Станаг 3910

STANAG 3910 Высокоскоростная передача данных под управлением STANAG 3838 или эквивалентного оптоволоконного кабеля. — это протокол, определенный в Соглашении НАТО по стандартизации для передачи данных, в основном предназначенный для использования в авиационных системах . STANAG 3910 позволяет использовать STANAG 3838 со скоростью 1 Мбит/с. / MIL-STD-1553B / Шина данных MoD Def Stan 00-18 Pt 2 (3838/1553B) будет дополнена высокоскоростной (HS) шиной 20 Мбит/с, которая в стандарте называется каналом HS. : шина 3838/1553B в реализации STANAG 3910 тогда называется низкоскоростным (LS) каналом. Один или оба канала могут иметь многократное резервирование и могут использовать либо электрическую, либо оптическую среду передачи данных. Если каналы используют резервные носители, в стандарте они отдельно называются шинами.

История

Исходный STANAG 3910, то есть стандарт НАТО , достиг, по крайней мере, черновой версии 1.8. до того, как работа над ним была прекращена в начале 1990-х годов в пользу его публикации через невоенные организации по стандартизации: в предисловии к версии 1.7 STANAG от марта 1990 года говорилось: «Основная часть этого документа идентична предлагаемой версии 1.7 прЕН 3910". После этого рабочая группа C2-GT9 Европейской ассоциации конструкторов аэрокосмической техники (AECMA) (ныне ASD-STAN) подготовила несколько предварительных версий «зеленой книги» prEN 3910 P1 и P2. до того, как его разработка также прекратилась в 1996–1997 годах (после ухода французской делегации, которая в то время возглавляла AECMA C2-GT9). В результате стандарт остается (по состоянию на август 2013 г.) в форме зеленой книги: последней черновой версией является prEN3910-001, выпуск P1, на лицевой стороне которого указано: «Настоящий предварительный стандарт «Аэрокосмической серии» был составлен в соответствии с ответственность AECMA (Европейская ассоциация аэрокосмической промышленности). Он опубликован на зеленой бумаге для нужд членов AECMA». Однако, несмотря на этот отказ от ответственности, документ выставлен на продажу ASD-STAN по цене 382,64 евро в настоящее время (август 2013 г.).

Использовать

Незавершенность процесса стандартизации (по состоянию на август 2013 г.) не помешала внедрить как минимум две версии STANAG 3910: одну для Eurofighter Typhoon. и один для Dassault Rafale . Версия Eurofighter, известная как EFABus, стандартизирована внутренним документом Eurofighter (SP-J-402-E-1039). Документация по стандартизации версии Dassault неизвестна.

Известно, что версия STANAG 3910 с EFABus использует электрический низкоскоростной канал управления (3838/1553B) и оптоволоконный канал HS. Версия, указанная для Dassault Rafale, использует электрическую среду для обоих каналов.

Существует ряд производителей авиационного оборудования, которые поставляют как летное, так и наземное (например, испытательное) оборудование в соответствии с этим стандартом протокола.

СМИ

(Проект) стандарта содержит приложения, известные как косые таблицы, которые определяют ряд различных типов носителей для высокоскоростных и низкоскоростных каналов, реализации идентифицируют конкретный косой лист с соответствующими спецификациями.

Оптический

Версии STANAG 3910, использующие оптические носители для компонента канала HS, требуют дополнительного пассивного компонента в виде оптического звездообразного соединителя , отражающего или пропускающего, для соединения удаленных терминалов. Это ограничивает количество удаленных терминалов, которые могут быть подключены к среде HS, за счет влияния оптической звезды на оптическую мощность (определяемую количеством «путей» звезды). Следовательно, для всех (до) 31 RT (и 1 BC), которые могут быть подключены к каналу LS, может оказаться невозможным иметь соединения канала HS.

