CN101707954B

CN101707954B - 有效及可靠地传输时间触发以太网信息的通信方法及设备

Info

Publication number: CN101707954B
Application number: CN2008800191196A
Authority: CN
Inventors: 赫而曼·高柏兹; 威尔弗里德·施泰纳; 冈瑟·鲍尔; 马蒂亚斯·韦希特尔; 布伦达·霍尔; 迈克尔·珀利什
Original assignee: FTS Computertechnik GmbH; Honeywell International Inc
Current assignee: Tttech Computertechnik AG; Honeywell International Inc
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-04-07
Also published as: US8396934B2; JP5190586B2; ATE527780T1; JP2010524364A; EP2145431A2; EP2145431B1; CN101707954A; US20100281130A1; US9356800B2; WO2008124854A2; WO2008124854A3; US20130142204A1

Abstract

本发明的目的是透过多部节点计算机利用一个或多个通信通道以时间触发以太网信息通信去提高分布式实时计算机系统使用以太网控制器商品时有用数据的效率和可靠性。为达到这一目标，在信息的节点计算机发送时间(KNSZPKT)和网络发送时间(NWSZPKT)之间作出区分。由发送节点计算机的系统时间解读的KNSZPKT，必须及时地存在于NWSZPKT之前，以致于无论如何(也就是，即使节点计算机和时间触发星形耦合器的系统时间位于精确度差距的极限)，信息的起始处都在由时间触发星形耦合器中的系统时间解读的NWSZPKT时已到达时间触发星形耦合器。建议调校时间触发星形耦合器，以致从节点计算机到达的信息在时间触发星形耦合器的智能端口中被延迟直至NWSZPKT，以能够恰好在NWSZPKT把其送入时间触发网络。

Description

有效及可靠地传输时间触发以太网信息的通信方法及设备

技术领域

本发明是关于在分布式实时系统内传输时间触发以太网信息的通信方法，该系统包括多部节点计算机，其中每部节点计算机带有至少一个以太网控制器，以太网控制器通过数据线直接与被明确地分配给该节点计算机的时间触发星形耦合器的端口连接，并且其中多个时间触发星形耦合器可直接或间接地通过一条或多条数据线互相连接以形成封闭的时间触发网络。

此外，本发明是关于在上述通信方法中用时间触发星形耦合器传播以太网信息。

背景技术

在过去20年，电气与电子工程师协会(IEEE)以太网标准802.3[5]获得广泛接受，而由于个人计算机领域中当前的以太网控制器拥有庞大市场，以致以以太网为基础的通信系统的价格大幅下降。由于价格原因，以太网在实时数据处理上的使用亦日益增加。第EP 1512254号欧洲专利[4]公开了一种方法，该方法使得在已扩展的以太网系统(以下称为TT(时间触发)以太网)内传输具有良好实时特性的时间触发信息变得可能。

在时间触发以太网[4]中，在两类信息-传统以太网信息(以下称为ET(事件触发)信息)和新型时间触发信息-之间作出区分。时间触发信息的特点是其在以太网类别域中包含IEEE以太网标准管理[5]授权的位元模式(位元模式88d7)。当事件触发信息(即传统以太网信息)来自于时间上不协调的开放环境而因此可能互相之间有时间冲突时，在时间触发以太网中所有的时间触发信息被假定为能在封闭的时间触发网络中按照预先设定的排程传输而不会相互妨碍。该封闭的时间触发网络包括多部通过一个或多个时间触发星形耦合器通信的节点计算机。

因为两个时间触发信息之间的时间差距必须大于精确度П的两倍，以能够排除任何TT信息冲突的可能性[2]，所以时间触发以太网[4]中时间触发信息传输有用数据的效率很大程度上取决于节点计算机中时间触发以太网控制器的时间同步的精确度П[6]。硬件支援[1]需要非常精确的时间同步大约在1μsec范围内)，在市面上的以太网控制器商品中没有发现这种精确的时间同步。如果在软件中进行时间同步，则难以实现高于50μsec的精确度，即为了排除时间触发网络中时间触发信息冲突的可能性，在两个时间触发以太网信息之间必须安排至少100μsec的时间差距。如果假定在100兆比特(Mbit)/秒的以太网系统中，多数时间触发信息的传输时间都大大短于100μsec，则当使用市面上的以太网控制器商品时，有用数据的效率就可能远低于50％。

