通過網絡設備傳輸數據和能量的裝置及方法
2023-10-21 06:02:17 1
專利名稱：通過網絡設備傳輸數據和能量的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及通過專用網絡設備傳輸數據和能量的裝置及方法。本發明雖有多領域用途，但只參照飛機或客機進行更詳細地描述。本發明的技術領域尤其涉及在飛機中，特別在飛機的飛機座艙中通過專用網絡設備，例如網絡節點進行的數據傳輸。
背景技術：
已知為CIDS (座艙內部通信數據系統)數據總線的專用數據總線用於本申請人的當前已有座艙管理系統中，即所謂的座艙內部通信數據系統(CIDS)中，以在中央控制裝置和安裝在飛機座艙中的多個終端之間傳輸數據，尤其是傳輸安全相關數據，例如安全相關控制數據和音頻數據。當前的CIDS數據總線是基於乙太網幀傳輸，並且安裝有被設置在飛機的中央控制裝置中的主設備或總線控制設備，以及被稱為解碼器-編碼器單元(DEU)且能作為客戶端運行的多個網絡節點。為此，圖1示出了在常規網絡1中通過網絡節點2-4進行數據傳輸的實施例的示意框圖。網絡節點2-4通過總線11連接到總線控制設備14。總線11包括傳輸線路12和接收線路13。傳輸線路12和接收線路13通過網絡節點2-4形成環路。連接到每個網絡節點2-4的是一個或多個終端5-10。在圖1所示實施例中，非安全相關終端5和6連接到網絡節點2。這裡，總線11或數據總線基於物理10兆比特/秒乙太網層。到傳輸線路12和接收線路13的通道接入通過靜態先驗定義的確定性時隙過程來進行，該過程由總線控制設備14來控制。在時隙過程定義的時隙中，給連接到網絡節點2-4的終端5-10的數據通過幀或數據幀傳輸。除了安全相關數據，例如安全相關的控制數據之外，相應的幀還可以包括非安全相關的音頻數據，所述數據作為廣播被傳送給連接到總線11的所有網絡節點2-4。兩個時隙之間的時間間隔在這裡被定義成使得它精確對應於音頻數據的抽樣速率的倒數。基於 CIDS數據總線的設計和所用靜態先驗定義的確定性時隙過程，所述安全相關數據以高度的同步性和時間確定性的最小等待時間傳送給所有的連接終端5-10。這在防止音頻數據通過飛機座艙內多個擴音器進行再現時的霍爾效應和回聲效應方面是必要的。由於數據線路， 也就是傳輸線路12和接收線路13通過網絡節點2-4形成環路並且不通過活動的驅動模塊，因此單個網絡節點2-4出故障時不會影響其餘網絡節點的數據傳輸，這樣所述數據總線或總線11進一步高度可靠。但是，當前數據總線的缺點在於，無法也通過這種CIDS數據總線傳輸IP數據包。另外，AFDX(航空電子全雙工)交換乙太網數據總線正在越來越多地在飛機座艙中用於安全相關數據的傳輸。這種數據總線在ARINC標準665中有詳細描述，並且使用IP 協議進行數據傳輸。AFDX網絡拓撲包括一個或多個交換機，終端連接到所述交換機。兩個終端之間的數據傳輸總是通過至少一個所述AFDX交換機進行。由於這種專用網絡拓撲，基於AFDX交換機，兩個終端之間的端到端傳輸期間會出現不利的不同等待時間和抖動效應，這是因為所述數據至少必須要在每個交換機中短暫緩存。在相應網絡節點中的緩存持續時間必然取決於網絡的負荷量，因此是先驗未知的。緩存持續時間受到靜態先驗定義的數據流配置的限制，這樣就沒有數據被拒絕，並且確證了準確定性。如上已所述的，不利的是，當前CIDS數據總線不允許IP數據包的任何傳輸。而且， 由於等待時間的差異及抖動效應的存在，AFDX數據總線不適用於在數據傳輸到終端期間音頻數據到座艙內所有擴音器的同步傳輸。使用具有較高數據傳輸速率，例如100兆比特/秒的乙太網數據總線更加可取，尤其使得可以合成新的或補充的功能。這種具有較高數據傳輸速率的乙太網數據總線的一個示例是100BaseT乙太網數據總線。但是，在使用100BaseT乙太網數據總線的情況下，有必要放大或再生每個網絡節點的數據信號。這是必要的，其原因在於在使用100BaseT乙太網數據總線時，如果不通過網絡節點形成環路進行放大，則數據信號的物理信號特徵將會嚴重失真。該信號失真在通過網絡節點形成的每個環路聚集，這就意味著在數據總線的最後或下遊網絡節點的數據信號可靠接收無法再被保證。由於安全相關數據或數據信號也通過網絡節點進行傳輸，因此網絡節點是安全關鍵性飛機裝置，並且因此除了常規電源之外，必須配置有冗餘電源以通過電纜和插座簡單連接到機載電源。除了作為安全關鍵性系統的網絡節點的配置之外，飛機中還存在與其他飛機系統相比展示出更高安全級別的安全關鍵性系統或飛機系統。出於航空安全工程需要，不同的系統，尤其是具有不同安全級別的系統，必須使用不同的冗餘電源設備進行激活。因此，藉助於與更高安全級別系統的冗餘電源設備的物理隔離，低安全級別系統的冗餘電源發生故障時不會對更高安全級別系統的冗餘電源設備產生負面影響。冗餘電源通常採取連接到機載電源的電纜和插座的形式。然而，這些冗餘電源需要上述的額外布線，從而導致需要額外用於材料、安裝和所需服務的費用。公開US 5，903，607A描述了一種從主端到從端的數據編碼和數據雙向傳輸的方
