送すべき場合、そのようなデータがデータ出力バッファ２７内にバッファリングされ、次いで、データがデータ出力バッファ２７から送信機手段ＴＸにシフトされる。データは、データ・フレームで送信される順序で、バス・フレームごとに出力データ・バッファ２７内にバッファリングされる。送信機ＴＸへのそのようなデータの配信は、端末ユニットＴ自体の中の送信コントローラ２８によって適切な処理ステップで処理される。

一般には、端末ユニットＴは、特定の機能専用である。しかし、同等の機能を有する複数の端末ユニットＴを使用することができる。

バス１２、１４がイーサネット（登録商標）接続である場合、規格ＩＥＥＥ８０２．３に従って受信機ユニットＲＸを設計することができる。

図３は、図１の中央ユニット１０のブロック図を示す。中央ユニット１０は、端末ユニット構成コントローラ３１、送信機データ・メモリ３２、送信機３３、システム・クロック・ジェネレータ３４、受信機３５、受信機データ・メモリ３６、交換バッファ３７、データ・スイッチ制御マトリックス３８、受信機データ構成モジュール３９、およびメイン・バス・フェーズ・コントローラ４０を備える。端末ユニット構成制御ブロック３１は、中央ユニット１０に接続される端末ユニットＴのリストを含む。新しいデータを例えば接続されたホスト・コントローラから入力することにより、このリストを容易に適合させることができ、または修正後動作条件に準拠するように、このリストを適合させることができる。構成制御ブロック３１は送信機データ・メモリ３２に接続され、メモリ３２は送信機ユニット３３に接続される。さらに、構成制御ブロック３１は、現在、送信機データ・メモリ３２からのどのデータを送信機ユニット３３にシフトすべきかを決定する。

送信機ユニット３３は、すべての端末ユニットＴに対して有効である同期信号を含む、マスタ・バス１４上の完全なデータ・フレームを生成する。同期信号自体を制御することができ、または送信機ユニット３３に接続されるシステム・クロック・ジェネレータ３４によって同期信号を求めることができる。

受信機モジュール３５は、端末ユニットＴから受信されるデータを読み取り、監視する。データは、バッファ・メモリとして働く受信機データ・メモリ３６に送信される。受信機構成ユニット３９は、受信機データ・メモリ３６に割り当てられる。いくつかの端末ユニットＴの間の通信リンクが確立される場合、交換バッファ３７を介してデータを送信機データ・メモリ３２に直接的に転送することができる。交換バッファ３７は、データ・スイッチ制御アレイ３８によって制御および監視される。

バス１２および１４上の以下の３つの通信フェーズを区別することができる。
１．初期化フェーズ
２．構成フェーズ
３．ペイロード・データ・フェーズ

これらのフェーズは、マスタ・バス制御ユニット４０によって制御される。

この構成により、バスにそれぞれ接続される端末ユニットＴのデータ容量を適合させ、最適化することができる。初期化フェーズ中、中央ユニット１０は、現在または所定の時間に端末ユニットＴのうちのどれがバス１２へのアクセス権を有するかを監視する。中央ユニット１０はさらに、バス１２に対してどのデータが要求されるかを監視する。具体的には、接続された端末ユニットＴの複数の要求が同時にある場合、こうした要求を中央ユニット１０で収集し、優先順位付けすることができる。

図４Ａは、マスタ・バス１４上での中央ユニット１０から端末ユニットＴへのデータの伝送のためのデータ・フレームを示すのに対して、図４Ｂは、構成フェーズでの、データ・バス１２上での端末ユニットＴから中央ユニット１０へのデータの伝送のためのデータ・フレームを示す。以下の図では、期間の長さが２重の矢印で示される。

バス１４上の各データ・フレーム５０が、同期（Ｓｙｎｃ）信号５１で開始される。好ましくは、この信号は、ＩＥＥＥ８０２．３規格に従うより高いレベルの同期に関するプロトコルから導出され、またはそのプロトコルに対応する。

