時間トリガープロトコル

タイムトリガープロトコル（TTP）は、制御システム用のオープンコンピュータネットワークプロトコルです。車両や産業用途向けのタイムトリガーフィールドバスとして設計されました。 ^{[1] 2011年にSAE AS6003（TTP通信プロトコル）として標準化されました。TTPコントローラは、商用}DAL A航空アプリケーション、発電、環境および飛行制御で5億時間以上の飛行時間を蓄積しています。TTPは、 FADECおよびモジュラー航空宇宙制御、およびフライトコンピュータで使用されています。さらに、TTPデバイスは、 SIL4鉄道信号アプリケーションで10億時間以上の運用時間を蓄積しています。

TTP はもともと 1980 年代初頭にウィーン工科大学で設計されました。1998 年に TTTech Computertechnik AG が TTP の開発を引き継ぎ、ソフトウェアおよびハードウェア製品を提供しました。TTP 通信コントローラ チップと IP は、austriamicrosystems、ON Semiconductor、ALTERAなどのソースから入手できます。^{[引用が必要]}

TTP は、デュアル チャネル 4 - 25 Mbit/s のタイム トリガー フィールド バスです。最大データ レート 2x 25 Mbit/s で、1 つまたは両方のチャネルを使用して動作できます。両方のチャネルでデータが複製されるため、冗長通信がサポートされます^{[引用が必要]}

フォールト トレラントな時間トリガー プロトコルである TTP は、複製された通信チャネルで TDMA (時分割多重アクセス) 戦略を採用することにより、既知の時間にジッターを最小限に抑えて自律的なフォールト トレラントなメッセージ転送を提供します。TTP は、中央のタイム サーバーに依存せずにグローバルなタイム ベースを確立するフォールト トレラントなクロック同期を提供します [要出典]。

TTP は、データ転送の一貫性についてすべての正しいノードに通知するメンバーシップ サービスを提供します。このメカニズムは、通信システムでエラーが発生した場合にアプリケーションにすぐに通知する分散確認サービスとして考えることができます。状態の一貫性が失われた場合は、アプリケーションにすぐに通知されます。

さらに、TTP には、プロトコル レベルでは許容できない、障害仮説の範囲外の障害を検出するためのクリーク回避サービスが含まれています。

TTP は、確定的な操作が求められるミッション クリティカルなデータ通信アプリケーションでよく使用されます。これらの操作には、航空機エンジン管理やその他の航空宇宙アプリケーションが含まれます。これらのアプリケーションでは、TTP ネットワークは、個別の AS8202NF ハードウェア インターフェイス デバイスと、個別だが調整された構成を持つ個別のネットワークとして運用されることがよくあります。

TTP プロトコルは、ネットワーク上のすべてのノードが、他のノードが通信に失敗したり、信頼できないデータを送信したりしたときに、同時にそれを知ることができるという独自の機能を提供します。各ノードのステータスは、1 秒ごとに数回、すべてのノードに更新されます。

TTP のデータ通信は、TDMA ラウンドで編成されます。TDMA ラウンドはスロットに分割されます。各ノードには 1 つの送信スロットがあり、ラウンドごとにフレームを送信する必要があります。ノードに割り当てられるフレーム サイズは 2 ～ 240 バイトの長さで、各フレームは通常複数のメッセージを運びます。クラスター サイクルは、TDMA ラウンドの繰り返しシーケンスです。異なるラウンドでは異なるメッセージがフレームで送信されますが、各クラスター サイクルでは状態メッセージの完全なセットが繰り返されます。データは 24 ビットの CRC (巡回冗長検査) によって保護されます。スケジュールは、通信コントローラ内の MEDL (メッセージ記述子リスト) に保存されます。

TTP ネットワークでは、各ノードに 1 つのスロットがあります。ノードは、送信するデータがない場合でも、スロット中に常にデータ (パラメータ) を送信します。ただし、ノードは、スロットがある特定のラウンドに送信するように設定されているパラメータのみを送信します。ノードは、ラウンド x 中にスロットでパラメータ 1、2、3 を送信し、ラウンド y 中にスロットでパラメータ 4、5、6 を送信できます。

ノードのスロットは、PC ベースのユーティリティ TTP Plan および TTP Build を使用して TTP ネットワークを設計するときに決定されます。AS8202NF が特定の SLOT および ROUND に対して特定のデータまたはパラメータを送信するようにする定義は、MEDL に含まれています。

TTP ラウンドは、TTP ネットワーク内の各ノードのスロットを保持します。CLUSTER CYCLE 内のラウンドの数は、PC ベースのユーティリティ TTP Plan および TTP Build を使用して定義されます。この情報は MEDL にも含まれています。

ラウンドが存在するのは、ノードがスロット中にすべてのパラメータを送信する必要がないためです。ノード間で帯域幅を分散するために、各ノードは選択したパラメータを異なるラウンドで送信します。

クラスター サイクルは、複数のラウンドを持つものとして定義されます。クラスター サイクルの終了時には、すべてのノードがすべてのパラメータを送信しています。クラスター サイクルは、最初のラウンドの最初のスロットの最初のビットから始まるものとして定義されます。

スロットの数は、TTP ネットワーク内のノードの数によって定義されます。ただし、ラウンドの数は、TTP プランおよび TTP ビルド ユーティリティを使用してネットワーク設計者が決定します。

クロック同期により、すべてのノードに同等の時間概念が提供されます。各ノードは、送信者のクロックと受信者のクロックの差を把握するために、事前にわかっている正しいメッセージの予想到着時間と観測された到着時間の差を測定します。フォールト トレラント平均アルゴリズムでは、この情報を使用して、ローカル クロックの補正項を定期的に計算し、クロックがクラスターの他のすべてのクロックと同期された状態を維持する必要があります。

