Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungsvorrichtung,
wie sie in Kommunikationsnetzen, z. B. in Funkkommunikationsnetzen
zum Einsatz kommen kann.The
The present invention relates to a data processing apparatus,
as used in communication networks, e.g. B. in radio communication networks
can be used.
Im
Bereich der konventionellen Technik sind Mobilfunknetze, die beispielsweise
zellular aufgebaut sind, bereits länger bekannt. Darüber
hinaus existieren auch sog. Multihop- bzw. Adhoc-Netzwerktarchitekturen,
die spontane Netzwerkbildung ermöglichen können.
Darüber hinaus sind auch hybride Konzepte bekannt, die
beispielsweise über ein Adhoc- oder Multihop-Netzwerk eine
Verbindung zu einem zellularen Netzwerk bzw. einem fest installierten
Netzwerk aufbauen können.in the
The area of conventional technology is mobile networks, for example
are cellular, have been known for some time. About that
In addition, there are also so-called multihop or ad hoc network architectures.
which can enable spontaneous networking.
In addition, hybrid concepts are also known
for example, via an ad hoc or multihop network
Connection to a cellular network or a fixed network
Network can build.
In
sog. Sensornetzwerken, werden zumeist mit Sensoren ausgerüstete
Sendeempfänger dazu verwendet, ad hoc ein Netzwerk zu bilden.
Das so gebildete Adhoc- oder Multihop-Netzwerk besteht grundsätzlich
aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten, die jeweils zumindest einen
Sendeempfänger und eine Prozessoreinheit aufweisen können.
In Multihop-Netzwerken werden Daten typischerweise von einem ersten
Netzwerkknoten, der Datenquelle, über eine Anzahl als Relaystationen
dienende weitere Netzwerkknoten, sog. Zwischenknoten zu einem zweiten
Netzwerkknoten, der Datensenke, übertragen. Dabei sind
der erste sowie der zweite Knoten grundsätzlich beliebig
wählbar. Ein Multihop-Netzwerk ermöglicht so einen
Datenaustausch zwischen Netzwerkknoten, die sich nicht gegenseitig
in deren Empfangsbereichen befinden, da dazwischen befindliche Netzwerkknoten
als Relaystationen zur Weiterleitung von Datenpaketen fungieren
können.In
Sensor networks are usually equipped with sensors
Transceiver used to form a network ad hoc.
The resulting ad hoc or multihop network basically exists
from a plurality of network nodes, each one at least
Transceiver and a processor unit may have.
In multihop networks, data is typically from a first one
Network node, the data source, about a number as relay stations
Serving further network nodes, so-called intermediate nodes to a second
Network node, the data sink, transmitted. There are
the first and the second node basically arbitrary
selectable. A multihop network allows such a
Data exchange between network nodes that are not mutually exclusive
located in their receiving areas, as there are intervening network nodes
act as relay stations for forwarding data packets
can.
Dazu
ist es jedoch notwendig, dass zwischen Datenquelle und Datensenke
eine Kette von Netzwerkknoten gebildet werden kann, deren Sende-/Empfangsbereiche
sich jeweils überlappen, so dass sich ein Datenpaket von
Netzwerkknoten zu Netzwerkknoten durch das Netzwerk hangeln kann, woraus
sich der Ausdruck Multihop (Multihop = englisch mehrere Sprünge),
ableitet.To
However, it is necessary that between data source and data sink
a chain of network nodes can be formed whose transmission / reception areas
overlap each other so that a data packet of
Network node to network nodes can shimmy through the network, from which
the expression Multihop (Multihop = English several jumps),
derives.
Ein
Datenaustausch in einem Multihop-Netzwerk erfolgt typischerweise über
schnurlose Kommunikation, wie beispielsweise über WLAN
= (Wireless Local Area Network), Bluetooth, RFID (RFID = Radio Frequency
Identifikation), usw.One
Data exchange in a multihop network is typically via
wireless communication, such as via WLAN
= (Wireless Local Area Network), Bluetooth, RFID (RFID = Radio Frequency
Identification), etc.
Problematisch
an konventionellen Verfahren zur Bildung von Multihop-Netzwerken
ist die Synchronisation. Diese kann erheblichen Rechenaufwand erfordern,
sowie einen hohen Energieaufwand beim Aufbau, zur Aufrechterhaltung
bzw. zur Optimierung des Netzwerks und der Datenkommunikation innerhalb
des Netzwerkes. Insbesondere bei Sensornetzwerken, die zur Datenerfassung
und Weiterleitung eingesetzt werden, ist eine hohe Batterielebensdauer
wünschenswert.Problematic
conventional methods of forming multihop networks
is the synchronization. This can require considerable computational effort,
and a high energy consumption during construction, to maintain
or to optimize the network and data communication within
of the network. Especially for sensor networks that are used for data acquisition
and forwarding, is a high battery life
desirable.
Um
eine stromsparende Kommunikation erreichen zu können, werden
meistens zeitsynchrone Verfahren eingesetzt. Sender und Empfänger
der verschiedenen Kommunikationspartner, das heißt Netzwerkknoten,
arbeiten dabei zeitlich synchron auf einer gemeinsamen Zeitbasis.
In anderen Worten wird eine zeitliche Funkrahmenstruktur geschaffen, die
verschiedene Zeiträume festlegt, sog. Zeitschlitze, zu
denen eine Kommunikation stattfinden kann. In aktiven Phasen findet
dabei eine Kommunikation statt, in der übrigen Zeit können
die Sendeempfänger abgeschaltet werden bzw. in einen Ruhezustand oder
auch Standby-Zustand gehen.Around
to be able to achieve a power-saving communication
mostly time-synchronous methods used. Sender and receiver
the different communication partners, ie network nodes,
work synchronously on a common timebase.
In other words, a temporal radio frame structure is created which
different periods defines, so-called time slots, too
where communication can take place. In active phases finds
doing a communication instead, in the remaining time can
the transceivers are switched off or in an idle state or
also go to standby state.
In
größeren oder großflächigen
Systemen, in denen die Teilnehmer nicht von allen anderen empfangen
werden, das heißt, in solchen Netzwerken, die auf die Weiterleitung
und damit auf die Kommunikation über mehrere Hops oder
Knoten ange wiesen sind, kann eine Verteilung der synchronen Zeitbasis über
Zwischenknoten erfolgen. Die Genauigkeit der Synchronisation ist
dabei für die Übertragung von Paketen auszulegen,
demzufolge kann dann eine Datenübertragung zwischen den
einzelnen Netzwerkknoten beliebig in den aktiven Phasen der Knoten
organisiert werden.In
larger or large area
Systems in which participants are not received by everyone else
be, that is, in such networks, on the forwarding
and thus to communication across multiple hops or
Nodes are indicated, a distribution of the synchronous time base on
Intermediate nodes. The accuracy of the synchronization is
to interpret it for the transmission of packets,
Consequently, then a data transfer between the
individual network nodes arbitrarily in the active phases of the nodes
get organized.
Die 7 zeigt
ein Beispiel eines Adhoc- oder Multihop-Netzwerks. 7 zeigt
einen Masternetzwerkknoten 700, der Synchronisationsinformation
oder Synchronisationspakete aussendet. Das Aussenden von Synchronisationsinformation
oder Paketen ist in der 7 durch Pfeile beschrieben,
die mit „Sync” beschriftet sind. 7 zeigt,
dass die Synchronisationsinformation die vom Master 700 ausgesendet
wird, von zwei Netzwerkknoten „0” und „5” empfangen
wird. Ferner zeigt die 7, dass der Netzwerkknoten „0” seinerseits
Synchronisationsinformationen oder Synchronisationspakete aussendet,
die dann wiederum von den Netzwerkknoten „1”, „2” und „3” empfangen
werden. Schließlich zeigt die 7 ferner,
dass auch der Knoten „1” seinerseits ein Synchronisationspaket
aussendet, welches wiederum vom Netzwerkknoten „4” empfangen
wird.The 7 shows an example of an ad hoc or multihop network. 7 shows a master network node 700 that sends out synchronization information or synchronization packets. The transmission of synchronization information or packets is in the 7 described by arrows labeled "Sync". 7 shows that the synchronization information is from the master 700 is received from two network nodes "0" and "5" is received. Furthermore, the shows 7 in that the network node "0" in turn transmits synchronization information or synchronization packets, which in turn are received by the network nodes "1", "2" and "3". Finally, the shows 7 Furthermore, that the node "1" in turn emits a synchronization packet, which in turn is received by the network node "4".
In
der 7 sind ferner eine Mehrzahl von beidseitigen Pfeilen
gezeigt, die mit „Data” beschriftet sind und eine
bidirektionale Kommunikation zwischen den jeweiligen Knoten anzeigt.In the 7 Also shown are a plurality of double-headed arrows labeled "Data" indicating bidirectional communication between the respective nodes.
In
dem Beispiel der 7 sendet der Masterknoten 700 Synchronisationsinformation
aus, die direkt von dem Knoten „0” und „5” empfangen
wird, woraufhin sich diese auf den Master, d. h. auf dessen Zeitbasis,
synchronisieren können. Nachdem die Knoten „0” und „5” einmal
synchron geworden sind, sind auch diese in der Lage, ihrerseits
Synchronsationspakete auszusenden. Dies ist in der 7 beispielhaft
für den Knoten „0” gezeigt. Nachdem der Knoten „0” seinerseits
Synchronisationspakete aussenden kann, können sich auch
die nachfolgenden Knoten auf den Knoten „0”, damit auch
auf den Master 700 synchronisieren. Das Beispiel der 7 zeigt,
wie sich die Synchronisationsinformation durch das Netzwerk hangelt,
das heißt, wie sie sich über mehrer Hops in dem
Netzwerk ausbreitet.In the example of 7 sends the master node 700 Synchronization information received directly from the node "0" and "5", whereupon they can synchronize to the master, ie on its time base. Once the nodes "0" and "5" have become synchronous, These are also able to send out syncronisation packages. This is in the 7 shown by way of example for node "0". After the node "0" in turn can send out synchronization packets, the following nodes can also access the node "0", thus also the master 700 synchronize. The example of 7 Figure 4 shows how the synchronization information travels through the network, that is, as it propagates across multiple hops in the network.
Zeitlich
betrachtet, wird Funkkommunikation häufig in sog. Funkrahmen
betrieben, wobei ein Funkrahmen eine vordefinierte Dauer hat, und
in sog. Slots oder Zeitschlitze, das heißt, definierte
Zeitbereiche innerhalb eines Rahmens eingeteilt sein kann. In einem
Beispiel könnte ein Master 700 seine Synchronisationsinformation
in einem ersten Slot oder Zeitschlitz eines Funkrahmens senden,
wobei der Funkrahmen eine Mehrzahl von Zeitschlitzen aufweisen könnte.
Nachdem die Knoten „0” und „5” im
Beispiel der 7 nun im ersten Slot des Funkrahmens die
Synchronisationsinformation des Masters 700 empfangen haben,
können diese beispielsweise in einem zweiten Zeitschlitz
im gleichen Funkrahmen ihrerseits Synchronisationsinformationen
aussenden, usw.In terms of time, radio communication is often operated in so-called radio frames, where a radio frame has a predefined duration and can be divided into so-called slots or time slots, that is to say defined time ranges within a frame. In one example, a master could 700 send its synchronization information in a first slot or time slot of a radio frame, which radio frame could have a plurality of time slots. After the nodes "0" and "5" in the example of 7 now in the first slot of the radio frame the synchronization information of the master 700 For example, in a second time slot, they can in turn send out synchronization information in the same radio frame, etc.
