JP5211249B2 - ネットワークのデバイス経由でデータ及びエネルギを送信するための装置及び方法 - Google Patents

ネットワークのデバイス経由でデータ及びエネルギを送信するための装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、特定のネットワークのデバイス経由でデータ及びエネルギを送信するための装置及び方法に関する。
様々な分野に適用性を有するが、本発明は、航空機又は旅客機に関してより詳細に説明される。
本発明の技術分野は、特に、航空機内の、特に航空機の客室内の特定のネットワークの、ネットワークノードのようなデバイス経由のデータの送信に関する。
本出願人の現在の既存の客室マネジメントシステムにおいて使用されるのは、いわゆる、キャビン・インターコミュニケーション・データ・システム(CIDS)であり、航空機の客室内に装備される、中央制御装置と複数の端末との間を、データ、特に安全に関する制御及びオーディオデータのような安全関連データの送信のために、CIDSデータバスとして知られる、特定のデータバスである。
現在のCIDSデータバスは、イーサネットのフレームの送信に基づいており、CIDSデータバスには、航空機の中央制御装置に配置されるマスター又はバス制御デバイスと、クライアントとして動作可能であるデコーダ・エンコーダユニット(DEUs)として知られる複数のネットワークノードと、が備えられる。
この目的のために、図1は、ネットワークノード2〜4経由のデータの送信のためのネットワーク1の従来の実施形態の概略ブロック図を示す。ネットワークノード2〜4は、バス制御デバイス14バス11を経由してバス制御デバイス14にカップリングされる。バス11は、送信線路12及び受信線路13を備える。送信線路12及び受信線路13は、ネットワークノード2〜4を介してループされる。ネットワークノード2〜4のそれぞれにカップリングされるのは、1以上の端末5〜10である。図1に示される実施形態では、非安全に関する端末5,6は、ネットワークノード2にカップリングされる。バス11又はデータバスは、ここでは、10Mbit/sのイーサネットの物理層(physical 10 Mbit/s ethernet layer)に基づいている。送信線路12及び受信線路13へのチャネルアクセスは、バス制御デバイス14によって制御される、静的で演繹的に確定し且つ決定論的な(決定性の)タイム・スロットの手順を介して起こる。タイム・スロットの手順によって定義されるタイム・スロットで、ネットワークノード2〜4にカップリングされた端末5〜10のためのデータは、フレーム又はデータフレームによって送信される。
安全に関する制御データのような安全関連データに加え、それぞれのフレームは、バス11にカップリングされるすべてのネットワークノード2〜4に放送として送信される、非安全に関するオーディオデータも備えることがある。2つのタイム・スロットの間の時間間隔は、ここでは、オーディオデータのサンプリングレート(サンプリング周波数、sampling rate)の逆数に正確に対応するように定義される。CIDSデータバスの設計と、静的で演繹的に確定し且つ決定論的なタイム・スロットの手順と、が使用されるために、安全関連データは、最小の待ち時間を伴い、同時発生且つ時間的に確定的に高い度合いを伴って、カップリングされた端末5〜10のすべてに送信される。これは、航空機の客室内の無数のラウドスピーカー(loudspeaker)経由のオーディオデータの複製によるホール効果(Hall effect)及びエコー効果(echo effect)を防ぐ必要がある。データバス又はバス11は、データ線路、送信線路12及び受信線路13がネットワークノード2〜4を介してループされ、アクティブ駆動モジュールを介して通過しないので、個々のネットワークノード2〜4の故障が残りのネットワークノードへのデータの送信に影響がないから、更に高い信頼性がある。しかしながら、このCIDSデータバス経由のIPデータパケットを送信することも不可能であることが、現在のデータバスの欠点である。
更に、AFDX(アビオニクス全二重通信;Avionics Full Duplex)交換イーサネットデータバスは、安全関連データの送信のために航空機の客室内に次第に使用され始めている。このデータバスは、ARINC標準665(ARINC Standard 665)に定められており、データの送信のためにIPプロトコルを使用する。
AFDXネットワーク・トポロジー(AFDX network topology)は、端末に接続されている1以上のスイッチで構成されている。2つの端末の間のデータの送信は、いつも、これらのAFDXスイッチの少なくとも1つを経由して行われる。
AFDXスイッチに基づくこの特定のネットワーク・トポロジーのために、データが各スイッチで少なくとも一時的にバッファされる(buffer)必要があるため、異なる待ち時間及びジッターの影響は、2つの端末の間の端から端までの送信の間に不利な状態で発生する。各ネットワークノードのバッファリング持続期間は、決定的にネットワークの負荷によって決まり、それ故に、演繹的に不明である。バッファリング持続期間は、データが排斥されずに、準決定論が確保されるように、静的で演繹的に確定されるデータの流れの形態によって制限される。

既に述べたように、現在のCIDSデータバスは、不利な状態でのIPデータパケットのどのような送信も許容することができない。更に、異なる待ち時間及びジッターの影響のため、AFDXデータバスは、端末へのデータの送信の間、客室内のすべてのラウドスピーカーへのオーディオデータの同期送信に適さない。
例えば、100Mbit/sの高いデータ送信率を伴うイーサネットデータバスを使用することは、特に新しい又は補助的な機能が集積できるように、更に望まれている。高いデータ送信率を伴うイーサネットデータバスの一例は、100BaseTイーサネットデータバスである。しかし、100BaseTイーサネットデータバスを伴って、すべてのネットワークノードにデータ信号の増幅又は再生が必要となる。これは、100BaseTイーサネットデータバスと同じく、データ信号の物理的な信号特性がネットワークノードを介してループされることによる増幅を伴うことなく激しくゆがめられるという理由で必要となる。この信号の歪みは、ネットワークノードを経由してすべてのループで集約され、これは、データバスの最後又はダウンストリームのネットワークノードのデータ信号の信頼できる受信が保証されることはないということを意味する。
