ARINC 825通信
ARINC 825の通信メカニズムは、対応するCANaerospaceメカニズムに基づきます。ISO 11898-1および、ISO 11898-2によるCANは、ISO第1層および、第2層の定義のみを定義します。 CANaerospaceと同様に、ARINC 825では、論理通信チャンネル（LCC）、1対多／ピアツーピア通信、およびノード・アドレスをサポートするための追加のISO／OSI第3層／第4層機能と第6層機能を定義しています。 これを達成するために29ビットのCAN識別子にはARINC 825の特別な構造が与えられています。論理通信チャンネル（LCC）は、これらの独立した通信層を提供します。 ARINC 825には航空機搭載システムの相互運用性を最大限に高めるために、以下の定義が行われています：
- データ・エンディアン定義（ビック・エンディアンのみ）
- データ型定義（ブール値、整数、浮動小数点など）
- 航空軸システムとサインコンベンション（ISO 1151、EN 9300）
- 物理的単位の定義（m、kgなど）
- 航空機の機能定義（飛行状態、航空データなど）
図4-1 OSI参照モデル
ARINC 825 通信タイプ
CANは「ブロードキャスト通信」を使用する半二重マルチドロップ・ネットワークです。利点は、ネットワーク内のすべてのノード間に固有のデータ整合性を作成することです。 通常動作中の周期的および非周期的データ伝送の両方が可能です。
ARINC 825仕様CANメッセージは、1対多、指示メッセージ、およびピアツーピア通信に基づいています。
1対多通信は、わずかなオーバーヘッドしか必要とせず、利用可能な帯域幅を有効に活用します。 受信ノードが必要としないデータを処理するのを防ぐために、CANコントローラ内にあるハードウェア・アクセプタンス・フィルタリングを使用して貴重なCPU時間を節約できます。
指示メッセージ通信は、ノードがメッセージを持つ別のノードを明示的にターゲットとする能力を提供する。結果として得られるノード間通信により、バス上の2つのエンドポイント間の対話が可能になります。 さらに、ノード・アイデンティファイヤとポートを使用して、同じノードのペア間で複数のダイアログを有効にします。これらは、サブネット上のUDP／IP通信と同様のダイアログを効果的に作成します。
ピアツーピア通信は、ネットワーク内のすべてのノード間でクライアント／サーバ型の相互接続を可能にし、特定の動作を特定のノードに要求するために必要です。 このコンセプトは、ネットワーク内のどのノードも1つのタスクのクライアントであり、同時に別のタスクのサーバであるということです。 この概念によって、機能はネットワーク上に分散され、分散システムの真のパワーを発揮することができます。 ピアツーピア通信を使用することは、ARINC 825仕様によってその目的のために作成される論理通信チャンネルを含みます。 ピアツーピア通信は、コネクションレス（無応答送信）とコネクション指向（ハンドシェイクタイプ）の通信（UDP／IPおよびTCP／IPと同様）を区別します。
論理通信チャンネル（LCC）
1対多通信（ATM）はオーバーヘッドを回避し、利用可能な帯域幅を有効に活用します。 さらに、必要でないデータを処理するタスクから受信ノードを開放するために、CANコントローラ内のハードウェア・アクセプタンス・フィルタリングは、 ソフトウェアで実装された層へ渡される受信メッセージをブロックするために使用することができ、貴重なCPU時間を節約することができます。 ピアツーピア通信は、ネットワーク内のすべてのノード間でクライアント／サーバ・タイプの相互接続を可能にし、特定のノードに特定のアクションを要求するために必要です。 この概念の背景にあるアイデアは、ネットワーク内のどのノードも一つのタスクのクライアントであり、同時に別のタスクのサーバであるということです。 この概念によってネットワーク上で機能が分散され、分散システムの真のパワーが発揮されます。
ピアツーピア通信（PTP）は、イーサネットを使用したUDP／IPおよびTCP／IPと同様に、コネクションレス（応答なし）とコネクション指向（ハンドシェイクタイプ）の通信を区別します。 ATMとPTPの両方の通信を同時に使用するには、異なる層機能をサポートする複数のネットワーク層を必要とし、相互に分離されます。これらの複数のネットワーク層を提供するために、 拡張CAN識別子（29ビット）の3つの最上位ビットを使用してARINC 825論理通信チャンネル（CLL）を指定します（図4-2）。
ユーザー定義のLCCを利用することにより、システム設計者は設計者のニーズに応じてネットワークを自由に利用することができます。 LCCに割り当てられたCAN識別子ビット範囲は、メッセージの優先順位付けおよびバス調停（アービトレーション）に影響します。 その結果、通信チャンネルはその重要度に従って優先順位が付けられます。あらかじめ定義された識別子配布リストは、すべての航空機ファンクションが明確にタグ付けされていることを確認します。 標準では、図4-2のようにこれらの定義済みのパラメータ・ファンクション識別子（FID）を呼び出します。
図4-2 ARINC 825論理通信チャンネル（CLL）
- Exception Event Channel (EEC)
- 他のメッセージ転送を無効にするための高速かつ高優先度の送信のみに使用されるものとする。 これらのイベントは、通常、何らかの即自アクション（例：システムの劣化、他のユニットへの機能のシフト、または上位システムへのイベント通信）を必要とします。このチャンネルは、1対多の通信に使用されます。
- Normal Operation Channel (NOC)