发明内容

本发明的目的是提高分布式实时计算机系统内有用数据的速率以及数据安全性，在该系统内节点计算机通过例如EP 1 512 254号专利所公开的时间触发以太网信息通信。

本发明通过网络发送时间，例如周期性网络发送时间(其由排程器预先分配给各个时间触发以太网信息)，实现本发明的这一目的，其中时间触发星形耦合器的端口把从节点计算机到达的时间触发以太网信息延迟至其系统时间中这类时间触发以太网信息的下一网络发送时间，并且端口正是在这一网络发送时间把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网络或在始于这一网络发送时间向上的确实限定时段内把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网络中。

因而在信息的节点计算机发送时间(KNSZPKT)和网络发送时间(NWSZPKT)之间作出区分。按照本发明，建议调校时间触发星形耦合器，以致从节点计算机到达的时间触发以太网信息在时间触发星形耦合器的智能端口被延迟至NWSZPKT，以便接着能够恰好在NWSZPKT把它发送到时间触发网络中。根据发送节点计算机的系统时间解读的KNSZPKT必须比NWSZPKT适时地先存在，以致于无论如何(也就是即使节点计算机和时间触发星形耦合器的系统时间在精确度差距[6]的极限)，信息的起始处都在由时间触发星形耦合器中的系统时间解读的NWSZPKT时到达时间触发星形耦合器。在KNSZPKT和NWSZPKT之间，还可通过时间触发星形耦合器的智能端口对到达的时间触发信息进行时间和语义检查以改进故障检验。由于节点计算机和时间触发星形耦合器形成了两个分开的故障容纳区域[7，3]，所以可通过检查独立时间触发星形耦合器中的信息以减低错误信息的故障传播的可能性。此外，时间触发星形耦合器的智能端口可对从节点计算机到达的信息进行编码，以致时间触发信息以编码的形式在网络中传输。

其它有利实施例在从属权利要求中提出。

本发明产生以下重大经济利益：

即使使用市面上的以太网控制器商品，并使用软件对以太网控制器进行时间同步，时间触发信息传输的有用的数据效率也可增加至远多于90％。

对时间触发星形耦合器的智能端口内的时间触发信息进行检查减低了错误传播的可能性，并使诊断更加容易。

在时间触发星形耦合器的智能端口对信息进行编码，提高实时系统的安全性而无需给应用计算机增加额外负担。

可不改变用于传输时间触发信息和事件触发信息的硬件就可使用传统的以太网控制器。

附图说明

下文基于非限定例子的附图对本发明进行了详细说明。在附图中，

图1显示了带有时间触发星形耦合器的分布式计算机系统的结构，

图2显示了信息的发送时间，以及

图3显示了时间触发以太网信息的结构。

具体实施方式

以下段落以可能的例子显示了该新颖方法的实施例，在该例子中带有通过时间触发星形耦合器连接的三部节点计算机。

图1显示了带有时间触发星形耦合器101的分布式计算机系统。该系统包括三部节点计算机111、112、113，其通过双向线与时间触发星形耦合器101连接。时间触发星形耦合器101可通过线100与其它时间触发星形耦合器连接，从而可以成为包括多个时间触发星形耦合器的时间触发(时间触发)网络的一部分。组成时间触发网络的所有时间触发星形耦合器的系统时间假定是具有共同的高精确度的时间基础[6](优于1μsec)。时间触发星形耦合器101包括三个智能端口121、122、123，这些智能端口可通过实际的以太网开关102交换信息。各个智能端口121、122、123带有自主的处理能力，以致信息可被并行地接收并同时在端口被处理。例如，每个端口可以有自有的、带有本地储存器的计算机以处理信息。在指定端口121，从节点计算机(例如节点计算机111)到达的时间触发以太网信息在端口121被延迟，直至达到这类信息的下一个周期性返回的网络发送时间(NWSZPKT)。在时间触发以太网[4]中，信息类型由时间触发网络中的节点计算机的周期性发送时间明确地设定。与其相比，按照本发明，时间触发信息的类型由信息的周期性网络发送时间(NWSZPKT)明确地确定。

