УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ЭНЕРГИИ ЧЕРЕЗ УСТРОЙСТВА СЕТИ
METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA AND ENERGY THROUGH NETWORK DEVICE

Устройство относится к устройству и способу для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети.
Хотя оно применимо во многих областях, настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на летательный аппарат или на пассажирский летательный аппарат. Область техники изобретения относится, в частности, к передаче данных через устройства, такие как сетевые узлы, конкретной сети в летательном аппарате (далее - ЛА), в частности в салоне ЛА.
В существующих в настоящее время системах управления салона, используемых заявителем, так называемая специальная шина данных "Система данных внутренней связи салона" (CIDS) используется для передачи данных, в частности данных по безопасности, таких как данных управления и аудио данных, относящихся к безопасности, между центральным устройством управления и некоторым количеством терминалов, установленных в салоне ЛА.
Известная шина данных CIDS основана на передаче фреймов сети Ethernet и оснащена главным устройством или устройством управления шиной, которое расположено в центральном устройстве управления ЛА, и некоторым количеством сетевых узлов, известных как устройства декодера/кодера, которые могут работать как клиент.
В этом отношении на Фиг.1 показана блок-схема одного варианта осуществления традиционной сети 1 для передачи данных через сетевые узлы 2-4. Сетевые узлы 2-4 соединены через шину 11 с устройством 14 управления шиной. Шина 11 имеет передающую линию 12 и приемную линию 13. Передающая линия 12 и приемная линия 13 проходят через сетевые узлы 2-4. С каждым из сетевых узлов 2-4 соединены один или несколько терминалов 5-10. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, терминалы 5, 6, не относящиеся к безопасности, соединены с сетевым узлом 2. Шина 11 или шина данных здесь основана на физическом слое сети Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Канальный доступ к передающей линии 12 и приемной линии 13 происходит по статически априори определенной и детерминированной процедуре выделения квантов времени, которой управляет устройство 14 управления шиной. В квантах времени, определенных процедурой выделения квантов времени, данные для терминалов 5-10, соединенных с сетевыми узлами 2-4, передаются фреймами или фреймами данных.
В дополнение к данным, относящимся к безопасности, таким как данные управления, относящиеся к безопасности, соответствующий фрейм также может включать аудио данные, не относящиеся к безопасности, которые передаются как широковещательная рассылка на все сетевые узлы 2-4, которые соединены с шиной 11. Интервал времени между двумя квантами времени здесь определен так, что он точно соответствует обратной величине частоте выборки аудио данных. Из-за конструкции шины данных CIDS и используемой статически априори определенной и детерминированной процедуре выделения квантов времени данные, относящиеся к безопасности, передаются на все подсоединенные терминалы 5-10 с высокой степенью синхронности и детерминированно во времени с минимальным периодом латентности. Это необходимо для предотвращения эффектов Холла и эффектов эхо при воспроизведении аудио данных через многочисленные громкоговорители в салоне ЛА. Шина данных или шина 11, кроме того, обладает высокой надежностью, поскольку отказ отдельных сетевых узлов 2-4 не оказывает влияния на передачу данных на остальные сетевые узлы, так как линии данных, передающая линия 12 и приемная линия 13 закольцованы через сетевые узлы 2-4 и не пропущены через активные модули задающих устройств. Однако недостаток известной шины данных заключается в невозможности передавать также пакеты IP-данных по этой шине данных CIDS.
Кроме того, коммутируемая шина данных сети Ethernet AFDX (полнодуплексная авиационная электронная) все более широко используется в салоне ЛА для передачи данных, относящихся к безопасности. Эта шина данных определена в стандарте ARINC 665 и использует IP-протокол для передачи данных.
Топология сети AFDX состоит из одного или нескольких коммутаторов, к которым подсоединены терминалы. Передача данных между двумя терминалами всегда происходит по меньшей мере через один из этих коммутаторов AFDX.
Из-за этой специфичной сетевой топологии, основанной на коммутаторах AFDX, имеют место недостатки, такие как разное время латентности и эффекты дрожания фазы, во время сквозной передачи между двумя терминалами, поскольку данные должны вводиться в буфер в каждом коммутаторе по меньшей мере на короткое время. Продолжительность буферизации в соответствующих сетевых узлах определенно зависит от рабочей нагрузки сети и поэтому является априори неизвестной. Продолжительность буферизации ограничено статической, априори определенной конфигурацией потоков данных, поэтому данные не отклоняются, и квази-детерминизм обеспечен.
Как уже сказано выше, известная шина данных CIDS имеет недостаток в том, что она не позволяет осуществлять передачу пакетов IP-данных. Кроме того, из-за разного времени латентности и эффектов дрожания фазы шина данных AFDX не подходит для синхронной передачи аудио данных на все громкоговорители в салоне во время передачи данных на терминалы.
Использование шины данных сети Ethernet с более высокой скоростью передачи данных, например 100 Мбит/с, также желательно, в частности чтобы можно было интегрировать новые или дополнительные функции. Одним примером такой шины данных Ethernet с более высокой скорость передачи данных является шина данных Ethernet 100BaseT. С шиной данных Ethernet 100BaseT, однако, необходимо усиливать или повторно генерировать сигнал данных в каждом сетевом узле. Это необходимо, поскольку физическая характеристика сигналов данных была бы значительно искажена без усиления путем закольцовывания через сетевые узлы. Это искажение сигнала накапливалось бы при каждом проходе через сетевой узел, что означает, что надежный прием сигналов данных в конечном или последующем сетевом узле шины данных больше не обеспечивался бы.