- 1対多の通信に基づいて航空機の周期動作または、非周期データ伝送に使用されるものとする。別のチャンネルに割り当てられていないすべてのデータは、NOCを介して送信されます。
- Directed Message Channel (DMC)
- 指示メッセージ・プロトコルのみを使用し、ノードアドレッシングとポート定義を使用したメッセージングとダイアログを対象としています。 これらのメッセージをLCC 3に保存すると、パラメトリック・ブロードキャスト・メッセージング（1対多）よりも優先度が低くなり、タイミングに与える影響は少なくなります。 これらのメッセージは、システム設計によっては周期的でも非周期的でもよい。
- Node Service Channel (NSC)
- クライアント／サーバ型サービスのピアツーピア通信用です。これらのサービスは、コネクションレス（レスポンス無し）または、コネクション型（ハンドシェイク型通信）であってもよい。
- User-Defined Channel (UDC)
- 何らかの理由で他のチャンネルのいずれかに適合しないCAN拡張フレームを使用して、ユーザー定義の通信に使用できます。 LCCコードが保持されている限り、残りのサブフィールド構造はこの目的のために変更することができます。 これらのチャンネルは、必要に応じて1対多の通信にのみ使用することができます。ただし、可能な限り、他の定義されたチャンネル（EEC、NOC、DMC、NSC、TMC）を使用することを強く推奨します。
- Test and Maintenance Channel (TMC)
- テストおよびメンテナンス機能のための通信をサポートします。通信は、クライアント／サーバ対話のためにピアツーピアであり、 コネクションレス（応答なし）または接続指向（ハンドシェイク型通信）とすることができる。
- CAN Base Frame Migration Channel (FMC)
- 11ビットのアイデンティファイヤ（すなわちCANaerospace）を有するCANベースフレームを使用して、CANアプリケーション層に対して利用可能です。 LCCコードが保持されている限り、残りのサブフィールド構造はこの目的のために変更することができます。 これらのチャンネルは、ピアツーピアだけでなく、必要に応じて1対多の通信にも使用できます。 しかし単一のソースバスマスタなどによって生じる潜在的なデッドロックシナリオを完全には排除しないアプリケーション層にこのチャンネルを使用することは、非常に推奨されません。 また、チャンネル内の通信は、帯域幅管理計算にも含めるものとする。
- Reserved（予約済み）
- 記載されたチャンネルは、この規格の将来の改定を目的としており、他の目的には使用しないものとします。
1対多アイデンティファイヤ構造
1対多のアイデンティファイヤは、ブロードキャスト形式の通信で使用され、パラメトリック・データ転送には理想的です。 使用目的はLCCの0と2（EECとNOC）です；ただし、このID構造は、UDCおよびFMCで使用できます。
図4-3 1対多アイデンティファイヤ・フレーム構造
- Functional Status Bit (FSB)
- ペイロードに含まれるデータの有効性を伝達するために使用されます。
- “Local” bit (LCL)
- 送信ノードが存在するネットワークに対してのみ指定されたメッセージに対して1に設定されます。ゲートウェイはこれらのメッセージを他のネットワーク・セグメントに転送すべきではありません。
- “Private” bit (PVT)
- それらを使用するように特にプログラムされたもの以外のノードに意味のないメッセージを識別します。このビットがセットされたメッセージは、 説明が公開されていない可能性があり、プライベート用です。
- Data Object Code (DOC)
- 機能ごとに214種類のデータ・オブジェクトを指定できます。1対多の通信の場合、データ仕様とDOCの関係は、システム設計で指定されたプロファイルで与えられます。 ピアツーピア通信の場合、DOCはノードアドレッシングをさらにサポートするように構成されています。
- Redundancy Channel Identifier (RCI)
- ユーザーが冗長メッセージを識別することを可能にし、オプションです。最大4つの冗長チャンネル（冗長チャンネルA、B、C、Dに対応する、0、1、2、3）がサポートされています。 与えられたアプリケーションで冗長性が使用されない場合、RCIは設計者によってDOCの一部として割り当てられることがあります。
指示メッセージ・アイデンティファイヤ構造
指示メッセージ・アイデンティファイヤは、一意のノードペアに直接アドレスし、ダイアログを作成するために使用されます。LCC3（DMC）に限定されています。
図4-4 指示メッセージ・アイデンティファイヤ構造
指示メッセージ通信チャンネルを使用するには、バス上の各ノードに固有の7ビットノードアドレスを割り当てる必要があります。 これによりバスごとに最大128個の一意のノード・アドレスが可能になります。アドレス0は予約されており、どのノードにも割り当てられません。
サブフィールドの使用法は、以下のように定義されます：
- Source Address
- その特定のメッセージの送信元ノードの一意のアドレスを表します。
- Destination Address
- その特定のメッセージの宛先ノードの一意のアドレスを表します。
2つのノード間のダイアログでは、送信元アドレスと宛先アドレスがメッセージの方向に応じて前後に切り換ります。
- Source Port ID
