专利名称：通过网络设备传输数据和能量的装置及方法
技术领域：
本发明涉及通过专用网络设备传输数据和能量的装置及方法。本发明虽有多领域用途，但只参照飞机或客机进行更详细地描述。本发明的技术领域尤其涉及在飞机中，特别在飞机的飞机座舱中通过专用网络设备，例如网络节点进行的数据传输。
背景技术：
已知为CIDS (座舱内部通信数据系统)数据总线的专用数据总线用于本申请人的当前已有座舱管理系统中，即所谓的座舱内部通信数据系统(CIDS)中，以在中央控制装置和安装在飞机座舱中的多个终端之间传输数据，尤其是传输安全相关数据，例如安全相关控制数据和音频数据。当前的CIDS数据总线是基于以太网帧传输，并且安装有被设置在飞机的中央控制装置中的主设备或总线控制设备，以及被称为解码器-编码器单元(DEU)且能作为客户端运行的多个网络节点。为此，图1示出了在常规网络1中通过网络节点2-4进行数据传输的实施例的示意框图。网络节点2-4通过总线11连接到总线控制设备14。总线11包括传输线路12和接收线路13。传输线路12和接收线路13通过网络节点2-4形成环路。连接到每个网络节点2-4的是一个或多个终端5-10。在图1所示实施例中，非安全相关终端5和6连接到网络节点2。这里，总线11或数据总线基于物理10兆比特/秒以太网层。到传输线路12和接收线路13的通道接入通过静态先验定义的确定性时隙过程来进行，该过程由总线控制设备14来控制。在时隙过程定义的时隙中，给连接到网络节点2-4的终端5-10的数据通过帧或数据帧传输。除了安全相关数据，例如安全相关的控制数据之外，相应的帧还可以包括非安全相关的音频数据，所述数据作为广播被传送给连接到总线11的所有网络节点2-4。两个时隙之间的时间间隔在这里被定义成使得它精确对应于音频数据的抽样速率的倒数。基于 CIDS数据总线的设计和所用静态先验定义的确定性时隙过程，所述安全相关数据以高度的同步性和时间确定性的最小等待时间传送给所有的连接终端5-10。这在防止音频数据通过飞机座舱内多个扩音器进行再现时的霍尔效应和回声效应方面是必要的。由于数据线路， 也就是传输线路12和接收线路13通过网络节点2-4形成环路并且不通过活动的驱动模块，因此单个网络节点2-4出故障时不会影响其余网络节点的数据传输，这样所述数据总线或总线11进一步高度可靠。但是，当前数据总线的缺点在于，无法也通过这种CIDS数据总线传输IP数据包。另外，AFDX(航空电子全双工)交换以太网数据总线正在越来越多地在飞机座舱中用于安全相关数据的传输。这种数据总线在ARINC标准665中有详细描述，并且使用IP 协议进行数据传输。AFDX网络拓扑包括一个或多个交换机，终端连接到所述交换机。两个终端之间的数据传输总是通过至少一个所述AFDX交换机进行。由于这种专用网络拓扑，基于AFDX交换机，两个终端之间的端到端传输期间会出现不利的不同等待时间和抖动效应，这是因为所述数据至少必须要在每个交换机中短暂缓存。在相应网络节点中的缓存持续时间必然取决于网络的负荷量，因此是先验未知的。缓存持续时间受到静态先验定义的数据流配置的限制，这样就没有数据被拒绝，并且确证了准确定性。如上已所述的，不利的是，当前CIDS数据总线不允许IP数据包的任何传输。而且， 由于等待时间的差异及抖动效应的存在，AFDX数据总线不适用于在数据传输到终端期间音频数据到座舱内所有扩音器的同步传输。使用具有较高数据传输速率，例如100兆比特/秒的以太网数据总线更加可取，尤其使得可以合成新的或补充的功能。这种具有较高数据传输速率的以太网数据总线的一个示例是100BaseT以太网数据总线。但是，在使用100BaseT以太网数据总线的情况下，有必要放大或再生每个网络节点的数据信号。这是必要的，其原因在于在使用100BaseT以太网数据总线时，如果不通过网络节点形成环路进行放大，则数据信号的物理信号特征将会严重失真。该信号失真在通过网络节点形成的每个环路聚集，这就意味着在数据总线的最后或下游网络节点的数据信号可靠接收无法再被保证。由于安全相关数据或数据信号也通过网络节点进行传输，因此网络节点是安全关键性飞机装置，并且因此除了常规电源之外，必须配置有冗余电源以通过电缆和插座简单连接到机载电源。除了作为安全关键性系统的网络节点的配置之外，飞机中还存在与其他飞机系统相比展示出更高安全级别的安全关键性系统或飞机系统。出于航空安全工程需要，不同的系统，尤其是具有不同安全级别的系统，必须使用不同的冗余电源设备进行激活。因此，借助于与更高安全级别系统的冗余电源设备的物理隔离，低安全级别系统的冗余电源发生故障时不会对更高安全级别系统的冗余电源设备产生负面影响。冗余电源通常采取连接到机载电源的电缆和插座的形式。然而，这些冗余电源需要上述的额外布线，从而导致需要额外用于材料、安装和所需服务的费用。公开US 5，903，607A描述了一种从主端到从端的数据编码和数据双向传输的方