Поскольку данные, относящиеся к безопасности, или сигналы данных также передаются через сетевые узлы, сетевые узлы являются критичными по безопасности устройствами ЛА и поэтому должны быть оснащены резервным источником электропитания в дополнение к обычному простому подключению к бортовому источнику электропитания посредством кабеля и вилки.
В дополнение к расположению сетевых узлов как критичной для безопасности системе в ЛА существуют другие критичные для безопасности системы или системы ЛА, которые имеют более высокий показатель безопасности по сравнению с другими системами ЛА.
В силу технических требований к авиационной безопасности разные системы, в частности системы с разными показателями безопасности, должны быть запитаны от разных резервных устройств электропитания.
Таким образом, неисправность в резервном источнике электропитания системы с низким показателем безопасности может, в силу физического отделения от резервного устройства электропитания системы с более высоким показателем безопасности, не оказывать отрицательного влияния на резервный источник электропитания системы с более высоким показателем безопасности.
Резервные источники электропитания обычно имеют форму кабелей и вилок, которые соединены с бортовым источником электропитания.
Однако эти резервные источники электропитания требуют вышеупомянутой дополнительной проводки, что приводит к дополнительным расходам на материалы, монтаж и необходимое обслуживание.
В публикации US 5903607 А описаны способ и устройство для кодирования и двунаправленной передачи данных от управляющей системы к управляемой системе. Также в публикации US 2009/0230501 А1 описаны система и устройство для поддержки синхронной связи системы и синхронных операций.
Помимо этого, в публикации DE 102006004191 В4 описана детерминистская система связи. Здесь идентичность пользователей системы проверяет центральное устройство во время фазы инициализации. Кроме того, заданный фрейм данных с первым сигналом синхронизации, пользовательский адрес пользователя системы, поле данных пользователя и второй сигнал синхронизации передаются центральным устройством во время фазы конфигурации.
Далее, в публикации US 5539388 А описана система телеметрии и управления.
Соответственно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить экономичное решение по отдельным, резервным источникам электропитания для устройств разных систем ЛА, причем такие устройства соединены через шину.
Согласно изобретению эта цель достигнута устройством для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети с признаками по пункту 1 и способом способ для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети с признаками по пункту 14 формулы изобретения.
Соответственно, предложено устройство для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети ЛА, включающее:
- по меньшей мере два устройства;
- шину с передающей линией и приемной линией, причем эта шина соединяет устройства;
- устройство управления шиной, соединенное с шиной и включающее:
первое средство, которое настроено на управление передачей данных, определенных согласно конкретной сети как сигналы данных-напряжения, по передающей линии и по приемной линии,
второе средство, которое настроено на загрузку сигналов данных-напряжения на передающую линию с подходящими первыми сигналами подачи напряжения для подачи напряжения на устройства первой системы ЛА,
третье средство, которое настроено на загрузку сигналов данных-напряжения на приемную линию с вторыми сигналами напряжения, подходящими для подачи напряжения на устройства второй системы ЛА.
Соответствующие средства, первое, второе и третье средства и средства, упомянутые ниже как средства развязки или средства связывания, могут быть реализованы или посредством аппаратного обеспечения, или посредством аппаратного и программного обеспечения. В случае реализации через аппаратное обеспечение соответствующие средства могут принимать форму устройства, такого как компьютер или микропроцессор, устройства или части системы, такой как компьютерная система. В случае реализации через аппаратное и программное обеспечение соответствующие средства могут принимать форму компьютерного программного продукта, функции, подпрограммы, части программного кода или исполняемого объекта.
Кроме того, предложен ЛА с устройством, которое описано выше, для передачи данных и энергии через сетевые узлы конкретной сети.
Кроме того, предложен способ для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети ЛА, причем способ включает следующие этапы:
a) соединение по меньшей мере двух устройств через шину с передающей линией и приемной линией;
b) управление передачей данных, определенных согласно конкретной сети как сигналы данных-напряжения, по передающей линии и по приемной линии,
c) загрузка сигналов данных-напряжения на передающую линию с первыми сигналами подачи напряжения, подходящими для подачи электропитания на устройства первой системы ЛА; и
d) загрузка сигналов данных-напряжения на приемную линию с вторыми сигналами напряжения, подходящими для подачи электропитания на устройства второй системы ЛА.
Сеть предпочтительно принимает форму сети Ethernet, в частности сети Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с. Сетевые узлы и терминалы соответственно соединены с обычным бортовым источником электропитания ЛА посредством вилок и кабелей.
Одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что данные (как сигналы данных-напряжения) и раздельные резервные источники электропитания для разных систем ЛА могут передаваться по одной шине с передающей линией и приемной линией.
Из-за передачи первых сигналов подачи напряжения для первой системы ЛА по передающей линии и передачи вторых сигналов подачи напряжения для второй системы ЛА по приемной линии резервные источники электропитания для первой системы ЛА и второй системы ЛА физически отделены друг от друга. Два напряжения подачи, передаваемые по передающей линии и приемной линии, являются избыточными по отношению к обычному источнику электропитания посредством вилок и кабелей, соединенных с бортовой сетью.