安全関連データ又はデータ信号もネットワークノードを経由して送信されるため、ネットワークノードは、セイフティクリティカル(safety−critical)航空機装置であり、そのために、ネットワークノードには、ケーブル及びプラグによって供給されるオンボード電力供給への従来からの簡易なカップリングに加え、余剰電力供給(redundant power supply)が備えられる必要がある。
セイフティクリティカルシステムとしてネットワークノードの設置に加えて、航空機の更にセイフティクリティカルシステム、又は、他の航空機システムと比較して高い安全率を示す航空機システムが存在する。
航空機に関する安全工学の要求のために、異なるシステム、特に異なる安全率を伴うこれらのシステムは、異なる余剰電力供給デバイスを有効にしなければならない。
そして、低い安全率のシステムの余剰電力供給の故障が、高い安全率のシステムの余剰電力供給デバイスから物理的な区分されているため、高い安全率を伴うシステムの余剰電力供給に何の影響も与えない。
余剰電力供給は、従来から、オンボード電力供給にカップリングされるケーブル及びプラグの形をとる。
しかしながら、これらの余剰電力供給は、上記の追加配線を必要とし、これは、材料、設置及び必要なサービスのための追加の費用の結果となる。
US5,903,607A号公報には、記号化及びマスターからスレーブへのデータの双方向送信についての方法及び装置が記載されている。
更に、US2009/0230501A1号公報には、同期システム通信及び同期操作を指示するためのシステム及び装置が記載されている。
更に、DE102006004191B4号公報には、決定論的な通信システムが記載されている。ここで、システムのユーザの同一性が初期段階の間にセントラルユニットによって確認される。更に、第1の同期信号、システムユーザのユーザアドレス、ユーザデータ領域及び第2の同期信号とを伴う所定のデータフレームは、設定段階の間に制御バスを経由してセントラルユニットによって送信される。
更に、US5,539,388A号公報には、テレメトリー及び制御システムが記載されている。
従って、本発明の対象は、デバイスがバスを経由してカップリングされる異なる航空機システムのデバイスのために、別々にされた余剰電力供給のために費用効果がある解決を提供することである。
この目的は、請求項1の特徴を伴う特定のネットワークのデバイスを経由してデータ及びエネルギを送信するための装置と、請求項14の特徴を伴う特定のネットワークのデバイスを経由してデータ及びエネルギを送信するための方法とによる本発明によって達成される。
従って、航空機の特定のネットワークのデバイスを経由してデータ及びエネルギを送信するための装置を提案し、
少なくとも2つのデバイスと、
デバイスにカップリングされる、送信線路及び受信線路を伴うバスと、
バスにカップリングされ、
送信線路及び受信線路経由でデータ電圧信号として特定のネットワークによって定義されるデータの送信を制御するために設定される第1の手段、
第1の航空機システムのデバイスに電圧を供給するために、適切な第1の供給電圧信号を伴って送信線路上にデータ電圧信号をロードするために設定される第2の手段、
第2の航空機システムのデバイスに電圧を供給するために、適切な第2の電圧信号を伴って受信線路上にデータ電圧信号をロードするために設定される第3の手段を有するバス制御デバイスと、
を備える。
各手段、第1,第2若しくは第3の手段、及び、デカップリング手段又はカップリング手段として以下に言及する手段は、ハードウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェア、のいずれか一方を用いて実施され得る。ハードウェアによる実施の場合、各手段は、コンピュータ又はマイクロプロセッサ、デバイス、又は、コンピュータシステムのようなシステムの一部、のような装置の形をとり得る。ハードウェア及びソフトウェアによる実施の場合、各手段は、コンピュータプログラム製品、関数(function)、ルーチン(routine)、プログラムコード(program code)の一部、又は、実行可能なオブジェクト(executable object)の形をとり得る。
更に、特定のネットワークのネットワークノードを経由してデータ及びエネルギを送信するための、上記に記載されている装置を伴う航空機を提案する。
更に、航空機の特定のネットワークのデバイスを経由してデータ及びエネルギを送信するための方法を提案し、方法が以下のステップ、
a)送信線路及び受信線路を伴うバスを経由して少なくとも2つのデバイスをカップリングするステップ、
b)送信線路及び受信線路を経由してデータ電圧信号として特定のネットワークによって定義されるデータの送信を制御するステップ、
c)第1の航空機システムのデバイスに電力を供給するために、適切な第1の供給電圧信号を伴って送信線路上にデータ電圧信号をロードするステップ、及び、
d)第2の航空機システムのデバイスに電力を供給するために、適切な第2の供給電圧信号を伴って受信線路上にデータ電圧信号をロードするステップ、
を備える。
ネットワークは、望ましくは、イーサネット・ネットワーク、特に100Mbit/sのイーサネットのネットワークの形をとる。ネットワークノード及び端末は、それぞれ、従来のプラグ及びケーブルを用いた航空機のオンボード電力供給にカップリングされる。
本発明の第1の効果は、航空機の異なる航空機システムに供給される、(データ電圧信号としての)データ及び別々にされた余剰電力供給が送信線路及び受信線路を伴う単一のバスを経由して送信され得るというところにある。
送信線路経由の第1の航空機システムのための第1の供給電圧信号の送信と、受信線路経由の第2の航空機システムのための第2の供給電圧信号の送信と、によって、第1の航空機システム及び第2の航空機システムのための余剰電力供給は、互いに物理的に分けられる。送信線路及び受信線路を経由して送信される2つの供給電圧は、オンボードネットワークにカップリングされるプラグ及びケーブルによる従来の電力供給に関して余剰となる。
バス又はデータバスの利用が、異なる航空機システムのために余剰電力供給を提供するためにデータの送信を本質的に提供するため、提案される解決手段は、追加される配線が不要であるために費用効果がある。
更に、バス制御デバイスの第2の手段及び第3の手段は、特に航空機のための非常用電力供給から供給され、航空機内の通常の電力供給又はオンボード電力供給の故障の場合でさえ、非常用電力供給の非常用電圧は、第2の手段及び第3の手段に利用でき、その結果、供給電圧信号は、オンボード電力供給の故障の場合にさえ提供することができる。すべての航空機内の安全に関するシステム及び装置は、非常用電力供給を経由して供給される。供給電圧信号は、データ電圧信号にロードされて、バスを経由して送信される。