法及其装置。另外，公开US 2009/0230501A1描述了一种支持同步系统通信和同步操作的系统
和装置。此外，公开DE 10 2006 004 191B4描述了一种确定性通信系统。这里，系统用户的身份在初始化阶段由中央单元来检查。而且，具有第一同步信号、系统用户的用户地址、 用户数据域和第二同步信号的预定数据帧，在配置阶段期间通过控制总线由中央单元进行传输。进一步，公开US 5，539，388A描述了一种遥测和控制系统。 发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于分离给不同飞机系统的设备供电的冗余电源的成本有效的解决方案，其中所述设备通过总线被连接。根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的通过专用网络设备传输数据和能量的装置以及通过具有权利要求14的特征的通过专用网络设备传输数据和能量的方法来实现。因此，提供了一种通过飞机专用网络设备传输数据和能量的装置，包括至少两个设备；具有传输线路和接收线路且连接所述设备的总线；连接到所述总线的总线控制设备，该总线控制设备包括第一装置，被设置成控制通过传输线路和通过接收线路进行的、根据专用网络被定义为数据-电压信号的数据的传输，第二装置，被设置成将传输线路上的数据-电压信号加载以适合给第一飞机系统的设备供应电压的第一供电-电压信号，第三装置，被设置成将接收线路上的数据-电压信号加载以适合给第二飞机系统的设备供应电压的第二供电-电压信号。相应的装置，即第一装置、第二装置和第三装置以及下文中被称为解连接装置和连接装置的装置，都可以通过硬件或通过硬件和软件来实现。在通过硬件实现的情况下，相应装置可以采取例如计算机或微处理器的装置、例如计算机系统的设备或系统的一部分的显示。在通过硬件和软件实现的情况下，相应装置可以采取计算机程序产品、功能、例程、程序代码的一部分或者可执行对象的形式。另外，提供了一种具有上述通过专用网络的网络节点传输数据和能量的装置的飞机。进一步地，提供了一种通过飞机专用网络设备传输数据和能量的方法，该方法包括以下步骤a)通过具有传输线路和接收线路的总线连接至少两个设备；b)控制通过所述传输线路和通过所述接收线路进行的、根据专用网络被定义为数据-电压信号的数据的传输；c)将传输线路上的数据-电压信号加载以适合给第一飞机系统的设备供电的第一供电-电压信号；以及d)将接收线路上的数据-电压信号加载以适合给第二飞机系统的设备供电的第二供电-电压信号。所述网络形式优选采取以太网络，尤其是100兆比特/秒以太网络的形式。网络节点和终端通过插座和电缆分别连接到常规机载电源。本发明的一个优点在于，用于飞机的不同飞机系统的数据(如数据-电压信号) 和独立冗余电源可以通过具有传输线路和接收线路的单个总线进行传输。由于通过传输线路为第一飞机系统传输第一供电-电压信号以及通过接收线路为第二飞机系统传输第二供电-电压信号，因此第一飞机系统的冗余电源与第二飞机系统的冗余电源物理上互相分开。通过传输线路和接收线路传输的两个供电电压通过连接到机载网络的插座和电缆与常规电源冗余相关。
由于使用为数据传输内在提供的总线或数据总线以为不同的飞机系统提供冗余电源，因此所提供解决方案由于无需额外布线从而是成本有效的。而且，总线控制设备的第二装置和第三装置尤其从飞机的紧急电源供电，这样即使飞机的正常电源或机载电源发生故障，紧急电源的紧急电压可用于第二装置和第三装置，从而在机载电源发生故障的情况下仍能提供供电-电压信号。飞机上的所有安全相关系统和装置通过紧急电源供电。所述供电-电压信号被加载到数据-电压信号上并且通过总线被传送。在相应设备中，例如在相应网络节点中，所述供电-电压信号和数据-电压信号可以通过合适的设备或解连接设备进行分离。然后，通过总线提供的相应第一或第二供电-电压信号可以被传送到网络节点中的关键组件，例如放大器设备或选择的连接设备， 尤其是安全-关键性设备。因此，如果飞机正常供电网络或机载网络发生故障，或者如果所网络节点的相应供电包发生故障，则网络节点的关键部件将会通过相应供电-电压信号的冗余电源继续得到供电，因此可以继续传输数据，尤其是安全-关键性数据。