Из-за использования шины или шина данных, прямо предусмотренной для передачи данных, чтобы обеспечить резервные источники электропитания для разных систем ЛА, предлагаемое решение является экономичным в силу того, что дополнительная проводка больше не требуется.
Кроме того, второе средство и третье средство устройства управления шиной запитаны, в частности, от аварийного источника электропитания для ЛА, так что даже в случае отказа нормального источника электропитания или бортового источника электропитания в ЛА, аварийное напряжение от аварийного источника электропитания будет доступно для второго средства и третьего средства, и поэтому сигналы подачи напряжения могут быть поданы даже в случае отказа бортового источника электропитания. Все системы и устройства, относящиеся к безопасности в ЛА питаются через аварийный источник электропитания. Сигналы подачи напряжения загружаются на сигналы данных-напряжения и передаются по шине.
В соответствующем устройстве, например, в соответствующем сетевом узле, сигналы подачи напряжения и сигналы данных-напряжения могут быть разделены с помощью подходящих устройств или устройств развязки. Соответствующий первый или второй сигнал подачи напряжения, поданный по шине, затем может быть направлен на значащие компоненты в сетевом узле, например, на усилитель или на выбранные подсоединенные терминалы, которые являются, в частности, устройствами, критичными по безопасности. Соответственно, если нормальная сеть электропитания ЛА или бортовая сеть выйдет из строя, или если соответствующий силовой пакет сетевого узла будет неисправен, значащие компоненты сетевого узла будут продолжать получать электропитание от резервного источника электропитания соответствующих сигналов подачи напряжения и таким образом смогут передавать данные, в частности данные, критичные для безопасности.
Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления по меньшей мере два устройства принимают форму по меньшей мере двух сетевых узлов или по меньшей мере одного сетевого узла и по меньшей мере одного подсоединенного терминала.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления по меньшей мере два устройства включают некоторое количество сетевых узлов с соответствующим количеством подключенных терминалов.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления первая система ЛА имеет более высокий показатель безопасности, и вторая система ЛА имеет более низкий показатель безопасности.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления первая система ЛА принимает форму системы управления салоном ЛА, и вторая система ЛА принимает форму системы ламп для чтения в салоне ЛА.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления первое средство настроено на управление передачей по шине, в заданной последовательности, первых фреймов с данными, относящимися к безопасности, и вторых фреймов с данными, не относящимися к безопасности, определенными согласно конкретной сети как сигналы данных-напряжения, чтобы установить соответствующий интервал времени между двумя соответствующими первыми фреймами, передаваемыми по передающей линии, и между двумя соответствующими первыми фреймами, передаваемыми по приемной линии, как функцию конкретной частоты выборки шины через подсоединенные терминалы и чтобы управлять передачей по меньшей мере одного соответствующего второго фрейма по передающей линии и по приемной линии в пределах соответствующего интервала времени.
Одно преимущество этого предпочтительного варианта осуществления заключается в том, что можно обеспечить обычную передачу данных, относящихся к безопасности, с твердо определенным интервалом времени при минимальной латентности и минимальном дрожании фазы и данных, не относящихся к безопасности, таких как пакеты IP-данных, и одновременно с этим обеспечить резервные источники электропитания для устройств разных систем ЛА.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления сетевые узлы оснащены соответствующими усилительными устройствами для усиления сигналов на передающую линию и приемную линию, причем второе средство конфигурирует первые сигналы подачи напряжения таким образом, что они подходят для подачи электропитания на усилительные устройства сетевых узлов.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления второе средство подает первые сигналы подачи напряжения таким образом, что они подходят для подачи электропитания на усилительные устройства сетевых узлов и на конкретно выбранные подсоединенные терминалы, связанные с первой системой ЛА.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления второе средство налагает сигналы данных-напряжения, подаваемые первым средством, на первые сигналы подачи напряжения, чтобы создать первые модулированные сигналы напряжения, и подводит первые модулированные сигналы напряжения в передающую линию.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления третье средство налагает сигналы данных-напряжения, выработанные первым средством, на вторые сигналы подачи напряжения, чтобы создать вторые модулированные сигналы напряжения, и подает эти вторые модулированные сигналы напряжения в приемную линию.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующее устройство, в частности соответствующий сетевой узел, имеет устройство развязки, оснащенное первым средством развязки и вторым средством развязки. Первое средство развязки настроено на отделение первых сигналов подачи напряжения от первых модулированных сигналов напряжения, передаваемых по передающей линии. Второе средство развязки также настроено на отделение вторые сигналы подачи напряжения от вторых модулированных сигналов напряжения, передаваемых по приемной линии.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий сетевой узел имеет устройство связи, оснащенное первым средством связи и вторым средством связи. Первое средство связи настроено на подачу в передающую линию первых сигналов подачи напряжения, отделенных первым средством развязки, для передачи на соответствующий последующий сетевой узел. Второе средство связи также настроено на подачу в приемную линию вторых сигналов подачи напряжения, отделенных вторым средством развязки, для передачи на соответствующий последующий сетевой узел.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления второе средство и третье средство устройства управления шиной соединены с устройством аварийной подачи электропитания ЛА для целей источника электропитания.
