STANAG 3910

بروتوكول STANAG 3910 لنقل البيانات عالي السرعة، المتوافق مع معيار STANAG 3838 أو ما يعادله من التحكم عبر الألياف الضوئية ^{[ 1 ] [ 2 ]} ، هو بروتوكول مُحدد في اتفاقية توحيد المعايير التابعة لحلف الناتو ، مُخصص لنقل البيانات، ويُستخدم بشكل أساسي في أنظمة الطيران . يسمح STANAG 3910 بتعزيز ناقل بيانات STANAG 3838 ^{[ 3 ]} / MIL-STD-1553B / MoD Def Stan 00-18 Pt 2 (3838/1553B) بسرعة 1 ميجابت/ثانية، بناقل بيانات عالي السرعة (HS) بسرعة 20 ميجابت/ثانية، ويُشار إليه في المعيار باسم قناة HS. في هذه الحالة، يُشار إلى ناقل 3838/1553B في تطبيق STANAG 3910 باسم قناة LS. يمكن أن تكون إحدى القناتين أو كلتاهما ذات تكرار متعدد ، ويمكن استخدام وسائط كهربائية أو ضوئية لنقل البيانات. عندما تستخدم القنوات وسائط زائدة، يُشار إليها بشكل فردي باسم "الحافلات" وفقًا للمعيار. ^{[ 1 ] [ 2 ]}  

وصل معيار STANAG 3910 الأصلي، أي معيار الناتو ، إلى مسودة الإصدار 1.8 على الأقل، ^{[ 4 ]} قبل أن يتم التخلي عن العمل عليه في أوائل التسعينيات لصالح نشره من خلال منظمات التقييس غير العسكرية: فقد نصت مقدمة الإصدار 1.7 من معيار STANAG الصادر في مارس 1990 على أن "الجزء الرئيسي من هذه الوثيقة مطابق للإصدار 1.7 المقترح من prEN 3910". ^{[ 1 ]} بعد ذلك، تم إنتاج عدة إصدارات مؤقتة، prEN 3910 P1 وP2، من قبل فريق العمل C2-GT9 التابع للجمعية الأوروبية لمصنعي المواد الفضائية (AECMA) (التي تُعرف الآن باسم ASD-STAN)، ^{[ 2 ]} قبل أن يتوقف تطويره أيضًا في الفترة 1996-1997 (بعد انسحاب الوفد الفرنسي، الذي كان يشغل منصب رئيس AECMA C2-GT9 في ذلك الوقت). ونتيجةً لذلك، لا يزال المعيار (حتى أغسطس 2013) مطبوعًا على ورق أخضر: أحدث نسخة مسودة هي prEN3910-001 الإصدار P1، والتي تنص صفحتها الأولى على ما يلي: "تم إعداد هذا المعيار التمهيدي "سلسلة الفضاء الجوي" تحت مسؤولية الرابطة الأوروبية لصناعات الفضاء الجوي (AECMA). وهو منشور على ورق أخضر لتلبية احتياجات أعضاء الرابطة." ^{[ 2 ]} ومع ذلك، وعلى الرغم من هذا التنويه، تُعرض الوثيقة للبيع من قِبل ASD-STAN، بسعر 382.64 يورو حاليًا (أغسطس 2013). ^{[ 5 ]}

لم يمنع عدم اكتمال عملية التقييس (حتى أغسطس 2013) تطبيق نسختين على الأقل من معيار STANAG 3910: إحداهما لطائرة يوروفايتر تايفون ^{[ 6 ]} والأخرى لطائرة داسو رافال . نسخة يوروفايتر، المعروفة باسم EFABus، مُقننة بموجب وثيقة داخلية خاصة بيوروفايرتر (SP-J-402-E-1039). ^{[ 7 ]} أما وثائق التقييس الخاصة بنسخة داسو فهي غير معروفة.

من المعروف أن نسخة EFABus من معيار STANAG 3910 تستخدم قناة تحكم كهربائية منخفضة السرعة (3838/1553B) وقناة ألياف بصرية عالية السرعة. ^{[ 6 ] [ 7 ]} أما النسخة المخصصة لطائرة داسو رافال فتستخدم وسائط كهربائية لكلا القناتين.

