IRIG 106 Chapter 4 : ce qu'exige vraiment la norme de télémesure PCM

La place du Chapter 4

L'IRIG 106, publiée par le Range Commanders Council, est l'ensemble de référence des normes de télémesure pour les essais en vol. Le Chapter 2 traite de la liaison radio, le Chapter 4 du flux PCM qu'elle transporte, le Chapter 9 du TMATS qui décrit ce flux au sol, le Chapter 10 des enregistreurs. Quand une station sol « prend en charge le PCM IRIG 106 », c'est le Chapter 4 qu'elle prend en charge.

Le Chapter 4 définit la structure du flux, pas le sens de ses mots. Quel paramètre occupe quel mot, avec quelle mise à l'échelle, c'est le TMATS qui le décrit — le fichier de configuration partagé par le codeur embarqué et le sol.

Classe I et Classe II

Le chapitre répartit les formats PCM en deux classes. La Classe I est l'ensemble simple et prudent que tout centre d'essais sait recevoir. La Classe II couvre les techniques plus complexes, et l'emploi de chacune demande l'accord du centre concerné. Rester en Classe I, c'est un format qui se reçoit partout sans discussion ; passer en Classe II, c'est une décision à prendre tôt avec le centre.

Le flux de bits

• Six codes sont autorisés, un seul par flux : NRZ-L, NRZ-M, NRZ-S et les trois codes biphase, Bi-L, Bi-M et Bi-S. Le NRZ-L randomisé est du NRZ-L passé dans le randomiseur à 15 bits de la norme.
• Le flux doit être continu et porter assez de transitions pour que le sol garde la synchronisation bit : c'est le rôle des randomiseurs et des codes biphase.
• Le débit minimal est de 10 bit/s ; au-delà de 10 Mbit/s, on est en Classe II, et les limites radio et d'enregistrement fixées ailleurs dans l'IRIG 106 bornent le maximum.
• Pendant l'émission des données, le débit doit rester à 0,1 % près de sa valeur nominale, et la gigue sous 0,1 bit par rapport à la transition attendue.
• La phase de l'horloge est définie elle aussi — 0°, 90°, 180°, 270° ou double débit — pour que codeur et enregistreur s'accordent sur l'instant où un bit est valide.

Mots et trames

• Des mots de longueurs différentes peuvent partager une trame mineure, à condition que chaque position garde la même longueur dans toutes les trames.
• La trame mineure s'ouvre sur un motif de synchronisation de 16 à 33 bits, toujours compté comme le mot zéro ; l'annexe du chapitre donne les motifs recommandés.
• Un compteur de trames dans chaque trame mineure est recommandé. Avec la sous-commutation, le compteur de sous-trame (SFID) joue ce rôle : il occupe une position fixe, avant les mots sous-commutés.
• Une trame majeure contient au moins une fois chaque mot du format, et compte au plus 256 trames mineures. La profondeur de sous-commutation va de 2 au nombre de trames mineures de la trame majeure.
• En Classe I, les échantillons sur-commutés doivent être régulièrement espacés.
• La numérotation est fixée pour que tout le monde parle de la même chose : le bit 1 est le bit de poids fort d'un mot, le mot 1 est le premier après le motif de synchro, et la trame mineure 1 ouvre la trame majeure.

Le temps dans le flux

Le Chapter 4 normalise les mots de temps, pour que le sol n'ait pas à deviner comment un codeur a écrit son horloge. Trois mots de 16 bits le portent : un mot de poids fort, un mot de poids faible d'une résolution de 10 ms, et un mot de microsecondes qui compte de 0 à 9 999 avant de repartir à zéro. Les deux premiers peuvent être en binaire ou en BCD ; en binaire, une unité du mot de poids fort vaut 655,36 s, en BCD elle vaut une minute, avec une partie du jour de l'année à côté.

L'ordre recommandé est poids fort, poids faible, puis microsecondes, avant le premier mot de données de la trame mineure. Pour d'autres tailles de mot, les mots de temps sont rangés dans des mots PCM contigus et complétés par des zéros. Le mot de microsecondes peut à lui seul horodater des mots de données, à condition que les deux autres reviennent assez souvent pour lever l'ambiguïté.

Les outils de Classe II à connaître

• CRC : un CRC de 16 bits (ANSI ou CCITT) ou de 32 bits en fin de chaque trame mineure, calculé dans l'ordre d'émission, sans inversion ni valeur de départ inhabituelle, pour que n'importe quel logiciel sol le vérifie sans option propre à un fournisseur.
• Changements de format : jusqu'à 16 formats, basculés aux limites de trame mineure et repérés par un identifiant de format présent dans chaque trame mineure, construit pour qu'une erreur sur un seul bit ne transforme pas un identifiant valide en un autre. Ils perturbent le traitement ; les formats fixes restent préférables.
• Formats asynchrones imbriqués : un second flux PCM transporté dans des positions de mots dédiées de la trame hôte.
• Fusion de données asynchrones : des données série comme le RS-232 insérées dans des positions de mots fixes, chacune avec un bit de donnée périmée et un bit de débordement, pour que le sol sache si une valeur est nouvelle et si quelque chose a été perdu.
• Données étiquetées : des blocs de mots accompagnés d'identifiants. Pour le MIL-STD-1553 et l'ARINC 429, la méthode préférée reste de restructurer les données de bus en mots de Classe I ; sinon, ce sont les formats de bus du Chapter 8 qui s'appliquent.
• Paquets : le Chapter 7 transporte des paquets Chapter 10, des trames Ethernet ou de la vidéo dans la trame mineure, à côté des mots classiques.

Vérifier un format avant le premier vol

1. Recensez chaque fonction de Classe II utilisée par le format, et obtenez l'accord du centre d'essais pour chacune.
2. Vérifiez le débit par rapport à l'émetteur, à la bande passante du récepteur et à l'enregistreur, pas seulement par rapport à la limite de 10 Mbit/s.
3. Vérifiez que le fichier TMATS correspond mot pour mot à la configuration du codeur : motif de synchro, longueurs de mots, longueurs de trames, position du compteur de sous-trame.
4. Décommutez un flux d'essai enregistré sur le matériel sol réel, et confirmez l'accrochage trame, l'accrochage sous-trame et les mots de temps.
5. Injectez une valeur connue sur quelques voies et vérifiez qu'elle arrive dans le mot attendu, aux bits et à l'échelle attendus.