Dabei
entsteht, wie es beispielhaft in der 7 gezeigt
ist, eine Verteilung der Zeitsynchronisation in einer sogenannt
Baumstruktur, ausgehend von einem Taktmaster 700 der die
Zeitbasis vorgibt.It arises, as exemplified in the 7 is shown a distribution of the time synchronization in a so-called tree structure, starting from a clock master 700 which specifies the time base.
Jeder
Knoten im Netzwerk sucht nach gewissen Kriterien einen Taktvorgänger
aus. Beispielsweise ist der Master 700 in der 7 der
Taktvorgänger für die Netzwerkknoten „0” und „5”.
Jeder Knoten versucht demnach die Synchronisationspakete seines Vorgängers
zu empfangen. Bei erfolgreichem Empfang übernimmt er dessen
Zeitbasis und sendet die Synchronisationsinformation weiter, um
damit weiteren Knoten eine Synchronisation zu ermöglichen.
Die Auswahl eines Vorgängers kann dabei dynamisch erfolgen.
Wie bereits oben erläutert, kann ein Vorgänger
beispielsweise anhand einer Position eines Zeitschlitzes oder Slots
in einem Funkrahmen erkannt werden, in anderen Beispielen könnte
ein Vorgänger auch an einer bestimmten Sendefrequenz oder
einem bestimmten Code erkannt werden. Werden von einem Netzwerkknoten weitere
Knoten empfangen, das heißt, eine Mehrzahl von Synchronisationsinformationen,
so kann einer dieser Knoten nach gewissen Kriterien zum Vorgänger
gewählt werden, und dieser Netzwerkknoten folgt dann dessen
Synchronisationspaket. Ein Kriterium kann beispielsweise die Anzahl
von Hops sein, das heißt, eine Anzahl von Weiterleitungen,
die eine Synchronisationsinformation bereits erlebt hat. In anderen
Worten könnte ein Kriterium sein, die Weglänge,
gemessen in Anzahl von Hops, die eine Synchronisationsinformation
bereits erlebt hat. Ein anderes Kriterium könnte beispielsweise
die empfangene Feldstärke oder ein Signalrauschverhältnis
oder Ähnliches sein.Each node in the network searches for a clock predecessor according to certain criteria. For example, the master 700 in the 7 the clock predecessor for the network nodes "0" and "5". Each node therefore tries to receive the synchronization packets of its predecessor. Upon successful reception, it takes over its time base and transmits the synchronization information in order to enable further nodes to synchronize. The selection of a predecessor can be done dynamically. As already explained above, a predecessor can be recognized, for example, by means of a position of a time slot or slot in a radio frame, in other examples a predecessor could also be recognized at a specific transmission frequency or a specific code. If further nodes are received by a network node, that is to say a plurality of synchronization information, then one of these nodes can be selected as predecessor according to certain criteria, and this network node then follows its synchronization packet. For example, one criterion may be the number of hops, that is, a number of forwarders that have already experienced synchronization information. In other words, one criterion could be the path length, measured in number of hops, which has already experienced synchronization information. Another criterion could be, for example, the received field strength or a signal-to-noise ratio or the like.
Probleme
können bei diesen Netzwerkarchitekturen und Protokollen
auftreten, wenn ein Knoten den Kontakt zu seinem Vorgänger
verliert, was beispielsweise durch eine Übertragungsstörung
geschehen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass zunehmend auch mobile
Adhoc-Netzwerke bzw. Multihop-Netzwerke zum Einsatz kommen, bei
denen die einzelnen Netzwerkknoten mobil sind. In solchen Fällen
ist es leicht vorstellbar, dass sich ein Vorgänger aus
der Funkreichweite weg bewegt, so dass plötzlich die Synchronisationsinformationen
eines Vorgängers nicht mehr zur Verfügung stehen
kann. Ein solches Beispiel ist in der 8 dargestellt.Problems can occur with these network architectures and protocols when a node loses contact with its predecessor, which may be due, for example, to a transmission failure. It should be noted that increasingly mobile ad hoc networks or multihop networks are used, in which the individual network nodes are mobile. In such cases, it is easy to imagine that a predecessor moves away from the radio range, so suddenly the synchronization information of a predecessor can no longer be available. Such an example is in the 8th shown.
Die 8 zeigt
das gleiche Adhoc-Netzwerk, wie es bereits anhand der 7 beschrieben wurde.
Wie bereits oben erläutert, entsteht die Synchronisation
des gesamten Netzwerkes, ausgehend von Synchronisationsinformation,
die zwischen dem Master 700 und dem Knoten „0” ausgetauscht
wird. 8 zeigt nun exemplarisch, dass die Funkübertragung
zwischen dem Master 700 und dem Netzwerkknoten „0” gestört
sei, woraufhin sich für den Knoten „0” prinzipiell
zwei Möglichkeiten bieten.The 8th shows the same adhoc network as it already does 7 has been described. As already explained above, the synchronization of the entire network arises, based on synchronization information, between the master 700 and the node "0" is exchanged. 8th shows by way of example that the radio transmission between the master 700 and the network node "0" is disturbed, whereupon there are basically two possibilities for the node "0".
Die
erste Möglichkeit wäre, dass der Knoten „0” basierend
auf einer eigenen Zeitbasis weiterhin Synchronisationspakete bzw.
Synchronisationsinformationen aussendet. Dies hätte dann
zur Konsequenz, dass das Teilnetz, welches dann mit dem Knoten „0” beginnt,
in sich synchron bleibt und damit eine teilnetzinterne Kommunikation
weiterhin möglich ist. Allerdings ist problematisch, dass
nun im Gesamtnetz mehrere Zeitbasen existieren. Durch die Drift
der lokalen Uhren, z. B. im Master und Knoten „0”,
wird sich die Synchronisationsinformation oder werden sich die Synchronisationspakete
im Teilnetz zeitlich verschieben, so dass nach einer gewissen Zeit
eine Kommunikation zum Rest des synchronen Hauptnetzes, beispielsweise
zwischen dem Knoten „1” und „5” nicht
mehr möglich ist, da die aktiven Phasen nicht mehr zeitgleich
und auseinander gedriftet sind. Dies ist in der 8 beispielhaft
durch die durchgestrichenen Pfeile dargestellt.The first possibility would be that the node "0" continues to send out synchronization packets or synchronization information based on its own time base. This would have the consequence that the subnet, which then starts with the node "0", remains in sync and thus a subnetwork internal communication is still possible. However, it is problematic that now there are several time bases in the overall network. Due to the drift of local clocks, z. As in the master and node "0", the synchronization information or the synchronization packets will move in the subnet in time, so that after a certain time a communication to the rest of the synchronous main network, for example, between the nodes "1" and "5" not is more possible because the active phases are no longer drifting at the same time and apart. This is in the 8th exemplified by the crossed-out arrows.
In
anderen Worten zeigt die 8, dass, wenn die Synchronisationsverbindung
zwischen dem Master 700 und dem Netzwerkknoten „0” abreißt,
das Teilnetz, das die Netzwerkknoten „0”, „1”, „2”, „3” und „4” umfasst,
zu dem Hauptnetz, welches den Masterknoten 700 und den
Netzwerkknoten „5” umfasst, asynchron wird. Aufgrund
der aufeinandergedrifteten Zeitbasen ist dann eine Interteilnetzkommunikation problematisch.In other words, that shows 8th that if the synchronization connection between the master 700 and demolishing the network node "0", the subnet comprising the network nodes "0", "1", "2", "3" and "4", to the main network, which is the master node 700 and the network node "5" becomes asynchronous. Due to the time bases drifted apart, an internet subnet communication is problematic.
Eine
weitere Möglichkeit wäre, dass der Knoten „0” die
Aussendung seiner Synchronisationsinformation bzw. der Synchronisationspakete
einstellt, was zur Konsequenz hätte, dass alle nachfolgenden Knoten
keine Synchronisationspakete mehr erhalten würden und jeweils
einen neuen Taktvorgänger suchen würden, bzw.
den Taktvorgänger wechseln würden. Eine Datenkommunikation
wäre dann auch teilnetzintern zu diesem Zeitpunkt nicht
mehr möglich.Another possibility would be that the kno "0" sets the transmission of its synchronization information or the synchronization packets, which would have the consequence that all subsequent nodes would no longer receive synchronization packets and each would search for a new clock predecessor, or would change the clock predecessor. Data communication would not be possible even at this time within the subnetwork.
Die
konventionellen Konzepte, haben damit eine ganze Reihe von Nachteilen
bzw. Problemen. Sendet ein Knoten weiter ein Synchronisationssignal aus,
ist für die nachfolgenden Knoten nicht erkennbar, dass
das Teilnetz nicht mehr zum Master synchron ist, das heißt,
es ist gar nicht erkennbar, dass das Teilnetz nicht mehr das Hauptnetz
ist. Obwohl beispielsweise der Knoten „1” immer
noch synchron zu seinem Vorgänger, nämlich den
Knoten „0” ist, kann dieser nicht mehr mit dem
Knoten „5” kommunizieren.The
Conventional concepts have a number of disadvantages
or problems. If a node continues to send a synchronization signal,
is not recognizable for the following nodes
the subnet is no longer synchronous to the master, that is,
it is not obvious that the subnet is no longer the main network
is. For example, although node "1" always
still in sync with its predecessor, namely the
Node is "0", it can no longer with the
Communicate node "5".
Da
nachfolgende Knoten, wie beispielsweise die Knoten „2”, „3” und „4”,
keine Kenntnis davon haben, dass die Synchronisationsverbindung
zwischen Master 700 und Knoten „0” abgerissen
ist, unternehmen diese auch keine Versuche, zu eventuell noch zum
Master synchronen Teilnetzen zu wechseln.Because subsequent nodes, such as nodes "2", "3" and "4", have no knowledge of the synchronization connection between master 700 and node "0" is torn off, they also make no attempts to switch to possibly synchronous to the master subnets.
Kommen
neue Netzwerkknoten hinzu, das heißt, sind unsynchrone
Netzwerkknoten vorhanden, die sich auf die Suche nach Synchronisationspaketen
bzw. Synchronisationsinformation begeben, so können sich
diese beispielsweise auf ein asynchrones Teilnetz synchronisieren.
Dies ist problematisch, weil diese dann nicht mit allen Knoten im
Netz kommunizieren können, es können sich sog.
Netzwerkinseln ausbilden, in denen intern eine Kommunikation möglich
ist, jedoch keine Kommunikation nach oder von außen erfolgen
kann.Come
new network nodes, that is, are unsynchronized
Network nodes exist that are looking for synchronization packages
or synchronization information, so can
For example, synchronize them to an asynchronous subnet.
This is problematic because these are not compatible with all the nodes
Network can communicate, so-called.
Training network islands in which communication is possible internally
is, however, no communication to or from outside
can.