يوجد عدد من مصنعي معدات الطيران الذين يزودون معدات الطيران والمعدات الأرضية (مثل معدات الاختبار) وفقًا لمعيار البروتوكول هذا.

يحتوي المعيار (المسودة) على ملاحق، تُعرف باسم أوراق التقسيم، والتي تحدد عددًا من أنواع الوسائط المختلفة للقنوات عالية السرعة ومنخفضة السرعة، وتُحدد التطبيقات ورقة تقسيم معينة بالمواصفات ذات الصلة. ^{[ 2 ]}

بما أن معيار STANAG 3910 يستخدم قناة LS من نوع 3838/1553B للتحكم، فإن البنى المنطقية المدعومة مشابهة جدًا لتلك الموصوفة لـ 3838/1553B . يتكون هذا المعيار أساسًا من وحدة تحكم ناقل (BC) وما يصل إلى 31 طرفية بعيدة (RT) ذات عناوين فردية (من 0 إلى 30) متصلة بالناقل. تقوم وحدة التحكم الناقل (BC) بعد ذلك بإصدار أوامر إلى الأطراف البعيدة (RT) لاستقبال البيانات أو إرسالها، إما كعمليات نقل من طرف بعيد إلى طرف بعيد آخر، أو من طرف بعيد إلى وحدة التحكم الناقل (BC)، أو من وحدة التحكم الناقل إلى طرف بعيد، أو من طرف بعيد إلى أطراف بعيدة (بث)، أو من وحدة التحكم الناقل إلى أطراف بعيدة (بث).

في حالة ناقلات الوسائط الكهربائية عالية السرعة، يكون التصميم المادي مشابهًا لما هو عليه في 3838/1553B، باستثناء أن المكرر المركزي يجب أن يكون في أحد طرفي كل من خطوط التجميع والتوزيع: تعمل اتصالات RT بهذه الخطوط بشكل تفضيلي في اتجاه مادي واحد على طول الناقل - ومن هنا تأتي الموصلات الاتجاهية.

يؤثر استخدام الوسائط الضوئية في ناقلات HS، كما في ناقل EFABus، تأثيرًا كبيرًا على البنية الفيزيائية: فليس من العملي تطبيق بنية ناقل T الخطي، حيث يمتد الناقل حول المنصة (كالطائرة مثلاً)، ويتصل كل عنصر قابل للاستبدال (LRI) عبر وصلة فرعية بأقرب نقطة مناسبة في مساره. بدلاً من ذلك، يمتلك كل عنصر LRI اتصالًا ضوئيًا ماديًا بمقرن نجمي مشترك، يربطه بشكل سلبي بجميع العناصر LRI الأخرى المتصلة بنفس النجم. في حالة النجم العاكس، يكون اتصال الناقل من جهاز الإرسال والاستقبال (RT) عبارة عن كابل ألياف ضوئية واحد، ينقل ويستقبل عبره جهاز RT البيانات ( نصف مزدوج ). أما في حالة النجم الناقل، فيتصل كل جهاز RT عبر ليفين ضوئيين، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال.

تبدأ عمليات النقل عبر قناة HS من خلال قناة LS الخاصة بجهاز 3838/1553B، بطريقة مماثلة لإعداد عمليات نقل البيانات الخاصة بجهاز 3838/1553B. تُرسل عمليات نقل BC-RT الخاصة بجهاز 3838/1553B إلى عنوان فرعي محدد في جهازي الاستقبال والإرسال RT بواسطة وحدة تحكم ناقل STANAG 3910 (BC). على الرغم من أن هذا العنوان الفرعي يقع على جانب LS من جهاز RT، وبالتالي فهو مطابق تمامًا لأي عنوان فرعي آخر لجهاز 3838/1553B RT، إلا أنه يُعرف باسم "العنوان الفرعي HS". تحمل كل عملية نقل BC-RT الخاصة بجهاز 3838/1553B كلمة بيانات واحدة، تُعرف باسم كلمة إجراء HS. تُحدد كل كلمة إجراء HS رسالة HS المراد إرسالها أو استقبالها، على غرار كلمات الأوامر المستخدمة لبدء عمليات نقل RT الخاصة بجهاز 3838/1553B. كما هو الحال مع عمليات النقل 3838/1553B، يمكن أن تكون هناك عمليات نقل عالية السرعة من BC إلى RT، ومن RT إلى BC، ومن RT إلى RT، ومن BC إلى RTs (بث) ومن RT إلى RTs (بث).