本发明的有利实施例和改进包括在从属权利要求中。根据一个优选实施例，所述至少两个设备采取至少两个网络节点，或者至少一个网络节点和至少一个连接终端的形式。根据另一个优选实施例，所述至少两个设备包括具有相应数目的连接终端的多个网络节点。根据另一个优选实施例，所述第一飞机系统展示出更高的安全级别，所述第二飞机系统展示出更低的安全级别。根据另一个优选实施例，所述第一飞机系统采取飞机的座舱管理系统的形式，所述第二飞机系统采取在飞机的座舱内带有阅读灯的阅读灯系统的形式。根据另一个优选实施例，所述第一装置被设置成控制通过总线进行的、按照带有安全相关数据的第一帧和带有非安全相关数据的第二帧的预定序列的传输，所述数据根据所述专用网络被定义为数据-电压信号；将通过传输线路传输的两个相应第一帧之间以及通过接收线路传输的两个相应第一帧之间的相应时间间隔设置成通过连接终端的音频数据的特定抽样速率的函数；以及在所述相应时间间隔内控制通过传输线路以及通过接收线路的至少一个相应第二帧的传输。该优选实施例的一个优点在于，具有最小等待时间和最小抖动的时间间隔固定的安全相关数据以及例如IP数据包的非安全数据的普通传输，以及可以为不同的飞机系统的设备提供同步的冗余电源。根据另一优选实施例，网络节点配备有用于放大传输线路和接收线路上的信号的相应放大设备，其中第二装置以如下方式配置第一供电-电压信号，即使得所述信号适合给所述网络节点的放大设备供电。根据另一优选实施例，第二装置以如下方式提供第一供电-电压信号，即使得所述信号适合给所述网络节点的放大设备以及与第一飞机系统相关联的专门选择的连接终端供电。根据另一优选实施例，第二装置将第一装置提供的数据-电压信号叠加到第一供电-电压信号上以创建第一调制电压信号，并将所述第一调制电压信号连接到传输线路中。根据另一优选实施例，第三装置将第一装置提供的数据-电压信号叠加到第二供电-电压信号上以创建第二调制电压信号，并将所述第二调制电压信号连接到接收线路中。根据另一优选实施例，相应设备，尤其是相应网络节点，包括配备有第一解连接装置和第二解连接装置的解连接设备。第一解连接装置被设置成将第一供电-电压信号与通过传输线路传送的第一调制电压信号解连接。第二解连接装置被进一步设置成将第二供电-电压信号与通过接收线路传送的第二调制电压信号解连接。根据另一优选实施例，相应网络节点包括配备有第一连接装置和第二连接装置的连接设备。第一连接装置被设置成将第一解连接装置解连接中的第一供电-电压信号连接到传输线路以传输到相应下游网络节点。第二连接装置被进一步设置成将第二解连接装置解连接的第二供电-电压信号连接到接收线路中以传输到相应下游网络节点。根据另一优选实施例，总线控制设备的第二装置和第三装置连接到飞机的紧急电源设备以用于供电的目的。而且，具有非安全相关IP数据包的第二帧，尤其以最尽力的过程或方式被传输。 由于使用最尽力的过程传输所述第二帧，因此总线的整体数据传输率被有利地最大化。进一步地，通过使用时隙过程确保了具有安全相关数据的第一帧的实时传输能力。通过普通混合数据总线传输具有安全相关数据的第一帧和具有非安全相关数据的第二帧，实现与常规CIDS数据总线并行的数据总线以用于传送IP数据包的需求被分配。 从而，飞机网络的负荷、成本和总体布局得以缩减。另外，满足乘客特殊要求的成本得以缩减，这是因为在此只需配置一个网络而不是两个网络。根据另一优选实施例，相应时间间隔采取时隙的形式，该时隙对应于通过连接终端的音频数据的抽样速率的倒数。除了安全相关数据，第一帧还可以包含音频数据，所述音频数据作为广播被发送给所有的网络节点。在这种情况下，时隙过程的相应时隙可以以如下方式被设置，即使得它对应于通过终端的音频数据的抽样速率的倒数。根据另一优选实施例，相应时隙包括用于传输仅仅一个第一帧的第一局部时隙， 以及用于传输至少一个第二帧的第二局部时隙。第一局部时隙和第二局部时隙之和小于所述时隙，因此也小于通过传输线路传输的两个相应第一帧之间以及通过接收线路传输的两个相应第一帧之间的时间间隔。根据另一优选实施例，通过静态确定性时隙过程在在相应第一局部时隙内，通过总线的传输线路和接收线路传输相应第一帧。根据另一优选实施例，以如下方式通过静态确定性时隙过程来控制通过网络节点连接的终端，即使得在具有指定数目时隙的一个周期的相应预定时隙内，一个特定终端可以通过传输线路准确接收到一个第一帧，并通过接收线路精确发送一个第一帧。一个周期中的时隙数目优选地对应于连接到总线的终端的数目，从而在每个周期内，一个第一帧可以通过传输线路被精确发送给每个终端，并且相应终端可以通过接收线路精确发送一个第一帧。