Übertragung eines XGA-Videobildes mit 24-Bit-RGB über ARINC 818
Übertragung eines XGA-Videobildes mit 24-Bit-RGB über ARINC 818


Einführung zu ARINC 818

ARINC 818, auch als Avionics Digital Video Bus (ADVB) bezeichnet, ist ein Protokoll, welches auf Fibre Channel Audio Video (FC-AV) und ANSI INCITS 356-2002 basiert.

Vorteile

Ein Hauptvorteil von ARINC 818 ist der geringe Mehraufwand der für das Protokoll selbst erforderlich ist und eine Echtzeitübertragung von Videosignalen mit hohen Datenübertragungsraten ermöglicht, zum Stand Anfang 2017 üblicherweise 4,25 Gigabit pro Sekunde (Gb/s), wobei in den kommenden Monaten eine Verdreifachung dieser Rate möglich ist.

Das Protokoll weist eine sehr geringe Latenz auf und stellt so sicher, dass ein Heads-Up-Display den visuellen Eindrücken des Piloten entspricht.

Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität. Durch den Einsatz eines ICD (Interface Control Document) zur Erhaltung der Interoperabilität zwischen Komponenten eines bestimmten Systems nach ARINC 818, ist das Protokoll nicht auf eine bestimmte physische Schicht oder ein bestimmtes Videoformat beschränkt. Mit Lichtwellenleitern können Videodaten über lange Distanzen (je nach Auslegung beschränkt auf 500 Meter bis 10 Kilometer) ohne elektromagnetische Störungen übertragen werden. Auch ein Einsatz mit Kupferleitungen, einschließlich bidirektionalen Koaxialkabeln, ist möglich. Die Funktionalität anderer physischer Schichten, beispielsweise einer drahtlosen Übertragung, ist zwar bislang unbewiesen, mit großer Wahrscheinlichkeit aber möglich.

Container und Bilder

ARINC 818 konvertiert jedes Videobild in eine Transporteinheit, den sogenannten ADVB-Container. Innerhalb diese Containers befinden sich Pakete, die sogenannten ADVB-Bilder. Weil ADVB-Bilder nicht eins zu eins den tatsächlichen Videobildern entsprechen, sollte von der einfachen Bezeichnung „Bilder“ abgesehen werden.

Container und Bilder

Übertragungsprozess

In der Avionik ist die Quelle des Videobildes üblicherweise ein Grafik-Generator-Modul oder ein CMP (Central Mission Processor) und das Ziel ist eine Anzeigeeinrichtung. Die Übertragung durchläuft die folgenden Schritte:

  1. Video wird in ADVB-Bilder paketiert, wobei Leerzeilen zum Zwecke der Zeitsteuerung hinzugefügt werden;
  2. Serialisierung und 8-bit/10-bit-Codierung (8b/10b);
  3. Serielle Übertragung;
  4. 8b/10b-Decodierung;
  5. Rekonstruktion, einschließlich Entfernung der Leerzeilen.

Die 8-bit/10-bit-Codierung (8b/10b) ermöglicht Übertragungen über lange Distanzen. Alle 8 Bits (jedes Byte) an übermittelten Informationen überträgt die physische Verbindung 10 Bits, was zu einem Mehraufwand von 20 % für die physische Verbindung führt. Um 32 Bits (4 Bytes) zu übertragen werden bei einer 8b/10b-Codierung 40 Bits physisch übertragen. Die 4 Bytes werden dann wieder beim Empfang auf 32 Bits reduziert. Bytes werden als Daten oder Sonderzeichen definiert, beispielsweise der Anfang eines Bildes (SoF oder „Start of Frame“), das Ende eines Bildes (EoF oder „End of Frame“) oder als Leerzeichen. Wenn keine Daten über die physische Verbindung übertragen werden, werden Leerzeichen eingefügt, um eine kontinuierliche Übertragung zu gewährleisten.

Der Container besteht aus einem Header und Objekten, die als Nutzdaten („Payload“) bezeichnet werden. Das Profil Simple Parametric, Digital Video verwendet vier Objekte zur Aufnahme der Zusatzdaten, Audiodaten und Videodaten. Die Nutzdaten aus einer gesamten Abfolge von ADVB-Bildern machen einen Container aus. Ein Container besteht aus den Nutzdaten vieler ADVB-Bilder.

Der Container und sein Zusammenhang mit Videobild und ADV-Bildern
Der Container und sein Zusammenhang mit Videobild und ADV-Bildern

Die Nutzdaten des ersten übertragenen ADVB-Bildes enthalten das Objekt 0 oder den Container-Header, welcher die Zusatzdaten überträgt. Die Nutzdaten des nächsten ADVB-Bildes enthalten die ersten Zeilen der Videodaten im Objekt 2. Diese Nutzdaten enthalten oftmals lediglich das Objekt 0 und Objekt 2. Das Objekt 1 dient der Audioübertragung, die oftmals nicht verwendet wird und Objekt 3 wird nur bei Videobildern mit Zeilensprung eingesetzt.

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