وفقًا للمعيار، تتضمن كلمات الإجراءات في نظام الصحة والسلامة ما يلي:

حقل HS A/B أحادي البت، والذي يشير إلى ناقل قناة HS المزدوجة المتكررة الذي سيتم إرسال الرسالة واستقبالها عليه.

حقل HS T/R أحادي البت، والذي يشير إلى ما إذا كانت كلمة عمل HS تأمر جهاز RT بالإرسال أو الاستقبال.

حقل تعريف رسالة HS/وضع HS مكون من 7 بتات. يشير هذا إما إلى أن كلمة إجراء HS هي عنصر تحكم في الوضع (القيمة = 0000000) أو يحدد العنوان الفرعي لـ HS RT (وهو كيان مختلف عن العنوان الفرعي HS الذي تُرسل إليه كلمة إجراء HS) الذي تُرسل منه الرسالة أو الذي تُستقبل فيه، وذلك بناءً على قيمة حقل HS T/R.

حقل عدّ كتل البيانات عالية السرعة (BLC) ذو 7 بتات، أو حقل رمز وضع HS، والذي "يمثل عدد كتل البيانات التي سيتم إرسالها أو استقبالها بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال (RT) على قناة HS أو رمز وضع HS". وينص المعيار أيضًا على أن "الرسالة تتكون من 32 كلمة بيانات لكل كتلة بيانات، وبحد أقصى 27 ^كتلة بيانات يمكن إرسالها أو استقبالها".

ككلمة بيانات 3838/1553B، تسبق كلمة إجراء HS حقل مزامنة كلمة بيانات الوقت المكون من 3 بتات، وتليها بتة التكافؤ . وكجزء من عملية نقل BC-RT 3838/1553B، تسبقها كلمة أمر 3838/1553B، ومن المفترض، في الأحوال العادية (أي إذا لم تكن مُذاعة أو غير صالحة أو غير قانونية)، أن تستدعي كلمة حالة 3838/1553B من جهاز الاستقبال RT.

في حالة نقل بيانات عالية السرعة (HS) بين جهازي استقبال (RT)، يرسل جهاز التحكم (BC) كلمة عمل HS إلى جهاز الاستقبال (RT) المُستقبِل، مُوجِّهًا إياه باستقبال رسالة HS بقيمة عدد كتل مُحدَّدة عند العنوان الفرعي المُحدَّد. ثم يرد جهاز الاستقبال (RT) عبر قناة LS بكلمة حالة LS تُشير إلى استلامه كلمة عمل HS. بعد ذلك، وبعد فترة انقطاع بين الرسائل على قناة LS، يرسل جهاز التحكم (BC) كلمة عمل HS أخرى إلى جهاز الإرسال (RT) المُرسِل، مُوجِّهًا إياه بإرسال الرسالة، عادةً بنفس قيمة عدد الكتل، ومن أحد عناوينها الفرعية. ثم يرد جهاز الإرسال (RT) عبر قناة LS بكلمة حالة LS تُشير إلى استلامه كلمة عمل HS، مُكمِّلًا بذلك تنسيق التحكم HS. بعد ذلك، يبدأ جهاز الإرسال (RT) المُرسِل لرسالة HS عملية الإرسال خلال مدة زمنية قصوى تُقاس من بت التكافؤ (البت الأخير) لكلمة عمل HS المُرسِلة. يُحدد وقت التهيئة هذا في جداول البيانات، مع العلم أن جميع الأوقات في مسودة المعيار الحالية تتراوح بين 24 و32 ميكروثانية. إذا لم يستقبل جهاز الاستقبال HS RT بداية رسالة HS خلال وقت محدد (في جدول البيانات)، والذي يجب أن يكون كافيًا لمدة تنسيق التحكم HS ووقت تهيئة جهاز الإرسال، فإنه يجب عليه تجاوز المهلة الزمنية.