根据另一优选实施例，总线控制设备以如下方式通过时隙过程控制总线所连接的网络节点，即使得在相应预定时隙内，仅仅一个特定网络节点可以通过传输线路精确接收一个第一帧用于连接终端和至少一个第二帧，并且可以通过接收线路精确发送连接终端的一个第一帧和至少一个第二帧给。根据另一优选实施例，总线控制设备和网络节点通过总线以菊花链排列方式连接在一起，其中网络节点通过总线的传输线路和总线的接收线路连接到总线控制设备，其中传输线路和接收线路通过相应网络节点形成环路。根据另一优选实施例，第一帧和第二帧都采取以太网帧的形式，其中专用网络优选采取以太网络，尤其优选100BaseT以太网络的形式。根据另一优选实施例，相应第一帧包括具有以太网前同步码的第一域；具有音频数据，尤其是音频广播数据的第二域；具有指示至少相应网络节点的相应终端的地址的第三域；具有安全相关数据的第四域；以及具有以太网校验和的第五域。根据另一优选实施例，第一帧的第三域的地址采取地址元组的形式，其中地址元组的第一元素寻址相应网络节点，地址元组的第二个元素寻址相应网络节点的相应终端。根据另一优选实施例，相应第二帧包括具有以太网前同步码的第一域；具有指示至少相应网络节点的地址的第二域；具有IP数据包的第三域；以及具有以太网校验和的第四域。根据另一优选实施例，在具有N2个时隙的一个周期内，总线控制设备在该周期的相应时隙中通过传输线路相应地至少传输第一帧到由第一帧的第四域的地址元组的第二元素所寻址的相应终端。根据另一优选实施例，相应网络节点配备有被设置在解连接设备和连接设备之间的交换设备，其中所述交换设备传递相应第一帧到与寻址元组的第二元素的函数相关的所寻址终端。根据另一优选实施例，由总线控制设备利用时隙过程以如下方式来控制通过总线连接的网络节点，即使得在相应预定时隙内，仅仅一个特定网络节点可以通过传输线路精确接收一个第一帧以用于连接终端和至少一个第二帧，并且可以通过接收线路精确发送连接终端的一个第一帧和至少一个第二帧。根据另一优选实施例，紧接在相应时隙内接收到的第一帧的地址元组的第二元素所寻址的终端的相应第一帧的传输，该周期的相应时隙内的特定网络节点被授权通过接收线路使用最尽力过程发送一个或多个第二帧。根据另一优选实施例，总线控制设备通过总线以广播模式传输相应第二帧，其中每个连接的网络节点接收到第二帧，提取所述第二帧中的IP包，并且在所寻址的终端连接到相应网络节点的情况下，将IP包发送给由IP包的IP地址所寻址的相应终端。根据另一优选实施例，授权网络节点通过接收线路在相应周期内传输第二帧，是通过设置待发送给这些相应网络节点的第一帧的数目来规定的。
下面通过参照附图的实施例对本发明进行进一步描述。
图1是通过专用网络的网络节点进行数据传输的常用装置的实施例的示意框图；图2是根据本发明的通过专用网络设备进行数据和能量传输的装置的第一实施例的示意框图；图3a是根据本发明的从数据-电压信号和第一供电电压信号生成第一调制电压信号的示意图；图北是根据本发明的从数据-电压信号和第二供电电压信号生成第二调制电压信号的示意图；图4是图2中所示的装置的网络节点的实施例的示意框图；图5是根据本发明的通过专用网络设备进行数据和能量传输的装置的第二实施例的示意框图；图6是根据本发明的通过专用网络的网络节点传输数据和能量的方法的实施例的示意流程图；图7是根据本发明的第一帧的实施例的示意框图；图8是根据本发明的第二帧的实施例的示意框图；图9是根据图7的第一帧的地址元组的实施例的示意框图；以及图10是根据本发明的通过数据总线传输第一帧和第二帧的时间序列的实施例的示意框图。
具体实施例方式
在所述附图中，除非特别说明，相同的附图标记对应相同的或者功能相当的部件。图2是根据本发明的通过专用网络设备1的网络节点2-4传输数据DS，Rl, R2和能量VS1，VS2的装置的实施例的示意框图。网络节点2-4连接到相应数目的终端5-10。不失通用性地，图2所示实施例中相应网络节点2-4在各种情况下连接到两个终端5-10。例如，网络节点2连接到终端5和6。 用于连接网络节点2-4的总线11配备有传输线路12和接收线路13。传输线路12和接收线路13优选地均采取双芯电缆的形式。总线11以菊花链排列方式连接网络节点2-4。传输线路12和接收线路13优选地通过网络节点2-4形成环路。为了放大传输线路12和接收线路13上的信号，相应网络节点2-4优选配备有放大设备15-20。另外，提供了总线控制设备14来控制总线11。总线控制设备14集成在特别是飞机的中央控制设备中。总线控制设备14还配置有第一装置21，该第一装置被设置成通过传输线路12和接收线路13传输数据Rl，R2，其中数据Rl，R2根据专用网络1定义为数据电压信号DS。在此，第一装置21被尤其设置成通过总线11以预定序列传输具有安全相关数据Dl的第一帧R1，例如CIDS帧，以及具有非安全相关数据D2的第二帧R2，例如IP数据包或者TCP/IP数据包，所述数据根据专用网络1， 例如以太网络被定义为数据-电压信号DS。第一帧Rl和第二帧R2的预定序列可以是例如交替序列。