例えば、各ネットワークノードにおける各デバイスでは、供給電圧信号及びデータ電圧信号は、適切なデバイス又はデカップリング・デバイスによって分離され得る。バスを経由して提供される第1又は第2の供給電圧信号のそれぞれは、その後、例えば、特にセイフティクリティカルデバイスである、増幅デバイス又はカップリングされた端末から選択されたものなどの、ネットワークノード内の重要なコンポーネントに送信可能である。それ故に、通常の航空機の電力ネットワーク又はオンボードネットワークが故障したり、ネットワークノードのそれぞれの電力の一部分が誤動作したとしても、ネットワークノードの重要なコンポーネントは、各供給電圧信号の余剰電力供給を経由して供給され続けることができ、そして、データ、特にセイフティクリティカルデータを送信し続けることができる。
本発明の有利な実施形態及び改善点は、従属請求項に含まれる。
好ましい一改良例によると、少なくとも2つのデバイスは、少なくとも2つのネットワークノード、又は、少なくとも1つのネットワークノード及び少なくとも1つのカップリングされた端末の形をとる。
更に、好ましい改良例によると、少なくとも2つのデバイスは、カップリングされたいくつかの端末のそれぞれを伴う複数のネットワークノードを備える。
更に、好ましい改良例によると、第1の航空機システムは、高い安全率を示し、第2の航空機システムは、低い安全率を示す。
更に、好ましい改良例によると、第1の航空機システムは、航空機の客室マネジメントシステムの形をとり、第2の航空機システムは、航空機の客室内の読書用ランプを伴う読書用ランプシステムの形をとる。
更に、好ましい改良例によると、第1の手段は、データ電圧信号として、特定のネットワークによって定義される、安全関連データを伴う第1のフレーム及び非安全関連データを伴う第2のフレームの、所定のシーケンスでバスを経由する送信を制御するため、カップリングされた端末を介しバスの特定のサンプリングレートの関数として、送信線路を経由して送信され2つの第1のフレームのそれぞれの間及び受信線路を経由して送信される2つの第1のフレームのそれぞれの間の、各時間間隔を設定するため、及び、各時間間隔の範囲内で、送信線路及び受信線路を経由して少なくとも1つの第2のフレームのそれぞれの送信を制御するために設定される。
この好ましい改良例の一効果は、最小の待ち時間を伴うとともに、最小のジッターを伴ってしっかりと定義される時間間隔を伴う安全関連データ、及び、IPデータパケットのような非安全関連データと同時に、異なる航空機システムのデバイスのために余剰電力供給の共通の送信が提供されるというところにある。
更に、好ましい改良例によると、ネットワークノードは、送信線路及び受信線路上に信号を増幅するための増幅デバイスをそれぞれ備え、第2の手段は、ネットワークノードの増幅デバイスに電力を供給することに適するような方法で第1の供給電圧信号を構成する。
更に、好ましい改良例によると、第2の手段は、ネットワークノードの増幅デバイスと、第1の航空機システムと関連する、カップリングされた端末の特別に選択されたものとに、電力を供給することに適するような方法で、第1の供給電圧信号を提供する。
更に、好ましい改良例によると、第2の手段は、第1の調整電圧信号を形成するために、第1の手段によって提供されるデータ電圧信号を第1の供給電圧信号上に重ね合わせ、第1の調整電圧信号を送信線路上にカップリングする。
更に、好ましい改良例によると、第3の手段は、第2の調整電圧信号を形成するために、第1の手段によって提供されるデータ電圧信号を第2の供給電圧信号上に重ね合わせ、第2の調整電圧信号を受信線路上にカップリングする。
更に、好ましい改良例によると、各デバイス、特に各ネットワークノードは、第1のデカップリング手段及び第2のデカップリング手段を有するデカップリング・デバイスを備える。第1のデカップリング手段は、送信線路を経由して送信される第1の調整電圧信号から第1の供給電圧信号をデカップリングするために設定される。第2のデカップリング手段は、更に受信線路を経由して送信される第2の調整電圧信号から第2の供給電圧信号をデカップリングするために設定される。
更に、好ましい改良例によると、各ネットワークノードは、第1のカップリング手段及び第2のカップリング手段を有するカップリング・デバイスを備える。第1のカップリング手段は、ネットワークノードのそれぞれのダウンストリームへの送信のために、第1のデカップリング手段によってデカップリングされる第1の供給電圧信号を送信線路にカップリングするために設定される。第2のカップリング手段は、更にネットワークノードのそれぞれのダウンストリームへの送信のために、第2のデカップリング手段によってデカップリングされる第2の供給電圧信号を受電線路にカップリングするために設定される。
更に、好ましい改良例によると、バス制御デバイスの第2の手段及び第3の手段は、電力供給の目的のために、航空機の非常用電力供給デバイスにカップリングされる。
更に、非安全に関するIPデータパケットを伴う第2のフレームは、特にベスト・エフォート型な手順又はモードで送信される。第2のフレームの送信のためにベスト・エフォート型な手順を使用するため、バスのすべてのデータ送信率が有利に最大化される。更に、安全関連データを伴う第1のフレームの送信のリアルタイム容量は、タイム・スロットの手順の使用を介して保証される。
共通の合成データバスを経由する安全関連データを伴う第1のフレーム及び非安全関連データを伴う第2のフレームの送信によって、IPパケットの送信のために従来のCIDSデータバスと並列にデータバスを実行する要求が免除される。結果として、重量、コスト及び航空機のネットワークのためのすべての支出が削減できる。更に、たった1つの単一のネットワークが、これまでの2つのネットワークにはないニーズが設定されるため、顧客への特別な適応に関するコストが削減できる。
更に、好ましい改良例によると、各時間間隔は、カップリングされた端末を経由してオーディオデータのサンプリングレートの逆数に対応するタイム・スロットの形をとる。
安全関連データに追加して、第1のフレームは、すべてのネットワークノードに放送として送信されるオーディオデータも含み得る。この種類のケースでは、タイム・スロットの手順の各タイム・スロットは、端末を経由してオーディオデータのサンプリングレートの逆数に対応するような方法で設定され得る。
更に、好ましい改良例によると、各タイム・スロットは、正確に1つの第1のフレームの送信のための第1の部分タイム・スロットと、少なくとも1つの第2のフレームの送信のための第2の部分タイム・スロットとを含む。