- メッセージ送信元ノードがその特定のメッセージまたはダイアログに対して割り当てたエフェメラル・ポートを表します。送信元ポートIDは常にエフェメラル・ポートになります。
- Destination Port ID
- メッセージが意図している宛先のポートを表します。
送信元と宛先アドレスと同様に、これらのポートIDはダイアログの方向に応じて前後に切り換ります。 新しい指示メッセージ通信を開始するノードは、受信ノードのWell Known Port (WKP)をアドレス指定して、メッセージの目的を伝達します。 WKPは以下に定義されています。そのダイアログ内のそれ以降のメッセージでは、このWKPはノードの一時的なポートに置き換えられます。
| ポート番号 | 目的 |
| 0～23 | ダイアログ中に割り当てられるエフェメラル・ポートとして使用されます |
| 24～31 | 将来のために予約済みウェルノウン・ポート |
| 32～47 | 将来の定義のために予約済み |
| 48～63 | ユーザー定義ファンクション |
ポートの概念は、インターネット・プロトコルから導入されています。本質的に、ポートはノードがメッセージの一部であるダイアログを決定するために使用するキーです。 ポートには2種類あります。最初はWell Known Port (WKP)です：ターゲットとされたメッセージの目的を伝えるあらかじめ定義された意味を持つポート。 最初のメッセージでWKPを識別した後、ノードはタイ亜ログを一時的なポートに移動します。 エフェメラル・ポートは特定のダイアログのために各ノードによって割り当てられたポートです：これは、その送信者／宛先ペアに現在使用されている他のポート（ただし、他のノードを対象とする場合は同じポート番号を使用できます）からユニークであり、ダイアログの持続時間を持続させます。ダイアログが終了すると、ポートを再利用できます。
動作の概念：
Directed Messageは、UDP／IP通信と同様に使用されます。メッセージを開始するために、送信側はノードをターゲットにし、対応するWKPを宛先ポート・フィールドとして使用してメッセージの目的をノードに通知します。 イニシエータはSource Portフィールドに会話のために必要なエフェメラル・ポートを示します。このインターチェンジがダイアログ（両側送信）である場合、初期宛先ノードは、応答メッセージ内の所望のエフェメラル・ポートを通信します。 2つのエフェメラル・ポートがダイアログのこの部分に割り当てられます。
図4-5 ARINC 825指示ノード・メッセージ例
マルチキャスト・サービス：
指示メッセージを使用すると、マルチキャストも可能です。これを行うために、開始メッセージに宛先アドレスが0に設定されていることを除いて、メッセージ構造は同じです。 イニシエータは、すべてのノードからの応答（必要に応じて、開始ノードが現在行っているほかの会話ではこのポートを使用してはならない）に使用するエフェメラル・ポートを設定します。 最初のマルチキャスト・メッセージは、目的の機能を表す宛先ポートを使用します。これは、バス上のすべてのノードに、 構成情報を送信するなどの同じアクションを実行するよう要求するなどの機能に使用するためのものです。 このメッセージに対する応答は、応答側のアドレスを送信元アドレスとして使用し、 開始側のアドレスを宛先アドレスとして使用します。
ピアツーピア・アイデンティファイヤ構造
以下では、1対多通信型で構築されたピアツーピア通信のための具体的な構造を定義します。 このピアツーピア形式（NSC／TMCと共に使用）により、クライアント・ノードは、別の一意にアドレス指定されたサーバとピアツーピアのダイアログを開始することができます。 この通信タイプは、DOCフィールドを1対多方からピアツーピア通信のための特定のサブ構造に拡張します。このサブ構造は、 ファンクションID（サーバーFID）とサーバID（SID）とを含むそれらのノードID（NID）を指定することによって、アドレス指定されたノードの識別を可能にする。
図 4-6 ピアツーピア通信のアイデンティファイヤ・フィールド構造
NIDフィールドは、RCIの使用時応じて、27-1=127（0はマルチキャスト）または、最大29-1＝511個（0はマルチキャスト）の個々のCANノード（またはサーバ）の27-1=127（0はマルチキャスト）ファンクションをサポートします。 ローカル（LCL）ビットおよび、RCIフィールドは、1対多のアイデンティファイヤ・フィールド構造と同じ方法で使用され、 プライベート（PVT）ビットは、データアップロード／ダウンロードサービス（DUS／DDS）中の不透明なデータ転送を示します。 システム内の個々のノードは、個人のFIDとSIDを使用してアドレス指定されます。
ある機能内の複数のノードは、マルチキャストSID番号0を使用して同時にアドレス指定されます。 同様に、すべての機能内のすべてのノードは、マルチキャストSID番号0とともにマルチキャストFID番号0を指定してアドレス指定されます。 この目的のために、FID番号0およびSID番号0があらかじめ割り当てられています。サービスメッセージタイプ（SMT）ビットは、クライアントとサーバとの間のデータ・フローの方向を示します。 SMTはノードサービス要求メッセージ用に設定され、ノードサービス応答メッセージ用にはクリアされます。
通信プロファイル
ARINC 825通信プロファイルは、ネットワーク・トラフィックを指定し、ネットワーク上のすべてのデータ（またはパラメータ）を解釈するための基礎を構成します。