通过传输线路12传输的两个相应第一帧Rl之间以及通过接收线路13传输的两个相应第一帧Rl之间的相应时间间隔ZS1-ZS2被设置成通过连接终端5-10的总线11的特定抽样速率的函数。在相应时间间隔^1_252内，除了相应第一帧Rl之外，至少一个相应第二帧R2通过传输线路12和通过接收线路13被传输。网络节点2-4也优选地被设置成用于这类传输。总线控制设备14进一步包括第二装置22。第二装置22被设置成将传输线路12 上的数据-电压信号DS加载以第一供电-电压信号VS1，以适合给第一飞机系统的设备供应电压。总线控制设备14进一步包括第三装置28。第三装置28被设置成将接收线路13 上的数据-电压信号DS加载以第二供电-电压信号VS2，以适合给第二飞机系统的设备供应电压。在此，所述第一飞机系统展示出比第二飞机系统高的安全级别。例如，第一飞机系统采取飞机的座舱管理系统(CIDS系统)的形式，第二飞机系统采取在飞机机舱内带有阅读灯的阅读灯系统的形式。至少第二装置22和第三装置观，并且优选的第一装置21、第二装置22和第三装置观，均由飞机的紧急供电设备23的紧急电压NS来供电。尤其是，第二装置22i如下方式提供第一供电-电压信号VS1，即使得它们适合给网络节点2-4的放大设备15-20供应电压，并适合给与第一飞机系统相关联的专门选择的连接终端5-10供应电压。在此，第二装置22优选将第一装置21提供的数据-电压信号DS叠加到第一供电-电压信号VSl上以创建第一调制电压信号MSl，并将这些第一调制电压信号MSl连接到传输线路12中。以相似的方式，第三装置观将第一装置21提供的数据-电压信号DS叠加到第二供电-电压信号VS2上以创建第二调制电压信号MS2，并将这些第二调制电压信号MS2连接到接收线路13中。为此，图3a是从数据-电压信号DS和第一供电-电压信号VSl创建第一调制电压信号MSl的示意图，类似地，图北是从数据-电压信号DS和第二供电-电压信号VS2创建第二调制电压信号MS2的示意图。另外，图4是根据图2的网络节点2的实施例的示意框图。作为图4中的示例示出网络节点2配备有解连接设备M和连接设备25。解连接设备M配备有第一解连接装置2 和第二解连接装置24b (参见图5的连接)。第一解连接装置2 被设置成将第一供电-电压信号VSl与通过传输线路12传送的第一调制电压信号MSl解连接。第二解连接装置24b进一步被设置成将第二供电-电压信号VS2与通过接收线路13传送的第二调制电压信号MS2解连接。相应网络节点2-4进一步配备有包括第一连接装置2 和第二连接装置2 的连接设备25。第一连接装置2 优选被设置成将第一解连接装置2 解连接的第一供电-电压信号VSl连接到传输线路12中以传输到相应下游网络节点3，4。第二连接装置2 进一步被设置成将第二解连接装置24b解连接的第二供电-电压信号VS2连接到接收线路13中以传输到相应下游网络节点3，4。
另外，图4示出网络节点2配备有供电设备27，通过该供电设备网络节点2被供应以机载电源BS。在此，解连接设备对、连接设备25、交换设备沈、第一飞机系统的终端5和第二飞机系统的终端6均由供电设备27用机载电源BS通过相应供电线路供电。因此，解连接设备对和连接设备25的电源采取冗余的形式，也就是通过第一供电-电源信号VSl和机载电源BS0网络节点2还配备有交换设备沈或交换机。交换设备沈被设置在解连接设备M 和连接设备25之间。在此交换设备沈传递相应第一帧Rl到与寻址元组AT的第二元素G2 的函数相关的所寻址的终端5。图5是根据本发明的通过专用网络1的设备进行数据和能量传输的装置的第二实施例的示意框图。根据图5所示实施例，通过总线11连接的设备2、5采取网络节点2和终端5的形式。为了将调制电压信号MSI、MS2分别连接到传输线路12和接收线路13中，网络节点2 配备有连接设备25。不失一般性地，为了连接多个终端5，网络节点2可以包括对应的多个连接设备25。