第1の部分タイム・スロット及び第2の部分タイム・スロットの合計は、タイム・スロットより小さく、その結果、送信線路を経由して送信される2つの第1のフレームのそれぞれの間、及び、受信線路を経由して送信される2つの第1のフレームのそれぞれの間、の時間間隔よりも小さい。
更に、好ましい改良例によると、各第1のフレームは、静的な決定論的なタイム・スロットの手順によって、各第1の部分タイム・スロットのバスの送信線路及び受信線路を経由して送信される。
更に、好ましい改良例によると、ネットワークノードによってカップリングされた端末は、特定のいくつかタイム・スロットを伴うサイクルのそれぞれの所定のタイム・スロットの範囲内で、正確に1つの特定の端末が送信線路を経由して1つの第1のフレームを受信でき、そして、受信線路を経由して正確に1つの第1のフレームを送信できるような方法で、静的な決定論的なタイム・スロットの手順によって制御される。
サイクル内のタイム・スロットの数は、望ましくは、すべてのサイクル、正確には1つの第1のフレームは、送信線路を経由して各端末に送信可能であるとともに、更に、それぞれの端末が正確に受信線路を経由して1つの第1のフレームを送信可能であるような、バスにカップリングされた端末の数に対応している。
更に、好ましい改良例によると、それぞれの所定のタイム・スロットの範囲内に、正確には1つの特定のネットワークノードが送信線路を経由して、正確には、カップリングされた端末のための1つの第1のフレーム及び少なくとも1つの第2のフレームが受信可能であり、受信線路を経由して、正確には、カップリングされた端末の1つの第1のフレーム及び少なくとも1つの第2のフレームを送信可能であるような方法で、バス制御デバイスは、タイム・スロットの手順によってバスによってカップリングされるネットワークノードを制御する。
更に、好ましい改良例によると、バス制御デバイス及びネットワークノードは、ネットワークノードがバスの送信線路及びバスの受信線路によってバス制御デバイスにカップリングされ、送信線路及び受信線路が、それぞれのネットワークノードを介してループされる、デージーチェーン配列でバスによってカップリングされる。
更に、好ましい改良例によると、第1のフレーム及び第2のフレームは、イーサネットのフレームの形をとり、特定のネットワークが、望ましくは、イーサネットのネットワーク、特に望ましくは、100BaseTイーサネットのネットワークの形をとる。
更に、好ましい改良例によると、各第1のフレームが、
イーサネットのプリアンブルを伴う第1の領域と、
オーディオデータ、特にオーディオ放送データを伴う第2の領域と、
各ネットワークノードの少なくとも各端末を示すアドレスを伴う第3の領域と、
安全関連データを伴う第4の領域と、
イーサネットのチェックサムを伴う第5の領域と、
から構成される。
更に、好ましい改良例によると、第1のフレームの第3の領域のアドレスは、アドレスの組の形をとり、アドレスの組の第1の要素が各ネットワークノードのアドレスを指定し、アドレスの組の第2の要素が各ネットワークノードの各端末のアドレスを指定する。
更に、好ましい改良例によると、各第2のフレームは、
イーサネットのプリアンブルを伴う第1の領域と、
少なくとも各ネットワークノードを示すアドレスを伴う第2の領域と、
IPデータパケットを伴う第3の領域と、
イーサネットのチェックサムを伴う第4の領域と、
から構成される。
更に、好ましい改良例によると、タイム・スロットの数N2を伴う1つのサイクルの範囲内で、バス制御デバイスは、サイクルの各タイム・スロット内の、第1のフレームの第4の領域のアドレスの組の第2の要素によってアドレスが指定された各端末に、少なくとも第1のフレームのそれぞれを、送信線路を経由して送信する。
更に、好ましい改良例によると、各ネットワークノードには、デカップリング・デバイスとカップリング・デバイスとの間に配置される、スイッチデバイスが備えられ、スイッチデバイスがアドレスの組の第2の要素に応じて、関連のあるアドレスが指定される端末にそれぞれの第1のフレームを通過させる。
更に、好ましい改良例によると、それぞれの所定のタイム・スロットの範囲内で、正確には1つの特定のネットワークノードが送信線路を経由して、正確には、カップリングされた端末のための1つの第1のフレーム及び少なくとも1つの第2のフレームが受信可能であり、受信線路を経由して、正確には、カップリングされた端末の1つの第1のフレーム及び少なくとも1つの第2のフレームを送信可能であるような方法でタイム・スロットの手順を使用して、バスによってカップリングされたネットワークノードはバス制御デバイスによって制御される。
更に、好ましい改良例によると、特にサイクルの各タイム・スロット内のネットワークノードは、各タイム・スロットで受信された第1のフレームのアドレスの組の第2のエレメントによってアドレスを指定された端末の各第1のフレームの送信に続いて、1以上の第2のフレームを、ベスト・エフォート型の手順を使用して、受信線路を経由する送信の権限を与えられる。
更に、好ましい改良例によると、バス制御デバイスは、バス経由のブロードキャストモードの各第2のフレームを送信し、カップリングされたネットワークノードのそれぞれが第2のフレームを受信し、第2のフレームのIPパケットを抽出し、アドレスが指定された端末が各ネットワークノードにカップリングされている場合に、IPパケットのIPアドレスによってアドレスを指定された各端末に、IPパケットを通過させる。
更に、好ましい改良例によると、各サイクルの範囲内で受信線路経由の第2のフレームを送信するための各ネットワークノードの認証は、これらの各ネットワークノードに送信されるために、いくつかの第1のフレームを設定することによって調整される。
本発明は、図面の添付の図に言及して、実施形態のために以下に更に説明される。
図1は、従来の実施形態に係る特定のネットワークのネットワークノード経由のデータの送信のための装置の概略ブロック図である。 図2は、本発明による第1実施形態に係る特定のネットワークデバイス経由のデータ及びエネルギーの送信のための装置の概略ブロック図である。 図3aは、本発明によるデータ電圧信号及び第1の供給電圧信号から第1の調整電圧信号を生成することに関する概略グラフである。 図3bは、本発明によるデータ電圧信号及び第2の供給電圧信号から第2の調整電圧信号を生成することに関する概略グラフである。 図4は、実施形態に係る、図2に示される実施形態に係る装置のネットワークノードの概略ブロック図である。 図5は、本発明による第2実施形態に係る特定のネットワークデバイス経由のデータ及びエネルギーの送信のための装置の概略ブロック図である。 図6は、本発明による実施形態に係る特定のネットワークのネットワークノード経由のデータ及びエネルギーの送信のための方法の概略フローチャートである。 図7は、本発明による実施形態に係る第1のフレームの概略ブロック図である。 図8は、本発明による実施形態に係る第2のフレームの概略ブロック図である。 図9は、実施形態に係る、図7による第1のフレームのアドレスの組の概略ブロック図である。 図10は、本発明による実施形態に係るバス経由の第1及び第2のフレームの送信のための時間系列の概略ブロック図である。