وفقًا للمعيار، تتضمن رسائل HS ما يلي: ^{[ 2 ]}

مقدمة تُعادل سلسلة من الأرقام الثنائية الآحاد مُشفّرة بطريقة تُعادل تشفير مانشستر 2 ثنائي الطور ، وتُستخدم بشكل أساسي من قِبل وحدة استقبال HS MIU (واجهة RT) للحصول على مستوى الإشارة والتزامن باستخدام نمط معروف. هذا ضروري لأن مستويات الإشارة ومعدلات نقل البيانات هذه، كبروتوكول وسائط مشتركة، ستختلف قليلاً بين أجهزة الإرسال. يمكن تحديد عدد البتات في المقدمة حسب التطبيق، أي من قِبل مصممي النظام.

محدد بداية (SD) يبلغ طوله 4 بتات، ولكنه مُنسق كنمط محدد وهو إشارة مانشستر II ثنائية الطور غير قانونية، بحيث يمكن تمييزه دائمًا عن البيانات.

حقل تحكم الإطار (FC) مكون من 8 بتات يحمل قيمة ثابتة. يوجد هذا الحقل للتوافق مع البروتوكولات الأخرى التي تستخدم وحدات بيانات بروتوكول مماثلة (PDUs).

حقل عنوان فعلي (PA) مكون من 8 بتات يحمل عنوان RT الخاص بمصدر STANAG 3838 RT.

عنوان الوجهة (DA) في 16 بت، والذي يمكن تقسيمه إلى عنوان RT في 7 بت وعنوان فرعي في 8 بت أو قد يحتوي على عنوان منطقي مكون من 15 بت.

عدد الكلمات (WC) في 16 بت المطلوب أن يحتوي على الطول الفعلي لحقل حمولة المعلومات (انظر أدناه) للرسالة بالكلمات.

حقل معلومات الإطار (info) الذي قد يحتوي على ما يصل إلى 4096 كلمة، كل منها مكونة من 16 بت. يُنظم حقل المعلومات هذا في كتل من 32 كلمة، وكلمة إجراء HS، بدلاً من الإشارة إلى طول الرسالة المراد استقبالها أو إرسالها بالكلمات، تحدد عدد الكتل.

كلمة تسلسل فحص الإطار ( FCS)، والتي "توفر فحصًا للأخطاء في الرسالة" وتغطي "حقول FC و PA و DA و WC و INFO و FCS".

يجب أن تكون جميع الحقول FC و PA و DA و WC و INFO و FCS بتنسيق إشارات مانشستر II ثنائية الطور صالحة.

لا توجد فواصل أو محددات صريحة بين حقول وحدة بيانات البروتوكول أو الكتل أو الكلمات في حقل المعلومات، ويجب إرسالها جميعًا بشكل متجاور.

حقل فاصل النهاية (ED)، وهو بطول 4 بتات، ومثل حقل SD، هو إشارة مانشستر II ثنائية الطور غير قانونية يمكن تمييزها دائمًا عن البيانات.

بينما يُشترط أن تحتوي حقول WC على الأطوال الفعلية لحقول المعلومات التالية بالكلمات، إذا كان جهاز الاستقبال RT يُفعّل ميزة "التحقق من عدد الكلمات"، فقد يكون طول حقل المعلومات أقل من 32 ضعف قيمة عدد الكتل في كلمة إجراء HS بما يصل إلى 31 كلمة. وبالتالي، قد يتراوح طول الكتلة الأخيرة من رسالة HS بين كلمة واحدة و32 كلمة. أما إذا لم يُفعّل جهاز الاستقبال التحقق من عدد الكلمات، فسيكون طول حقل المعلومات هو عدد الكتل مضروبًا في 32. لا يُحدد المعيار كيفية معرفة جهاز الإرسال ما إذا كان جهاز الاستقبال RT يُفعّل هذه الميزة أم لا؛ لذا يُفترض أنها جزء من تصميم النظام.