对应地，相应终端5配备有解连接装置M以用于分别解连接第一供电-电压信号 VSl (由解连接装置2 进行)和第二供电-电压信号VS2 (由解连接装置24b进行)。相关的第一解连接装置2 进一步适用于给第一飞机系统部件或设备30提供解连接的第一供电-电压信号VS1。类似地，第二解连接装置24b被设置成给第二飞机系统部件或设备31提供解连接的第二供电-电压信号VS2。第一飞机系统和第二飞机系统的设备30和31通过数据线32进一步连接到解连接设备M以用于传输数据信号DS。图6是通过专用网络1，例如以太网络的设备2-10，例如网络节点2-4传输数据 DS, Rl, R2和能量VS1，VS2的方法的实施例的示意流程图。下面参照参考图2-图4及图7-图10与图6所示框图相关地对根据本发明的方法进行描述。在此，图7和图8分别是根据本发明的第一帧Rl和第二帧R2的实施例中的示意框图。另外，图9是根据图7的第一帧Rl的地址元组AT的实施例的示意框图。另外，图10是根据本发明的通过总线11传输第一帧Rl和第二帧R2的时间序列的实施例的示意框图。图10中示出的实施例在此基于图2中示出的具有三个网络节点2-4的实施例。第一帧Rl的地址域F3的示例地址和第二帧R2地址域E2的示例地址是基于图2所示各个网络节点的附图标记2-4以及图2所示各个连接终端5-10的附图标记5-10。例如，第一时隙 ZSl的第一帧Rl用于连接到网络节点2的终端5。下面参考图6中所示根据本发明的方法对此进行详述，所述方法包括以下步骤 S1-S4 方法步骤Sl 至少两个设备2-10通过具有传输线路12和接收线路13的总线11被连接。例如，参考图2，网络节点2-4通过总线11 (数据总线)以菊花链排列方式被连接到相应数目的连接终端5-10。方法步骤S2 控制通过传输线路12和接收线路13对数据Rl和R2的传输，所述数据根据专专用网络1被定义为数据-电压信号DS。在此，规定了优选地对通过总线11以具有安全相关数据Dl的第一帧Rl和具有非安全相关数据D2的第二帧R2的预定序列的传输进行控制，所述数据根据专用网络1被定义为数据-电压信号DS ；将通过传输线路12传输的两个相应第一帧之间Rl以及通过接收总线13接收的两个相应第一帧Rl之间的相应时间间隔M1-ZS2设置成通过连接终端5-10 的总线11的特定抽样速率的函数；并且在相应时间间隔内控制通过传输线路12 和通过接收线路13的至少一个相应第二帧R2的传输。第一帧Rl采取例如CIDS帧的形式。参考图7，相应第一帧Rl可以包括以下域F1-F5 具有以太网前同步码EP的第一域Fl ；具有音频数据AD，尤其是音频广播数据的第二域F2 ；具有指示相应网络节点2-4的至少相应终端5-10的地址Al的第三域F3 ；具有安全相关数据Dl的第四域F4 ；以及具有以太网校验和EC，例如以太网CRC的第五域F5。参考图9，第一帧Rl的第三域F3的地址Al采取地址元组AT的形式，其中地址元组AT的第一元素Gl寻址相应网络节点2-4，地址元组AT的第二个元素G2寻址相应网络节点2的相应终端5-10。这种示例性寻址也用在图10中，如前所述，使得时隙ZSl中的第一帧Rl的第三域F3寻址被连接到网络节点2的终端5。参考图8，相应第二帧R2优选包括以下域E1-E4 具有以太网前同步码EP的第一域El ；具有指示至少相应网络节点2-4的地址A2的第二域E2 ；具有IP数据包IP的第三域E3 ；以及具有以太网校验和EC，例如以太网CRC的第四域E4。相应时间间隔ZS1-ZS2优选采取与通过连接终端5-10的音频数据的抽样速率的倒数相对应的时隙MHS2的形式。相应时隙M1-ZS2进一步展示出用于传输仅仅一个第一帧Rl的第一局部时隙 Tl (参见图10)和用于传输至少一个第二帧R2的第二局部时隙T2(参见图10)。相应第一帧Rl优选通过静态确定性时隙过程在相应第一局部时隙Tl内通过总线 11的传输线路12和接收线路13来传输。相反地，相应第二帧R2优选通过最尽力过程在第二局部时隙Τ2内来传输。参考图10，在具有特定数目的时隙M1-ZS2的周期Z的相应预定时隙M1-ZS2内， 只有一个特定终端5-10能通过传输线路12接收到一个第一帧Rl以及通过接收线路13仅仅发送一个第一帧Rl。在具有Ν2个时隙ZS1-ZS2的周期Z内，总线控制设备14在周期Z的相应时隙 ZS1-ZS2中优选通过传输线路12分别传输至少一个第一帧Rl到由第一帧Rl的第四域F4 的地址元组At的第二元素G2所寻址的相应终端5-10。