Кроме того, вторые фреймы с не относящимися к безопасности пакетами IP-данных передаются, в частности, в порядке или режиме максимального усилия. Из-за использования порядка максимального усилия для передачи второго фрейма общая скорость передачи данных по шине максимально увеличивается, что является преимуществом. Кроме того, способность передачи первых фреймов с данными, относящимися к безопасности, в реальном времени обеспечивается посредством использования процедуры выделения квантов времени.
Из-за передачи первых фреймов с данными, относящимися к безопасности, и вторых фреймов с данными, не относящимися к безопасности, по общей гибридной шине данных требование по реализации шины данных параллельно традиционной шине данных CIDS для передачи IP-пакетов аннулируется. В результате можно уменьшить массу, расходы и общую величину сети ЛА. Кроме того, можно уменьшить расходы на переделки, заказанные клиентом, поскольку необходимо конфигурировать только одну сеть, а не две сети.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий интервал времени принимает форму кванта времени, который соответствует обратной величине от частоты выборки аудио данных через подсоединенные терминалы.
В дополнение к данным, относящимся к безопасности, первый фрейм также может содержать аудио данные, которые передаются как широковещательная рассылка на все сетевые узлы. В таком случае соответствующий квант времени по процедуре выделения квантов времени может быть настроен таким образом, чтобы он соответствовал обратной величине от частоты выборки аудио данных через терминалы.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий квант времени содержит первый частичный квант времени для передачи точно одного первого фрейма и второй частичный квант времени для передачи по меньшей мере одного второго фрейма.
Сумма первого частичного кванта времени и второго частичного кванта времени меньше, чем квант времени и поэтому меньше, чем интервал времени между двумя соответствующими первыми фреймами, передаваемыми по передающей линии, и между двумя соответствующими первыми фреймами, передаваемыми по приемной линии.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующие первые фреймы передаются по передающей линии и приемной линии шины в соответствующий первый частичный квант времени по статической детерминистской процедуре выделения квантов времени.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления терминалы, связанные посредством сетевых узлов, работают под управлением статической детерминистской процедуры выделения квантов времени таким образом, что в соответствующий заданный квант времени цикла с конкретным количеством квантов времени точно один конкретный терминал может принимать один первый фрейм по передающей линии и может передавать точно один первый фрейм по приемной линии.
Количество квантов времени в цикле предпочтительно соответствует количеству терминалов, соединенных с шиной, так что в каждом цикле точно один первый фрейм может быть передан на каждый терминал по передающей линии, и, кроме того, соответствующий терминал может передавать точно один первый фрейм по приемной линии.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления устройство управления шиной управляет сетевыми узлами, связанными шиной посредством процедуры выделения квантов времени таким образом, что в соответствующий заданный квант времени точно один конкретный сетевой узел может принять по передающей линии точно один первый фрейм для связанного терминала и по меньшей мере один второй фрейм и может передать по приемной линии точно один первый фрейм связанного терминала и по меньшей мере один второй фрейм.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления устройство управления шиной и сетевые узлы соединены шиной по схеме гирляндной цепи, в которой сетевые узлы соединены с устройством управления шиной передающей линией шины и приемной линией шины, причем передающая линия и приемная линия закольцованы через соответствующие сетевые узлы.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления первые фреймы и вторые фреймы принимают форму фреймов сети Ethernet, причем конкретная сеть предпочтительно принимает форму сети Ethernet, в частности предпочтительно сети Ethernet 100BaseT.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий первый фрейм состоит из:
- первого поля с преамбулой Ethernet;
- второго поля с аудио данными, в частности данными широковещательной аудио рассылки;
- третьего поля с адресом, указывающим по меньшей мере соответствующий терминал соответствующего сетевого узла;
- четвертого поля с данными, относящимися к безопасности; и
- пятого поля с контрольной суммой Ethernet.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления адрес третьего поля первого фрейма принимает форму адресного кортежа, в котором первый элемент адресного кортежа адресуется к соответствующему сетевому узлу, и второй элемент адресного кортежа адресуется к соответствующему терминалу соответствующего сетевого узла.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий второй фрейм состоит из:
- первого поля с преамбулой Ethernet;
- второго поля с адресом, указывающим по меньшей мере соответствующий сетевой узел;
- третьего поля с пакетом IP-данных; и
- четвертого поля с контрольной суммой Ethernet.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления в пределах одного цикла с количеством N2 квантов времени устройство управления шиной передает по передающей линии соответственно по меньшей мере первый фрейм на соответствующий терминал, к которому адресуется второй элемент адресного кортежа четвертого поля первого фрейма, в соответствующий квант времени цикла.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соответствующий сетевой узел оснащен коммутирующим устройством, расположенным между устройством развязки и устройством связи, причем это коммутирующее устройство пропускает соответствующий первый фрейм на терминал с соответствующим адресом как функцию второго элемента адресного кортежа.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления сетевые узлы, связанные шиной работают под управлением устройства управления шиной с использованием процедуры выделения квантов времени таким образом, чтобы в соответствующий заданный квант времени точно один конкретный сетевой узел мог принять по передающей линии точно один первый фрейм для подсоединенного терминала и по меньшей мере один второй фрейм и мог передать по приемной линии точно один первый фрейм подсоединенного терминала и по меньшей мере один второй фрейм.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления конкретный сетевой узел в соответствующий квант времени цикла имеет разрешение на передачу после передачи соответствующего первого фрейма на терминал, к которому адресуется второй элемент адресного кортежа первого фрейма, принятого в соответствующий квант времени, по приемной линии с использованием порядка максимального усилия одного или больше вторых фреймов.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления устройство управления шиной передает соответствующий второй фрейм в режиме широковещательной рассылки по шине, причем каждый из связанных сетевых узлов принимает такие вторые фреймы, извлекает IP-пакет второго фрейма и пропускает этот IP-пакет на соответствующий терминал, IP-адрес которого содержится в IP-пакете, если адресуемый терминал подсоединен к соответствующему сетевому узлу.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления разрешение соответствующему сетевому узлу на передачу вторых фреймов по приемной линии в соответствующем цикле регулируется путем установки количества первых фреймов, которые будут переданы на эти соответствующие сетевые узлы.