Ｓｙｎｃ信号５１および同期シーケンスは、それぞれ、７バイト長の「プリアンブル」および１バイト長の「スタート・フレーム・シーケンス」からなる。長い「スタート・フレーム・シーケンス」の後端ビット（ＩＥＥＥ８０２．３によれば「１１」）は、正確な全体の同期のために使用される。図４Ａを参照する以下の説明から明らかとなるように、これは、システムのユーザ・オーディオ・サンプル・レートのフレーム時間を決定する。単純な方式のオーディオ・データ伝送を達成するために、Ｓｙｎｃ信号間の距離がシステム・オーディオ・サンプル時間に対応する。このことは、例えば端末ユニットに接続されているＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器のサンプル周波数が、システム全体に対して有効であることを意味する。言い換えれば、システム内のすべての端末ユニットＴが、同じクロックによって指令される。

構成フェーズ中、中央ユニット１０は、上述のＳｙｎｃシーケンス５１で始まる固定データ・フレームを送信する。このＳｙｎｃ信号５１は、システム全体に関するマスタ同期として使用される。余分なクロック線または類似の手段の助けなしに、オーディオ・サンプリング・プロセスを再同期し、すべての端末ユニットに対して正確なタイミング情報を提供するために、追加のＰＬＬが使用される（対照的に、規格ＩＥＥＥ８０２．３は単一ビット・タイミングのみを提供することに留意されたい）。このようにして、Ｓｙｎｃ信号５１を容易に変更することができ、すなわちシステム全体に関する周波数または時間フレームを、ジッタ的手法で動的に変更することができる。このようにして、完全なバス・システム１のＥＭＩ挙動が改善される。

ｓｙｎｃ信号５１の後に、それぞれのフレームが意図される、その特定の端末ユニットＴのアドレス５２が続く。現実の物理端末ユニットＴには割り当てられない特別なアドレスがシステム１で予約される。こうしたアドレス・ワードがブロードキャスト・アドレスとして使用され、後に続く構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）データ５３が、システム１に接続されるすべての端末ユニットＴの挙動を決定する。

このようにして、一定量のペイロード・データを例えばオーディオ・データとして予約することができ、次いでオーディオ・データが、中央ユニット１０から端末ユニットＴに多重チャネル・ブロードキャストとして連続的に送信される。所期のアドレスがシステム内に存在する個々の端末ユニットに属する場合、端末ユニットＴの設定が構成データ５３によって変更される。後に続くペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）データ５４は、例えばそれぞれのユニットについてのスイッチング・データを含むことができる。

各データ・フレーム５０は、データ検証のためのチェック・シーケンス５５で終了することになる。チェック・シーケンスは、例えば単純なＣＲＣチェック・シーケンスでよい。次いで、Ｓｙｎｃシーケンス５１から再び開始することにより、記載のデータ・フレーム５０が反復される。次いで、対応するオーディオ・サンプル時間が、Ｓｙｎｃシーケンス５１の一端から後続のＳｙｎｃシーケンス５１の端部までの距離によって求められる。本発明によるシステムは、異なる送信機Ｔから同一の物理線上にトラフィックがあるときに、放出プロセスのためのマスタ・バス１４上の時間ギャップがないという利点を有する。フレーム５０の全フレーム長を実際のシステム要件に適合させるように、フィールド５５とフィールド５１の間にギャップ５６が設けられる。

オーディオ・サンプル時間が図４Ａのフレームによって決定された後、図４Ｂを参照しながら、端末ユニットＴのうちの１つから中央ユニット１０へのデータ・フレームを以下で説明する。構成フェーズ中、端末ユニットＴは、共有バス上で単一のデータ・フレーム６０を送信することにより、端末ユニットＴ自体のアドレスの受信に反応する。この回答は、アドレス認識回路によってリリースされる。データ・フレーム６０も、好ましくはＩＥＥＥ８０２．３に従う、Ｓｙｎｃシーケンス６１から開始するが、Ｓｙｎｃシーケンス６１は、システム同期のためには使用されない。ＩＥＥＥ８０２．３規格による同期シーケンス６１の構成は、標準イーサネット（登録商標）モジュールおよびトランシーバを使用できることから恩恵を受ける。Ｓｙｎｃシーケンス６１の後に、端末ユニットＴからの識別子フィールド６２が続く。識別子フィールド６２は、端末ユニットＴの個々のアドレスと、要求された量のペイロード・データとを含む。端末ユニット・データ・フレームのペイロード・データ・フィールド６３の後には、データ検証のためのチェック・シーケンス６４が続く。中央ユニット１０から端末ユニットＴへのフレーム５０と同様に、端末ユニットＴから中央ユニット１０へのフレーム６０は、第２同期フィールド６１で終了し、必要ならば、同期フィールド６１とチェック・シーケンス６４との間にギャップ６５を伴う。フレーム時間は実際のシステム構成に依存する。