紧接在相应时中接收到的第一帧Rl的地址元组AT的第二元素G2所寻址的终端5-10的第一帧Rl的传输，尤其在周期Z的相应时隙mn内，网络节点2-4 被授权使用最尽力过程通过接收线路12来发送一个或多个第二帧R2。而且，总线控制设备14通过总线11以广播模式传输相应第二帧R2，其中每个连接的网络节点2-4接收到第二帧R2，提取所述第二帧R2中的IP包1P，并且在所寻址的终端5-10连接到相应网络节点2-4的情况下，将IP包IP发送给由IP包IP的IP地址所寻址的相应终端5-10。授权相应网络节点2-4以在相应周期Z内通过接收线路13传输第二帧R2，是通过设置待被传送给这些相应网络节点2-4的第一帧Rl的数目来规定的。方法步骤S3 在传输线路12上的数据-电压信号DS被加载以第一供电-电压信号VSl，以适合给第一飞机系统的设备供电。方法步骤S4 在接收线路13上的数据-电压信号DS被加载以第二供电-电压信号VS2，以适合给第二飞机系统的设备供电。尽管在此已经参照优选实施例对本发明进行了描述，但是本发明不局限于此，而是可以以不同的方式来进行修改。
0165]附图标记列表0166]1网络0167]2-4网络节点0168]5-10终端0169]11总线0170]12传输线路0171]13接收线路0172]14总线控制设备0173]15-20放大设备0174]21第一装置0175]22第二装置0176]23紧急电源设备0177]24解连接设备0178]24a第一解连接装0179]24b第二解连接装0180]25连接设备0181]25a第一连接装置0182]25b第二连接装置0183]26交换设备0184]27电源设备0185]28第三装置0186]29数据总线第一飞机系统设备第二飞机系统设备数据线路地址地址
音频数据地址元组机载电压数据电压信号安全相关数据非安全相关数据第二帧的第一域第二帧的第二域第二帧的第三域第二帧的第四域以太网前同步信号以太网测试探针第一帧的第一域第一帧的第二域第一帧的第三域第一帧的第四域第一帧的第五域地址元组的第一元件地址元组的第二元件 IP包
调制的电压信号紧急电压
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方法步骤 Tl 第一局部时隙 T2 第二局部时隙 VS 供应电压信号 Z 循环 ZS1-ZS2 时隙
1权利要求
1.一种通过飞机的专用网络(1)的设备(2-10)传输数据(DS，R1，R2)和能量(VS)的装置，包括a)至少两个设备(2-10)；b)具有传输线路(12)和接收线路(13)的总线(11)，该总线连接所述设备(2-10)；c)连接到所述总线(11)的总线控制设备(14)，该总线控制设备包括第一装置(21)，被设置成控制通过传输线路(1 和通过接收线路(1 进行的、根据专用网络(1)被定义为数据-电压信号(DS)的数据的传输，第二装置(22)，被设置成将传输线路(1 上的数据-电压信号(此)加载以适合给第一飞机系统的设备供应电压的第一供电-电压信号(VSl)，以及第三装置(观)，被设置成将接收线路(1 上的数据-电压信号(此)加载以适合给第二飞机系统的设备供应电压的第二供电-电压信号(VS2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个设备O-10)采取至少两个网络节点(2-4)的形式，或者至少一个网络节点(2-4)和至少一个连接终端(5-10)的形式。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少两个设备Q-10)包括具有相应数目的连接终端(5-10)的多个网络节点0-4)。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述第一飞机系统展示出更高的安全级别，所述第二飞机系统展示出更低的安全级别。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一飞机系统采取飞机的座舱管理系统的形式，所述第二飞机系统采取在所述飞机的座舱中带有阅读灯的阅读灯系统的形式。
6.根据权利要求1至中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一装置被设置成 控制通过总线(11)以具有安全相关数据(Dl)的第一帧(Rl)和具有非安全相关数据(D2) 的第二帧(似)的预定序列的传输，所述数据根据所述专用网络(1)被定义为数据-电压信号(此)；将通过传输线路(1 传输的两个相应第一帧(Rl)之间以及通过接收线路(13) 传输的两个相应第一帧(Rl)之间的相应时间间隔aSHS》设置成通过连接终端(5-10) 的音频数据的特定抽样速率的函数；以及在相应时间间隔(ZS1-ZS2)内控制通过传输线路 (12)以及通过接收线路(1 的至少一个相应第二帧(似)的传输。