Типы оптических сред включают в себя оптическое волокно с сердцевиной диаметром 280, 240 или 140 мкм 200 и 100 мкм ( оболочка ), ступенчатым профилем ( вдавленная оболочка ). Это волокна с сердцевиной гораздо большего размера, чем те, которые обычно используются в коммерческих целях на короткие расстояния и обычно имеют размер 50/125 или 62,5/125 мкм. Это сделано, по крайней мере частично, для уменьшения проблем, связанных с загрязнением оптических разъемов – частицы заданного размера между торцами волокна в разъеме или смещение такого разъема оказывают значительно меньшее влияние на большее волокно – что рассматривается как серьезная проблема в авионике, особенно там, где загрязняющие среды, высокая вибрация и широкий диапазон температур могут применяться .

Основное различие между передающими и отражающими волоконно-оптическими сетями, соединенными звездой, заключается в том, что для подключения заменяемого элемента линии (LRI) необходимы два волокна с передающим звездообразным соединителем, а также с отражающей звездой и Y-образным соединителем, внутренним для LRI. требуется только одно волокно: Y-образный соединитель представляет собой трехпортовое оптическое устройство, которое соединяет симплексный передатчик и симплексный приемник с одним волокном, по которому оптические сигналы передаются и принимаются LRI в противоположных направлениях ( полудуплекс ) . Однако, хотя использование отражающей звезды уменьшает количество кабелей в самолете и, следовательно, вес, избыточные потери, связанные с использованием ответвителей «Y» и отражающей звезды, позволяют удовлетворить требования к бюджету мощности, учитывая мощность передатчика и приемника. чувствительность, сложнее. Хотя явно указано, что шины LS могут быть оптоволоконным эквивалентом STANAG 3838, например MIL-STD-1773, известных реализаций этого подхода не существует.

Электрический

Версии, использующие электрический канал HS, требуют дополнительного активного компонента в виде «центрального повторителя» с многоотводными коллекторными и распределительными линиями (которые используют направленные ответвители для подключения к LRI) и буферной памяти, чтобы обеспечить возможность небольших различия в скорости передачи данных.

В стандарте и в содержащемся в нем документе по электрическим средствам массовой информации указан кабель с характеристическим сопротивлением 100 Ом как для коллекторных, так и для распределительных линий. Ни для того, ни для другого не указана максимальная длина кабеля, а также ограничения на количество направленных ответвителей и, следовательно, RT. Однако потери в направленных ответвителях и т. д., особенно для RT, наиболее удаленного от центрального ретранслятора, а также ограничения динамического диапазона между самым дальним (и наиболее ослабленным) и ближайшим (и наименее ослабленным) RT, будут ограничивать количество RT, работающие в соответствии со стандартом, которые могут быть подключены к среде HS.

Системные архитектуры

Поскольку STANAG 3910 использует для управления канал LS 3838/1553B, поддерживаемые логические архитектуры очень похожи на описанные для 3838/1553B . По сути, имеется контроллер шины (BC) и до 31 удаленных терминалов (RT) с индивидуальным адресом (0–30), подключенных к шине. Затем BC дает команду RT на прием или передачу данных либо в виде передачи RT на RT, RT на BC, BC на RT, RT на RT (широковещательная передача) или BC на RT (широковещательная передача).

В случае шин HS с электрической средой физическая архитектура аналогична архитектуре 3838/1553B, за исключением того, что центральный повторитель должен находиться на одном конце каждой из коллекторных и распределительных линий: соединения RT с этими линиями работают преимущественно в одном физическом направлении вдоль шина - отсюда и направленные ответвители.

Использование оптических носителей для шин HS, например, в EFABus, оказывает существенное влияние на физическую архитектуру: непрактично реализовать линейную Т-связанную шинную архитектуру, где шина движется вокруг платформы (например, самолета), и каждый заменяемый элемент линии (LRI) подключается, хотя и является заглушкой, в ближайшей удобной точке на своем пути. Скорее, каждый LRI имеет оптическое соединение физической среды с общим звездообразным соединителем, который пассивно соединяет его со всеми другими LRI, подключенными к той же звезде. В случае отражающей звезды соединение шины с RT будет представлять собой один оптоволоконный кабель, по которому RT осуществляет как передачу, так и прием ( полудуплекс ). При использовании передающей звезды каждый RT подключается через два волокна: одно для передачи, а другое для приема данных.