端末ユニットＴのうちの１つによる送信の終了時に、中央ユニット１０は、同一または別の端末ユニットＴをアドレス指定することができる。このプロセス間、後続のアドレスがそれぞれ中継され、認識されるまで、データ・バス上で通信は行われない。

構成フェーズ中、中央ユニット１０は、端末ユニットＴがアドレス指定される順序を決定する。この順序は、必ずしも連続的な順序ではない。したがって、各端末ユニットＴは、端末ユニットＴによって構成データ・フィールド５３から取り出される個々のカウンタ値を格納しなければならない。

その後で、中央ユニット１０は、所定の端末ユニット・アドレス（しかし、所定の端末ユニット・アドレスはもはやバスを介して送信されない）および特別な構成データ・フィールドでペイロード・データ・フェーズを開始することができる。このことは、次のＳｙｎｃシーケンス時に、すべての端末ユニットＴの内部ループ・カウンタ２４が開始されることを意味する。各端末ユニットＴ内に格納される個々のカウンタ値のために、各ユニットＴは、所定の時間に共有バス１２上にそれ自体のデータ・フレームを送信することになる。バスへのアクセスの順序が、各端末ユニットＴ内に格納される様々なカウンタ値によって中央ユニット１０で設定される。

上記の構成フェーズの後に、ペイロード・フェーズが続く。それぞれバス１２および１４上のペイロード・フェーズ・フレームは、もはやどんなアドレス・オーバヘッドでも変更されないという点で、構成フェーズでの対応するフレームとは異なる。バス１２および１４上のそれぞれのフレームが、図５Ａおよび図５Ｂに示されている。図５Ａの中央ユニット１０から端末ユニットＴのいずれかへのフレーム７０は、ｓｙｎｃシーケンスおよびペイロード・シーケンスのみを含む。フレーム７０は、チェック・シーケンスおよびｓｙｎｃビットによって終了し、必要ならば、間にギャップが置かれる。２つの連続するｓｙｎｃビット・トレイン間の期間は、オーディオ・サンプル時間を決定する。したがって、図５Ｂの端末ユニットＴから中央ユニット１０へのデータ・フレーム８０も、ｓｙｎｃシーケンスおよびペイロード・シーケンスのみを含み、チェック・シーケンスおよびｓｙｎｃビットで終了し、必要ならば、間にギャップが置かれる。２つの連続するｓｙｎｃビット・トレイン間の期間は、システム構成に応じてフレーム時間を決定する。

したがって、構成フェーズおよびペイロード・フェーズでの構成が異なるために、データ・フレーム７０、８０は、マスタ・バス１４および共有バス１２上の、それぞれ対応するフレーム５０および６０とは異なる。バス・アクセスの順序が固定されると、中央ユニットからのＳｙｎｃ信号のみが、共有バス上のバス・アクセスを決定する。このことは、データ・フレーム内にプロトコル・オーバヘッドがそれ以上存在せず、ほぼ完全なバス・アクセス時間がペイロード・データのために使用されることを意味する。

本発明の実現のために、ＩＥＥＥ８０２．３（物理層ＩＥＥＥ８０２．３）に従う構成要素を使用することができる。

セキュリティ関連の用途のために、ただ１つのマスタ・バス１４の代わりに、複数のマスタ・バス１４を設けることができる。

高速オーディオ・データ伝送のために、ｓｙｎｃ信号の後端ビットに同期されるオーディオＰＬＬでマスタ・クロック再生を実現することができる。Ｓｙｎｃ信号のビット・タイミング情報を、ＩＥＥＥ８０２．３（物理層ＩＥＥＥ８０２．３）に従う統合標準ＰＬＬから導出することができる。

システム１に接続される端末ユニットＴ間のデータ交換を、データ量をスケーリングすることによって実施することができる。

確定的にトリガされるプロトコルに従って交換バッファ３７内のそれぞれのデータをミラーリングすることにより、端末ユニットＴ間のデータ交換を容易に実施することができる。