法及其裝置。另外，公開US 2009/0230501A1描述了一種支持同步系統通信和同步操作的系統
和裝置。此外，公開DE 10 2006 004 191B4描述了一種確定性通信系統。這裡，系統用戶的身份在初始化階段由中央單元來檢查。而且，具有第一同步信號、系統用戶的用戶地址、 用戶數據域和第二同步信號的預定數據幀，在配置階段期間通過控制總線由中央單元進行傳輸。進一步，公開US 5，539，388A描述了一種遙測和控制系統。 發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於分離給不同飛機系統的設備供電的冗餘電源的成本有效的解決方案，其中所述設備通過總線被連接。根據本發明，該目的通過具有權利要求1的特徵的通過專用網絡設備傳輸數據和能量的裝置以及通過具有權利要求14的特徵的通過專用網絡設備傳輸數據和能量的方法來實現。因此，提供了一種通過飛機專用網絡設備傳輸數據和能量的裝置，包括至少兩個設備；具有傳輸線路和接收線路且連接所述設備的總線；連接到所述總線的總線控制設備，該總線控制設備包括第一裝置，被設置成控制通過傳輸線路和通過接收線路進行的、根據專用網絡被定義為數據-電壓信號的數據的傳輸，第二裝置，被設置成將傳輸線路上的數據-電壓信號加載以適合給第一飛機系統的設備供應電壓的第一供電-電壓信號，第三裝置，被設置成將接收線路上的數據-電壓信號加載以適合給第二飛機系統的設備供應電壓的第二供電-電壓信號。相應的裝置，即第一裝置、第二裝置和第三裝置以及下文中被稱為解連接裝置和連接裝置的裝置，都可以通過硬體或通過硬體和軟體來實現。在通過硬體實現的情況下，相應裝置可以採取例如計算機或微處理器的裝置、例如計算機系統的設備或系統的一部分的顯示。在通過硬體和軟體實現的情況下，相應裝置可以採取電腦程式產品、功能、例程、程序代碼的一部分或者可執行對象的形式。另外，提供了一種具有上述通過專用網絡的網絡節點傳輸數據和能量的裝置的飛機。進一步地，提供了一種通過飛機專用網絡設備傳輸數據和能量的方法，該方法包括以下步驟a)通過具有傳輸線路和接收線路的總線連接至少兩個設備；b)控制通過所述傳輸線路和通過所述接收線路進行的、根據專用網絡被定義為數據-電壓信號的數據的傳輸；c)將傳輸線路上的數據-電壓信號加載以適合給第一飛機系統的設備供電的第一供電-電壓信號；以及d)將接收線路上的數據-電壓信號加載以適合給第二飛機系統的設備供電的第二供電-電壓信號。所述網絡形式優選採取乙太網絡，尤其是100兆比特/秒乙太網絡的形式。網絡節點和終端通過插座和電纜分別連接到常規機載電源。本發明的一個優點在於，用於飛機的不同飛機系統的數據(如數據-電壓信號) 和獨立冗餘電源可以通過具有傳輸線路和接收線路的單個總線進行傳輸。由於通過傳輸線路為第一飛機系統傳輸第一供電-電壓信號以及通過接收線路為第二飛機系統傳輸第二供電-電壓信號，因此第一飛機系統的冗餘電源與第二飛機系統的冗餘電源物理上互相分開。通過傳輸線路和接收線路傳輸的兩個供電電壓通過連接到機載網絡的插座和電纜與常規電源冗餘相關。
由於使用為數據傳輸內在提供的總線或數據總線以為不同的飛機系統提供冗餘電源，因此所提供解決方案由於無需額外布線從而是成本有效的。而且，總線控制設備的第二裝置和第三裝置尤其從飛機的緊急電源供電，這樣即使飛機的正常電源或機載電源發生故障，緊急電源的緊急電壓可用於第二裝置和第三裝置，從而在機載電源發生故障的情況下仍能提供供電-電壓信號。飛機上的所有安全相關系統和裝置通過緊急電源供電。所述供電-電壓信號被加載到數據-電壓信號上並且通過總線被傳送。在相應設備中，例如在相應網絡節點中，所述供電-電壓信號和數據-電壓信號可以通過合適的設備或解連接設備進行分離。然後，通過總線提供的相應第一或第二供電-電壓信號可以被傳送到網絡節點中的關鍵組件，例如放大器設備或選擇的連接設備， 尤其是安全-關鍵性設備。因此，如果飛機正常供電網絡或機載網絡發生故障，或者如果所網絡節點的相應供電包發生故障，則網絡節點的關鍵部件將會通過相應供電-電壓信號的冗餘電源繼續得到供電，因此可以繼續傳輸數據，尤其是安全-關鍵性數據。