Изобретение ниже описано на примере вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.
На чертежах:
Фиг.1 - блок-схема одного варианта осуществления традиционного устройства для передачи данных через сетевые узлы конкретной сети;
Фиг.2 - блок-схема первого варианта осуществления устройства для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети согласно изобретению;
Фиг.3а - график выработки первых модулированных сигналов напряжения из сигналов данных-напряжения и первых сигналов подачи напряжения согласно изобретению;
Фиг.3b - график выработки вторых модулированных сигналов напряжения из сигналов данных-напряжения и вторых сигналов подачи напряжения согласно изобретению;
Фиг.4 - блок-схема одного варианта осуществления сетевого узла устройства, показанного на Фиг.2;
Фиг.5 - блок-схема второго варианта осуществления устройства для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети согласно изобретению;
Фиг.6 - технологическая схема варианта осуществления способа для передачи данных и энергии через сетевые узлы конкретной сети согласно изобретению;
Фиг.7 - блок-схема варианта осуществления первого фрейма согласно изобретению;
Фиг.8 - блок-схема варианта осуществления второго фрейма согласно изобретению;
Фиг.9 - блок-схема варианта осуществления адресного кортежа первого фрейма согласно Фиг.7; и
Фиг.10 - блок-схема варианта осуществления временной последовательности для передачи первых и вторых фреймов по шине согласно изобретению.
Одинаковые ссылочные номера на чертежах относятся к идентичным или функционально эквивалентным компонентам, если не указано иное.
На Фиг.2 показана блок-схема варианта осуществления устройства согласно изобретению для передачи данных DS, R1, R2 и энергии VS1, VS2 через сетевые узлы 2-4 конкретной сети 1.
Сетевые узлы 2-4 связаны с соответствующим количеством терминалов 5-10. Без потери общности, соответствующие сетевые узлы 2-4 в каждом случае связаны с двумя терминалами 5-10 в варианте осуществления на Фиг.2. Например, сетевой узел 2 связан с терминалами 5 и 6. Шина 11 для соединения сетевых узлов 2-4 имеет передающую линию 12 и приемную линию 13. Передающая линия 12 и приемная линия 13 предпочтительно принимают форму кабеля с двумя сердцевинами. Шина 11 соединяет сетевые узлы 2-4 по схеме гирляндной цепи. Передающая линия 12 и приемная линия 13 предпочтительно закольцованы через сетевые узлы 2-4. Для усиления сигналов на передающую линию 12 и приемную линию 13 соответствующий сетевой узел 2-4 предпочтительно оснащен усилительным устройством 15-20. Кроме того, устройство 14 управления шиной предусмотрено для управления шиной 11.
Устройство 14 управления шиной интегрировано, в частности, в центральное устройство управления ЛА. Устройство 14 управления шиной, кроме того, имеет первое средство 21, настроенное на передачу данных R1, R2, определенных согласно конкретной сети 1 как сигналы данных-напряжения DS, по передающей линии 12 и приемной линии 13. Первое средство 21 здесь настроено, в частности, на передачу по шине 11 первых фреймов R1, например фреймов CIDS, с данными, относящимися к безопасности, D1, и вторых фреймов R2 с данными, не относящимися к безопасности, D2, например пакетами IP-данных или пакетами данных TCP/IP, определенными согласно конкретной сети 1, например сети Ethernet, как сигналы данных-напряжения DS, в заданной последовательности. Заданная последовательность первых фреймов R1 и вторых фреймов R2 может быть, например, чередующейся последовательностью.
Соответствующий интервал времени ZS1-ZS2 между двумя соответствующими первыми фреймами R1, передаваемыми по передающей линии 12, и между двумя соответствующими первыми фреймами R1, передаваемыми по приемной линии 13, настроен как функция конкретной частоты выборки шины 11 через подсоединенные терминалы 5-10. В соответствующий интервал времени ZS1-ZS2 по меньшей мере один соответствующий второй фрейм R2 передается по передающей линии 12 и по приемной линии 13 в дополнение к соответствующему первому фрейму R1.