要約すると、本発明による通信システム、すなわちアビオニクス・システムは、故障の場合にデータ転送が個々の端末ユニットによってもはやブロックされないモジュラ・アーキテクチャを有する。別々のバス構造により、単一バス・システムに対して必要となる自動コリジョン検出のない、１０ＢＡＳＥ−Ｔ：１０Ｍｂ／ｓＣＳＭＡ／ＣＤローカル・エリア・ネットワークに関するＩＥＥＥ８０２．３物理層仕様、ＩＥＥＥ８０２．３Ｃｌａｕｓｅ１４；１００ＢＡＳＥ−Ｔ：１００Ｍｂ／ｓＣＳＭＡ／ＣＤローカル・エリア・ネットワークに関するＩＥＥＥ８０２．３物理層仕様、ＩＥＥＥ８０２．３Ｃｌａｕｓｅ２２および２８に従う標準イーサネット（登録商標）構成要素を物理層に対して使用することができる。

さらに、デュアルバス構造は、中央ユニットから個々の端末ユニットへの連続的データ・ブロードキャストを可能にし、同期通信システムに対して、オーディオ・データ伝送に対して容易に適合させることのできる単純な手段が提供される。

さらに、個々の端末ユニット間のデータ交換が可能である。このことを、多重化デュアル・ループ通信システムを示す図６を参照しながら以下で説明する。その中央構成要素は、スケーラブル交換バッファ３７を入力側に備え、スケーラブル交換バッファ３７を出力側に備える前述のデータ・スイッチ制御マトリックス３８である。前記データ・スイッチ制御マトリックス３８は、端末ユニットＴ間の直接的通信のために設けられる。データ帯域幅はスケーラブルであり、１対の端末ユニットＴに割り当てられるデータ・フレームの数に依存する。利用可能なデータ・フレームの量は固定され、通信に参加すると想定されるすべての端末ユニットＴの対に適用される。端末ユニットＴ間で交換されるペイロード・データの量が、中央ユニット１０のホストＣＰＵ（図示せず）によって設定される。求められたバス・システムの更新レートにより、伝送速度が保証されるデータ・チャネルがオープンされる。次いで、端末ユニットでの実際の出力データが、図６で端末ユニット・インタフェース９１として例示される、「ＣＡＮ」、「ＲＳ４８５」、「ＲＳ２３２」などのより低い更新レートを有する他のデータ・リンクに供給される。好ましくは、データ・スイッチ制御マトリックス３８は結線で接続（ｈａｒｄｗｉｒｅｄ）されており、すなわちどんなソフトウェア・コンポーネントも含まない。したがって、高速なデータ転送が実現可能であり、固定フレーム構造を用いるデータ交換は、入力バッファおよび出力バッファを備えるデータ・スイッチ制御マトリックス３８のフル・ハードウェア・ベースの設計を可能にする。２つの端末ユニットＴ間のデータの転送時間を、いくつかのフレームと同じ長さだけ持続するように短縮することができる。

任意選択で、端末ユニットＴの既存のネットワークのアクセス・ポイントとして中央ユニット１０を使用することが可能である。この場合、ＡＲＩＮＣ規格Ｎｏ．６６４とも呼ばれ、航空機ユニット間の通信のためのコンピュータ・ネットワークおよびプロトコルに関係するＡＦＤＸ（ＡｖｉｏｎｉｃｓＦｕｌｌＤｕｐｌｅｘＳｗｉｔｃｈｅｄＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））などの航空機用途向けの特定のプロトコルで中央ユニット１０のインタフェースを制御することができる。それは、追加の「サービス品質」（ＱｏＳ）および確定的経路定義を伴うイーサネット（登録商標）に基づいている。このインタフェースが、図６では中央ユニット・インタフェース９２として例示されている。

１０中央ユニット
１２データ・バス（共有バス）
１４マスタ・バス
２１アドレス認識モジュール
２２受信機状態制御ユニット
２３マスタ・クロック
２４ループ・カウンタ
２５データ入力バッファ
２６Ｉ／Ｏインタフェース
２７出力データ・バッファ
２８送信制御
３１端末ユニット構成制御ブロック
３２送信機データ・メモリ
３３送信機ユニット
３４システム・クロック・ジェネレータ
３５受信機モジュール
３６受信機データ・メモリ
３７交換バッファ
３８データ・スイッチ制御アレイ
３９受信機構成ユニット
４０マスタ・バス制御ユニット
５０構成フェーズのデータ・フレーム
５１同期（Ｓｙｎｃ）信号
５２アドレス
５３構成データ
５４ペイロード・データ
５５チェック・シーケンス
５６ギャップ
６０構成フェーズのデータ・フレーム
６１ｓｙｎｃフィールド
６２識別子フィールド
６３ペイロード・データ・フィールド
６４チェック・シーケンス
６５ギャップ
７０ペイロード・フェーズのデータ・フレーム
８０ペイロード・フェーズのデータ・フレーム
９１端末ユニット・インタフェース
９２中央ユニット・インタフェース
ＲＸ受信機ユニット
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３端末ユニット