図面上の同一の参照符号は、他に指定のない限り、同一又は機能的に等価の構成に関係する。
図2は、特定のネットワーク1のネットワークノード2〜4経由のデータDS,R1,R2及びエネルギーVS1,VS2の送信のための本発明による実施形態に係る装置の概略ブロック図を示す。
ネットワークノード2〜4は、いくつかの端末5〜10のそれぞれにカップリングされる。一般的な損失を伴うことなく、各ネットワークノード2〜4は、いずれの場合にも、図2の実施形態の2つの端末5〜10にカップリングされる。例えば、ネットワークノード2は、端末5,6にカップリングされる。ネットワークノード2〜4をカップリングするためのバス11には、送信線路12及び受信線路13が取り付けられる。送信線路12及び受信線路13は、望ましくは、それぞれ二心ケーブルの形をとる。バス11は、デージーチェーン配列でネットワークノード2〜4にカップリングする。送信線路12及び受信線路13は、望ましくは、ネットワークノード2〜4を介してループされる。送信線路12及び受信線路13上の信号を増幅するために、各ネットワークノード2〜4には、望ましくは、増幅デバイス15〜20が取り付けられる。更に、バス制御デバイス14は、バス11を制御するために提供されている。
バス制御デバイス14は、特に航空機の中央制御デバイスに統合される。バス制御デバイス14には、更に、送信線路12及び受信線路13を経由して、データ電圧信号DSとして特定のネットワーク1によって定義されるデータR1,R2を送信するようにできている第1の手段21が取り付けられている。第1の手段21は、ここでは特に、所定の手順でデータ電圧信号DSとして、例えばイーサネットのネットワークなどの特定のネットワーク1によって定義される、例えばCIDSフレームなどの安全に関するデータD1を含む第1のフレームR1と、例えばIPデータパケット又はTCP/IPデータパケットなどの非安全に関するデータD2を含む第2のフレームR2とを、バス11を経由して送信するようにできている。第1のフレームR1及び第2のフレームR2の所定の手順は、例えば、手順を交互に行うようにしてもよい。
送信線路12を経由して送信される2つの第1のフレームR1のそれぞれの間と、受信線路13を経由して送信される2つの第1のフレームR1のそれぞれの間と、の各タイムインターバルZS1〜ZS2は、カップリングされた端末5〜10を介してバス11の特定のサンプリングレートの関数として設定される。各タイムインターバルZS1〜ZS2の範囲内で、各第2のフレームR2の少なくとも1つは、各第1のフレームR1を加えて、送信線路12経由及び受信線路13経由で送信される。
ネットワークノード2〜4は、望ましくは、このような種類の送信のためにも設定される。
バス制御デバイス14は、更に、第2の手段22を備える。第2の手段22は、第1の航空機システムのデバイスに電圧を供給することに適している第1の供給電圧信号VS1に、送信線路12上のデータ電圧信号DSをロードする(load)ようにできている。
バス制御デバイス14は、更に、第3の手段28を備える。第3の手段28は、第2の航空機システムのデバイスに電圧を供給することに適している第2の供給電圧信号VS2に、受信線路13上のデータ電圧信号DSをロードするようにできている。
第1の航空機システムは、ここでは、特に第2の航空機システムより高い安全率を示す。例えば、第1の航空機システムは、航空機の客室マネジメントシステム(CIDSシステム)の形をとり、第2の航空機システムは、航空機の客室内の読書用ランプを含む読書用ランプシステム(a reading lamp system)の形をとる。
少なくとも第2の手段22及び第3の手段28、そして、望ましくは第1の手段21、第2の手段22及び第3の手段28は、航空機の非常用電力供給デバイス23から非常用の電圧NSによって供給される。
特に、第2の手段22は、ネットワークノード2〜4の増幅デバイス15〜20及び第1の航空機システムと関連する、カップリングされた端末5〜10の特別に選択されたものに、電圧を供給するために適するような方法で第1の供給電圧信号VS1を提供する。
ここで、第2の手段22は、望ましくは、第1の調整電圧信号MS1を形成するために、第1の手段21によって供給されるデータ電圧信号DSを第1の電圧供給信号VS1上に重ね合わせ、これらの第1の調整電圧信号MS1を送信線路12でカップリングする。
同様に、第3の手段28は、第2の調整電圧信号MS2を形成するために、第1の手段21によって供給されるデータ電圧信号DSを第2の電圧供給信号VS2上に重ね合わせ、これらの第2の調整電圧信号MS2を受信線路13でカップリングする。この目的を達成するために、図3aは、データ電圧信号DS及び第1の供給電圧信号VS1から第1の調整電圧信号MS1の形成のための概略グラフを示す。類似の方法で、図3bは、データ電圧信号DS及び第2の供給電圧信号VS2からの第2の調整電圧信号MS2の形成のための概略グラフを示す。
更に、図4は、図2によるネットワークノード2の実施形態に係る概略ブロック図を示す。
図4で例として示されるネットワークノード2は、デカップリング・デバイス24及びカップリング・デバイス25が取り付けられる。
デカップリング・デバイス24には、第1のデカップリング手段24a及び第2のデカップリング手段24b(図5のこの接続を参照)が取り付けられる。第1のデカップリング手段24aは、送信線路12を経由して送信される第1の調整電圧信号MS1から第1の供給電圧信号VS1をデカップリングするようにできている。第2のデカップリング手段24bは、更に、受信線路13を経由して送信される第2の調整電圧信号MS2から第2の供給電圧信号VS2をデカップリングするようにできている。
各ネットワークノード2〜4には、更に、第1のカップリング手段25a及び第2のカップリング手段25bを含むカップリング・デバイス25が取り付けられる。