本發明的有利實施例和改進包括在從屬權利要求中。根據一個優選實施例，所述至少兩個設備採取至少兩個網絡節點，或者至少一個網絡節點和至少一個連接終端的形式。根據另一個優選實施例，所述至少兩個設備包括具有相應數目的連接終端的多個網絡節點。根據另一個優選實施例，所述第一飛機系統展示出更高的安全級別，所述第二飛機系統展示出更低的安全級別。根據另一個優選實施例，所述第一飛機系統採取飛機的座艙管理系統的形式，所述第二飛機系統採取在飛機的座艙內帶有閱讀燈的閱讀燈系統的形式。根據另一個優選實施例，所述第一裝置被設置成控制通過總線進行的、按照帶有安全相關數據的第一幀和帶有非安全相關數據的第二幀的預定序列的傳輸，所述數據根據所述專用網絡被定義為數據-電壓信號；將通過傳輸線路傳輸的兩個相應第一幀之間以及通過接收線路傳輸的兩個相應第一幀之間的相應時間間隔設置成通過連接終端的音頻數據的特定抽樣速率的函數；以及在所述相應時間間隔內控制通過傳輸線路以及通過接收線路的至少一個相應第二幀的傳輸。該優選實施例的一個優點在於，具有最小等待時間和最小抖動的時間間隔固定的安全相關數據以及例如IP數據包的非安全數據的普通傳輸，以及可以為不同的飛機系統的設備提供同步的冗餘電源。根據另一優選實施例，網絡節點配備有用於放大傳輸線路和接收線路上的信號的相應放大設備，其中第二裝置以如下方式配置第一供電-電壓信號，即使得所述信號適合給所述網絡節點的放大設備供電。根據另一優選實施例，第二裝置以如下方式提供第一供電-電壓信號，即使得所述信號適合給所述網絡節點的放大設備以及與第一飛機系統相關聯的專門選擇的連接終端供電。根據另一優選實施例，第二裝置將第一裝置提供的數據-電壓信號疊加到第一供電-電壓信號上以創建第一調製電壓信號，並將所述第一調製電壓信號連接到傳輸線路中。根據另一優選實施例，第三裝置將第一裝置提供的數據-電壓信號疊加到第二供電-電壓信號上以創建第二調製電壓信號，並將所述第二調製電壓信號連接到接收線路中。根據另一優選實施例，相應設備，尤其是相應網絡節點，包括配備有第一解連接裝置和第二解連接裝置的解連接設備。第一解連接裝置被設置成將第一供電-電壓信號與通過傳輸線路傳送的第一調製電壓信號解連接。第二解連接裝置被進一步設置成將第二供電-電壓信號與通過接收線路傳送的第二調製電壓信號解連接。根據另一優選實施例，相應網絡節點包括配備有第一連接裝置和第二連接裝置的連接設備。第一連接裝置被設置成將第一解連接裝置解連接中的第一供電-電壓信號連接到傳輸線路以傳輸到相應下遊網絡節點。第二連接裝置被進一步設置成將第二解連接裝置解連接的第二供電-電壓信號連接到接收線路中以傳輸到相應下遊網絡節點。根據另一優選實施例，總線控制設備的第二裝置和第三裝置連接到飛機的緊急電源設備以用於供電的目的。而且，具有非安全相關IP數據包的第二幀，尤其以最盡力的過程或方式被傳輸。 由於使用最盡力的過程傳輸所述第二幀，因此總線的整體數據傳輸率被有利地最大化。進一步地，通過使用時隙過程確保了具有安全相關數據的第一幀的實時傳輸能力。通過普通混合數據總線傳輸具有安全相關數據的第一幀和具有非安全相關數據的第二幀，實現與常規CIDS數據總線並行的數據總線以用於傳送IP數據包的需求被分配。 從而，飛機網絡的負荷、成本和總體布局得以縮減。另外，滿足乘客特殊要求的成本得以縮減，這是因為在此只需配置一個網絡而不是兩個網絡。根據另一優選實施例，相應時間間隔採取時隙的形式，該時隙對應於通過連接終端的音頻數據的抽樣速率的倒數。除了安全相關數據，第一幀還可以包含音頻數據，所述音頻數據作為廣播被發送給所有的網絡節點。在這種情況下，時隙過程的相應時隙可以以如下方式被設置，即使得它對應於通過終端的音頻數據的抽樣速率的倒數。根據另一優選實施例，相應時隙包括用於傳輸僅僅一個第一幀的第一局部時隙， 以及用於傳輸至少一個第二幀的第二局部時隙。第一局部時隙和第二局部時隙之和小於所述時隙，因此也小於通過傳輸線路傳輸的兩個相應第一幀之間以及通過接收線路傳輸的兩個相應第一幀之間的時間間隔。根據另一優選實施例，通過靜態確定性時隙過程在在相應第一局部時隙內，通過總線的傳輸線路和接收線路傳輸相應第一幀。根據另一優選實施例，以如下方式通過靜態確定性時隙過程來控制通過網絡節點連接的終端，即使得在具有指定數目時隙的一個周期的相應預定時隙內，一個特定終端可以通過傳輸線路準確接收到一個第一幀，並通過接收線路精確發送一個第一幀。