Ein
weiteres Problem ist, dass, nachdem ein Teilnetz erst einmal synchron
geworden ist, beispielsweise eine Situation entstehen kann, in der
der Knoten „0” eine Synchronisationsinformation
von dem Knoten „4” empfängt, das heißt,
eine Synchronisationskommunikation im Kreis geschieht. In anderen Worten
würde der Netzwerkknoten „1” ein Synchronisationspaket
vom Netzwerkknoten „0” empfangen, der Netzwerkknoten „4” würde
ein Synchronisationspaket vom Netzwerkknoten „1” empfangen
und schließlich würde Netzwerkknoten „0” wieder
das Synchronisationspaket vom Netzwerkknoten „4” empfangen,
womit sich der Kreis schließen würde. Es könnte
dann vorkommen, dass bei der Auswahl eines neuen Vorgängers,
sich der Knoten „0” dauerhaft auf den Knoten „4” synchronisiert,
der sich dadurch bildende Kreis, in dem jeder Netzwerkknoten glaubt,
synchron zu sein und zum Netzwerk zu gehören, kann äußerst
nachteilig sein, wenn die Kommunikation zu diesem Kreis, oder auch
einer Insel, gänzlich ab reißt. In anderen Worten
kann sich ein autarkes Subnetz ausbilden, das vom Rest des umgebenden
Netzes abgekoppelt ist.One
Another problem is that, after a subnet is first in sync
For example, a situation may arise in which
the node "0" synchronization information
receives from the node "4", that is,
a synchronization communication in a circle happens. In other words
the network node "1" would be a synchronization packet
from the network node "0", the network node would be "4"
receive a synchronization packet from the network node "1"
and finally, network node would become "0" again
receive the synchronization packet from the network node "4",
which would close the circle. It could
then happen that when choosing a new predecessor,
node "0" is permanently synchronized to node "4",
the resulting circle in which each network node believes
Being in sync and belonging to the network can be extreme
be detrimental when communicating to this circle, or even
an island, completely rips off. In other words
can form a self-sufficient subnet, that of the rest of the surrounding
Network is disconnected.
Im
Rahmen der konventionellen Technik ist ferner das SMAC-Protokoll
(SMAC = Sleeping Medium Access Control) bekannt, vgl. Medium
Access Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor
Networks, Wei Ye, John Heidemann and Deborah Estrin, IEE Communcations
Letters Vol. 12 Nr. 3, Seiten 493 bis 506, Juni 2004 , und ”Medium Access
Control in Wireless Sensor Networks”, Wei Ye und John Heidemann,
Wireless sensor networks, Taieb Znati, Krishna M., SIVALINGAM und
CAULIGE RAGHAVENDRA, KLUWER Academic Publishers, Mai 2004 .
Dort werden beispielsweise Verfahren vorgestellt, bei denen sich
Netzwerkknoten auf einen oder mehrere andere Knoten zeitlich synchronisieren,
indem sie sich mehrere Zeitbasen speichern. Dies ist insbesondere
hinsichtlich des Stromverbrauches ungünstig und wirkt sich
nachteilig auf die Systemkapazität aus. Asynchrone Zeitbasen
in Teilnetzen produzieren gegenseitige Störung, führen
damit zu Übertragungsfehlern und mindern die Kommunikationsqualität
in einem Netz.In the context of conventional technology, the SMAC protocol (SMAC = Sleeping Medium Access Control) is also known, cf. Medium Access Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks, Wei Ye, John Heidemann and Deborah Estrin, IEE Communications Letters Vol. 12 No. 3, pp. 493-506, June 2004 , and Wireless Access Networks, Taie Znati, Krishna M., SIVALINGAM and CAULIGE RAGHAVENDRA, KLUWER Academic Publishers, May 2004 , There, for example, methods are presented in which network nodes synchronize in time to one or more other nodes by storing multiple time bases. This is particularly unfavorable in terms of power consumption and adversely affects the system capacity. Asynchronous time bases in subnetworks produce mutual interference, thus leading to transmission errors and reducing the quality of communication in a network.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datenverarbeitungsvorrichtung
zu schaffen, die Asynchronität in Funknetzwerken besser
unterbinden kann.It
The object of the present invention is a data processing device
to create better asynchronism in wireless networks
can prevent.
Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung
gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Kommunikation
gemäß Anspruch 18.The
Task is solved by a data processing device
according to claim 1 and a method of communication
according to claim 18.
Der
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Möglichkeit
zu schaffen, eine Synchronisationsinformation zu identifizieren,
das heißt, die Synchronisationsinformation beispielsweise
eines Masternetzwerkknotens von der Synchronisationsinformation
eines „anderen Netzwerkknotens” zu unterscheiden.Of the
The core idea of the present invention is a possibility
to provide synchronization information,
that is, the synchronization information, for example
a master network node from the synchronization information
of a "different network node".
In
Ausführungsbeispielen können beispielsweise Synchronisationsquellenidentifikationen
bezüglich Synchronisationsinformationen übertragen werden.
Beispielsweise könnte in einem Ausführungsbeispiel
jeder Knoten in einem Synchronisationspaket Informationen aussenden,
die Aufschluss darüber geben, welcher Knoten die Quelle
des Synchronisationspakets ist. Empfängt ein Knoten ein
gültiges Synchronisationspaket, so kann er die darin enthaltene
Angabe der Identifikation der Synchronisationsquelle übernehmen
und diese in einem eigenen Synchronisationspaket weiterleiten.In
Embodiments may include, for example, synchronization source identifications
regarding synchronization information.
For example, in one embodiment
every node in a synchronization packet send out information,
which give information about which node the source
of the synchronization packet. Receives a knot
valid synchronization package, so it can contain the included
Enter the identification of the synchronization source
and forward them in their own synchronization package.
Für
den Fall, dass ein Knoten kein gültiges Synchronisationspaket
empfängt, das heißt, sich auch nicht in einem
synchronen oder asynchronen Teilnetz befindet, kann ein Knoten ein
selbstgeneriertes Synchronisationspaket aussenden, aus dem hervorgeht,
dass die Quelle eben kein Masternetzwerkknoten war, bzw. in dem
die Identifikation der Synchronisationsquelle die Identifikation
des aussendenden Knotens selbst aufweist.In the event that a node does not receive a valid synchronization packet, that is, is not in a synchronous or asynchronous subnet, a node may become self-generated Sent synchronization packet, which shows that the source was just not a master network node, or in which the identification of the synchronization source has the identification of the transmitting node itself.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bieten somit den Vorteil, dass Synchronisationsinformation
insofern identifiziert werden kann, als dass Netzwerkknoten die
eine Synchronisationsinformation empfangen, daraus ableiten können,
ob sie zu einem Masternetzwerkknoten gehört oder nicht. Gehört
die Synchronisationsinformation zu einem Masternetzwerkknoten, in
anderen Worten war die Quelle der Synchronisationsinformation ein
Masternetzwerkknoten, so handelt es sich um ein Hauptnetz. Ist eine
empfangene Synchronisationsinformation nicht von einem Masternetzwerkknoten
ausgegangen, so handelt es sich um ein Teilnetz.embodiments
The present invention thus offers the advantage that synchronization information
can be identified insofar as that network nodes the
receive a synchronization information, derived from it,
whether or not it belongs to a master network node. Belongs
the synchronization information to a master network node, in
in other words, the source of synchronization information was on
Master network node, so it is a main network. Is a
received synchronization information not from a master network node
assumed, it is a subnet.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bieten ferner den Vorteil, dass durch
ein solches Verfahren sichergestellt werden kann, dass auch weit
entfernte Knoten, das heißt, solche, die über
mehrere Hops kommunizieren, über die Information verfügen
können, ob der Synchronisationsquellknoten ein Masternetzwerkknoten
war oder nicht, bzw. eine Identifikation der ursprünglichen Quelle
des Synchronisationspakets oder der Synchronisationsinformation
aufweist.embodiments
The present invention further provide the advantage that by
Such a procedure can be ensured that far too
remote nodes, that is, those that are over
communicate several hops that have information
can see if the synchronization source node is a master network node
or not, or an identification of the original source
of the synchronization packet or the synchronization information
having.
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung anhand der beiliegenden Figuren im Detail erläutert,
es zeigen:in the
Following are embodiments of the present
Invention explained in detail with reference to the attached figures,
show it:
1 ein
Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitungsvorrichtung; 1 an embodiment of a data processing device;
2 ein
Beispiel eines Adhoc-Netzwerkes; 2 an example of an ad hoc network;
3 ein
Beispiel mehrerer Schichten in einem Adhoc-Netzwerk; 3 an example of multiple layers in an ad hoc network;
4 ein
Ausführungsbeispiel eines Funkrahmens; 4 an embodiment of a radio frame;
5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Funkrahmens; 5 another embodiment of a radio frame;
6 ein
Beispiel zweier asynchroner Funkrahmen; 6 an example of two asynchronous radio frames;
7 ein
Beispiel eines Adhoc- oder Multihop-Netzwerkes; und 7 an example of an ad hoc or multihop network; and
8 ein
Beispiel einer Datenunterbrechung in einem Adhoc- oder Multihop-Netzwerk. 8th an example of a data break in an ad hoc or multihop network.
Die 1 zeigt
eine Datenverarbeitungsvorrichtung 100 zur Kommunikation
mit anderen Datenverarbeitungsvorrichtungen, wobei eine Datenverarbeitungsvorrichtung
als Master- oder Slave-Datenverarbeitungsvorrichtung ausgebildet
sein kann. Die Datenverarbeitungseinrichtung 100 der 1 weist eine
Kommunikationseinrichtung 110 auf, die ausgebildet ist,
um Synchronisationsinformation von anderen Datenverarbeitungsvorrichtungen
zu empfangen und an andere Datenverarbei tungsvorrichtungen zu senden.
Ferner weist die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 eine
Steuereinrichtung 120 auf, die ausgebildet ist, um mit
anderen Datenverarbeitungsvorrichtungen eine synchrone Zeitbasis
zur Kommunikation aufzubauen, wobei die Steuereinrichtung ferner
ausgebildet ist, um die synchrone Zeitbasis, basierend auf einer
Weiterleitung empfangener Synchronisationsinformation oder basierend
auf generierter Synchronisationsinformation aufzubauen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 weist
ferner eine Einrichtung 130 zum Erzeugen eines Indikators
auf, der anzeigt, ob eine Synchronisationsinformation von einer Masterdatenverarbeitungsvorrichtung
generiert wurde, wobei die Kommunikationseinrichtung 110 ausgebildet
ist, um den Indikator mit einer Synchronisationsinformation zu senden.The 1 shows a data processing device 100 for communication with other data processing devices, wherein a data processing device may be designed as a master or slave data processing device. The data processing device 100 of the 1 has a communication device 110 , which is adapted to receive synchronization information from other data processing devices and to send to other Datenverarbei processing devices. Furthermore, the data processing device 100 a control device 120 configured to establish with other data processing devices a synchronous time base for communication, wherein the control device is further configured to set up the synchronous time base based on a forwarding of received synchronization information or based on generated synchronization information. The data processing device 100 also has a device 130 for generating an indicator indicating whether synchronization information has been generated by a master data processing device, wherein the communication device 110 is designed to send the indicator with a synchronization information.