图2显示了在周期性的循环演示中发送周期性时间触发信息的时间顺序，其中以节点计算机111和端口121发出信息为例。该时间在图2中以顺时针方向移动。因为智能端口121的网络发送时间NWSZPKT 202(以及其它端口122、123和通过连接线100连接的封闭时间触发网络的其它时间触发星形耦合器的其它端口的发送时间)是基于高精确度(使用相应的硬件支援可轻易得到高于1μsec的精确度)的时间基础[6]，所以由于这一精确的时间基础，信息排程器可以在封闭的时间触发网络中实现时间触发信息与时间触发信息之间短时间而无冲突的传输的排程，从而能够在时间触发网络中实现高的有用数据的速率。设定网络发送时间NWSZPKT 202后，在第二阶段，设定节点计算机发送时间触发信息的时间KNSZPKT 201的排程。因为KNSZPKT 201是由节点计算机的系统时间解读，但网络发送时间NWSZPKT 202是由时间触发星形耦合器的系统时间解读，所以在排程节点计算机发送时间KNSZPKT 201时必须考虑节点计算机和星形耦合器之间时间同步的预定精确度，以致即使接近于最差同步的情况下，信息的起始处也先于系统发送时间NWSZPKT 202按时到达时间触发星形耦合器的端口。KNSZPKT和NWSZPKT之间的时间差距必须大过这时间同步精确度[6]加上在时间触发星形耦合器端口中该信息的第一比特的传输持续时间和可选的信息预先处理持续时间的两倍。此外，必须保证信息剩余部分在必须发送该信息剩余部分之前到达端口，以致发送行动一旦开始就不会被打断。

如果节点计算机的系统时间不与时间触发星形耦合器的系统时间同步，那么KNSZPKT201就是随机的。在这一退化情况中，从节点计算机到达的信息在时间触发星形耦合器的端口中被延迟，直至到达这类时间触发信息的下一周期性的NWSZPKT 202时。如果同一类型的多个时间触发信息在单个的信息周期内到达，则不进一步发出时间触发信息且在诊断计算机产生故障信息，因为显然地，故障已产生。

因为假设所有时间触发星形耦合器都带有由相应硬件支援的高精确度时间同步，所以时间触发网络的时间触发星形耦合器和节点计算机之间能达到的时间同步的精确度主要取决于节点计算机中的时间同步类型。如果通过节点计算机中的软件达到时间同步，则可能难以得到高于50μsec的精确度。但是，如果节点计算机带有专用同步硬件(即对应与IEEE 1588标准[7]的时间同步硬件)，则可得到高得多的精确度。那么，本发明支援不同等级的装有市面上不同的以太网控制器商品的终端系统，而无须降低时间触发网络中时间触发以太网信息传输的有用数据的效率。

时间触发信息的特性(例如KNSZPKT 201和NWSZPKT 202，以及可选地由星形耦合器检查的信息的谓词)必须在发送时间触发信息之前已知。这些特性或者可以在运行时间前由离线排程器静态地设定，或者在就要发送信息前在节点计算机的提示下由时间触发以太网服务节点在线地动态地决定。节点计算机也可通过标准事件触发以太网信息提示时间触发以太网服务节点以动态地排程新的时间触发信息。这种时间触发以太网服务节点可像任何其它以太网节点计算机一样与时间触发星形耦合器101连接。例如，在图1中，节点113就可以是这种时间触发以太网服务节点。在同一发明的另一表达形式中，时间触发以太网服务节点也可整合在时间触发星形耦合器中。这种时间触发以太网服务节点也可通过例如GPS接收器或通过原子钟具有一个接近于精确的外部时间基础。时间触发以太网服务节点可通过以太网信息把这外部时间分配给题述中时间触发网络中的所有时间触发星形耦合器和节点计算机。时间的分配可对应于现有标准如IEEE标准1588[5]而实现。这标准已被多个微型计算机的硬件所支援。如果节点计算机支援这一同步标准，则在该节点计算机的系统时间的高精确度的基础上，KNSZPKT 201和NWSZPKT 202之间的时间差距可保持很短，从而可缩短实时信息传输的等待时间。如果未在节点计算机中给予在时间同步上的这一种类的硬件的支援，则必须接受较长的传输等待时间。