一個周期中的時隙數目優選地對應於連接到總線的終端的數目，從而在每個周期內，一個第一幀可以通過傳輸線路被精確發送給每個終端，並且相應終端可以通過接收線路精確發送一個第一幀。根據另一優選實施例，總線控制設備以如下方式通過時隙過程控制總線所連接的網絡節點，即使得在相應預定時隙內，僅僅一個特定網絡節點可以通過傳輸線路精確接收一個第一幀用於連接終端和至少一個第二幀，並且可以通過接收線路精確發送連接終端的一個第一幀和至少一個第二幀給。根據另一優選實施例，總線控制設備和網絡節點通過總線以菊花鏈排列方式連接在一起，其中網絡節點通過總線的傳輸線路和總線的接收線路連接到總線控制設備，其中傳輸線路和接收線路通過相應網絡節點形成環路。根據另一優選實施例，第一幀和第二幀都採取乙太網幀的形式，其中專用網絡優選採取乙太網絡，尤其優選100BaseT乙太網絡的形式。根據另一優選實施例，相應第一幀包括具有乙太網前同步碼的第一域；具有音頻數據，尤其是音頻廣播數據的第二域；具有指示至少相應網絡節點的相應終端的地址的第三域；具有安全相關數據的第四域；以及具有乙太網校驗和的第五域。根據另一優選實施例，第一幀的第三域的地址採取地址元組的形式，其中地址元組的第一元素尋址相應網絡節點，地址元組的第二個元素尋址相應網絡節點的相應終端。根據另一優選實施例，相應第二幀包括具有乙太網前同步碼的第一域；具有指示至少相應網絡節點的地址的第二域；具有IP數據包的第三域；以及具有乙太網校驗和的第四域。根據另一優選實施例，在具有N2個時隙的一個周期內，總線控制設備在該周期的相應時隙中通過傳輸線路相應地至少傳輸第一幀到由第一幀的第四域的地址元組的第二元素所尋址的相應終端。根據另一優選實施例，相應網絡節點配備有被設置在解連接設備和連接設備之間的交換設備，其中所述交換設備傳遞相應第一幀到與尋址元組的第二元素的函數相關的所尋址終端。根據另一優選實施例，由總線控制設備利用時隙過程以如下方式來控制通過總線連接的網絡節點，即使得在相應預定時隙內，僅僅一個特定網絡節點可以通過傳輸線路精確接收一個第一幀以用於連接終端和至少一個第二幀，並且可以通過接收線路精確發送連接終端的一個第一幀和至少一個第二幀。根據另一優選實施例，緊接在相應時隙內接收到的第一幀的地址元組的第二元素所尋址的終端的相應第一幀的傳輸，該周期的相應時隙內的特定網絡節點被授權通過接收線路使用最盡力過程發送一個或多個第二幀。根據另一優選實施例，總線控制設備通過總線以廣播模式傳輸相應第二幀，其中每個連接的網絡節點接收到第二幀，提取所述第二幀中的IP包，並且在所尋址的終端連接到相應網絡節點的情況下，將IP包發送給由IP包的IP位址所尋址的相應終端。根據另一優選實施例，授權網絡節點通過接收線路在相應周期內傳輸第二幀，是通過設置待發送給這些相應網絡節點的第一幀的數目來規定的。
下面通過參照附圖的實施例對本發明進行進一步描述。
圖1是通過專用網絡的網絡節點進行數據傳輸的常用裝置的實施例的示意框圖；圖2是根據本發明的通過專用網絡設備進行數據和能量傳輸的裝置的第一實施例的示意框圖；圖3a是根據本發明的從數據-電壓信號和第一供電電壓信號生成第一調製電壓信號的示意圖；圖北是根據本發明的從數據-電壓信號和第二供電電壓信號生成第二調製電壓信號的示意圖；圖4是圖2中所示的裝置的網絡節點的實施例的示意框圖；圖5是根據本發明的通過專用網絡設備進行數據和能量傳輸的裝置的第二實施例的示意框圖；圖6是根據本發明的通過專用網絡的網絡節點傳輸數據和能量的方法的實施例的示意流程圖；圖7是根據本發明的第一幀的實施例的示意框圖；圖8是根據本發明的第二幀的實施例的示意框圖；圖9是根據圖7的第一幀的地址元組的實施例的示意框圖；以及圖10是根據本發明的通過數據總線傳輸第一幀和第二幀的時間序列的實施例的示意框圖。
具體實施例方式
在所述附圖中，除非特別說明，相同的附圖標記對應相同的或者功能相當的部件。圖2是根據本發明的通過專用網絡設備1的網絡節點2-4傳輸數據DS，Rl, R2和能量VS1，VS2的裝置的實施例的示意框圖。網絡節點2-4連接到相應數目的終端5-10。不失通用性地，圖2所示實施例中相應網絡節點2-4在各種情況下連接到兩個終端5-10。例如，網絡節點2連接到終端5和6。 用於連接網絡節點2-4的總線11配備有傳輸線路12和接收線路13。傳輸線路12和接收線路13優選地均採取雙芯電纜的形式。總線11以菊花鏈排列方式連接網絡節點2-4。傳輸線路12和接收線路13優選地通過網絡節點2-4形成環路。為了放大傳輸線路12和接收線路13上的信號，相應網絡節點2-4優選配備有放大設備15-20。另外，提供了總線控制設備14來控制總線11。總線控制設備14集成在特別是飛機的中央控制設備中。總線控制設備14還配置有第一裝置21，該第一裝置被設置成通過傳輸線路12和接收線路13傳輸數據Rl，R2，其中數據Rl，R2根據專用網絡1定義為數據電壓信號DS。在此，第一裝置21被尤其設置成通過總線11以預定序列傳輸具有安全相關數據Dl的第一幀R1，例如CIDS幀，以及具有非安全相關數據D2的第二幀R2，例如IP數據包或者TCP/IP數據包，所述數據根據專用網絡1， 例如乙太網絡被定義為數據-電壓信號DS。第一幀Rl和第二幀R2的預定序列可以是例如交替序列。