通信プロファイルは、ARINC 825ネットワークへのインターフェイスを定義し、相互運用性を保証します。 ARINC 825ネットワーク通信に効果的に参加するには、プロファイル定義をネットワーク内の各ノードが認識する必要があります。 コミュニケーション・プロファイル・データベースへのインデックスとして、Source Function Code Identifier (FID) および Data Object Code (DOC)の使用は、 どの物理的値がパラメータによってあらわされるかを定義し、追加の情報、すなわちデータ型、データ範囲、およびスケーリングを提供します。通信プロファイル記述は、任意のARINC 825デバイスに対して定義されなければなりません。
航空機ファンクション
ARINC 825ファンクションコード・アイデンティファイヤ（FID）に基づくグループ化パラメータは、システム設計者が個々の機能を論理的に分離する手法を提供し、ARINC 825ネットワークに機能上の優先順位を与えます。 ARINC 825仕様は将来の成長を促進するためにFIDを予約しています。システム・インテグレータ用に予約されたラベルを持つFIDは、システムのアプリケーション要件に基づいて割り当てられます。 互換性を促進するために、表4-2の事前割り当てFIDを遵守しなければなりません。
| FID | ファンクション | FID | ファンクション | |
| 0 | Multicast Function Code ID | 64 | Lights: Emergency Lighting | |
| 1 | Reserved for Future Growth | 65 | Oxygen | |
| 2 | Reserved for Future Growth | 66 | Information Systems | |
| 3 | Reserved for Future Growth | 67 | Air Conditioning | |
| 4 | Flight State | 68 | Doors: Emergency Exit | |
| 5 | Reserved for System Integrator | 69 | Doors: Cargo | |
| 6 | Reserved for System Integrator | 70 | Nacelles/Pylons | |
| 7 | Reserved for System Integrator | 71 | Doors: Service And Miscellaneous | |
| 8 | Indicating/Recording Systems: Central Warning Systems | 72 | Communications: Audio Integrating | |
| 9 | Indicating/Recording Systems: Central Display Systems | 73 | Starting | |
| 10 | Flight Controls | 74 | Reserved For System Integrator | |
| 11 | Engine Controls | 75 | Reserved for Future Growth | |
| 12 | Engine Indicating | 76 | Reserved For System Integrator | |
| 13 | Electrical Power | 77 | Airborne Auxiliary Power | |
| 14 | Auto Flight | 78 | Pneumatic | |
| 15 | Integrated Modular Avionics | 79 | Vacuum | |
| 16 | Engine Fuel And Control | 80 | Doors | |
| 17 | Fire Protection | 81 | Windows | |
| 18 | Fuel | 82 | Exhaust | |
| 19 | Indicating/Recording Systems: Central Computers | 83 | Folding Blades/Pylon | |
| 20 | Stabilizers | 84 | Exhaust: Collector/Nozzle | |
| 22 | Propellers/Propulsion | 86 | Air Conditioning: Distribution | |
| 23 | Rotors Flight Control | 87 | Air Conditioning: Compression | |
| 24 | Rotor(S) | 88 | Air Conditioning: Cooling | |
| 25 | Rotor Drive(S) | 89 | Communications: Satcom | |
| 26 | Tail Rotor | 90 | Communications: Interphone | |
| 27 | Tail Rotor Drive | 91 | Communications: Passenger Address, Entertainment And Comfort Available | |
| 28 | Exhaust: Thrust Reverser | 92 | Cabin Systems: Cabin Core System | |
| 29 | Air | 93 | Communications: Audio & Video Monitoring | |
| 30 | Power Plant | 94 | Indicating/Recording Systems: Automatic Data Reporting Systems | |
| 31 | Oil | 95 | Lights: Passenger Compartment | |