如果时间触发以太网服务节点预先向受到信息传送影响的所有时间触发星形耦合器发出所有时间触发信息的网络发送时间NWSZPKT 202，则在时间触发信息到达前，时间触发星形耦合器已可适时地于NWSZPKT时保持[4]时间触发信息传输所需的事件触发信息的传输通道清空，因而使得时间触发信息于NWSZPKT在预留的空置线路上以最少的等待时间传送时间触发信息变得可能。在星形耦合器中这最小的信息等待时间-仅几个比特的延迟(即在100兆比特/秒以太网系统中，仅很小量的μsec)，在包含多个时间触发星形耦合器的系统内特别重要，例如通过把很多时间触发星形耦合器串联在一起以支持总线布线和多部节点计算机中的时间触发信息同时到达时是重要的。

为保证在时间触发星形耦合器的暂时故障后，全球时间、时间触发信息的所有NWSZPKT以及用以识别预期在端口接收到的以太网信息的故障所需的所有特性都在时间触发星形耦合器的智能端口121、122、123于时间触发星形耦合器中预先指定的重启时间内再次出现，全球时间和时间触发信息特性被从一个或多个服务节点周期性地发送到时间触发星形耦合器。时间触发星形耦合器101周期性地传递全球时间至直接给其指定的节点计算机111、112、113，以致节点计算机可与全球时间同步。

在分布式实时系统内，各部节点计算机111、112和113以及星形耦合器101形成故障容纳单元(FCU)，即它们仅在FCU结果内显示故障(软件或硬件)的即时后果。FCU可通过故障信息(在数值或时间范围内)间接地对通信系统和其他节点计算机有不利影响。因此有故障的FCU必须被隔离。如果仅节点计算机111、112、113的其中一个有故障，则在通常情况下，不能对有故障的节点计算机的状态做出假定。因此，故障隔离仅可在两个独立FCU存在时实现，一个FCU(如节点计算机111)显示了故障状态，而独立的第二FCU(如时间触发星形耦合器101)识别出此故障状态并阻止故障传播。与本发明对应，在可信任(trusted)单元和不可信任(nottrusted)单元间作出了区分。假定星形耦合器101和时间触发以太网服务节点是可信任的，而节点计算机111、112、113通常是不可信任的。可信任的星形耦合器101防止节点计算机111、112、113的故障在硬件还是软件中、是意外的还有有意的(安全性的缺陷)对无故障节点计算机的时间触发信息传输的时间特性有不利的影响。为防止恶意发送者能把错误的时间触发信息特性发给时间触发星形耦合器，这些信息特性以加密编码的形式从时间触发服务节点传输到时间触发星形耦合器。

如果在智能端口121中进一步预先处理信息，则这一预先处理的WCET(最差执行时间)是被包含在KNSZPKT 201和NWSZPKT 202之间的时间差距的排程中。这一预先处理可以是信息内容在智能端口121中的编码或者是通过检查信息内容的谓词以减低节点计算机111所导致的数值范围的错误的故障传播的可能性。此外，带有起始时间210和结束时间211的预期接收的窗口可在信息排程中预先确定，以致可通过独立的时间触发星形耦合器101的端口121识别模式计算机111的时间范围内的故障。如果故障被端口121识别，则端口121会把事件触发诊断信息发送给诊断计算机。由于节点计算机111和指定端口121被设置在两个独立的故障容纳区(Fault Containment Region)中，所以就排除了仅一个故障源就引起故障且同时关闭故障检测的情况。因为这个原因，在指定智能端口121处观察节点计算机111的状态是检测故障[3]特别有效的方法。