توجد أيضًا، على غرار كلمات الحالة 3838/1553B، كلمات حالة HS. وهي أيضًا كلمات بيانات 3838/1553B تُرسل عبر قناة LS، من العنوان الفرعي HS الذي تُرسل إليه كلمات الإجراء HS. ولذلك، على عكس حالات 3838/1553B، لا تُرسل كلمات الحالة تلقائيًا بواسطة أجهزة الإرسال والاستقبال، وتتطلب من معيار STANAG 3910 BC إرسالها عبر قناة LS من نفس العنوان الفرعي HS الذي تُرسل إليه كلمات الإجراء. ^{[ 2 ]}

لم يحدد المعيار عنوان HS الفرعي الذي تُرسل إليه كلمات عمل HS، والذي  تُرسل منه كلمات حالة HS وكلمات HS ????، باستثناء أنه "يجب ألا يساوي 00000 أو 11111 [ثنائي]، ويجب ألا يُستخدم لأي وظيفة أخرى". ^{[ 2 ]} وبالتالي، يمكن اختياره للتنفيذ المحدد، أي قيمة غير مستخدمة في أي مكان آخر.

من الممكن أيضًا إجراء عمليات نقل "عادية" عبر بروتوكول 3838/1553B على قناة LS فقط، والتي قد تستخدم أيًا من العناوين الفرعية الأخرى لبروتوكول 3910/1553B. قد تتم هذه العمليات بالتوازي مع عمليات النقل على قناة HS أو بينها. مع ذلك، من الممارسات الشائعة عدم استخدام قناة LS إلا للتحكم في قناة HS، ولأوامر وضع LS، وما إلى ذلك، مثلاً أثناء عملية تسليم BC.

تتألف مدة تنسيق التحكم عالي السرعة (HS) الذي يبدأ عملية نقل بيانات من جهاز تحكم عالي السرعة (HS RT) إلى جهاز تحكم عالي السرعة (HS RT) عبر قناة HS من عمليتي نقل بيانات من نوع 3838/1553B BC-RT، بما في ذلك كلمات الأوامر، وكلمات البيانات (كلمات إجراء HS نفسها)، واستجابات حالة LS، وأوقات استجابة LS RT، وفجوة بين الرسائل (وهي محدودة، ولكنها ليست بالضرورة مساوية للحد الأدنى المحدد للفجوة بين الرسائل في معيار 3838/1553B وهو 4  ميكروثانية). ونتيجة لذلك، قد تكون مدة تنسيق التحكم عالي السرعة (HS) طويلة نسبيًا مقارنةً بمدة عملية نقل البيانات عالية السرعة (HS) اللاحقة. ويتضاعف هذا العبء عندما يبدأ جهاز التحكم (BC) عملية نقل بيانات من جهاز تحكم (RT) إلى جهاز تحكم (BC) على قناة LS، على سبيل المثال، للحصول على كلمة حالة HS من جهاز الاستقبال. ومن الممكن تقنيًا بدء إعداد عملية نقل البيانات عالية السرعة (HS) التالية أثناء تقدم العملية السابقة، وبالتالي تحقيق الحد الأدنى المسموح به للفجوة بين إطارات HS وهو 4  ميكروثانية. ^{[ ٢ ]} مع ذلك، من الممارسات الشائعة انتظار انتهاء عملية نقل البيانات عالية السرعة قبل بدء عمليات نقل البيانات منخفضة السرعة لإعداد العملية التالية، نظرًا لتعقيد التنبؤ بتوقيت انتهاء الإرسال بسبب الاختلافات المحتملة في معدلات بتات جهاز الإرسال. ^{[ ٢ ]} وبالتالي، فبينما يقترب معدل النقل النظري من ٢١ (٢٠ + ١) ميجابت في الثانية، سيكون معدل النقل الفعلي أقل بكثير من ٢٠  ميجابت في الثانية.

يوجد أيضًا إصدار مُطوَّر من EFABus، يُعرف باسم EFABus Express (EfEx). صُمِّم هذا الإصدار خصيصًا للجيل الثاني من طائرات يوروفايتر تايفون لتقليل الوقت اللازم لإعداد عمليات نقل البيانات عالية السرعة (HS) من خلال السماح بإعدادها عبر قناة HS. يتوافق هذا الإصدار تمامًا مع معيار MIL-STD-1553 / STANAG 3838 ومع معيار EFABus المختلط (STANAG 3910).