Последовательность передачи

Передача по каналу HS инициируется через канал LS 3838/1553B аналогично настройке передачи данных 3838/1553B. Передачи 3838/1553B BC-RT отправляются на определенный подадрес принимающего и передающего RT контроллером шины STANAG 3910 (BC). Несмотря на то, что это подадрес на стороне LS RT и, следовательно, он точно такой же, как и любой другой подадрес RT 3838/1553B, этот подадрес известен как «подадрес HS». Каждая передача 3838/1553B BC-RT содержит одно слово данных, известное как слово действия HS. Каждое слово действия HS идентифицирует сообщение HS, которое должно быть передано или получено, аналогично командным словам, используемым для инициирования передачи RT 3838/1553B. Как и в случае с передачей 3838/1553B, могут осуществляться передачи HS из BC в RT, из RT в BC, из RT в RT, из BC в RT (широковещательная передача) и из RT в RT (широковещательная передача).

Согласно стандарту слова действий HS включают в себя следующее:

Однобитовое поле HS A/B, которое указывает, на какой шине HS-канала с двойным резервированием должно быть передано и получено сообщение.

Однобитовое поле HS T/R, которое указывает, дает ли слово действия HS команду RT на передачу или прием.

7-битное поле идентификации сообщения HS/поле режима HS. Это либо указывает на то, что слово действия HS является элементом управления режимом (значение = 0000000), либо идентифицирует подадрес RT HS (который отличается от подадреса HS, на который отправляется слово действия HS), с которого должно быть отправлено сообщение. быть отправлен или в котором он должен быть получен, в зависимости от значения поля HS T/R.

7-битное число блоков HS (BLC) или поле кода режима HS, которое «должно представлять собой количество блоков данных, которые должны быть отправлены или получены RT по каналу HS или коду режима HS». Далее в стандарте говорится: «Сообщение должно состоять из 32 слов данных в каждом блоке данных и максимум из 2 слов данных». ⁷ Блоки данных могут передаваться или приниматься».

В качестве слова данных 3838/1553B слову действия HS предшествует трехбитовое поле синхронизации слова данных, за которым следует однобитовый бит четности. Как часть передачи 3838/1553B BC-RT, ей предшествует командное слово 3838/1553B, и обычно она должна, т. е. если она не широковещательная, недействительна или незаконна, вызывать слово состояния 3838/1553B от принимающего RT.

В случае передачи HS от RT к RT, BC отправляет слово действия HS принимающему HS RT, инструктируя его принять сообщение HS с указанным значением счетчика блоков по указанному подадресу. Принимающий RT затем ответит по каналу LS словом состояния LS, указывающим, что он получил слово действия HS. Затем BC, после перерыва между сообщениями на канале LS, отправит другое слово действия HS передающему HS RT, предписывая ему передать сообщение, обычно с тем же значением счетчика блоков, и с одного из его подадресов. Передающий RT затем ответит по каналу LS словом состояния LS, указывающим, что он получил слово действия HS и завершает формат управления HS. Затем HS RT, передающий сообщение HS, начнет свою передачу в течение максимального времени, измеряемого от бита четности (последнего) слова действия передачи HS. Это время инициализации указано в косых чертах, хотя все значения в текущем проекте стандарта составляют от 24 до 32 мкс. Если принимающий HS RT не получает начало сообщения HS в течение заданного (в слеш-листе) времени, которого должно быть достаточно для длительности формата управления HS и времени инициализации передатчика, требуется таймаут .

Согласно стандарту сообщения HS включают в себя следующее:

Преамбула, которая эквивалентна последовательности двоичных единиц, закодированной методом, эквивалентным двухфазному кодированию Manchester II, и которая «в основном используется принимающим HS MIU [интерфейсом RT] для определения уровня сигнала и синхронизации с использованием известного шаблона. ." Это необходимо, поскольку в рамках протокола общей среды эти уровни сигналов и скорости передачи данных будут незначительно различаться между передатчиками. Количество битов в преамбуле может зависеть от реализации, т.е. выбирается разработчиками системы.

Начальный разделитель (SD), имеющий длину 4 бита, но отформатированный как определенный шаблон, который является недопустимым двухфазным сигналом Manchester II, так что его всегда можно отличить от данных.