通過傳輸線路12傳輸的兩個相應第一幀Rl之間以及通過接收線路13傳輸的兩個相應第一幀Rl之間的相應時間間隔ZS1-ZS2被設置成通過連接終端5-10的總線11的特定抽樣速率的函數。在相應時間間隔^1_252內，除了相應第一幀Rl之外，至少一個相應第二幀R2通過傳輸線路12和通過接收線路13被傳輸。網絡節點2-4也優選地被設置成用於這類傳輸。總線控制設備14進一步包括第二裝置22。第二裝置22被設置成將傳輸線路12 上的數據-電壓信號DS加載以第一供電-電壓信號VS1，以適合給第一飛機系統的設備供應電壓。總線控制設備14進一步包括第三裝置28。第三裝置28被設置成將接收線路13 上的數據-電壓信號DS加載以第二供電-電壓信號VS2，以適合給第二飛機系統的設備供應電壓。在此，所述第一飛機系統展示出比第二飛機系統高的安全級別。例如，第一飛機系統採取飛機的座艙管理系統(CIDS系統)的形式，第二飛機系統採取在飛機機艙內帶有閱讀燈的閱讀燈系統的形式。至少第二裝置22和第三裝置觀，並且優選的第一裝置21、第二裝置22和第三裝置觀，均由飛機的緊急供電設備23的緊急電壓NS來供電。尤其是，第二裝置22i如下方式提供第一供電-電壓信號VS1，即使得它們適合給網絡節點2-4的放大設備15-20供應電壓，並適合給與第一飛機系統相關聯的專門選擇的連接終端5-10供應電壓。在此，第二裝置22優選將第一裝置21提供的數據-電壓信號DS疊加到第一供電-電壓信號VSl上以創建第一調製電壓信號MSl，並將這些第一調製電壓信號MSl連接到傳輸線路12中。以相似的方式，第三裝置觀將第一裝置21提供的數據-電壓信號DS疊加到第二供電-電壓信號VS2上以創建第二調製電壓信號MS2，並將這些第二調製電壓信號MS2連接到接收線路13中。為此，圖3a是從數據-電壓信號DS和第一供電-電壓信號VSl創建第一調製電壓信號MSl的示意圖，類似地，圖北是從數據-電壓信號DS和第二供電-電壓信號VS2創建第二調製電壓信號MS2的示意圖。另外，圖4是根據圖2的網絡節點2的實施例的示意框圖。作為圖4中的示例示出網絡節點2配備有解連接設備M和連接設備25。解連接設備M配備有第一解連接裝置2 和第二解連接裝置24b (參見圖5的連接)。第一解連接裝置2 被設置成將第一供電-電壓信號VSl與通過傳輸線路12傳送的第一調製電壓信號MSl解連接。第二解連接裝置24b進一步被設置成將第二供電-電壓信號VS2與通過接收線路13傳送的第二調製電壓信號MS2解連接。相應網絡節點2-4進一步配備有包括第一連接裝置2 和第二連接裝置2 的連接設備25。第一連接裝置2 優選被設置成將第一解連接裝置2 解連接的第一供電-電壓信號VSl連接到傳輸線路12中以傳輸到相應下遊網絡節點3，4。第二連接裝置2 進一步被設置成將第二解連接裝置24b解連接的第二供電-電壓信號VS2連接到接收線路13中以傳輸到相應下遊網絡節點3，4。
另外，圖4示出網絡節點2配備有供電設備27，通過該供電設備網絡節點2被供應以機載電源BS。在此，解連接設備對、連接設備25、交換設備沈、第一飛機系統的終端5和第二飛機系統的終端6均由供電設備27用機載電源BS通過相應供電線路供電。因此，解連接設備對和連接設備25的電源採取冗餘的形式，也就是通過第一供電-電源信號VSl和機載電源BS0網絡節點2還配備有交換設備沈或交換機。交換設備沈被設置在解連接設備M 和連接設備25之間。在此交換設備沈傳遞相應第一幀Rl到與尋址元組AT的第二元素G2 的函數相關的所尋址的終端5。圖5是根據本發明的通過專用網絡1的設備進行數據和能量傳輸的裝置的第二實施例的示意框圖。根據圖5所示實施例，通過總線11連接的設備2、5採取網絡節點2和終端5的形式。為了將調製電壓信號MSI、MS2分別連接到傳輸線路12和接收線路13中，網絡節點2 配備有連接設備25。不失一般性地，為了連接多個終端5，網絡節點2可以包括對應的多個連接設備25。