Die 1 zeigt
ferner zwischen der Steuereinrichtung 120 und der Einrichtung 130 zum
Erzeugen des Indikators einen gestrichelten Pfeil, der andeutet,
dass optional die Steuereinrichtung 120 auch die Einrichtung 130 zum
Erzeugen des Indikators steuern kann.The 1 also shows between the controller 120 and the facility 130 for generating the indicator a dashed arrow, indicating that optionally the control means 120 also the decor 130 to control the generation of the indicator.
In
Ausführungsbeispielen von Datenverarbeitungsvorrichtungen 100 kann
der Indikator anhand eines zusätzlichen Bits, eines sog.
Flags, bereitgestellt werden. In anderen Worten wird zusammen mit
einer Synchronisationsinformation ein zusätzliches Bit
bereitgestellt, dessen Wert anzeigt, ob die Quelle der Synchronisationsinformation
eine Master- oder Slave-Datenverarbeitungsvorrichtung war. Im Folgenden
wird unter Synchronisationsinformation eine Information verstanden,
die beispielsweise im Rahmen einer Funkkommunikation zwischen Datenverarbeitungsvorrichtungen
ausgetauscht werden kann. Die Begriffe Synchronisationspaket, Synchronisationston,
Synchronisationssignal, Synchronisationskanal usw. können
synonym dazu verwendet werden. In anderen Worten kann die Synchronisationsinformation
ein Funksignal bei einer bestimmten Frequenz sein, ein sog. Leucht-
oder Leit-Feuer (oder englisch beacon), ein Synchronisationskanal, im
Sinne eines pulsierenden Signals, ein bestimmter Code, z. B. eine
Spreizsequenz, die Synchronisationsinformation trägt, usw.In embodiments of data processing devices 100 The indicator can be provided on the basis of an additional bit, a so-called flag. In other words, an additional bit is provided along with synchronization information, the value of which indicates whether the source of the synchronization information was a master or slave data processing device. In the following, synchronization information is understood as information that can be exchanged, for example, in the context of radio communication between data processing devices. The terms synchronization packet, synchronization tone, synchronization signal, synchronization channel, etc. can be used synonymously. In other words, the synchronization information may be a radio signal at a certain frequency, a so-called beacon or beacon, a synchronization channel, in the sense of a pulsating signal, a certain code, e.g. B. a spreading sequence that carries synchronization information, etc.
In
Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung 120 ausgebildet
sein, um bei einer Weiterleitung einer Synchronisationsinformation
ferner eine Information darüber bereitzustellen, wie oft
die Synchronisationsinformation bereits weitergeleitet wurde. 2 illustriert
ein Beispiel eines Adhoc-Netzwerkes. In dem Beispiel der 2 sei
angenommen, dass ein Masternetzwerkknoten bzw. eine Masterdatenverarbeitungsvorrichtung 200 eine
Synchronisationsinformation aussendet. Im Folgenden werden die Begriffe
Datenverarbeitungsvorrichtung, Netzwerkknoten, Knoten usw. synonym
verwendet. Dabei kann es sich um Ausführungsbeispiele der oben
beschriebenen Datenverarbeitungsvorrichtung 100 handeln.In embodiments, the control device 120 be configured to further provide, when forwarding synchronization information, information about how often the synchronization information has already been forwarded has been. 2 illustrates an example of an ad hoc network. In the example of 2 Assume that a master network node or a master data processing device 200 sends a synchronization information. In the following, the terms data processing device, network nodes, nodes, etc. are used synonymously. These may be exemplary embodiments of the data processing device described above 100 act.
Gemäß dem
Beispiel der 2 sendet der Masternetzwerkknoten 200 eine
Synchronisationsinformation aus, die eine gewisse Reichweite hat,
wobei die Reichweite der Synchronisationsinformation des Masternetzwerkknotens 200 durch
eine gestrichelte Linie 205 beispielhaft angezeigt ist.
Das Beispiel der 2 zeigt eine Vielzahl von Datenverarbeitungsvorrichtungen,
die als Slave-Netzwerkknoten ausgebildet sind und die mit „S” bezeichnet
sind. Diejenigen Slave-Netzwerkknoten, die durch gestrichelte Linien
dargestellt sind, seien nur der Vollständigkeit halber
angegeben. Im Folgenden werden nur die Slave-Netzwerkknoten 210, 220 und 230 betrachtet.According to the example of 2 sends the master network node 200 a synchronization information having a certain range, wherein the range of the synchronization information of the master network node 200 by a dashed line 205 is displayed as an example. The example of 2 shows a plurality of data processing devices, which are designed as slave network nodes and which are denoted by "S". Those slave network nodes represented by dashed lines are given only for the sake of completeness. In the following, only the slave network nodes 210 . 220 and 230 considered.
Gemäß der 2 befindet
sich der Slave-Netzwerkknoten 210 im Sende-Empfangsbereich des
Masternetzwerkknotens 200, und empfängt demzufolge
dessen Synchronisationsinformation. Der Slave-Netzwerkknoten 210 wird
nur beispielhaft betrachtet, wie die 2 zeigt,
befinden sich im Sendeempfangsbereich des Masternetzwerkknotens 200 noch
weitere Slave-Netzwerkknoten.According to the 2 is the slave network node 210 in the transmit-receive area of the master network node 200 , and accordingly receives its synchronization information. The slave network node 210 is considered only as an example, as the 2 shows are in the transceiver area of the master network node 200 even more slave network nodes.
Die
sich im direkten Empfangsbereich 205 des Masternetzwerkknotens 200 befindlichen
Slave-Netzwerkknoten werden auch als Schicht 1 oder Layer 1 Netzwerkknoten
bezeichnet. Diese sind nun in der Lage, die Synchronisationsinformationen,
die sie vom Masternetzwerkknoten 200 empfangen haben, weiterzuleiten.
Beispielhaft wird nun also der Netzwerkknoten 210 seinerseits
eine Synchronisationsinformation aussenden, wobei die Reichweite
aller Schicht 1 Slave-Netzwerkknoten durch den Bereich 215 angegeben
ist. In anderen Worten leiten diejenigen Slave-Netzwerkknoten, die
die Synchronisationsinformation von dem Masternetzwerkknoten 200 direkt
empfangen haben, diese ihrerseits weiter.Located in the direct reception area 205 of the master network node 200 located slave network nodes are also referred to as Layer 1 or Layer 1 network node. These are now able to get the synchronization information they receive from the master network node 200 have received, forward. By way of example, the network node will now be exemplary 210 in turn send synchronization information, the range of all layer 1 slave network nodes through the area 215 is specified. In other words, those slave network nodes that forward the synchronization information from the master network node 200 have received directly, these in turn continue.
Wie
bereits oben erwähnt, können die Slave-Netzwerkknoten
dabei ausgebildet sein, um bei einer Weiterleitung anzuzeigen, dass
sie die Synchronisationsinformationen direkt vom Masternetzwerkknoten 200 empfangen
haben, also dass sie zur Schicht 1 gehören. Diejenigen
Slave-Netzwerkknoten, die die Synchronisationsinformation vom Master-Masternetzwerkknoten 200 nicht
direkt empfangen haben, wohl aber die Synchronisationsinformation
der Slave-Netzwerkknoten der Schicht 1 empfangen, werden auch Schicht
2 oder Layer 2 Slave-Netzwerkknoten genannt, von denen in der 2 beispielhaft
der Slave-Netzwerkknoten 220 bezeichnet ist. In anderen
Worten bestimmt der Sendeempfangsbereich 205 des Masternetzwerkknotens 200 die
Schicht 1, derjenige Bereich zwischen dem Sendeempfangsbereich 205 des
Masternetzwerkknotens 200 und dem Sendeempfangsbereich
aller Schicht 1 Slave-Netzwerkknoten 215 bestimmt die Schicht
2, usw.As already mentioned above, the slave network nodes can be designed to indicate, when forwarded, that they receive the synchronization information directly from the master network node 200 that they belong to layer 1. Those slave network nodes that receive the synchronization information from the master master network node 200 have not received directly, but receive the synchronization information of the slave network node of the layer 1, Layer 2 or Layer 2 are also called slave network nodes, of which in the 2 for example, the slave network node 220 is designated. In other words, the transmission reception area determines 205 of the master network node 200 the layer 1 , the area between the transceiver area 205 of the master network node 200 and the transceiver area of all layer 1 slave network nodes 215 determines the layer 2, etc.
In
analoger Weise leiten nun alle Slave-Netzwerkknoten, z. B. Slave-Netzwerkknoten 220,
die aus der Schicht 1 empfangene Synchronisationsinformation weiter.
Diejenigen Netzwerkknoten, die die Synchronisationsinformation weder
direkt vom Master 200, noch von der Schicht 1, noch von
der Schicht 2 empfangen haben, gehören in dem Beispiel
der 2 der Schicht 3 an, z. B. Slave-Netzwerkknoten 230.
In anderen Worten bilden alle diejenigen Slave-Netzwerkknoten die
Schicht 3, die die Synchronisationsinformation der Slave-Netzwerkknoten
der Schicht 2 empfangen, nicht jedoch diejenigen der Schicht 1 oder
direkt vom Master.In an analogous way, all slave network nodes, eg. B. slave network node 220 , the synchronization information received from layer 1. Those network nodes that do not receive the synchronization information directly from the master 200 , still received from layer 1, nor from layer 2, belong in the example of 2 the layer 3, z. B. slave network node 230 , In other words, all those slave network nodes form layer 3 which receive the synchronization information of the layer 2 slave network nodes, but not those of layer 1 or directly from the master.
Die 3 illustriert
noch einmal ein Beispiel, wie eine Architektur in einem Adhoc-Netzwerk
zustande kommt. Die 3 zeigt den Master-Netzwerkknoten 200,
dessen Sende-Empfangsbereich durch die gestrichelte Linie 205 begrenzt
ist. Diejenigen Slave-Netzwerkknoten 301, die sich innerhalb des
Sende-Empfangsbereichs 205 befinden, bilden die Schicht
1, zum Beispiel Slave-Netzwerkknoten 210. Die Slave-Netzwerkknoten 301 der
Schicht 1 haben ihrerseits einen Sendeempfangsbereich, der in der 3 durch
die gestrichelte Linie 215 begrenzt ist. Die Slave-Netzwerkknoten 302,
die sich zwischen der Grenze 205 des Sende-Empfangsbereichs
des Master-Netzwerkknotens 200 und der Grenze 215 des
Sendeempfangsbereichs der Schicht 1 Slave-Netzwerkknoten befinden,
bilden die Schicht 2, z. B. Slave-Netzwerkknoten 220.The 3 illustrates once again an example of how an architecture in an ad hoc network comes about. The 3 shows the master network node 200 whose transmission-reception range is indicated by the dashed line 205 is limited. Those slave network nodes 301 that are within the transmit-receive range 205 Form the layer 1, for example slave network nodes 210 , The slave network nodes 301 The layer 1 in turn have a transceiver, which in the 3 through the dashed line 215 is limited. The slave network nodes 302 that is between the border 205 the transmit-receive range of the master network node 200 and the border 215 of the transmission reception area of the layer 1 slave network node, form the layer 2, z. B. slave network node 220 ,
Die
Knoten der Schicht 2 wiederholen wiederum die Synchronisationsinformation
und haben ihrerseits eine Grenze 225 ihres Sendeempfangsbereichs,
wobei nunmehr die Knoten im Bereich 303 zwischen der Grenze 215 des
Sendeempfangsbereichs der Schicht 1 Knoten und der Grenze 225 des Sende-Empfangsbereichs
der Schicht 2 Knoten, die Schicht 3 bilden, z. B. Slave-Netzwerkknoten 230.