指定给节点计算机的智能端口(如与节点计算机111有关的端口121)可在到达的时间触发信息被发送入网络之前用密码进行编码。端口121必须相应地在信息被传送到节点计算机111之前对从该网络到达的所有编码信息进行解码。时间触发信息的编码和解码的管理与被编码的事件触发信息一起进行。

图3显示了时间触发(TT)以太网信息的可能结构。域301-305和域310-312在以太网标准[5]中是被预先决定的。与IEEE以太网标准管理一致，在标签类型域305内，所有协议特定的时间触发以太网信息都包含位元模式88d7，以能够清楚地识别全球的每个时间触发以太网信息。可选择描述应用信息与时间触发信息的时间关系，因而可设有确切限定的时间状态。这些信息保留了已预先限定的标签类型域。作为例子，图3在本发明的可能但并非唯一可能的实施例中提供了两字节时间触发控制域306。域306的第一字节包含该时间触发信息的控制信息，如时间触发信息是否同步信息。通过时间触发控制域306中的另一比特，在信息是周期性时间触发信息或者是偶发性(sporadic)时间触发信息之间作出区分。周期性时间触发信息在指定给这类时间触发信息的每个时期内发出。偶发性时间触发信息不在指定给这类时间触发信息的每个时期内发出。当周期性时间触发信息被接收处节点解释成为作为发送处节点的重要符号时，其故障意味着发送处的暂时性或永久性的故障，而偶发性时间触发信息不是这种情况。

域306的第二字节包含时间触发以太网信息的长度，时间触发以太网信息的长度以8字节为单位。域307(周期ID)以16比特的层位设定在全球时间中当前周期的位置。由节点计算机的系统时间解读的KNSZPKT 201被包含在域307中。由时间触发星形耦合器的系统时间解读的网络发送时间NWSZPKT 202被包含在域308中。NWSZPKT还清楚地定义了时间触发以太网信息的类型，即信息ID。如上文已提到的，所有时间触发信息的网络发送时间NWSZPKT 202必须由排程器排程，以致在预定的时间触发网络中没有时间触发信息的冲突。作为对比，有可能多部节点计算机可在同一KNSZPKT 201在给其指定的时间触发星形耦合器的端口发出其时间触发信息。

最后再一次概括：本发明的目的透过多部节点计算机利用一个或多个通信通道以时间触发以太网信息通信去提高分布式实时计算机系统使用以太网控制器商品时有用数据的效率和安全性。为达到这一目标，在信息的节点计算机发送时间(KNSZPKT)和网络发送时间(NWSZPKT)作出区分。由发送节点计算机的的系统时间解读的KNSZPKT必须适时地存在于NWSZPKT之前，以致于无论如何(也就是，即使节点计算机和时间触发星形耦合器的系统时间位于精确度差距的极限)，信息的起始处都在由时间触发星形耦合器中的系统时间解读的NWSZPKT时已到达时间触发星形耦合器。建议调校时间触发星形耦合器，以致从节点计算机到达的信息在时间触发星形耦合器的智能端口中被延迟直至NWSZPKT，以能够恰好在NWSZPKT把其发送入时间触发网络。

本发明的上述具体实施例仅代表本发明很多实施的可能性中的一种。

引用专利：

[1]发表于1989年12月12日的第US4,866,606号专利：备有实时精确节点同步的松散式耦合的分布式计算机系统。

[2]1996年12月18日的第EP 0 658 257号专利：用于传输信息的通信控制单元和方法。

[3]2003年4月16日的第EP 1 222 542号专利：带有集成保护装置的信息分配器装置。

[4]2005年5月10日的第EP 1 512 254号专利：时间触发(TT)以太网。

其他参考文献：

[5]IEEE以太网标准802.3，URL：http://standards.ieee.org

[6]Kopetz，H.(1997)。分布嵌入式应用的实时系统和设计原理；ISBN：0-7923-9894-7.Boston.Kluwer Academic Publishers.