對應地，相應終端5配備有解連接裝置M以用於分別解連接第一供電-電壓信號 VSl (由解連接裝置2 進行)和第二供電-電壓信號VS2 (由解連接裝置24b進行)。相關的第一解連接裝置2 進一步適用於給第一飛機系統部件或設備30提供解連接的第一供電-電壓信號VS1。類似地，第二解連接裝置24b被設置成給第二飛機系統部件或設備31提供解連接的第二供電-電壓信號VS2。第一飛機系統和第二飛機系統的設備30和31通過數據線32進一步連接到解連接設備M以用於傳輸數據信號DS。圖6是通過專用網絡1，例如乙太網絡的設備2-10，例如網絡節點2-4傳輸數據 DS, Rl, R2和能量VS1，VS2的方法的實施例的示意流程圖。下面參照參考圖2-圖4及圖7-圖10與圖6所示框圖相關地對根據本發明的方法進行描述。在此，圖7和圖8分別是根據本發明的第一幀Rl和第二幀R2的實施例中的示意框圖。另外，圖9是根據圖7的第一幀Rl的地址元組AT的實施例的示意框圖。另外，圖10是根據本發明的通過總線11傳輸第一幀Rl和第二幀R2的時間序列的實施例的示意框圖。圖10中示出的實施例在此基於圖2中示出的具有三個網絡節點2-4的實施例。第一幀Rl的地址域F3的示例地址和第二幀R2地址域E2的示例地址是基於圖2所示各個網絡節點的附圖標記2-4以及圖2所示各個連接終端5-10的附圖標記5-10。例如，第一時隙 ZSl的第一幀Rl用於連接到網絡節點2的終端5。下面參考圖6中所示根據本發明的方法對此進行詳述，所述方法包括以下步驟 S1-S4 方法步驟Sl 至少兩個設備2-10通過具有傳輸線路12和接收線路13的總線11被連接。例如，參考圖2，網絡節點2-4通過總線11 (數據總線)以菊花鏈排列方式被連接到相應數目的連接終端5-10。方法步驟S2 控制通過傳輸線路12和接收線路13對數據Rl和R2的傳輸，所述數據根據專專用網絡1被定義為數據-電壓信號DS。在此，規定了優選地對通過總線11以具有安全相關數據Dl的第一幀Rl和具有非安全相關數據D2的第二幀R2的預定序列的傳輸進行控制，所述數據根據專用網絡1被定義為數據-電壓信號DS ；將通過傳輸線路12傳輸的兩個相應第一幀之間Rl以及通過接收總線13接收的兩個相應第一幀Rl之間的相應時間間隔M1-ZS2設置成通過連接終端5-10 的總線11的特定抽樣速率的函數；並且在相應時間間隔內控制通過傳輸線路12 和通過接收線路13的至少一個相應第二幀R2的傳輸。第一幀Rl採取例如CIDS幀的形式。參考圖7，相應第一幀Rl可以包括以下域F1-F5 具有乙太網前同步碼EP的第一域Fl ；具有音頻數據AD，尤其是音頻廣播數據的第二域F2 ；具有指示相應網絡節點2-4的至少相應終端5-10的地址Al的第三域F3 ；具有安全相關數據Dl的第四域F4 ；以及具有乙太網校驗和EC，例如乙太網CRC的第五域F5。參考圖9，第一幀Rl的第三域F3的地址Al採取地址元組AT的形式，其中地址元組AT的第一元素Gl尋址相應網絡節點2-4，地址元組AT的第二個元素G2尋址相應網絡節點2的相應終端5-10。這種示例性尋址也用在圖10中，如前所述，使得時隙ZSl中的第一幀Rl的第三域F3尋址被連接到網絡節點2的終端5。參考圖8，相應第二幀R2優選包括以下域E1-E4 具有乙太網前同步碼EP的第一域El ；具有指示至少相應網絡節點2-4的地址A2的第二域E2 ；具有IP數據包IP的第三域E3 ；以及具有乙太網校驗和EC，例如乙太網CRC的第四域E4。相應時間間隔ZS1-ZS2優選採取與通過連接終端5-10的音頻數據的抽樣速率的倒數相對應的時隙MHS2的形式。相應時隙M1-ZS2進一步展示出用於傳輸僅僅一個第一幀Rl的第一局部時隙 Tl (參見圖10)和用於傳輸至少一個第二幀R2的第二局部時隙T2(參見圖10)。相應第一幀Rl優選通過靜態確定性時隙過程在相應第一局部時隙Tl內通過總線 11的傳輸線路12和接收線路13來傳輸。相反地，相應第二幀R2優選通過最盡力過程在第二局部時隙Τ2內來傳輸。參考圖10，在具有特定數目的時隙M1-ZS2的周期Z的相應預定時隙M1-ZS2內， 只有一個特定終端5-10能通過傳輸線路12接收到一個第一幀Rl以及通過接收線路13僅僅發送一個第一幀Rl。在具有Ν2個時隙ZS1-ZS2的周期Z內，總線控制設備14在周期Z的相應時隙 ZS1-ZS2中優選通過傳輸線路12分別傳輸至少一個第一幀Rl到由第一幀Rl的第四域F4 的地址元組At的第二元素G2所尋址的相應終端5-10。