Сетевые узлы 2-4 предпочтительно также настроены на передачу такого типа.
Устройство 14 управления шиной, кроме того, имеет второе средство 22. Второе средство 22 настроено на загрузку сигналов данных-напряжения DS на передающую линию 12 с первыми сигналами подачи напряжения VS1, подходящими для подачи напряжения на устройства первой системы ЛА.
Устройство 14 управления шиной, кроме того, имеет третье средство 28. Третье средство 28 настроено на загрузку сигналов данных-напряжения DS на приемную линию 13 с вторыми сигналами подачи напряжения VS2, подходящими для подачи напряжения на устройства второй системы ЛА.
Первая система ЛА здесь имеет, в частности, более высокий показатель безопасности чем вторая система ЛА. Например, первая система ЛА принимает форму системы управления салоном (система CIDS) ЛА, и вторая система ЛА принимает форму системы ламп для чтения с лампами для чтения в салоне ЛА.
По меньшей мере на второе средство 22 и третье средство 28, а предпочтительно на первое средство, второе средство и третье средство 21, 22, 28 аварийное электропитание NS поступает с аварийного устройства подачи электропитания 23 ЛА.
В частности, второе средство 22 вырабатывает первые сигналы подачи напряжения VS1 таким образом, что они подходят для подачи напряжения на усилительные устройства 15-20 сетевых узлов 2-4 и на конкретно выбранные подсоединенные терминалы 5-10, связанные с первой системой ЛА.
Здесь второе средство 22 предпочтительно налагает сигналы данных-напряжения DS, подаваемые первым средством 21, на первые сигналы подачи напряжения VS1, чтобы создать первые модулированные сигналы напряжения MS1, и выводит эти первые модулированные сигналы напряжения MS1 в передающую линию 12.
Аналогичным образом третье средство 28 налагает сигналы данных-напряжения DS, выработанные первым средством 21, на вторые сигналы подачи напряжения VS2, чтобы создать вторые модулированные сигналы напряжения MS2, и выводит эти вторые модулированные сигналы напряжения MS2 в приемную линию 13. В этой связи на Фиг.3а показан график создания первых модулированных сигналов напряжения MS1 из сигналов данных-напряжения DS и первых сигналов подачи напряжения VS1. Аналогично, на Фиг.3b показано создание вторых модулированных сигналов напряжения MS2 из сигналов данных-напряжения DS и вторых сигналов подачи напряжения VS2.
Кроме того, на Фиг.4 показана блок-схема варианта осуществления сетевого узла 2 согласно Фиг.2.
Сетевой узел 2, показанный как пример на Фиг.4, оснащен устройством развязки 24 и устройством связи 25.
Устройство развязки 24 оснащено первым средством развязки 24а и вторым средством развязки 24b (см. в этой связи Фиг.5). Первое средство развязки 24а настроено на отделение первых сигналов подачи напряжения VS1 от первых модулированных сигналов напряжения MS1, передаваемых по передающей линии 12. Второе средство развязки 24b также настроено на отделение вторых сигналов подачи напряжения VS2 от вторых модулированных сигналов напряжения MS2, передаваемых по приемной линии 13. Соответствующий сетевой узел 2-4, кроме того, оснащен устройством связи 25, включающим первое средство связи 25а и второе средство связи 25b.
Первое средство связи 25а предпочтительно настроено на подачу первых сигналов подачи напряжения VS1, отделенных первым средством развязки 24а, в передающую линию 12 для передачи на соответствующие последующие сетевые узлы 3, 4.
Второе средство связи 25b также настроено на подачу вторых сигналов подачи напряжения VS2, отделенных вторым средством развязки 24b, в приемную линию 13 для передачи на соответствующие последующие сетевые узлы 3, 4.
На Фиг.4 также показано, что сетевой узел 2 оснащен устройство подачи электропитания 27, через которое сетевой узел 2 запитан бортовым напряжением BS.
Здесь устройство развязки 24, устройство связи 25, коммутирующее устройство 26, терминал 5 первой системы ЛА и терминал 6 второй системы ЛА запитаны бортовым напряжением BS от устройства подачи электропитания 27 через соответствующую силовую линию. Источник электропитания для устройства развязки 24 и устройства связи 25 таким образом принимает избыточную форму, а именно через первый сигнал подачи напряжения VS1 и бортовое напряжение BS.
Сетевой узел 2, кроме того, оснащен коммутирующим устройством 26 или переключателем. Коммутирующее устройство 26 расположено между устройством развязки 24 и устройством связи 25. Коммутирующее устройство 26 здесь пропускает соответствующий первый фрейм R1 на терминал 5 с соответствующим адресом как функцию второго элемента G2 адресного кортежа AT.
На Фиг.5 показана блок-схема второго варианта осуществления устройства для передачи данных и энергии через устройства конкретной сети 1 согласно изобретению.
Согласно варианту осуществления, показанному на Фиг.5, устройства 2, 5, соединенные по шине 11, принимают форму сетевого узла 2 и терминала 5. Для того чтобы подать модулированные сигналы напряжения MS1, MS2 в передающую линию 12 и в приемную линию 13, соответственно, сетевой узел 2 оснащен устройством связи 25. Без потери общности, сетевой узел 2 может для цели соединения нескольких терминалов 5 включать соответствующее количество устройств связи 25.