| 32 | Ignition | 96 | Exhaust: Noise Suppressor | |
| 33 | Ice And Rain Protection | 97 | Exhaust: Supplementary Air | |
| 34 | Landing Gear | 98 | Water Injection | |
| 35 | Landing Gear: Wheels And Brakes | 99 | Reserved For System Integrator | |
| 36 | Doors: Landing Gear | 100 | Reserved for Future Growth | |
| 37 | Doors: Monitoring And Operation | 101 | Reserved For System Integrator | |
| 38 | Doors: Passenger/Crew | 102 | Central Maintenance System (CMS) | |
| 39 | Indicating/Recording Systems | 103 | Cargo And Accessory Compartments | |
| 40 | Reserved For System Integrator | 104 | Indicating/Recording Systems: Recorders | |
| 41 | Reserved for Future Growth | 105 | Lights: Cargo And Service Compartments | |
| 42 | Reserved For System Integrator | 106 | Water/Waste | |
| 43 | Defensive Aid System | 107 | Cabin Systems | |
| 44 | Engine Turbine/Turbo Prop Ducted Fan/Unducted Fan | 108 | Cabin Systems: Cabin Mass Memory System | |
| 45 | Turbines | 109 | Cabin Systems: External Communication System | |
| 46 | Propulsion Augmentation | 110 | Cabin Systems: Inflight Entertainment System | |
| 47 | Accessory Gear-Boxes | 111 | Doors: Fixed Interior | |
| 48 | Hydraulic Power | 112 | Doors: Entrance Stairs | |
| 49 | Water Ballast | 113 | Vibration And Noise Analysis (Helicopter Only) | |
| 50 | Communications | 114 | Air Conditioning: Moisture/Air Contaminant Control | |
| 51 | Communications: Speech Communications | 115 | Equipment/Furnishings | |
| 52 | Navigation | 116 | Lights: Exterior | |
| 53 | Air Conditioning: Pressurization Control | 117 | Cabin Systems: Cabin Monitoring System | |
| 54 | Indicating/Recording Systems: Instrument & Control Panels | 118 | Cabin Systems: Miscellaneous Cabin System | |
| 55 | Indicating/Recording Systems: Independent Instruments | 119 | Standard Practices And Structures General | |
| 56 | Fuselage | 120 | Reserved For System Integrator | |
| 57 | Air Conditioning: Temperature Control | 121 | Reserved For System Integrator | |
| 58 | Communications: Data Transmission And Automatic Calling | 122 | Reserved For System Integrator | |
| 59 | Communications: Static Discharging | 123 | Galley Inserts | |
| 60 | Payload Handling (Military) | 124 | Reserved for Future Growth | |
| 61 | Communications: Integrated Automatic Tuning | 125 | Periodic Health Status Message (PHSM) | |
| 62 | Lights: Flight Compartment | 126 | Reserved for ARINC 826 SDL Target | |
| 63 | Lights | 127 | Temporary Test & Maintenance |