緊接在相應時中接收到的第一幀Rl的地址元組AT的第二元素G2所尋址的終端5-10的第一幀Rl的傳輸，尤其在周期Z的相應時隙mn內，網絡節點2-4 被授權使用最盡力過程通過接收線路12來發送一個或多個第二幀R2。而且，總線控制設備14通過總線11以廣播模式傳輸相應第二幀R2，其中每個連接的網絡節點2-4接收到第二幀R2，提取所述第二幀R2中的IP包1P，並且在所尋址的終端5-10連接到相應網絡節點2-4的情況下，將IP包IP發送給由IP包IP的IP位址所尋址的相應終端5-10。授權相應網絡節點2-4以在相應周期Z內通過接收線路13傳輸第二幀R2，是通過設置待被傳送給這些相應網絡節點2-4的第一幀Rl的數目來規定的。方法步驟S3 在傳輸線路12上的數據-電壓信號DS被加載以第一供電-電壓信號VSl，以適合給第一飛機系統的設備供電。方法步驟S4 在接收線路13上的數據-電壓信號DS被加載以第二供電-電壓信號VS2，以適合給第二飛機系統的設備供電。儘管在此已經參照優選實施例對本發明進行了描述，但是本發明不局限於此，而是可以以不同的方式來進行修改。
0165]附圖標記列表0166]1網絡0167]2-4網絡節點0168]5-10終端0169]11總線0170]12傳輸線路0171]13接收線路0172]14總線控制設備0173]15-20放大設備0174]21第一裝置0175]22第二裝置0176]23緊急電源設備0177]24解連接設備0178]24a第一解連接裝0179]24b第二解連接裝0180]25連接設備0181]25a第一連接裝置0182]25b第二連接裝置0183]26交換設備0184]27電源設備0185]28第三裝置0186]29數據總線第一飛機系統設備第二飛機系統設備數據線路地址地址
音頻數據地址元組機載電壓數據電壓信號安全相關數據非安全相關數據第二幀的第一域第二幀的第二域第二幀的第三域第二幀的第四域乙太網前同步信號乙太網測試探針第一幀的第一域第一幀的第二域第一幀的第三域第一幀的第四域第一幀的第五域地址元組的第一元件地址元組的第二元件 IP包
調製的電壓信號緊急電壓
30
31
32 Al A2 AD AT BS DS Dl D2 El E2 E3 E4 EP EC Fl F2 F3 F4 F5 Gl G2 IP MS NS
S1-S5方法步驟 Tl 第一局部時隙 T2 第二局部時隙 VS 供應電壓信號 Z 循環 ZS1-ZS2 時隙
1權利要求
1.一種通過飛機的專用網絡(1)的設備(2-10)傳輸數據(DS，R1，R2)和能量(VS)的裝置，包括a)至少兩個設備(2-10)；b)具有傳輸線路(12)和接收線路(13)的總線(11)，該總線連接所述設備(2-10)；c)連接到所述總線(11)的總線控制設備(14)，該總線控制設備包括第一裝置(21)，被設置成控制通過傳輸線路(1 和通過接收線路(1 進行的、根據專用網絡(1)被定義為數據-電壓信號(DS)的數據的傳輸，第二裝置(22)，被設置成將傳輸線路(1 上的數據-電壓信號(此)加載以適合給第一飛機系統的設備供應電壓的第一供電-電壓信號(VSl)，以及第三裝置(觀)，被設置成將接收線路(1 上的數據-電壓信號(此)加載以適合給第二飛機系統的設備供應電壓的第二供電-電壓信號(VS2)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少兩個設備O-10)採取至少兩個網絡節點(2-4)的形式，或者至少一個網絡節點(2-4)和至少一個連接終端(5-10)的形式。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述至少兩個設備Q-10)包括具有相應數目的連接終端(5-10)的多個網絡節點0-4)。
4.根據權利要求1、2或3所述的裝置，其特徵在於，所述第一飛機系統展示出更高的安全級別，所述第二飛機系統展示出更低的安全級別。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述第一飛機系統採取飛機的座艙管理系統的形式，所述第二飛機系統採取在所述飛機的座艙中帶有閱讀燈的閱讀燈系統的形式。
6.根據權利要求1至中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述第一裝置被設置成 控制通過總線(11)以具有安全相關數據(Dl)的第一幀(Rl)和具有非安全相關數據(D2) 的第二幀(似)的預定序列的傳輸，所述數據根據所述專用網絡(1)被定義為數據-電壓信號(此)；將通過傳輸線路(1 傳輸的兩個相應第一幀(Rl)之間以及通過接收線路(13) 傳輸的兩個相應第一幀(Rl)之間的相應時間間隔aSHS》設置成通過連接終端(5-10) 的音頻數據的特定抽樣速率的函數；以及在相應時間間隔(ZS1-ZS2)內控制通過傳輸線路 (12)以及通過接收線路(1 的至少一個相應第二幀(似)的傳輸。