[7]时钟同步的IEEE标准1588，URL：http://standards.ieee.org

Claims

1.一种在分布式实时计算机系统中传输时间触发以太网信息的通信方法，该系统包括多部节点计算机(111，112，113)，其中每部节点计算机带有至少一个以太网控制器，该以太网控制器通过数据线直接与被明确地分配给该节点计算机的时间触发星形耦合器(101)的端口(121，122，123)连接，并且多个时间触发星形耦合器可直接或间接通过一条或多条数据线(100)互相连接以形成封闭的时间触发网络，

其特点在于网络发送时间(202)通过排程器被预先分配给各个时间触发以太网信息，其中时间触发星形耦合器的端口(121)把从节点计算机(111)到达的时间触发以太网信息延迟至其系统时间中这类时间触发以太网信息的下一网络发送时间，并且端口(121)正是在这一网络发送时间把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网络或在始于这网络发送时间向上的确实限定时段内把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网络。

2.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于节点计算机发送时间(201)通过排程器被预先分配给一类时间触发以太网信息，节点计算机发送时间由发送节点计算机的系统时间解读并且设定了时间触发以太网信息从节点计算机到时间触发以太网信息的时间触发星形耦合器的指定端口的预定发送时间，其中节点计算机发送时间和网络发送时间之间的时间差距必须大于节点计算机的系统时间和时间触发星形耦合器的系统时间之间的时间同步的精确度加上自主时间触发星形耦合器端口中该时间触发以太网信息的第一比特的传递持续时间和时间触发以太网信息的可选预先处理持续时间的两倍，以致于在网络发送时间前，时间触发以太网信息的起始处及时地准备好以传输入时间触发网络，从而整个时间触发以太网信息在适当时候不停地候命以进一步连续不断地传输入时间触发网络。

3.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于所述网络发送时间是周期性网络发送时间，所述周期性网络发送时间被包含在接收到的时间触发以太网信息中。

4.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于所述节点计算机发送时间是周期性节点计算机发送时间，所述周期性节点计算机发送时间被包含在时间触发以太网信息中。

5.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口从独立的时间触发以太网服务节点接收全球时间以及在指定时间范围内的、预期在端口的时间触发以太网信息的特性，并且动态地检验到达的时间触发以太网信息是否与这些预先指定的特性相对应。

6.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口从独立的时间触发以太网服务节点接收全球时间以及在指定时间范围内的、预期在端口的时间触发以太网信息的特性，并且动态地检验到达的时间触发以太网信息是否与这些预先指定的特性相对应。

7.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口动态地检验预期在端口的时间触发以太网信息的指定数值范围内的特性以及到达的时间触发以太网信息是否与这些预先指定的特性相对应。

8.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口动态地检验预期在端口的时间触发以太网信息的指定数值范围内的特性以及到达的时间触发以太网信息是否与这些预先指定的特性相对应。

9.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口周期性地从一个或多个独立的时间触发以太网服务节点接收全球时间以及将要接收到的时间触发以太网信息的指定特性，以致在时间触发星形耦合器的暂时故障之后的一段时间内，时间触发星形耦合器再次具有全部要达到故障检测所需的状态的资讯。

10.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口周期性地从一个或多个独立的时间触发以太网服务节点接收全球时间以及将要接收到的时间触发以太网信息的指定特性，以致在时间触发星形耦合器的暂时故障之后的一段时间内，时间触发星形耦合器再次具有全部要达到故障检测所需的状态的资讯。

11.按照权利要求5所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

12.按照权利要求6所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

13.按照权利要求7所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

14.按照权利要求8所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

15.按照权利要求9所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

16.按照权利要求10所述的通信方法，其特点在于独立的时间触发以太网服务节点把时间触发以太网信息特性以加密编码形式传输到时间触发星形耦合器的端口。

17.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

18.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

19.按照权利要求5所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

20.按照权利要求6所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

21.按照权利要求7所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

22.按照权利要求8所述的通信方法，其特点在于如果到达的时间触发以太网信息的一个或多个指定特性违反了时间范围或数值范围，则时间触发星形耦合器的端口发送事件触发以太网信息至诊断计算机。