In analoger Weise bildet sich eine Schicht 4 bzw. 304 aus,
die durch die Grenze 235 des Sende-Empfangsbereichs der
Slave-Netzwerkknoten der Schicht 3 gebildet wird, z. B. Slave-Netzwerkknoten 240.The layer 2 nodes in turn repeat the synchronization information and in turn have a limit 225 their transceiver, where now the nodes in the area 303 between the border 215 the transmission reception area of the layer 1 node and the boundary 225 the transmission-reception area of the layer 2 nodes forming layer 3, z. B. slave network node 230 , In an analogous manner, a layer 4 or 304 out through the border 235 the transmission-reception area of the layer-3 slave network nodes is formed, e.g. B. slave network node 240 ,
In
Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung 120 ausgebildet
sein, um aus einer Synchronisationsinformation eine zeitliche Lage
eines Funkrahmens abzuleiten. Dies soll beispielhaft an der 4 näher
erläutert werden.In embodiments, the control device 120 be formed to derive a temporal position of a radio frame from a synchronization information. This is an example of the 4 be explained in more detail.
Die 4 zeigt
zwei aufeinanderfolgende Funkrahmen 401 und 402,
die auch als Frames bezeichnet werden. Jeder der beiden Funkrahmen 401 und 402 ist
dabei in Zeitschlitze 411 bis 415 eingeteilt,
die auch als Slots bezeichnet werden. Die Angaben der Zeitschlitze
sind für den Funkrahmen 402 weggelassen worden,
da die Struktur eines Funkrahmens am Beispiel des Funkrahmens 401 weiter
erläutert werden wird.The 4 shows two consecutive radio frames 401 and 402 which are also called frames. Each of the two radio frames 401 and 402 is in time slots 411 to 415 divided, which are also referred to as slots. The indications of the time slots are for the radio frame 402 has been omitted, since the structure of a radio frame is exemplified by the radio frame 401 will be explained further.
Die 4 zeigt,
dass der Funkrahmen 402 eine Wiederholung des Funkrahmens 401 darstellt. In
einem Ausführungsbeispiel sendet ein Masternetzwerkknoten 200 beispielsweise
im ersten Zeitschlitz des Funkrahmens 401 Synchronisationsinformation 420 aus.
Die Synchronisationsinformationen 420 wird von den Slave-Netzwerkknoten
der Schicht 1 empfangen, und im zweiten Zeitschlitz 412 wiederholt,
wobei die Synchronisationsinformation 421, die von den
Slave-Netzwerkknoten der Schicht 1 ausgesendet wird, im Ausführungsbeispiel
der 4 eine Kennung 1 aufweist. In Ausführungsbeispielen
kann diese Kennung dazu verwendet werden, Netzwerkknoten nachfolgender
Schichten mitzuteilen, aus welcher Schicht eine Synchronisationsinformation stammt.
Die Synchronisationsinformation 421 wird von den Slave-Netzwerkknoten
der Schicht 2 empfangen, die wiederum im nachfolgenden Zeitschlitz 413 die
Synchronisationsinformation 422 ihrerseits aussenden, wobei
im Ausführungsbeispiel der 4 ebenfalls
eine Kennung 2 gesendet wird. In analoger Weise wiederholen die
Netzwerkknoten der Schicht 3 im Zeitschlitz 414, sowie
die Netzwerkknoten der Schicht 4 im Zeitschlitz 415 die
Synchronisationsinformation.The 4 shows that the radio frame 402 a repetition of the radio frame 401 represents. In one embodiment, a master network node is transmitting 200 for example, in the first time slot of the radio frame 401 synchronization information 420 out. The synchronization information 420 is received by the Layer 1 slave network nodes, and in the second time slot 412 repeated, the synchronization information 421 emitted by the layer 1 network nodes, in the embodiment of FIG 4 has an identifier 1. In embodiments, this identifier can be used to inform network nodes of subsequent layers, from which layer a synchronization information originates. The synchronization information 421 is received by the layer 2 slave network nodes, which in turn are in the subsequent timeslot 413 the synchronization information 422 in turn send out, in the embodiment of the 4 also an identifier 2 is sent. In an analogous manner, the network nodes repeat the layer 3 in the timeslot 414 , as well as the network nodes of layer 4 in time slot 415 the synchronization information.
In
Ausführungsbeispielen wird zusätzlich zur Synchronisationsinformation
ein Indikator 430 ausgesendet, der in den Zeitschlitzen 411 bis 415 im Ausführungsbeispiel
der 4 wiederholt wird. Im Ausführungsbeispiel
der 4 zeigt der Indikator 430 an, dass die
Synchronisationsinformation, die weitergeleitet wird, ursprünglich
von einem Masternetzwerkknoten 200 stammt.In embodiments, in addition to the synchronization information, an indicator 430 sent out in the time slots 411 to 415 in the embodiment of 4 is repeated. In the embodiment of 4 shows the indicator 430 assume that the synchronization information being forwarded is originally from a master network node 200 comes.
Es
sei darauf hingewiesen, dass die 4 lediglich
ein Ausführungsbeispiel darstellt, und die zeitliche Rahmen struktur
der Funkrahmen 401 und 402 als Beispiel fungieren
soll. Die zeitliche Verschachtelung der Synchronisationsinformation
der einzelnen Schichten kann in anderen Ausführungsbeispielen
beispielsweise auch in der Frequenz oder Codeebene geschehen. Ferner
zeigt die 4, dass die Synchronisationsinformation
zu Anfang eines Zeitschlitzes gesendet wird, was in anderen Ausführungsbeispielen
auch beliebig anders geschehen kann. Selbiges gilt für
den Indikator, der der graphischen Darstellung wegen, als zeitlich
synchron mit der Synchronisationsinformation in der 4 dargestellt
ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Indikator 430 auch
zu unterschiedlichen Zeitpunkten, Frequenzen oder auch Codes usw.
gesendet werden.It should be noted that the 4 represents only one embodiment, and the temporal frame structure of the radio frames 401 and 402 to act as an example. The temporal interleaving of the synchronization information of the individual layers can be done in other embodiments, for example, in the frequency or code level. Furthermore, the shows 4 in that the synchronization information is sent at the beginning of a time slot, which in other embodiments can also be done in any other way. The same applies to the indicator, for the sake of graphical representation, as being synchronous with the synchronization information in the time 4 is shown. In other embodiments, the indicator 430 also be sent at different times, frequencies or codes etc.
Das
Ausführungsbeispiel der 4 erstreckt sich über
vier Schichten. Dies ist daran zu erkennen, dass im nachfolgenden
Funkrahmen 402 ein identischer Funkrahmen wiederholt wird.
In anderen Worten wiederholt der Masternetzwerkknoten 200 im
ersten Zeitschlitz des nachfolgenden Funkrahmens 402 seine
Synchronisationsinformation.The embodiment of 4 extends over four layers. This can be seen from the fact that in the following radio frame 402 an identical radio frame is repeated. In other words, the master network node repeats 200 in the first time slot of the subsequent radio frame 402 his synchronization information.
Anhand
der 5 soll nun ein Ausführungsbeispiel erläutert
werden, indem sich eine Netzwerktopologie ausbildet, die mehr als
vier Schichten umfasst. In der 5 sind wiederum
zwei Funkrahmen 501 und 502 darstellt, die jeweils
in fünf Zeitschlitze unterteilt sind. Der Übersichtlichkeit
halber wurden die Bezugszeichen für die Zeitschlitze in
der 5 weggelassen. Die Struktur der Funkrahmen gleicht denen
der Funkrahmen 401 und 402 in der 2. Der
erste Funkrahmen 501 läuft dabei in der gleichen Weise
ab, wie es bereits oben anhand der 4 beschrieben
wurde. Demzufolge bilden sich zunächst vier Schichten aus.
Im Ausführungsbeispiel der 5 wird die
Synchronisationsinformation, die von den Slave-Netzwerkknoten der
Schicht 4 ausgesendet werden, von Netzwerkknoten einer Schicht 5 empfangen.
Die Netzwerkknoten der Schicht 5 senden ihrerseits wiederum eine
Synchronisationsinformation im ersten Zeitschlitz des nachfolgenden Funkrahmens 502 aus,
was in der 5 im Funkrahmen 502 durch
ein doppeltes Kästchen mit einer Kennung „0” und
einer Kennung „5” angedeutet ist. In anderen Worten
findet in diesem Ausführungsbeispiel eine zeitliche Kollision
der Synchronisationsinformation des Masternetzwerkknotens 200 und
den Slave-Netzwerkknoten der Schicht 5 statt. Dies ist jedoch unkritisch,
da die Knoten der Schicht 5 vom Masternetzwerkknoten 200 weit
entfernt sind, so dass sich deren Sendeempfangsbereiche nicht überlappen,
vgl. 3.Based on 5 Now, an embodiment will be explained by forming a network topology comprising more than four layers. In the 5 are again two radio frames 501 and 502 each divided into five time slots. For clarity, the reference numerals for the time slots in the 5 omitted. The structure of the radio frames is similar to that of the radio frames 401 and 402 in the 2 , The first radio frame 501 It runs in the same way from, as it already above on the basis of 4 has been described. As a result, initially four layers are formed. In the embodiment of 5 For example, the synchronization information sent out by the layer 4 slave network nodes is received by layer 5 network nodes. The network nodes of layer 5 in turn send synchronization information in the first time slot of the subsequent radio frame 502 from what's in the 5 in the radio frame 502 is indicated by a double box with an identifier "0" and an identifier "5". In other words, in this embodiment, there is a temporal collision of the synchronization information of the master network node 200 and the slave network node of layer 5 instead. However, this is not critical because the layer 5 nodes are from the master network node 200 are far away, so that their transmission reception areas do not overlap, cf. 3 ,
Die 5 zeigt
ferner, dass die Synchronisationsinformation der Netzwerkknoten
der Schicht 5 wiederum durch die Netzwerkknoten einer Schicht 6 empfangen
werden können usw., wobei in der 5 neun Schichten
dargestellt sind.The 5 further shows that the synchronization information of the network nodes of the layer 5 can in turn be received by the network nodes of a layer 6, etc., wherein in the 5 nine layers are shown.