タイム トリガー プロトコルは、分散システムのすべての正しいノードにデータを一貫して送信しようとし、障害が発生した場合、通信システムはどのノードに障害があるかを判断しようとします。これらの特性は、メンバーシップ プロトコルと確認応答メカニズムによって実現されます。

TTP ネットワークに接続されている各ノードには、TTP ネットワークの起動前に構成データ セットが常駐している必要があります。各ノードのデータ セットの最小数は 2 です。ハードウェア セクションと AS8202NF (下記) を参照してください。各ノードは、TTP ネットワーク上の他のすべてのノードの構成を認識している必要があります。このため、アクティブ ノードは、ネットワーク上のすべてのノードの構成データ セットを更新せずに、既存のネットワークに参加することはできません。

各ノードの一般的な構成データ セット:

1. AS8202NF 用 TASM (MEDL の使用を許可)
2. AS8202NF の MEDL またはメッセージ記述子リスト (すべてのノード間で交換されるデータを定義)
3. コンピューティング プラットフォームの構成 (予想されるデータとその使用法を定義します)

データ セット TASM および MEDL は、TTTech が提供するユーティリティ TTP Plan および TTP Build によって作成されます。3 番目のデータ セットは、多くの場合、顧客によって作成され、プラットフォームおよびアプリケーションに固有です。

TTPネットワークへのインターフェースには、AS8202NFデバイスを使用する必要があります。^[2]このデバイスは、コンピュータプラットフォームとTTPネットワークの間で動作します。AS8202NFは、動作前にTASM（TTPアセンブラ）およびMEDL（メッセージ記述子リスト）構成データセットをロードする必要があります。

AS8202NF は 1 つまたは 2 つの TTP ネットワークで通信します。

AS8202NF デバイスを購入するだけでは、TTP ネットワークを設計および実装することはできません。各設計には、TTTech またはサードパーティからのライセンスと構成ツールが必要です。

TTP は数多くの商用アプリケーションに統合されています。

電子連動システム「LockTrac 6131 ELEKTRA」は、タレス鉄道信号ソリューション部門とTTTechの協力により設計されました^[要出典]。

LockTrac 6131 ELEKTRA は、最高レベルの安全性と可用性を提供する電子連動システムです。このシステムは、安全度水準 4 ( SIL4 ) の CENELEC 規格に従って承認されており、基本的な連動機能、ローカルおよびリモート制御、自動列車運転、統合ブロック機能、統合診断システムを提供します。LockTrac 6131 には、さまざまなソフトウェアを備えた 2 つのソフトウェア チャネルがあり、高い安全性要件を満たしています。外部に送信される前に、データは安全チャネルでチェックされます。診断デバイスは、障害が発生した場合に効率的なメンテナンスを可能にするために、すべての関連情報を保存します^{[引用が必要]}。

このシステムは、FADEC (Full Authority Digital Engine Control)システムに使用されています^{[要出典] 。} Aermacchi M346用のモジュラー航空宇宙制御 (MAC) ベースの FADEC は、拡張性、適応性、耐障害性に優れています。 この新しい FADEC の重要な技術は、モジュール間通信に TTP を使用していることです。 TTP により、モジュール間の複雑な相互依存性が排除され、初期のアプリケーション開発だけでなく、運用中の変更やアップグレードも簡素化されます。 システム内のすべてのモジュールが常にすべてのデータを参照できるため、複雑なチャネル変更ロジックなしでシームレスな障害対応が可能になります^[要出典]。

TTP ベースのモジュラー航空宇宙制御 (MAC) は、ゼネラルエレクトリックの F110 フル オーソリティ デジタル エンジン制御 (FADEC) システムの一部であり、ロッキード マーティン F-16 戦闘機に統合されています。バックプレーン バスとして使用される TTP は、エンジンの安全性、運用可用性、ライフサイクル コストの削減を高いレベルでサポートします。大きな利点は、バス上のすべての情報が両方の FADEC チャネルで同時に利用できることです^{[引用が必要]}。

TTTechは、ハミルトン・サンドストランド社の子会社であるNord-Micro社と協力し、エアバスA380用の客室圧力制御システム用の内部通信システムを開発しました^[要出典]。

TTTech は、 Hamilton Sundstrand Corporationと協力し、ボーイング 787ドリームライナーの電気および環境制御システム向けに TTP ベースのデータ通信プラットフォームを開発しました。TTP 設計の通信プラットフォームは、複数の重要なイベントが同時に発生した場合でも、バス システムの過負荷を防ぎます。さらに、TTP ベースのシステムは、コネクタ数が少なく配線が少ないため、従来のシステムよりも軽量です^[要出典]。さらに、システム全体が従来の通信システムよりも柔軟性が高く、モジュール性も高くなっています。

2005 年の DARPA グランド チャレンジで競った 2 台の Red Team ロボット車両には、オンボード コンピューターがステアリング、ブレーキ、その他の動作を制御する「ドライブ バイ ワイヤ」テクノロジが実装されていました。3 台の TTP ベースの TTC 200 ユニットがパーキング ブレーキ、スロットル、トランスミッション機能を制御し、1 台の TTP バイ ワイヤ ボックスが H1 Hummer H1ghlander のサービス ブレーキを制御しました。ドライブ バイ ワイヤの改造により、Sandstorm の加速、ブレーキ、シフトが制御されました^[要出典]。

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