Normes & formats
Ethernet embarqué : IENA, Chapter 10 et acquisition temps réel
Un réseau d'acquisition transporte des paquets, pas des voies. Ce qui les rend exploitables en temps réel, c'est le format : comment un paquet dit ce qu'il contient, quand il a été acquis, et s'il en manque un. Deux formats dominent les essais en vol, l'IENA et l'IRIG 106 Chapter 10 ; voici comment chacun s'y prend.
Des trames aux paquets
Une trame PCM identifie ses paramètres par leur position et les date par son rythme : le mot 37 est la vitesse de tangage parce que c'est le mot 37, et il a été acquis une période de trame après le précédent. Un réseau casse les deux. Les paquets de sources différentes s'entrelacent, attendent dans les files des commutateurs et peuvent se perdre. Le format doit dire explicitement ce que la trame disait implicitement.
Trois choses, dans chaque paquet : à quel flux il appartient et comment son contenu est organisé ; quand ce contenu a été acquis ; et où le paquet se place dans la suite de son flux, pour qu'un trou se voie.
IENA, champ par champ
L'IENA est le format de paquets d'essais en vol défini par Airbus. Ses paquets voyagent dans des datagrammes UDP, le plus souvent en multicast, tous les champs en ordre gros-boutiste, et partagent le même en-tête et la même fin autour de leurs paramètres :
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- Clé, 16 bits : le type de paquet, qui désigne une source et un jeu de paramètres. C'est ce qu'est une voie dans d'autres formats.
- Taille, 16 bits : la longueur du paquet entier, en-tête et fin compris, comptée en mots de 16 bits.
- Temps, 48 bits : l'heure du paquet, en microsecondes depuis le 1er janvier de l'année en cours. L'année n'est pas dans le paquet ; elle vient d'ailleurs, et le passage d'une année à l'autre aussi.
- État de la clé, 8 bits : l'organisation des paramètres de cette clé, fixée par la configuration.
- État N2, 8 bits : l'état de l'émetteur pour ce paquet — synchronisation temporelle perdue ou jamais acquise, débordement, et un indicateur de latence levé quand le paquet est parti plus de 100 ms après son heure.
- Numéro de séquence, 16 bits : un compteur par clé, incrémenté à chaque paquet, qui révèle toute perte.
- Champ de fin, 16 bits : une valeur fixe, le plus souvent 0xDEAD, qu'un récepteur peut vérifier à la position qu'annonce la taille.
Cinq façons d'organiser les paramètres
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| Type | Contenu | Adapté à |
|---|---|---|
| P, positionnel | Des données seules, identifiées par leur position dans un motif répété | Des paramètres échantillonnés à cadence fixe |
| N, standard | Un identifiant de paramètre, puis jusqu'à sept mots de 16 bits | Des paramètres à cadences mêlées, ou émis quand ils changent |
| D, standard avec délai | Comme N, plus le délai entre l'heure du paquet et l'acquisition du paramètre | Des paramètres qui ont besoin de leur propre date |
| Q, message | Un identifiant de paramètre, une longueur, puis un bloc d'octets | Les messages de bus et autres données de longueur variable |
| M, message avec délai | Comme Q, plus un champ de délai | Des messages de bus qui ont besoin de leur propre date |
Une clé ne porte qu'un seul type. Le type positionnel est le plus compact, et le plus dépendant de la configuration : rien dans le paquet ne dit quel paramètre est lequel, si bien qu'un récepteur sans la base de données d'essais voit des nombres sans noms.
Le Chapter 10 sur UDP
Un enregistreur IRIG 106 Chapter 10 peut émettre sur le réseau les paquets mêmes qu'il écrit sur son support. Chacun porte son identifiant de voie, son type de données, un compteur de temps relatif sur 48 bits et un numéro de séquence par voie, et le flux comprend la configuration TMATS et les paquets de temps qui rattachent le compteur au temps absolu. Un petit en-tête de transfert numérote les datagrammes UDP et permet de découper un paquet plus grand qu'un datagramme.
La force du format est qu'un flux et un enregistrement sont la même chose : une station sol le lit avec le logiciel qui lit les fichiers après le vol, et la description des données voyage avec les données. Le prix est un en-tête plus lourd que celui de l'IENA pour de petits paramètres fréquents.
La télémesure en réseau
La même logique gagne maintenant la liaison radio. Dans ses chapitres 21 à 28, l'IRIG 106 définit une norme de télémesure en réseau, issue du programme américain iNET, où l'appareil est un nœud d'un réseau IP qui inclut le sol : messages de données, métadonnées, et une liaison radio qui transporte le trafic dans les deux sens. Cela change ce que la télémesure peut faire — le sol peut redemander ce qu'il a manqué — et ce qu'elle demande : un réseau de bord conçu pour cela dès le départ.
Le temps réel : latence, pertes et temps
- La latence est surtout de l'attente : un paquet part quand il est plein ou quand une temporisation expire. Avec quelques centaines de paramètres par paquet, le temps de remplissage domine ; la pratique IENA cite environ 50 ms entre l'acquisition et l'émission.
- Les pertes sont invisibles sans numérotation. Vérifiez les numéros de séquence par clé ou par voie sur chaque récepteur, et relevez les compteurs de paquets perdus des commutateurs.
- Le temps vient de l'émetteur, pas du récepteur : un paquet daté à son arrivée porte l'attente de chaque commutateur traversé. Synchronisez les émetteurs, en PTP ou en IRIG-B, et faites confiance à leurs horodatages.
- Les bits d'état sont des données : un paquet IENA dont l'émetteur signale une synchronisation perdue doit teinter chaque valeur qu'il transporte.
- Enregistrez le réseau tel qu'il est, en plus des paramètres que vous décodez : une capture avec ses propres horodatages répond aux questions auxquelles personne n'avait pensé avant le vol.
Choisir un format
C'est rarement un libre choix : le format est le plus souvent fixé par ce que les récepteurs savent déjà lire — la station sol du centre d'essais, le logiciel d'analyse, les outils du constructeur de l'appareil. Quand le choix existe, l'IENA convient aux flux de paramètres à haute cadence envoyés vers des outils qui détiennent la base de configuration ; le Chapter 10 convient aux installations où le flux doit se décrire lui-même et correspondre à l'enregistrement. Beaucoup d'installations transportent les deux, et la décision se prend par récepteur, pas par appareil.