7.根据权利要求1至6中任一项的所述的装置，其特征在于，所述网络节点(5-10)包括用于放大传输线路(12)和接收线路(13)上的信号的相应放大设备(15-20)，其中所述第二装置0 以如下方式配置第一供电-电压信号(VSl)，即使得所述信号适合给网络节点 (2-4)的放大设备(15-20)供电。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二装置0 以如下方式提供第一供电-电压信号(VSl)，即使得所述信号适合给网络节点(2-4)的放大设备(15-20)以及与第一飞机系统相关联的专门选择的连接终端(5-10)供电。
9.根据权利要求1至8中任一项的所述的装置，其特征在于，所述第二装置0 将所述第一装置提供的数据-电压信号(DS)叠加到第一供电-电压信号(VSl)上以创建第一调制电压信号(MSl)，并将所述第一调制电压信号(MSl)连接到传输线路(12)中。
10.根据权利要求1至9中任一项的所述的装置，其特征在于，所述第三装置08)将所述第一装置提供的数据-电压信号(DS)叠加到第二供电-电压信号(VS2)上以创建第二调制电压信号(MS2)，并将所述第二调制电压信号(MS》连接到接收线路(1 中。
11.根据权利要求9和10所述的装置，其特征在于，相应设备Q-10)包括被配备有第一解连接装置(Ma)和第二解连接装置04b)的解连接设备04)，其中第一解连接装置(Ma)被设置成将第一供电-电压信号(VSl)与通过传输线路(12)传送的第一调制电压信号(MSl)解连接，并且其中第二解连接装置(Mb)被设置成将第二供电-电压信号(VS》与通过接收线路(13)传送的第二调制电压信号(MS》解连接。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，相应网络节点(2-4)包括被配备有第一连接装置(25a)和第二连接装置0 )的连接设备05)，其中第一连接装置(25a)被设置成将由第一解连接装置(Ma)解连接的第一供电-电压信号(VSl)连接到传输线路(12)中以传输到相应的下游网络节点(3，4)，并且其中第二连接装置(25b)被设置成将由第二解连接装置(Mb)解连接的第二供电-电压信号(VS2)连接到接收线路(13)中以传输到相应的下游网络节点(3，4)。
13.根据权利要求1至12中任一项的所述的装置，其特征在于，所述总线控制设备(14)的第二装置02)和第三装置08)被连接到飞机的紧急电源设备03)以用于供电的目的。
14.一种通过飞机的专用网络(1)的设备(2-10)传输数据(DS，R1，R2)和能量(VSl, VS2)的方法，包括以下步骤a)通过具有传输线路(12)和接收线路(13)的总线(11)连接至少两个设备O-10)；b)控制通过所述传输线路(1 和通过所述接收线路(1 进行的、根据所述专用网络 (1)被定义为数据-电压信号(DS)的数据的传输；c)将所述传输线路(1 上的数据-电压信号(此)加载以适合给第一飞机系统的设备供电的第一供电-电压信号(VSl)；d)将所述接收线路(1 上的数据-电压信号(此)加载以适合给第二飞机系统的设备供电的第二供电-电压信号(VS2)。
全文摘要
本发明涉及通过专用网络的网络节点传输数据和能量的装置及方法。该装置具有至少两个设备、具有传输线路和接收线路且连接所述设备的总线、以及连接至所述总线且具有第一装置、第二装置和第三装置的总线控制设备，所述第一装置被设置成控制通过传输线路和接收线路进行的、根据专用网络被定义为数据-电压信号的数据的传输，所述第二装置被设置成将传输线路上的数据-电压信号加载以适合给第一飞机系统的设备供应电压的第一供电-电压信号，所述第三装置被设置成将接收线路上的数据-电压信号加载以适合给第二飞机系统的设备供应电压的第二供电-电压信号。
文档编号H04L12/40GK102326335SQ201080009010
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月16日 优先权日2009年2月23日
发明者克利斯汀·里德尔, 斯文-奥拉夫·贝尔克汉 申请人:空中客车作业有限公司