第1のカップリング手段25aは、望ましくは、ネットワークノード3,4のそれぞれのダウンストリームへの送信のため、送信線路12の第1のデカップリング手段24aによってデカップリングされる第1の供給電圧信号VS1をカップリングするようにできている。
第2のカップリング手段25bは、更に、ネットワークノード3,4のそれぞれのダウンストリームへの送信のため、受信線路13の第2のデカップリング手段24bによってデカップリングされる第2の供給電圧信号VS2をカップリングするようにできている。
その上、図4は、ネットワークノード2に電力供給供給デバイス27が備えられ、ネットワークノード2を経由して、オンボード電圧BSを供給することを示す。
ここで、デカップリング・デバイス24、カップリング・デバイス25、スイッチデバイス26、第1の航空機システムの端末5及び第2の航空機システムの端末6は、それぞれの電力供給線路を経由して電力供給供給デバイス27によってオンボード電圧BSを供給される。電力は、このようにして、余分な形となり、すなわち、第1の供給電圧信号VS1及びオンボード電圧BSを経由して、デカップリング・デバイス24及びカップリング・デバイス25に供給される。
ネットワークノード2には、更に、スイッチデバイス26又はスイッチが取り付けられる。スイッチデバイス26は、デカップリング・デバイス24とカップリング・デバイス25との間に配置される。スイッチデバイス26は、ここで、アドレスの組ATの第2の要素G2に応じて関連のあるアドレスを指定する端末5にそれぞれの第1のフレームR1を通過させる。
図5は、本発明による第2の実施形態の特定のネットワーク1のデバイス経由のデータ及びエネルギーの送信のための装置の概略ブロック図を示す。
図5に示す実施形態によれば、バス11を介してカップリングされるデバイス2,5は、ネットワークノード2及び端末5の形をとる。それぞれの送信線路12及び受信線路13上の調整電圧信号MS1,MS2をカップリングするため、ネットワークノード2には、カップリング・デバイス25が取り付けられる。一般的な損失を伴うことなく、ネットワークノード2は、複数の端末5をカップリングする目的のために、対応する複数のカップリング・デバイス25を備える。
これに対応して、それぞれの端末5には、(デカップリング手段24aによる)第1の供給電圧信号VS1及び(デカップリング手段24bによる)第2の供給電圧信号VS2のそれぞれをデカップリングするためのデカップリングデバイス24が取り付けられる。
関連のある第1のデカップリング手段24aは、更に第1の航空機システムの構成又はデバイス30に、デカップリングされた第1の供給電圧信号VS1を供給するために適している。類似の方法で、第2のデカップリング手段24bは、第2の航空機システムの構成又はデバイス31に、デカップリングされた第2の供給電圧信号VS2を供給するために適するために設定される。
第1の航空機システム及び第2の航空機システムのデバイス30,31は、更にデータ信号DSの送信のためにデータ線路32を用いてデカップリング・デバイス24にカップリングされる。
図6は、例えばイーサネットのネットワークなどの特定のネットワーク1の、例えばネットワークノード2〜4などのデバイス2〜10経由のデータDS,R1,R2及びエネルギーVS1,VS2を送信するための実施形態に係る方法の概略フロー図を示す。
本発明による方法は、図2〜4及び図7〜10を参照して、図6に示すブロック図に関して以下に説明する。
ここで、図7及び8は、本発明による実施形態に係る第1のフレームR1及び第2のフレームR2のそれぞれの概略ブロック図を示す。更に、図9は、実施形態に係る図7による第1のフレームR1のアドレスの組ATの概略ブロック図を示す。
その上、図10は、本発明における実施形態に係るバス11経由の第1のフレームR1及び第2のフレームR2の送信のための時間系列の概略ブロック図を示す。
図10に示す実施形態は、ここでは、3つのネットワークノード2〜4を有する、図2に示す実施形態に基づいている。第1のフレームR1のアドレス領域F3及び第2のフレームR2のアドレス領域E2のアドレスの例は、図2に示す個別のネットワークノードの参照符号2〜4、及び、図2に示すカップリングされた個々の端末5〜10の参照符号5〜10に基づいている。例えば、第1のタイム・スロットZS1の第1のフレームR1は、ネットワークノード2にカップリングされた端末5を対象としている。
この点についての詳細は、以下のステップS1〜S4を備え、図6を示す本発明による方法を参照して説明される。
方法のステップS1
少なくとも2つのデバイス2〜10は、送信線路12及び受信線路13を含むバス11によってカップリングされる。例えば、図2を参照して、ネットワークノード2〜4は、デージーチェーン配列のバス11(データバス)によってカップリングされたいくつかの端末5〜10のそれぞれにカップリングされる。
方法のステップ2
データ電圧信号DSとして、特定のネットワーク1によって定義されるデータR1,R2の送信線路12及び受信線路13経由の送信は、制御される。
ここで、条件は、望ましくは、カップリングされた端末5〜10を介してバス11の特定のサンプリングレートの関数として、送信線路12を経由して送信される2つの第1のフレームR1のそれぞれの間と、受信線路13を経由して送信される2つの第1のフレームR1のそれぞれの間と、の各タイムインターバルZS1〜ZS2を設定するために、データ電圧信号DSとして、特定のネットワーク1によって定義される、安全に関するデータD1を有する第1のフレームR1及び非安全に関するデータD2を有する第2のフレームR2の、所定の手順で、バス11経由の送信を制御させるとともに、各タイムインターバスZS1〜ZS2の範囲内で、送信線路12及び受信線路13を経由して少なくとも1つの各第2のフレームR2の送信を制御させる。
第1のフレームR1は、例えばCIDSフレームの形をとる。
図7を参照して、各第1のフレームR1には、以下の領域F1〜F5が含まれる。
イーサネットのプリアンブルEPを含む第1の領域F1、
音声データAD、特に音声放送データを含む第2の領域F2、
各ネットワークノード2〜4の少なくとも各端末5〜10を示すアドレスA1を含む第3の領域、
安全に関するデータD1を含む第4の領域F4、
イーサネットのCRCのようなイーサネットのチェックサムECを含む第5の領域F5。
図9を参照して、第1のフレームR1の第3の領域F3のアドレスA1は、アドレスの組ATの形をとり、アドレスの組ATの第1の要素G1に、各ネットワークノード2〜4のアドレスを指定し、アドレスの組ATの第2の要素G2に、各ネットワークノード2の各端末5〜10のアドレスを指定する。アドレス指定のこの形式も、既に前に言及した、タイム・スロットZS1の第1のフレームR1の領域F3が、ネットワークノード2にカップリングされた端末5のアドレスが指定できるように、図10で使用されている。