Es
sei noch einmal darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsbeispielen
der 4 und 5 jeweils zusätzlich
zu Synchronisationsinformation ein Indikator ausgesendet wird, der
anzeigt, dass die jeweilige Synchronisationsinformation von einem
Masternetzwerkknoten 200 stammt. Ausführungsbeispiele
von Netzwerkknoten bzw. Datenverarbeitungsvorrichtungen 100 können
eine Steuereinrichtung 120 aufweisen, die ausgebildet ist,
um aus einer Synchronisationsinformation eine Information bezüglich
eines Zeitpunktes für eine Weiterleitung der Synchronisationsinformationen
abzuleiten. Dies ist in den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 dadurch
dargestellt, dass angenommen wird, dass die Synchronisationsinformation
einer jeden Schicht eine Kennung dieser Schicht aufweist. In anderen
Worten, ist die zeitliche Struktur der Funkrahmen vorher bekannt, und
empfängt eine Datenverarbeitungsvorrichtung 100 eine
Synchronisationsinformation beispielsweise mit der Kennung „2” 422 in
der 4, so kann diese daraus Anfang und Ende des Zeitschlitzes 413 und auch
des gesamten Funkrahmens 401 ableiten. Aus dem Indikator 430 geht
dann unzweifelhaft hervor, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 synchron
zum Hauptnetz, das heißt synchron zum Masternetzwerkknoten
ist.It should be noted once again that in the embodiments of the 4 and 5 In each case, in addition to synchronization information, an indicator is emitted which indicates that the respective synchronization information is from a master network node 200 comes. Embodiments of network nodes or data processing devices 100 can be a control device 120 have, which is adapted to a synchro information about a time for forwarding the synchronization information derived. This is the embodiment of the 4 and 5 represented by assuming that the synchronization information of each layer has an identifier of that layer. In other words, the temporal structure of the radio frames is previously known, and receives a data processing device 100 a synchronization information, for example, with the identifier "2" 422 in the 4 , so this can be the beginning and the end of the time slot 413 and also the entire radio frame 401 derived. From the indicator 430 then undoubtedly shows that the data processing device 100 synchronous with the main network, that is synchronous with the master network node.
Die
Steuereinrichtung 120 kann dann ausgebildet sein, um aus
der Synchronisationsinformation die zeitliche Lage des gesamten
Funkrahmens abzuleiten.The control device 120 may then be configured to derive the temporal position of the entire radio frame from the synchronization information.
Die
Steuereinrichtung 120 kann ferner ausgebildet sein, um
nun beispielsweise durch Empfang der Synchronisationsinformation 422 in
der 4 abzuleiten, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 selbst
der Schicht 2 angehört. Demzufolge ergibt sich, dass die
Datenverarbeitungsvorrichtung die Synchronisationsinformation zu
Beginn des Zeitschlitzes 414, für die Datenverarbeitungsvorrichtungen
der Schicht 3 weiterleitet.The control device 120 may further be configured to now, for example, by receiving the synchronization information 422 in the 4 deduce that the data processing device 100 even belongs to layer 2. As a result, the data processing device obtains the synchronization information at the beginning of the time slot 414 for which Layer 3 data processing devices forward.
Die
oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, dass die
Steuereinrichtung 120 ausgebildet sein kann, um aus einer
Synchronisationsinformation eine Information bezüglich
einer Anzahl von Weiterleitungen abzuleiten, die die Synchronisationsinformation
bereits erfahren hat. Die oben beschriebene Kennung, erlaubt neben
der zeitlichen Synchronisation in unterschiedlichen Schichten auch
das Bestimmen der Anzahl von Weiterleitungen, die eine Synchronisationsinformation
bereits erfahren hat. Dies entspricht einer Art Übertragungsweglänge,
z. B. im Sinne einer Anzahl von Hops, in dem Multihop-Netzwerk.The embodiments described above show that the control device 120 may be configured to derive from a synchronization information information relating to a number of forwardings that has already experienced the synchronization information. The identifier described above, in addition to the temporal synchronization in different layers also allows the determination of the number of forwards that has already experienced synchronization information. This corresponds to a kind of transmission path length, z. In terms of a number of hops, in the multihop network.
In
anderen Worten kann die Steuereinrichtung 120 ausgebildet
sein, um die Anzahl bereits erfahrener Weiterleitungen aus einer
Synchronisationsinformation abzuleiten und auch bei einer Weiterleitung
einer Synchronisationsinformation eine Information bereitzustellen,
die den nachfolgenden Schichten mitteilt, wie oft die Synchronisationsinformation
insgesamt weitergeleitet wurde. In einem einfachen Ausführungsbeispiel
empfängt die Datenverarbeitungsvorrichtung die Synchronisationsinformation
mit einem Zähler, der angibt, wie viele Hops der Masternetzwerkknoten
von der aktuellen Datenverarbeitungsvorrichtung entfernt ist, inkrementiert
diesen Zähler um 1, und leitet den inkrementierten Zähler zusammen
mit einer Synchronisationsinformation an die weiteren Schichten
weiter.In other words, the control device 120 be formed to derive the number of already experienced forwardings from a synchronization information and to provide information in a forwarding synchronization information, which tells the subsequent layers, how often the synchronization information has been forwarded in total. In a simple embodiment, the data processing device receives the synchronization information with a counter that indicates how many hops the master network node has removed from the current data processing device, increments this counter by one, and forwards the incremented counter to the other layers along with synchronization information.
Ausführungsbeispiele
können auch eine zeitliche Synchronisation erlauben, wenn
keine Synchronisationsinformation von einem Master empfangen wurde.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 120 ausgebildet
sein, um eine Synchronisationsinformation zu generieren, wenn über
eine vordefinierte Zeitspanne hinweg keine Synchronisationsinformation
empfangen wurde. In anderen Worten kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung
zunächst Versuche unternehmen, sich auf bereits bestehende
Netzwerkknoten zu synchronisieren, das heißt, sich in ein
bereits bestehendes Netzwerk einzugliedern. Wenn jedoch über
eine gewisse Zeitspanne hinweg keine Synchronisationsinformation
empfangen wurde, so kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 ausgebildet
sein, um ihrerseits Synchronisationsinformationen zu generieren,
und somit zu versuchen, ein Teilnetz zu bilden. Beispielsweise kann
die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 dazu ausgebildet
sein, sich als eine Art Gruppenkopf zu konfigurieren, um mit anderen
Netzwerkknoten, die in ihrem Empfangsbereich liegen, eine Gruppe
zu bilden. In anderen Worten kann sich die Datenverarbeitungsvorrichtung 100 in
einer solchen Situation als Gruppenkopf konfigurieren, und somit
Gruppenmaster werden.Embodiments may also allow time synchronization if no synchronization information has been received from a master. For example, the control device 120 be configured to generate a synchronization information when no synchronization information has been received over a predefined period of time. In other words, a data processing device may first make attempts to synchronize with existing network nodes, that is, to integrate into an already existing network. However, if no synchronization information has been received for a certain period of time, the data processing device may 100 be configured to in turn generate synchronization information, and thus to try to form a subnet. For example, the data processing device 100 be configured to configure itself as a kind of group header to form a group with other network nodes that are in its receiving area. In other words, the data processing device can 100 in such a situation, configure as a group header, becoming a group master.
Ein
solches Ausführungsbeispiel soll anhand der 6 näher
erläutert werden. Die 6 zeigt zwei
zeitliche Verläufe je zweier Funkrahmen 610 und 620.
Der obere zeitliche Verlauf 610 entspricht dem zeitlichen
Verlauf der 4, in dem zwei aufeinander folgende
Funkrahmen dargestellt sind, die in jeweils fünf Zeitschlitze
unterteilt sind, in einem Ausführungsbeispiel mit einem
Netzwerk, das vier Schichten ausgeprägt hat. Gemäß obigem
Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass außerhalb
dieses ersten Netzwerkes ein zweites Netzwerk existiert, wobei das
zweite Netzwerk auf die oben beschriebene Art und Weise entstanden
ist, dadurch, dass eine Datenverarbeitungsvorrichtung 100 über ei ne
gewisse Zeitspanne hinweg keine Synchronisationsinformation empfangen
hat, und sich ihrerseits als Gruppenmaster konfiguriert hat. Diese
Situation ist in dem zeitlichen Verlauf 620 in der 6 dargestellt.
Der zeitliche Verlauf der 6 entspricht
dem zeitlichen Verlauf 610, mit dem Unterschied, dass der Indikator
hier den Wert „0” besitzt, das heißt,
mit jeder Synchronisationsinformation einer jeden Schicht wird angezeigt,
dass die Synchronisationsinformation nicht von einem Masterknoten
stammt. Wie bereits oben erläutert, kann dies zur Folge
haben, dass aufgrund der Drift verschiedener Taktgeneratoren, die Zeitrahmen
asynchron verlaufen, was in der 6 durch
eine zeitliche Verschiebung angedeutet ist. An dem zeitlichen Verlauf 620 der 6 lässt
sich erkennen, dass das Teilnetz, welches auf dem Gruppenmaster
beruht, ebenfalls vier Schichten ausgebildet hat.Such an embodiment is based on the 6 be explained in more detail. The 6 shows two temporal courses of each two radio frames 610 and 620 , The upper temporal course 610 corresponds to the time course of 4 in which two successive radio frames are shown, each divided into five time slots, in one embodiment with a network having four layers. According to the above embodiment, it is assumed that a second network exists outside of this first network, the second network originating in the manner described above, in that a data processing device 100 has not received synchronization information for a certain period of time, and has in turn configured itself as a group master. This situation is in the time course 620 in the 6 shown. The temporal course of the 6 corresponds to the time course 610 , with the difference that the indicator here has the value "0", that is, with each synchronization information of each layer, it is indicated that the synchronization information is not from a master node. As already explained above, this can lead to the result that, due to the drift of different clock generators, the time frames run asynchronously, which is in the 6 is indicated by a time shift. At the time course 620 of the 6 can be seen that the subnet, which on the Grup penmaster is based, also has four layers.
In
Ausführungsbeispielen kann nun die Steuereinrichtung 120 einer
Datenverarbeitungsvorrichtung 100 ausgebildet sein, um
bei Empfang mehrerer Synchronisationsinformationen die Zeitbasis
auf einer Synchronisationsinformation aufzubauen, die von einer
Masterdatenverarbeitungsvorrichtung generiert wurde. In anderen
Worten, wenn Netzwerkknoten existieren, die sowohl Synchronisationsinformationen
aus dem Verlauf 610 als auch Synchronisationsinformationen
aus dem Verlauf 620 empfangen, so können diese
ausgebildet sein, um sich auf den zeitlichen Verlauf 610 aufzusynchronisieren,
weil dort Synchronisationsinformation verwendet wird, die von einem
Master stammt. Darüber hinaus können diese Netzwerkknoten
ausgebildet sein, um die Synchronisationsinformation, die vom Master
stammt, in das Teilnetz weiter zu leiten, da die dort befindlichen Netzwerkknoten
in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, Synchronisationsinformation
von einem Masternetzwerkknoten zu priorisieren, werden sie ihrerseits
die Zeitbasis 610 übernehmen. So wird sich sukzessive,
das Teilnetz mit dem zeitlichen Verlauf 620 mehr und mehr
an das Hauptnetz anpassen.In embodiments, the control device can now 120 a data processing device 100 be configured to build upon receipt of a plurality of synchronization information, the time base on a synchronization information generated by a master data processing device. In other words, if there are network nodes that provide both synchronization information from the history 610 as well as synchronization information from the history 620 receive, so these can be designed to adapt to the time course 610 to synchronize because it uses synchronization information originating from a master. In addition, these network nodes may be configured to forward the synchronization information originating from the master into the subnet, since the network nodes located there are configured to prioritize synchronization information from a master network node, in turn becoming the time base 610 take. Thus, successively, the subnetwork with the time course 620 more and more adapt to the main network.