Claims

複数の端末ユニットのそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システム（１）を制御する方法において、前記通信システム（１）が、
オーディオ・データをバッファリングする複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）と、
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）に制御信号を送信するマスタ・バス（１４）と、
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）からオーディオ・データを送信するデータ・バス（１２）と、
前記マスタ・バス（１４）を介して前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）にオーディオ・データを要求し、前記データ・バス（１２）を通じてオーディオ・データを受信する中央ユニット（１０）とを備える方法であって、
初期化フェーズ中に、前記中央ユニット（１０）によって前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の識別情報を検査するステップと、
構成フェーズ中に、第１同期信号（５１）、それぞれの端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の端末ユニット・アドレス（５２）、ペイロード・フィールド（５４）、および第２同期信号（５１）を含む所定のデータ・フレームを、前記中央ユニット（１０）によって前記マスタ・バス（１４）を介して送信するステップと、
前記第１同期信号と前記第２同期信号の間の間隔に対応するオーディオ・サンプル時間間隔内で、前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のうちの１つにより、前記データ・バス（１２）を通じてオーディオ・データを送信するステップと
を特徴とする方法。
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）が、前記構成フェーズ中に、前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）自体のアドレスを認識したときに、前記データ・バス（１２）を通じてデータ・フレーム（６０）を送信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のそれぞれが、前記データ・バス（１２）を通じて、前記中央ユニット（１０）によって決定される所定の時間にデータ・フレームを送信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ペイロード・フェーズ中の前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）による送信の順序が、前記中央ユニット（１０）によってあらかじめ決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記同期信号（５１）がマスタ・クロック・ジェネレータ（３４）で生成されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記同期信号（５１）が標準ＩＥＥＥ８０２．３信号であることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）が、位相ロック・ループ（ＰＬＬ）を使用して、前記同期信号（５１）からのクロック再生を実施することを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）間の前記データ交換が、前記データを中央ユニット（１０）内の交換バッファ（３７）内にミラーリングすることによって実施されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
複数の端末ユニットのそれぞれの間でオーディオ・データを通信する通信システム（１）において、
オーディオ・データをバッファリングする複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）と、
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）に制御信号を送信するマスタ・バス（１４）と、
前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）からオーディオ・データを送信するデータ・バス（１２）と、
前記マスタ・バス（１４）を介して前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）にオーディオ・データを要求し、前記データ・バス（１２）を通じてオーディオ・データを受信する中央ユニット（１０）とを備える通信システムであって、
初期化フェーズ中に、前記中央ユニット（１０）が前記端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の識別情報を検査すること、
構成フェーズ中に、前記中央ユニット（１０）が、第１同期信号（５１）、それぞれの端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の端末ユニット・アドレス（５２）、ペイロード・フィールド（５４）、および第２同期信号（５１）を含む所定のデータ・フレームを、前記マスタ・バス（１４）を介して送信すること、ならびに
前記第１同期信号と前記第２同期信号の間の間隔に対応するオーディオ・サンプル時間間隔内で、オーディオ・データが、前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のうちの１つにより、前記データ・バス（１２）を通じて送信されること
を特徴とする通信システム（１）。
前記中央ユニット（１０）が、前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のリストを含む端末構成ユニット（３１）を備えることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
前記端末構成ユニット（３１）が、前記データ・フレームを生成する転送ユニット（３３）に接続されることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
前記複数の端末ユニット（Ｔ；Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のそれぞれが、前記同期信号（５１）からのクロック再生のための位相ロック・ループを備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の通信システム。
前記中央ユニット（１０）内に、受信されたデータのミラーリングと、前記受信されたデータを前記中央ユニット（１０）のトランシーバ・ユニットに転送することを可能にする端末ユニット間のデータ交換のために交換バッファ（３７）が設けられることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の通信システム。