図8を参照して、各第2のフレームR2は、望ましくは、以下の領域E1〜E4を含む。
イーサネットのプリアンブルEPを含む第1の領域E1、
少なくとも各ネットワークノード2〜4を示すアドレスA2を含む第2の領域E2、
IPデータパケット1Pを含む第3の領域E3、
イーサネットCRCのようなイーサネットのチェックサムECを含む第4の領域E4。
各タイムインターバルZS1〜ZS2は、カップリングされた端末5〜10を介して音声データのサンプリングレートの逆数に対応するタイム・スロットZS1〜ZS2の形をとる。
各タイム・スロットZS1〜ZS2は、更に正確に第1のフレームR1の送信のための第1の部分タイム・スロットT1(図10参照)及び少なくとも1つの第2のフレームR2の送信のための第2の部分タイム・スロットT2(図10参照)を示す。
各第1のフレームR1は、望ましくは、固定された決定論的なタイム・スロットの手順によって、各第1の部分タイム・スロットT1のバス11の送信線路12及び受信線路13を経由して送信される。反対に、各第2のフレームR2は、望ましくは、ベスト・エフォート型の手順によって、各第2の部分タイム・スロットT2に送信される。
図10を参照して、特定のいくつかのタイム・スロットZS1〜ZS2をサイクルZの所定のタイム・スロットZS1〜ZS2の範囲内で、正確に1つの特定の端末5〜10は、送信線路12を経由して1つの第1のフレームR1を受信でき、そして、受信線路13を経由して正確に1つの第1のフレームR1を送信できる。
タイム・スロットZS1〜ZS2の数N2のサイクルZの範囲内で、バス制御デバイス14は、望ましくは、サイクルZの各タイム・スロットZS1〜ZS2内の、第1のフレームR1の第4の領域のアドレスの組ATの第2の要素G2によってアドレスが指定された各端末5〜10に、少なくとも1つの第1のフレームR1のそれぞれを、送信線路12を経由して送信する。
各タイム・スロットZS1〜ZS2で受信された第1のフレームR1のアドレスの組ATの第2のエレメントG2によってアドレスを指定された端末5〜10の各第1のフレームR1の送信に続いて、ネットワークノード2〜4、特にサイクルZの各タイム・スロットZS1〜ZS2内のネットワークノード2〜4は、1以上の第2のフレームR2を、ベスト・エフォート型の手順を使用して、受信線路12を経由して送信する権限が与えられる。
更にバス制御デバイス14は、バス11経由のブロードキャストモードにおいて各第2のフレームR2を送信し、カップリングされたネットワークノード2〜4のそれぞれに、第2のフレームR2を受信し、第2のフレームR2のIPパケットIPを抽出し、IPパケットIPのIPアドレスによってアドレスを指定された各端末5〜10に、IPパケットIPを通過させる。
各サイクルZの範囲内に受信線路13経由の第2のフレームR2を送信する各ネットワークノード2〜4の認証は、望ましくは、これらの各ネットワークノード2〜4に送信されるために、いくつかの第1のフレームR1を設定することによって調整される。
方法のステップS3
データ電圧信号DSは、第1の航空機システムのデバイスに電力供給に適した第1の供給電圧信号VS1を含む送信線路12上にロードされる。
方法のステップS4
データ電圧信号DSは、第2の航空機システムのデバイスに電力供給に適した第2の供給電圧信号VS2を含む受信線路13上にロードされる。
本発明は、望ましい実施形態に言及してここで説明したが、これに限定されるものではなく、様々な形で変更することができる。
1 ネットワーク
2〜4 ネットワークノード
5〜10 端末
11 バス
12 送信線路
13 受信線路
14 バス制御デバイス
15〜20 増幅デバイス
21 第1の手段
22 第2の手段
23 非常用電力供給デバイス
24 デカップリング・デバイス
24a 第1のデカップリング手段
24b 第2のデカップリング手段
25 カップリング手段
25a 第1のカップリング手段
25b 第2のカップリング手段
26 スイッチデバイス
27 電力供給デバイス
28 第3手段
29 データバス
30 第1の航空機システムのデバイス
31 第2の航空機システムのデバイス
32 データ線路
A1 アドレス
A2 アドレス
AD 音声データ
AT アドレスの組
BS オンボード電圧
DS データ電圧信号
D1 安全に関するデータ
D2 非安全に関するデータ
E1 第2のフレームの第1の領域
E2 第2のフレームの第2の領域
E3 第2のフレームの第3の領域
E4 第2のフレームの第4の領域
EP イーサネットのプリアンブル
EC イーサネットの試験プローブ
F1 第1のフレームの第1の領域
F2 第1のフレームの第2の領域
F3 第1のフレームの第3の領域
F4 第1のフレームの第4の領域
F5 第1のフレームの第5の領域
G1 アドレスの組の第1の要素
G2 アドレスの組の第2の要素
IP IPパケット
MS 調整電圧信号
NS 非常用の電圧
S1〜S5 方法のステップ
T1 第1の部分タイム・スロット
T2 第2の部分タイム・スロット
VS 供給電圧信号
Z サイクル
ZS1〜ZS2 タイム・スロット

Claims (14)

  1. 航空機の特定のネットワーク(1)のデバイス(2〜10)を経由してデータ(DS,R1,R2)及びエネルギ(VS)を送信するための装置であって、
    a)少なくとも2つのデバイス(2〜10)と、
    b)送信線路(12)及び受信線路(13)を伴うバスであって、デバイス(2〜10)にカップリングされるバス(11)と、
    c)バス(11)にカップリングされるバス制御デバイスであって、
    送信線路(12)及び受信線路(13)経由でデータ電圧信号(DS)として特定のネットワーク(1)によって定義されるデータの送信を制御するために設定される第1の手段(21)、
    第1の航空機システムのデバイスに電圧を供給するために、適切な第1の供給電圧信号(VS1)を伴って送信線路(12)上にデータ電圧信号(DS)をロードするために設定される第2の手段(22)、及び、
    第2の航空機システムのデバイスに電圧を供給するために、適切な第2の供給電圧信号(VS2)を伴って受信線路(13)上にデータ電圧信号(DS)をロードするために設定される第3の手段(28)、
    を有するバス制御デバイス(14)と、
    を備える装置。