Поле управления кадром (FC) длиной 8 бит, несущее фиксированное значение. Это поле существует для совместимости с другими протоколами, использующими аналогичные протокольные блоки данных (PDU).

Поле физического адреса (PA) в 8 бит, содержащее RT-адрес исходного RT STANAG 3838.

Адрес назначения (DA) из 16 бит, который может быть разделен на адрес RT из 7 бит и подадрес из 8 бит или может содержать 15-битный логический адрес.

Счетчик слов (WC) в 16 битах, который должен содержать фактическую длину информационного поля полезной нагрузки (см. ниже) сообщения в словах.

Поле полезной нагрузки (информации) о кадре, которое может содержать до 4096 слов, каждое из которых имеет длину 16 бит. Это информационное поле организовано в блоки по 32 слова, а слово действия HS вместо того, чтобы указывать длину принимаемого или передаваемого сообщения в словах, указывает количество блоков.

Слово последовательности проверки кадра (FCS), которое «обеспечивает проверку на наличие ошибок в сообщении» и охватывает «поля FC, PA, DA, WC, INFO и FCS».

Поля FC, PA, DA, WC, INFO и FCS должны быть отформатированы как действительные двухфазные сигналы Manchester II.

Между полями PDU или блоками или словами в информационном поле нет явных разделителей или разделителей, и все они должны передаваться последовательно.

Поле конечного разделителя (ED) имеет длину 4 бита и, как и поле SD, представляет собой недопустимый двухфазный сигнал Manchester II, который всегда можно отличить от данных.

Хотя поля WC [sic] должны содержать фактическую длину следующих информационных полей в словах, если принимающий RT реализует функцию, называемую «проверкой количества слов», тогда длина информационного поля может быть меньше, чем в 32 раза больше длины информационного поля. значение счетчика блоков в слове действия HS максимум на 31 слово. Фактически, длина последнего блока сообщения HS может варьироваться от 1 до 32 слов. Если принимающий терминал не реализует проверку количества слов, тогда длина информационного поля должна быть равна количеству блоков, умноженному на 32. Стандарт не указывает, как передающий терминал должен узнать, реализует ли принимающий RT эту функцию или нет; следовательно, можно предположить, что это часть конструкции системы.

Существуют также, аналогичные словам состояния 3838/1553B, слова состояния HS. Это также слова данных 3838/1553B, передаваемые по каналу LS с подадреса HS, на который передаются слова действия HS. Таким образом, слова состояния, в отличие от статусов 3838/1553B, не передаются автоматически RT и требуют, чтобы STANAG 3910 BC инициировал их передачу по каналу LS с того же подадреса HS, на который отправляются слова действия.

Субадрес HS, на который отправляются слова действия HS и от которого слова состояния HS и HS ???? передаются слова, не указано стандартом, за исключением того, что оно «не должно быть равно 00000 или 11111 [двоичное] и не должно использоваться для какой-либо другой функции». Затем оно может быть выбрано для конкретной реализации, т.е. значение, которое иначе не используется.

Также возможна «обычная» передача 3838/1553B, которая осуществляется только по каналу LS и может использовать любой из других подадресов 3910/1553B. Эти передачи могут происходить параллельно с передачами по каналу HS или между ними. Однако обычной практикой является использование канала LS только для управления HS, команд режима LS и т. д., например, во время передачи обслуживания BC.

Продолжительность формата управления HS, инициирующего передачу HS RT на HS RT по каналу HS, включает пару передач 3838/1553B BC-RT, включая командные слова, слова данных (сами слова действия HS), ответы о состоянии LS, LS Время ответа RT и интервал между сообщениями (который ограничен, но не обязательно совпадает с минимальным интервалом между сообщениями, указанным в 3838/1553B, равным 4 мкс). Как следствие, продолжительность такого формата управления HS может быть относительно большой по сравнению с продолжительностью последующей передачи HS. Эти служебные данные затем суммируются, когда BC инициирует передачу RT к BC по каналу LS, например, для получения слова состояния HS от приемника. Технически возможно начать настройку следующей передачи HS во время выполнения предыдущей и таким образом добиться минимально допустимого межкадрового интервала HS 4 мкс. Однако обычной практикой является ожидание завершения одной передачи HS перед началом передачи по каналу LS для настройки следующей, поскольку прогнозирование времени окончания передачи осложняется возможными изменениями скорости передачи данных передатчика. Таким образом, хотя теоретическая пропускная способность приближается к 21 (20+1) Мбит/с, реальная пропускная способность будет существенно меньше 20 Мбит/с.