Соответственно, соответствующий терминал 5 оснащен устройством развязки 24 для отделения первого сигнала подачи напряжения VS1 (посредством средства развязки 24а) и второго сигнала подачи напряжения VS2 (посредством средства развязки 24b) соответственно.
Упомянутое первое средство развязки 24а, кроме того, подходит для подачи отделенного первого сигнала подачи напряжения VS1 на компоненты или устройства 30 первой системы ЛА. Аналогично, второе средство развязки 24b настроено на подачу отделенного второго сигнала подачи напряжения VS2 на компоненты или устройства 31 второй системы ЛА.
Устройства 30, 31 первой системы ЛА и второй системы ЛА, кроме того, соединены с устройством развязки 24 посредством линии данных 32 для передачи сигналов данных DS.
На Фиг.6 показана технологическая схема варианта осуществления способа для передачи данных DS, R1, R2 и энергии VS1, VS2 через устройства 2-10, например сетевые узлы 2-4 конкретной сети 1, например сети Ethernet.
Способ согласно изобретению описан ниже по отношению к блок-схеме, показанной на Фиг.6, со ссылками на Фиг.2-4 и 7-10.
Здесь на Фиг.7 и 8 показаны блок-схемы вариантов осуществления соответственно первого фрейма R1 и второго фрейма R2 согласно изобретению. Также на Фиг.9 показана блок-схема варианта осуществления адресного кортежа AT первого фрейма R1 согласно Фиг.7.
Помимо того, на Фиг.10 показана блок-схема варианта осуществления временной последовательности для передачи первого фрейма R1 и второго фрейма R2 по шине 11 согласно изобретению.
Вариант осуществления, показанный на Фиг.10, здесь основан на варианте осуществления, показанном на Фиг.2, с тремя сетевыми узлами 2-4. Примеры адресов полей адресов F3 первых фреймов R1 и полей адресов Е2 вторых фреймов R2 основаны на ссылочных номерах 2-4 отдельных сетевых узлов, показанных на Фиг.2, и ссылочных номерах 5-10 отдельных подсоединенных терминалов 5-10, показанных на Фиг.2. Например, первый фрейм R1 первого кванта времени ZS1 предназначен для терминала 5, соединенного с сетевым узлом 2.
Подробности в этом отношении описаны со ссылками на способ согласно изобретению, который показан на Фиг.6 и который включает следующие этапы S1-S4:
Этап S1 способа:
По меньшей мере два устройства 2-10 связаны шиной 11 с передающей линией 12 и приемной линией 13. Например, со ссылкой на Фиг.2, сетевые узлы 2-4 связаны с соответствующим количеством подсоединенных терминалов 5-10 посредством шины 11 (шина данных) по схеме гирляндной цепи.
Этап 2 способа:
Осуществляется управление передачей по передающей линии 12 и по приемной линии 13 данных R1, R2, определенных согласно конкретной сети 1 как сигналы данных-напряжения DS.
Здесь предпочтительно предоставлена возможность управления передачей по шине 11 в заданной последовательности первых фреймов R1 с данными, относящимися к безопасности, D1, и вторых фреймов R2 с данными, не относящимися к безопасности, D2, определенными согласно конкретной сети 1 как сигналы данных-напряжения DS, для установки соответствующего интервала времени ZS1-ZS2 между двумя соответствующими первыми фреймами R1, передаваемыми по передающей линии 12, и между двумя соответствующими первыми фреймами R1, передаваемыми по приемной линии 13 как функции конкретной частоты выборки шины 11 через подсоединенные терминалы 5-10, и управления передачей по меньшей мере одного соответствующего второго фрейма R2 по передающей линии 12 и по приемной линии 13 в соответствующий интервал времени ZS1-ZS2.
Первые фреймы R1 принимают форму, например, фреймов CIDS.
Со ссылкой на Фиг.7, соответствующий первый фрейм R1 может состоять из следующих полей F1-F5:
- первого поля F1 с преамбулой Ethernet ЕР;
- второго поля F2 с аудио данными AD, в частности данными широковещательной аудио рассылки;
- третьего поля F3 с адресом А1, указывающим по меньшей мере соответствующий терминал 5-10 соответствующего сетевого узла 2-4;
- четвертого поля F4 с данными, относящимися к безопасности, D1; и
- пятого поля F5 с контрольной суммой Ethernet EC, такой как Ethernet CRC.
Со ссылкой на Фиг.9, адрес А1 третьего поля F3 первого фрейма R1 принимает форму адресного кортежа AT, в котором первый элемент G1 адресного кортежа AT адресуется к соответствующему сетевому узлу 2-4, и второй элемент G2 адресного кортежа AT адресуется к соответствующему терминалу 5-10 соответствующего сетевого узла 2. Этот тип примера адресации также используется на Фиг.10 - как уже сказано выше - так что поле F3 первого фрейма R1 в квант времени ZS1 адресуется к терминал 5, который связан с сетевым узлом 2.
Со ссылкой на Фиг.8, соответствующий второй фрейм R2 предпочтительно состоит из следующих полей E1-E4:
- первого поля Е1 с преамбулой Ethernet ЕР;
- второго поля Е2 с адресом А2, указывающим по меньшей мере соответствующий сетевой узел 2-4;
- третьего поля Е3 с пакетом IP-данных IP; и
- четвертого поля E4 с контрольной суммой Ethernet EC, такой как Ethernet CRC.