Steuereinrichtungen 120 können
ausgebildet sein, um bei Empfang mehrerer Synchronisationsinformationen,
die von Masterdatenverarbeitungsvorrichtungen generiert wurden,
ihre Zeitbasis auf einer Synchronisationsinformation aufzubauen,
die am wenigsten oft weitergeleitet wurde. In anderen Worten, kann
ein Netzwerkknoten dazu ausgebildet sein, sich immer auf die Synchronisationsinformation,
die aus der niedrigsten Schicht empfangen wurde, aufzusynchronisieren.
Dies hat zur Folge, dass sich ein Netzwerkknoten immer der niedrigsten
möglichen Schicht zuordnen wird. Am Beispiel, das in der 6 veranschaulicht
ist, bedeutet dies, dass das asynchrone Teilnetz, von den höheren
Schichten beginnend, sich nach und nach dem Hauptnetz anschließen
wird, wobei letztendlich der Gruppenmasterknoten, der im asynchronen
Teilnetz eine Gruppenschicht 0 bildet, sich in den tieferen Schichten
des Hauptnetzes wiederfinden wird.control devices 120 may be configured to establish their time base on synchronization information that has been forwarded least often upon receipt of a plurality of synchronization information generated by master data processing devices. In other words, a network node may be configured to always synchronize to the synchronization information received from the lowest layer. As a result, a network node will always allocate itself to the lowest possible layer. By the example, that in the 6 is illustrated, this means that the asynchronous subnetwork, starting from the higher layers, will gradually join the main network, ultimately the group master node, which forms a group layer 0 in the asynchronous subnet, will find itself in the lower layers of the main network.
In
Ausführungsbeispielen von Datenverarbeitungsvorrichtungen 100,
die ausgebildet sind, um Teilnetze zu bilden, das heißt,
um sich als Gruppenmaster zu konfigurieren, bzw. Synchronisationsinformation
auszusenden, wenn über eine gewisse Zeitdauer hinweg keine
andere Synchronisationsinformation empfangen wurde, kann die Steuereinrichtung 120 ausgebildet
sein, um bei ausschließlichen Empfang von Synchronisationsinformation,
die von Slave-Netzwerkknoten, das heißt von Knoten, die nicht
Masternetzwerkknoten sind, die Zeitbasis basierend auf derjenigen
Synchronisationsinformationen aufzubauen, die am wenigsten oft weitergeleitet wurde.
In anderen Ausführungsbeispielen können Datenverarbeitungsvorrichtungen 100 auch
dazu ausgebildet sein, mehrere Zeitbasen aufzubauen.In embodiments of data processing devices 100 , which are configured to form subnets, that is, to configure themselves as a group master, or to send out synchronization information, if no other synchronization information has been received over a certain period of time, the control device 120 be adapted to set the time base based on only those synchronization information that has been forwarded least often by slave network nodes, that is, nodes that are not master network nodes, based exclusively on synchronization information. In other embodiments, data processing devices 100 also be designed to build multiple time bases.
In
Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung 120 auch
dazu ausgebildet sein, um als Indikator eine Identifikation einer
Quelle einer Synchronisationsinformation zu generieren oder aus
einer empfangenen Synchronisationsinformation abzuleiten. In Ausführungsbeispielen
von Datenverarbeitungsvorrichtungen 100, die eigene Synchronisati onsinformationen
generieren, kann die Einrichtung zum Erzeugen 130 bzw.
die Steuereinrichtung 120 ausgebildet sein, um als Indikator
eine eigene Identifikation zu generieren, wenn generierte Synchronisationsinformationen
gesendet wird. Die eigene Identifikation kann dabei eindeutig sein,
das heißt, in Ausführungsbeispielen kann diese
Identifikation auch vordefiniert bzw. vorgeneriert sein, so dass
jeder Netzwerkknoten eine eindeutige Kennung hat, die dann auch
als Quellenkennung verwendet werden kann.In embodiments, the control device 120 Also be designed to generate as an indicator identification of a source of synchronization information or deriving from a received synchronization information. In embodiments of data processing devices 100 which generate their own synchronization information can be the means for generating 130 or the control device 120 be formed to generate as an identifier own identification when generated synchronization information is sent. The own identification can be unique, that is, in embodiments, this identification can also be predefined or pre-generated, so that each network node has a unique identifier, which can then also be used as a source identifier.
In
einfachen Ausführungsbeispielen kann der Indikator ein
einzelnes Bit aufweisen. In anderen Worten kann die Einrichtung
zum Erzeugen 130 ausgebildet sein, um als Indikator ein
einzelnes Bit zu erzeugen. In anderen Ausführungsbeispielen
kann als Indikator auch eine Synchronisationsgruppenidentifikation
erzeugt werden, bzw. kann diese aus einer empfangenen Synchronisationsinformation
abgeleitet werden. In Ausführungsbeispielen kann auch eine Synchronisationsgruppeidentifikation
auf einer Identifikation einer Synchronisationsquelle, das heißt
in diesem Fall, eines Gruppenmasters basieren.In simple embodiments, the indicator may comprise a single bit. In other words, the means for generating 130 be formed to produce a single bit as an indicator. In other exemplary embodiments, a synchronization group identification can also be generated as an indicator, or it can be derived from a received synchronization information. In embodiments, a synchronization group identification may also be based on an identification of a synchronization source, that is, in this case, a group master.
In
weiteren Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum
Erzeugen 130 ausgebildet sein, um einen Indikator zu generieren,
der eine Information aufweist, ob eine Quelle einer Synchronisationsinformation
eine Masterdatenverarbeitungseinrichtung oder eine Gruppenmasterdatenverarbeitungseinrichtung
ist, so dass potentiellen Netzwerkknoten, die diese Synchronisationsinformation
empfangen, ermöglicht wird, sich zumindest auf möglichst
große Teilnetze aufzusynchronisieren. Ein solches Ausführungsbeispiel
würde eine Datenverarbeitungsvorrichtung 110 dann
angepasst sein, um eine Synchronisationsinformation einer Masterdatenverarbeitungsvorrichtung
einer Synchronisationsinformation einer Gruppenmasterdatenverarbeitungsvorrichtung
vorzuziehen. Liegen mehrere Synchronisationsinformationen von mehreren
Gruppenmasterdatenverarbeitungsvorrichtungen vor, so wäre
zu unterscheiden, ob die Synchronisationsinformationen von der gleichen
Gruppe oder von unterschiedlichen Gruppen stammen. Stammen die Synchronisationsinformationen
von der gleichen Gruppe, kann bei Ausführungsbeispielen
die Datenverarbeitungsvorrichtung angepasst sein, um Synchronisationsinformationen,
die von einer möglichst niedrigen Schicht stammen, zu priorisieren,
um zu verhindern, dass die Knoten eine Vernetzungskette eingehen.
Stammen die Synchronisationsinformationen von unterschiedlichen
Gruppen, kann bei Ausführungsbeispielen die Datenverarbeitungsvorrichtung
angepasst sein, um eine Gruppenmasterdatenverarbeitungsvorrichtungssynchronisationsinformation
zu priorisieren, die aus einer möglichst hohen Schicht
stammt, um so ein möglichst großes Teilnetz auszuprägen
und zu verhindern, dass eine Mehrzahl von kleineren Teilnetzen entsteht.
Eine solche Vernetzung kann dann beispielsweise auch zur Folge haben,
dass ein kleineres Netz vollständig in ein größeres
Netz aufgenommen wird. Um unterscheiden zu können, ob Synchronisationsinformationen
von der gleichen Gruppe oder von unterschiedlichen Gruppen stammen,
kann jeweils eine zugeordnete Gruppen-ID verwendet werden.In further embodiments, the means for generating 130 be configured to generate an indicator having an information as to whether a source of synchronization information is a master data processing device or a group master data processing device, so that potential network nodes that receive this synchronization information is allowed to synchronize at least on the largest possible subnets. Such an embodiment would be a data processing device 110 then adapted to prefer a synchronization information of a master data processing device to a synchronization information of a group master data processing device. If there are multiple synchronization information from several group master data processing devices, it would be necessary to distinguish whether the synchronization information originates from the same group or from different groups. If the synchronization information originates from the same group, in embodiments the data processing device may be adapted to provide synchronization information, the prioritize to prevent the nodes from entering a crosslinking chain. If the synchronization information originates from different groups, in embodiments the data processing device can be adapted to prioritize group master data processing device synchronization information originating from as high a layer as possible in order to print out as large a subnetwork as possible and prevent a multiplicity of smaller subnetworks. For example, such networking can also result in a smaller network being completely incorporated into a larger network. In order to be able to distinguish whether synchronization information originates from the same group or from different groups, an assigned group ID can be used in each case.
Für
die Erkennung von Teilnetzen, können, wie bereits oben
erläutert, als Indikator eine gesamte ID, beispielsweise
in Form einer Kennung oder auch ein einzelnes Bit oder auch eine
kurze Synchronisationsgruppenidentifikation übertragen
werden. In Ausführungsbeispielen kann dabei auch angegeben werden,
ob ein einzelner Master die Quelle des Synchronisationspakets ist
bzw. ein Gruppenmaster. In anderen Ausführungsbeispielen
können auch im Rahmen anderer Informationen oder anderer
Nachrichten, wie beispielsweise Nachbarschaftsinformationen zum
Bekanntmachen von Nachbarknoten innerhalb eines Netzes ausgetauscht
werden. Erfolgt ein Wechsel der Vernetzung aufgrund Informationen aus
anderen Nachrichten, so ist es in Ausführungsbeispielen
auch denkbar, dass in diesen Nachrichten die Information über
die Quelle einer Synchronisationsinformation oder eines Synchronisationspakets übermittelt
wird. Bei einer Umvernetzung kann in Ausführungsbeispielen
auch auf diese Weise entschieden werden, ob der neu gewählte
Vorgänger im synchronen Hauptnetz oder in einem Teilnetz
synchronisiert ist.For
the detection of subnetworks, as mentioned above
explains, as an indicator an entire ID, for example
in the form of an identifier or even a single bit or even one
short synchronization group identification transmitted
become. In embodiments, it can also be stated here
whether a single master is the source of the synchronization packet
or a group master. In other embodiments
may also be in the context of other information or other
News, such as neighborhood information about
Exchange of neighboring nodes within a network
become. If there is a change in the network based on information
other news, so it is in embodiments
also conceivable that in these news the information about
transmits the source of synchronization information or a synchronization packet
becomes. In a cross-linking can in embodiments
also be decided in this way, whether the newly elected
Predecessor in the main synchronous network or in a subnet
is synchronized.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil, dass Absonderungen
aus einem Hauptnetz vermieden werden können. In anderen
Worten, können in Ausführungsbeispielen nachfolgende
Knoten erkennen, dass ihr Vorgänger, nicht mehr zu gewünschten
Synchronisationsquelle synchron ist, da der Indikator dann wechselt.
Diese Knoten können dann entscheiden, zum synchronen Hauptnetz,
sofern der Synchronisationsinformation mit einem entsprechenden
Indikator vorhanden ist, zu wechseln.embodiments
of the present invention offer the advantage that secretions
can be avoided from a main network. In other
Words, in embodiments below
Knots realize that their predecessor, not to desired
Synchronization source is synchronous, since the indicator then changes.
These nodes can then decide to go to the main synchronous network,
provided the synchronization information with a corresponding
Indicator is available to switch.