События

Существует также расширенная версия EFABus, известная как EFABus Express (EfEx). Это было разработано для транша 2 Eurofighter Typhoon, чтобы сократить время, необходимое для настройки передач HS, позволяя их настраивать по каналу HS. Эта версия полностью совместима с MIL-STD-1553/STANAG 3838 и смешанной шиной EFABus (STANAG 3910).

Поскольку настройка транзакций HS по каналу EfEx происходит между самими передачами HS, как и в реализациях STANAG 3910, которые ждут завершения предыдущей передачи HS, прежде чем инициировать следующую, максимальная пропускная способность обязательно составляет менее 20 Мбит / с; хотя оно выше, чем у этого типа канала STANAG 3910, поскольку форматы управления HS на канале HS требуют меньше времени, чем форматы управления на канале LS. Однако там, где реализация канала STANAG 3910 выполняет настройку передачи HS параллельно с предыдущей, реализация STANAG 3910 может обеспечить немного более высокую пропускную способность, чем реализация EfEX, даже допуская максимально длительную передачу сообщения HS. с минимально возможной скоростью передачи данных. Кроме того, если предположить, что RT соответствуют требованиям стандарта по минимальному времени межкадрового перерыва 4 мкс, это должно было означать изменение только BC для прогнозирования времени окончания сообщений HS и инициирование управления HS непосредственно перед этим; вместо того, чтобы модифицировать как BC, так и несколько RT для отправки и получения форматов управления HS по каналу HS.

Конкурирующие протоколы

Другая предлагаемая разработка MIL-STD-1553 известна как MIL-STD-1553E или E-1553. При этом используются технологии, аналогичные тем, которые используются в ADSL, для передачи с гораздо более высокой пропускной способностью по нескольким каналам по той же среде, что и существующая шина данных, но таким образом, что они не мешают нормальной передаче данных 1553B или РТ, которые не должны в них участвовать. Таким образом, MIL-STD-1553E является привлекательным вариантом для модернизации существующих самолетов и т. д., использующих 1553B, поскольку он не должен включать в себя какие-либо изменения в проводке или каких-либо RT, которые не обязаны принимать участие в этих высокоскоростных передачах. .

Однако, хотя были проведены некоторые исследования по его использованию, похоже, не существует каких-либо существующих или предстоящих его внедрений на серийных самолетах, ни в виде новых построек, ни в виде модернизаций. Это может быть связано с чувствительностью этих дополнительных высокоскоростных передач к конкретной прокладке кабелей шины 1553, а также с точным размещением соединителей, BC и RT на разных самолетах парка, что может затруднить определение , перед обновлением, какие именно дополнительные мощности могут быть предоставлены.

Стандарт E-1553 компании Edgewater Computer Systems был ратифицирован как STANAG 7221 в 2015 году. Помимо 1553B, он также работает по коаксиальному кабелю, витой паре, несущей линии электропередачи и существующим ARINC 429 каналам . Скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с.

Внешние ссылки

• AIM GmbH, производитель интерфейсных модулей и анализаторов STANAG 3910 и Efex
• Д-Р Брэкнелл, ВВЕДЕНИЕ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНУЮ МУЛЬТИПЛЕКСНУЮ ШИНУ ДАННЫХ MIL-STD-1553B , Королевский авиастроительный завод, Фарнборо, 1988 г.
• Бирли и Стюдл, Волоконно-оптическая [так в оригинале] шина данных для авиационных приложений в соответствии с проектом Stanag 3910 , Серия перепечаток волоконно-оптических систем, Vol. 14, Военное применение оптоволокна, Information Gatekeepers Inc., Брайтон, Массачусетс, 1994 г. ISBN   1-56851-063-2