Соответствующий интервал времени ZS1-ZS2 предпочтительно принимает форму кванта времени ZS1-ZS2, соответствующую обратной величине частоты выборки аудио данных через подсоединенные терминалы 5-10.
Соответствующий квант времени ZS1-ZS2, кроме того, имеет первый частичный квант времени Т1 (см. Фиг.10) для передачи точно одного первого фрейма R1 и второго частичного кванта времени Т2 (см. Фиг.10) для передачи по меньшей мере одного второго фрейма R2.
Соответствующие первые фреймы R1 предпочтительно передаются по передающей линии 12 и приемной линии 13 шины 11 в соответствующий первый частичный квант времени Т1 посредством статической детерминистской процедуры выделения квантов времени. И наоборот, соответствующие вторые фреймы R2 предпочтительно передаются в соответствующий второй частичный квант времени Т2 посредством порядка максимального усилия.
Со ссылкой на Фиг.10, в соответствующий заданный квант времени ZS1-ZS2 цикла Z с конкретным количеством квантов времени ZS1-ZS2 точно один конкретный терминал 5-10 может принять один первый фрейм R1 по передающей линии 12 и передать точно один первый фрейм R1 по приемной линии 13.
В цикле Z с количеством N2 квантов времени ZS1-ZS2 устройство 14 управления шиной предпочтительно передает по передающей линии 12, соответственно, по меньшей мере один первый фрейм R1 на соответствующий терминал 5-10, к которому адресуется второй элемент G2 адресного кортежа AT четвертого поля F4 первого фрейма R1, в соответствующий квант времени ZS1-ZS2 цикла Z.
Сетевой узел 2-4, в частности, в соответствующий квант времени ZS1-ZS2 цикла Z имеет разрешение на передачу после передачи соответствующего первого фрейма R1 терминала 5-10, к которому адресуется второй элемент G2 адресного кортежа AT первого фрейма R1, принятого в соответствующий квант времени ZS1-ZS2, по приемной линии 12 с использованием порядка максимального усилия одного или нескольких вторых фреймов R2.
Кроме того, устройство 14 управления шиной передает соответствующий второй фрейм R2 в широковещательном режиме по шине 11, в котором каждый из сетевых узлов 2-4 принимает вторые фреймы R2, извлекает IP-пакет второго фрейма R2 и пропускает IP-пакет на соответствующий терминал 5-10, к которому адресуется IP-адрес IP-пакета, если адресованный терминал 5-10 связан с соответствующим сетевым узлом 2-4.
Разрешение соответствующему сетевому узлу 2-4 передавать вторые фреймы R2 по приемной линии 13 в соответствующем цикле Z предпочтительно регулируется путем установки количества первых фреймов R1, которые будут переданы на эти соответствующие сетевые узлы 2-4.
Этап S3 способа:
Сигналы данных-напряжения DS загружаются на передающую линию 12 с первыми сигналами подачи напряжения VS1, подходящими для подачи электропитания на устройства первой системы ЛА.
Этап S4 способа:
Сигналы данных-напряжения DS загружаются на приемную линию 13 с вторыми сигналами подачи напряжения VS2, подходящими для подачи электропитания на устройства второй системы ЛА.
Хотя настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, оно ими не ограничено и может быть модифицировано разными способами.
Перечень ссылочных номеров
1
Сеть
2-4
Сетевые узлы
5-10
Терминалы
11
Шина
12
Передающая линия
13
Приемная линия
14
Устройство управления шиной
15-20
Усилительное устройство
21
Первое средство
22
Второе средство
23
Устройство аварийной подачи электропитания
24
Устройство развязки
24а
Первое средство развязки
24b
Второе средство развязки
25
Средство связи
25а
Первое средство связи
25b
Второе средство связи
26
Коммутирующее устройство
27
Устройство подачи электропитания
28
Третье средство
29
Шина данных
30
Устройства первой системы ЛА
31
Устройства второй системы ЛА
32
Линия данных
А1
Адрес
А2
Адрес
AD
Аудио данные
AT
Адресный кортеж
BS
Бортовое напряжение
DS
Сигнал данных-напряжения
D1
Данные, относящиеся к безопасности
D2
Данные, не относящиеся к безопасности
Е1
Первое поле второго фрейма
Е2
Второе поле второго фрейма
Е3
Третье поле второго фрейма
Е4
Четвертое поле второго фрейма
ЕР
Преамбула Ethernet
ЕС
Контрольный пробник Ethernet
F1
Первое поле первого фрейма
F2
Второе поле первого фрейма
F3
Третье поле первого фрейма
F4
Четвертое поле первого фрейма
F5
Пятое поле первого фрейма
G1
Первый элемент адресного кортежа
G2
Второй элемент адресного кортежа
IP
IP-пакет
MS
Модифицированный сигнал напряжения
NS
Аварийное напряжение
S1-S5
Этап способа
Т1
Первый частичный квант времени
Т2
Второй частичный квант времени
VS
Сигнал подачи напряжения
Z
Цикл
ZS1-ZS2
Квант времени