بما أن إعداد معاملات HS عبر قناة EfEx يتم بين عمليات نقل HS نفسها، كما هو الحال في تطبيقات STANAG 3910 التي تنتظر اكتمال عملية نقل HS السابقة قبل بدء العملية التالية، فإن الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي يكون بالضرورة أقل من 20 ميجابت في الثانية؛ مع أنه أعلى من عرض النطاق الترددي لهذا النوع من قنوات STANAG 3910، لأن تنسيقات التحكم HS على قناة HS تتطلب وقتًا أقل من تلك الموجودة على قناة LS. ومع ذلك، عندما يقوم تطبيق قناة STANAG 3910 بإعداد عملية نقل HS بالتوازي مع العملية السابقة، يمكن أن يوفر هذا التطبيق إنتاجية أعلى قليلاً من تطبيق EfEx، مما يسمح حتى بأطول فترة ممكنة لنقل رسالة HS بأقل معدل نقل بيانات ممكن. أيضًا، بافتراض أن وحدات التحكم في الوقت الحقيقي (RTs) استوفت متطلبات المعيار لفترة  فاصلة بين الإطارات لا تقل عن 4 ميكروثانية، كان ينبغي أن يعني هذا تعديل وحدة التحكم في الوقت الحقيقي (BC) فقط للتنبؤ بأوقات انتهاء رسائل HS، وبدء التحكم في HS قبل ذلك مباشرة؛ بدلاً من تعديل كل من وحدة التحكم في الوقت الحقيقي (BC) ووحدات التحكم في الوقت الحقيقي (RTs) المتعددة لإرسال واستقبال تنسيقات التحكم في HS على قناة HS.

يُعرف تطوير آخر مُقترح لمعيار MIL-STD-1553 باسم MIL-STD-1553E أو E-1553. ^{[ 8 ]} يستخدم هذا المعيار تقنيات مشابهة لتلك المستخدمة في ADSL لنقل نطاقات ترددية أعلى بكثير، عبر قنوات متعددة، على نفس وسائط ناقل البيانات الحالي، ولكن بطريقة لا تتداخل مع عمليات نقل البيانات العادية 1553B أو وحدات الإرسال والاستقبال (RTs) التي لا ينبغي أن تشارك فيها. ولذلك، يُعدّ MIL-STD-1553E خيارًا جذابًا لتحديث الطائرات الحالية، وما إلى ذلك، التي تستخدم 1553B، لأنه لا يتطلب أي تعديل على الأسلاك أو وحدات الإرسال والاستقبال غير المطلوبة للمشاركة في عمليات النقل عالية السرعة هذه.

مع ذلك، ورغم وجود بعض الأبحاث حول استخدامها، لا يبدو أن هناك أي تطبيقات حالية أو وشيكة لها على طائرات الإنتاج، سواءً كانت طائرات جديدة أو ترقيات. قد يعود ذلك إلى حساسية هذه الإرسالات الإضافية عالية السرعة لمسار كابلات ناقل 1553، والموقع الدقيق للموصلات ووحدات التحكم في الطيران ووحدات الإرسال والاستقبال على طائرات الأسطول المختلفة، مما قد يصعب معه تحديد السعة الإضافية التي يمكن توفيرها بدقة قبل الترقية.

تم اعتماد معيار E-1553 من شركة Edgewater Computer Systems كمعيار STANAG 7221 في عام 2015. ^{[ 9 ]} بالإضافة إلى معيار 1553B، يعمل هذا المعيار أيضًا عبر الكابلات المحورية، والأسلاك المجدولة، وناقلات خطوط الطاقة، ووصلات ARINC 429 الحالية . تبلغ سرعة نقل البيانات 100 ميجابت في الثانية. ^{[ 10 ]}

• شركة AIM GmbH، الشركة المصنعة لوحدات واجهة STANAG 3910 و Efex ومنتجات التحليل
• DR Bracknell، مقدمة إلى ناقل البيانات التسلسلي المتعدد MIL-STD-1553B ، مؤسسة الطائرات الملكية، فارنبورو، 1988.
• بيرلي وستودل، ناقل البيانات الليفي البصري لتطبيقات الطيران وفقًا لمسودة معيار ستاناج 3910 ، سلسلة إعادة طبع الألياف الضوئية، المجلد 14، التطبيقات العسكرية للألياف الضوئية، شركة Information Gatekeepers Inc.، برايتون، ماساتشوستس، 1994، رقم ISBN 1-56851-063-2