Ausführungsbeispiele
bieten ferner den Vorteil, dass diese eine korrekte Aufsynchronisation
ermöglichen. Kommen neue, unsynchrone Netzwerkknoten hinzu,
so begeben sich diese auf Suche nach Synchronisationsinformationen
oder Synchronisationspaketen. Da in Ausführungsbeispielen
Synchronisationsinformationen der Masternetzwerkknoten priorisiert
sein können, synchronisieren sich dann neue Netzwerkknoten
auf die gewünschte Synchronisationsquelle, das heißt
auf ein zur gewünschten Synchronisationsquelle synchrones
Teilnetz. Wie bereits oben näher erläutert, kann
einer der zwei Knoten der Synchronisationsinformation von einem
Masternetzwerkknoten und einem anderen Netzwerkknoten empfängt,
die Synchronisationsinformation des Masternetzwerkknotens priorisieren.
Dabei kann die Steuereinrichtung 120 in Ausführungsbeispielen dazu
ausgebildet sein, um unabhängig davon, aus welcher Schicht
welche Synchronisationsinformation stammt, immer die Synchronisationsinformation
des Masternetzwerkknotens zu bevorzugen. In weiteren Ausführungsbeispielen
kann die Steuereinrichtung 120 dazu ausgebildet sein, um
bei ausschließlichem Empfang von Synchronisationsinformationen
von Netzwerkknoten, die nicht dem Masternetzwerkknoten entsprechen,
ein möglichst großes Teilnetz auszubilden. In
anderen Worten bedeutet dies, dann Synchronisationsinformation einer
höheren Schicht in Ausführungsbei spielen priorisiert
werden kann, um möglichst große Teilnetze auszubilden.Embodiments also offer the advantage that they allow a correct synchronization. If new, non-synchronous network nodes are added, they start searching for synchronization information or synchronization packets. Since synchronization information of the master network nodes can be prioritized in exemplary embodiments, new network nodes then synchronize to the desired synchronization source, that is, to a subnetwork that is synchronous with the desired synchronization source. As explained in more detail above, one of the two nodes of the synchronization information can be received by a master network node and another network node which prioritize synchronization information of the master network node. In this case, the control device 120 In embodiments, in order to always prefer the synchronization information of the master network node, irrespective of which layer from which synchronization information originates. In further embodiments, the control device 120 be designed to form the largest possible subnet in exclusive reception of synchronization information from network nodes that do not correspond to the master network node. In other words, this means that synchronization information of a higher layer can be prioritized in Ausführungsbei play to form the largest possible subnets.
Ausführungsbeispiele
können ferner den Vorteil bieten, dass die Bildung von
Synchronisationskreisen, die autark sein können, vermieden
wird. Bildet beispielsweise ein Teilnetz eine Vernetzung im Kreis,
beispielsweise, dadurch dass sich ein Knoten auf einen Nachfolger
seines Nachfolgers synchronisiert, so kann dies erkannt werden.
Die Synchronisationsquelle empfängt in einem solchen Szenario dann
ihre eigene Identifikation in einem im Kreis gelaufenen Synchronisationspaket
und kann den Kreis unterbrechen.embodiments
can also provide the advantage that the formation of
Synchronization circuits, which can be self-sufficient avoided
becomes. For example, if a subnetwork forms a network in a circle,
For example, by adding a node to a successor
synchronized by his successor, this can be detected.
The synchronization source then receives in such a scenario
their own identification in a looped synchronization package
and can break the circle.
Ferner
bieten Ausführungsbeispiele den Vorteil, dass synchrone
Subnetze gebildet werden können, insbesondere dann, wenn
keine Synchronisationsinformation aus dem Hauptnetz empfangen werden
kann. Bei mobilen Netzen, das heißt, die Netzwerkknoten
bewegen sich untereinander, und die Überlappungen der einzelnen
Sendeempfangsbereiche der Netzwerkknoten ändern sich ständig,
lässt sich zumindest ein asynchrones Teilnetz am Indikator erkennen
und immer wieder Synchronisationsinformation des Masters erkennen.
Die Bildung von synchronen Subnetzen wird somit ermöglicht,
selbst wenn diese sich bewegen. Einfache Ausführungsbeispiele
können Systeme umfassen, in denen sich alle Knoten auf
einen Master synchronisieren sollen. In solchen Ausführungsbeispielen
kann es genügen, als Synchronisationsquellenangabe die
Aussendung eines einzelnen Bits zu verwenden. Diese einzelne Bit
kann dann angeben, ob die Synchronisationsinformation bzw. das Synchronisationspaket
vom Masterknoten stammt, z. B. Bit = 1, bzw. übernommen und
weitergeleitet wurde, z. B. Bit = 1. In einem solchen Ausführungsbeispiel
würde der Indikator auf den entsprechend komplementären
Wert gesetzt, z. B. Bit = 0, wenn kein gültiges Synchronisationspaket bzw.
keine gültige Synchronisationsinformation empfangen wurde,
und diese selbst basierend auf einer lokalen Zeitbasis generiert
wurde.Furthermore, embodiments offer the advantage that synchronous subnets can be formed, in particular if no synchronization information can be received from the main network. In the case of mobile networks, that is to say the network nodes move one under the other, and the overlaps of the individual transmission reception areas of the network nodes change constantly, at least one asynchronous subnet can be recognized at the indicator and repeatedly recognize synchronization information of the master. The formation of synchronous subnets is thus enabled, even if they are moving. Simple embodiments may include systems in which all nodes are to synchronize to a master. In such embodiments, it may be sufficient to use the transmission of a single bit as synchronization source indication. This single bit can then indicate whether the synchronization information or synchronization packet originates from the master node, e.g. B. bit = 1, or was taken over and forwarded, z. B. Bit = 1. In a sol chen embodiment, the indicator would be set to the corresponding complementary value, z. Bit = 0 if no valid synchronization packet or synchronization information was received, and this itself was generated based on a local time base.
In
Ausführungsbeispielen kann die Kommunikationseinrichtung
(110) ausgebildet sein, um mit anderen Datenverarbeitungsvorrichtungen über GSM
(GSM = Global System for Mobile communications), UMTS (UMTS = Universal
Mobile Telecommunication System), LTE (LTE = Long Term Evolution), WLAN
(WLAN = Wireless Local Area Network), Bluetooth, RFID (RFID = Radio
Frequency IDentification), DECT (DECT = Digital Enhanced Cordless
Telephone), bzw. um in einem Adhoc oder Multihop-Netzwerk zu kommunizieren.In exemplary embodiments, the communication device ( 110 ) may be adapted to communicate with other data processing devices via GSM (Global System for Mobile Communications), Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Long Term Evolution (LTE), Wireless Local Area Network (WLAN), Bluetooth , RFID (Radio Frequency IDentification = RFID), DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone = DECT), or to communicate in an ad hoc or multihop network.
Insbesondere
wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten
das erfindungsgemäße Schema auch in Software implementiert
sein kann. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium,
insbesondere auf einer Diskette, einer CD, einer DVD, einem Flash-Speicher
usw. mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so
mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können,
dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein
besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt
mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft.
In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit
als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung
des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einem Computer oder Prozessor abläuft.Especially
It is noted that depending on the circumstances
the inventive scheme also implemented in software
can be. The implementation can be done on a digital storage medium,
especially on a floppy disk, a CD, a DVD, a flash memory
etc. with electronically readable control signals, the like
can interact with a programmable computer system,
that the corresponding procedure is carried out. Generally
Thus, the invention also exists in a computer program product
with program code stored on a machine-readable carrier
for carrying out the inventive
Procedure when the computer program product runs on a computer.
In other words, the invention can thus
as a computer program having a program code for execution
of the method realized when the computer program product
on a computer or processor expires.
-
100100
-
DatenverarbeitungsvorrichtungData processing device
-
110110
-
Kommunikationseinrichtungcommunicator
-
120120
-
Steuereinrichtungcontrol device
-
130130
-
Einrichtung
zum Erzeugen des IndikatorsFacility
for generating the indicator
-
200200
-
MasternetzwerkknotenMaster network node
-
205205
-
Grenze
Sende-Empfangsbereich des Masternetzwerkknotensborder
Transmit-receive range of the master network node
-
210210
-
Slave-NetzwerkknotenSlave network nodes
-
215215
-
Grenze
des Sende-Empfangsbereichs der Schicht 1 Knotenborder
the transmission-reception area of the layer 1 node
-
220220
-
Slave-NetzwerkknotenSlave network nodes
-
230230
-
Slave-NetzwerkknotenSlave network nodes
-
225225
-
Grenze
Sende-Empfangsbereich Schicht Dreiknotenborder
Send-Reception Area Layer Three-node
-
240240
-
Slave-NetzwerkknotenSlave network nodes
-
301301
-
Schicht
1layer
1
-
302302
-
Schicht
2layer
2
-
303303
-
Schicht
3layer
3
-
304304
-
Schicht
4layer
4
-
401401
-
Funkrahmen/FrameRadio frame / Frame
-
402402
-
Funkrahmen/FrameRadio frame / Frame
-
411411
-
Zeitschlitz/SlotTime slot / slot
-
412412
-
Zeitschlitz/SlotTime slot / slot
-
413413
-
Zeitschlitz/SlotTime slot / slot
-
414414
-
Zeitschlitz/SlotTime slot / slot
-
415415
-
Zeitschlitz/SlotTime slot / slot
-
420420
-
Synchronisationsinformationsschicht 0/MasternetzwerkknotenSynchronization Information Layer 0 / Master Network Node
-
421421
-
Synchronisationsinformation
von der Schicht 1synchronization information
from layer 1
-
422422
-
Synchronisationsinformation
von der Schicht 2synchronization information
from layer 2
-
423423
-
Synchronisationsinformation
der Schicht 3synchronization information
the layer 3
-
424424
-
Synchronisationsinformation
der Schicht 4synchronization information
the layer 4
-
430430
-
Indikatorindicator
-
501501
-
Funkrahmen/FrameRadio frame / Frame
-
502502
-
Funkrahmen/FrameRadio frame / Frame
-
610610
-
zeitlicher
Verlauf des Hauptnetzestime
Course of the main network
-
620620
-
zeitlicher
Verlauf des Teilnetzestime
History of the subnet
-
700700
-
Masternetzwerkknoten
Synchronisationsinformation derMaster network node
Synchronization information of
-
Schichtlayer
-
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
- Medium Access
Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks,
Wei Ye, John Heidemann and Deborah Estrin, IEE Communcations Letters
Vol. 12 Nr. 3, Seiten 493 bis 506, Juni 2004 [0024] - Medium Access Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks, Wei Ye, John Heidemann and Deborah Estrin, IEE Communications Letters Vol. 12, No. 3, pp. 493 to 506, June 2004. [0024]
-
- ”Medium Access Control in Wireless Sensor Networks”,
Wei Ye und John Heidemann, Wireless sensor networks, Taieb Znati,
Krishna M., SIVALINGAM und CAULIGE RAGHAVENDRA, KLUWER Academic
Publishers, Mai 2004 [0024] - Wireless Access Networks, Wei Ye and John Heidemann, Taieb Znati, Krishna M., SIVALINGAM and CAULIGE RAGHAVENDRA, KLUWER Academic Publishers, May 2004 [0024]