23.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器(101)周期性地把全球时间发送给与时间触发星形耦合器直接相连的节点计算机(121，122，123)。

24.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器(101)周期性地把全球时间发送给与时间触发星形耦合器直接相连的节点计算机(121，122，123)。

25.按照权利要求5所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器(101)周期性地把全球时间发送给与时间触发星形耦合器直接相连的节点计算机(121，122，123)。

26.按照权利要求6所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器(101)周期性地把全球时间发送给与时间触发星形耦合器直接相连的节点计算机(121，122，123)。

27.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

28.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

29.按照权利要求5所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

30.按照权利要求6所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

31.按照权利要求7所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

32.按照权利要求8所述的通信方法，其特点在于时间触发星形耦合器的端口把到达的时间触发以太网信息进行加密编码。

33.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于直接分配给节点计算机的时间触发星形耦合器的端口在时间触发以太网信息被发送给节点计算机之前把从网络到达的时间触发以太网信息解码。

34.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于直接分配给节点计算机的时间触发星形耦合器的端口在时间触发以太网信息被发送给节点计算机之前把从网络到达的时间触发以太网信息解码。

35.按照权利要求27所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

36.按照权利要求28所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

37.按照权利要求29所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

38.按照权利要求30所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

39.按照权利要求31所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

40.按照权利要求32所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

41.按照权利要求33所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

42.按照权利要求34所述的通信方法，其特点在于时间触发以太网信息编码或解码的编码管理所需的资讯以加密的事件触发以太网信息传输。

43.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于在预知时间触发以太网信息的将来的网络发送时间的基础上，时间触发星形耦合器适时地为预期的时间触发以太网信息清空在时间触发星形耦合器和节点计算机之间传输时间触发以太网信息所需的传输通道。

44.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于在预知时间触发以太网信息的将来的网络发送时间的基础上，时间触发星形耦合器适时地为预期的时间触发以太网信息清空在时间触发星形耦合器和节点计算机之间传输时间触发以太网信息所需的传输通道。

45.按照权利要求1所述的通信方法，其特点在于在周期性和偶发性时间触发以太网信息之间作出区分。

46.按照权利要求2所述的通信方法，其特点在于在周期性和偶发性时间触发以太网信息之间作出区分。

47.一种在按照权利要求1-46其中一个权利要求的通信方法中计算时间触发以太网信息的发送时间的方法，其特点在于在第一个阶段，将时间触发星形耦合器系统时间的良好的精确度纳入考虑，计算所有时间触发以太网信息的网络发送时间的无时间冲突的排程，以及在第二阶段，基于该时间排程，确定节点计算机要发送的时间触发以太网信息的节点计算机发送时间，其中将每个单个节点计算机的个别精确度以及在时间触发星形耦合器的端口中指定给该时间触发以太网信息的可选的时间触发以太网信息预先处理纳入考虑。

48.按照权利要求47所述的在通信方法中计算时间触发以太网信息的发送时间的方法，其特点在于该方法是在线并动态地完成的。

49.按照权利要求1-46其中一个权利要求所述的通信方法中的用于传播时间触发以太网信息的时间触发星形耦合器，其特点在于时间触发星形耦合器包括中心开关(102)和多个端口(121，122，123)，其中每个端口(121，122，123)包含带有其自有的CPU和存储器的自主的智能子系统，并且这些子系统被另外设置以并行处理到达的时间触发以太网信息。

50.按照权利要求49所述的用于传播时间触发以太网信息的时间触发星形耦合器，其特点在于组成时间触发网络的所有时间触发星形耦合器的时间系统以高度精确的方式同步。

51.按照权利要求49或50所述的用于传播时间触发以太网信息的时间触发星形耦合器，其特点在于时间触发星形耦合器实行权利要求1-46其中一个权利要求规定的一个或多个处理步骤。