  2. 少なくとも2つのデバイス(2〜10)は、少なくとも2つのネットワークノード(2〜4)、又は、少なくとも1つのネットワークノード(2〜4)及び少なくとも1つのカップリングされた端末(5〜10)の形をとることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 少なくとも2つのデバイス(2〜10)は、カップリングされたいくつかの端末(5〜10)のそれぞれを伴う複数のネットワークノード(2〜4)を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
  4. 第1の航空機システムは、高い安全率を示し、第2の航空機システムは、低い安全率を示すことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の装置。
  5. 第1の航空機システムは、航空機の客室マネジメントシステムの形をとり、第2の航空機システムは、航空機の客室内の読書用ランプを伴う読書用ランプシステムの形をとることを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 第1の手段(21)は、データ電圧信号(DS)として、特定のネットワーク(1)によって定義される、安全関連データ(D1)を伴う第1のフレーム(R1)及び非安全関連データ(D2)を伴う第2のフレーム(R2)の所定のシーケンスでバス(11)を経由する送信を制御するため、カップリングされた端末(5〜10)を介しオーディオデータの特定のサンプリングレートの関数として、送信線路(12)を経由して送信される2つの第1のフレーム(R1)のそれぞれの間及び受信線路(13)を経由して送信される2つの第1のフレーム(R1)のそれぞれの間の、各時間間隔(ZS1〜ZS2)を設定するため、及び、各時間間隔(ZS1〜ZS2)の範囲内で、送信線路(12)及び受信線路(13)を経由して少なくとも1つの第2のフレーム(R2)のそれぞれの送信を制御するために設定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
  7. ネットワークノード(5〜10)は、送信線路(12)及び受信線路(13)上に信号を増幅するための増幅デバイス(15〜10)をそれぞれ備え、第2の手段(22)は、ネットワークノード(2〜4)の増幅デバイス(15〜20)に電力を供給することに適するような方法で第1の供給電圧信号(VS1)を構成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 第2の手段(22)は、ネットワークノード(2〜4)の増幅デバイス(15〜20)と、第1の航空機システムと関連する、カップリングされた端末(5〜10)の特別に選択されたものと、電力を供給することに適するような方法で、第1の供給電圧信号(VS1)を提供することを特徴とする請求項7に記載の装置。
  9. 第2の手段(22)は、第1の調整電圧信号(MS1)を形成するために、第1の手段(21)によって提供されるデータ電圧信号(DS)を第1の供給電圧信号(VS1)上に重ね合わせ、第1の調整電圧信号(MS1)を送信線路(12)上にカップリングすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
  10. 第3の手段(28)は、第2の調整電圧信号(MS2)を形成するために、第1の手段(21)によって提供されるデータ電圧信号(DS)を第2の供給電圧信号(VS2)上に重ね合わせ、第2の調整電圧信号(MS2)を受信線路(13)上にカップリングすることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。
  11. 各デバイス(2〜10)は、第1のデカップリング手段(24a)及び第2のデカップリング手段(24b)を有するデカップリング・デバイス(24)を備え、
    第1のデカップリング手段(24a)は、送信線路(12)を経由して送信される第1の調整電圧信号(MS1)から第1の供給電圧信号(VS1)をデカップリングするために設定され、
    第2のデカップリング手段(24b)は、受信線路(13)を経由して送信される第2の調整電圧信号(MS2)から第2の供給電圧信号(VS2)をデカップリングするために設定されることを特徴とする請求項9又は10に記載の装置。
  12. 各ネットワークノード(2〜4)は、第1のカップリング手段(25a)及び第2のカップリング手段(25b)を有するカップリング・デバイス(25)を備え、
    第1のカップリング手段(25a)は、ネットワークノード(3,4)のそれぞれのダウンストリームへの送信のために、第1のデカップリング手段(24a)によってデカップリングされる第1の供給電圧信号(VS1)を送信線路(12)にカップリングするために設定され、
    第2のカップリング手段(25b)は、ネットワークノード(3,4)のそれぞれのダウンストリームへの送信のために、第2のデカップリング手段(25a)によってデカップリングされる第2の供給電圧信号(VS2)を受電線路(13)にカップリングするために設定されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
  13. バス制御デバイス(14)の第2の手段(22)及び第3の手段(28)は、電力供給の目的のために、航空機の非常用電力供給デバイス(23)にカップリングされることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
  14. 航空機の特定のネットワーク(1)のデバイス(2〜10)を経由してデータ(DS,R1,R2)及びエネルギ(VS1,VS2)を送信するための方法であって、
    a)送信線路(12)及び受信線路(13)を伴うバス(11)を経由して少なくとも2つのデバイス(2〜10)をカップリングするステップと、
    b)送信線路(12)及び受信線路(13)を経由してデータ電圧信号(DS)として特定のネットワーク(1)によって定義されるデータの送信を制御するステップと、
    c)第1の航空機システムのデバイスに電力を供給するために、適切な第1の供給電圧信号(VS1)を伴って送信線路(12)上にデータ電圧信号(DS)をロードするステップと、
    d)第2の航空機システムのデバイスに電力を供給するために、適切な第2の供給電圧信号(VS2)を伴って受信線路(13)上にデータ電圧信号(DS)をロードするステップと、を伴う方法。
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