7.根據權利要求1至6中任一項的所述的裝置，其特徵在於，所述網絡節點(5-10)包括用於放大傳輸線路(12)和接收線路(13)上的信號的相應放大設備(15-20)，其中所述第二裝置0 以如下方式配置第一供電-電壓信號(VSl)，即使得所述信號適合給網絡節點 (2-4)的放大設備(15-20)供電。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第二裝置0 以如下方式提供第一供電-電壓信號(VSl)，即使得所述信號適合給網絡節點(2-4)的放大設備(15-20)以及與第一飛機系統相關聯的專門選擇的連接終端(5-10)供電。
9.根據權利要求1至8中任一項的所述的裝置，其特徵在於，所述第二裝置0 將所述第一裝置提供的數據-電壓信號(DS)疊加到第一供電-電壓信號(VSl)上以創建第一調製電壓信號(MSl)，並將所述第一調製電壓信號(MSl)連接到傳輸線路(12)中。
10.根據權利要求1至9中任一項的所述的裝置，其特徵在於，所述第三裝置08)將所述第一裝置提供的數據-電壓信號(DS)疊加到第二供電-電壓信號(VS2)上以創建第二調製電壓信號(MS2)，並將所述第二調製電壓信號(MS》連接到接收線路(1 中。
11.根據權利要求9和10所述的裝置，其特徵在於，相應設備Q-10)包括被配備有第一解連接裝置(Ma)和第二解連接裝置04b)的解連接設備04)，其中第一解連接裝置(Ma)被設置成將第一供電-電壓信號(VSl)與通過傳輸線路(12)傳送的第一調製電壓信號(MSl)解連接，並且其中第二解連接裝置(Mb)被設置成將第二供電-電壓信號(VS》與通過接收線路(13)傳送的第二調製電壓信號(MS》解連接。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，相應網絡節點(2-4)包括被配備有第一連接裝置(25a)和第二連接裝置0 )的連接設備05)，其中第一連接裝置(25a)被設置成將由第一解連接裝置(Ma)解連接的第一供電-電壓信號(VSl)連接到傳輸線路(12)中以傳輸到相應的下遊網絡節點(3，4)，並且其中第二連接裝置(25b)被設置成將由第二解連接裝置(Mb)解連接的第二供電-電壓信號(VS2)連接到接收線路(13)中以傳輸到相應的下遊網絡節點(3，4)。
13.根據權利要求1至12中任一項的所述的裝置，其特徵在於，所述總線控制設備(14)的第二裝置02)和第三裝置08)被連接到飛機的緊急電源設備03)以用於供電的目的。
14.一種通過飛機的專用網絡(1)的設備(2-10)傳輸數據(DS，R1，R2)和能量(VSl, VS2)的方法，包括以下步驟a)通過具有傳輸線路(12)和接收線路(13)的總線(11)連接至少兩個設備O-10)；b)控制通過所述傳輸線路(1 和通過所述接收線路(1 進行的、根據所述專用網絡 (1)被定義為數據-電壓信號(DS)的數據的傳輸；c)將所述傳輸線路(1 上的數據-電壓信號(此)加載以適合給第一飛機系統的設備供電的第一供電-電壓信號(VSl)；d)將所述接收線路(1 上的數據-電壓信號(此)加載以適合給第二飛機系統的設備供電的第二供電-電壓信號(VS2)。
全文摘要
本發明涉及通過專用網絡的網絡節點傳輸數據和能量的裝置及方法。該裝置具有至少兩個設備、具有傳輸線路和接收線路且連接所述設備的總線、以及連接至所述總線且具有第一裝置、第二裝置和第三裝置的總線控制設備，所述第一裝置被設置成控制通過傳輸線路和接收線路進行的、根據專用網絡被定義為數據-電壓信號的數據的傳輸，所述第二裝置被設置成將傳輸線路上的數據-電壓信號加載以適合給第一飛機系統的設備供應電壓的第一供電-電壓信號，所述第三裝置被設置成將接收線路上的數據-電壓信號加載以適合給第二飛機系統的設備供應電壓的第二供電-電壓信號。
文檔編號H04L12/40GK102326335SQ201080009010
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月16日 優先權日2009年2月23日
發明者克利斯汀·裡德爾, 斯文-奧拉夫·貝爾克漢 申請人:空中巴士作業有限公司