CN107820312B - 控制系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种控制系统，其包括主机、至少一个从机和通信模块，通信模块布置在主机和至少一个从机之间，并且主机和至少一个从机通过通信模块通信，其中主机发送用于控制至少一个从机的控制命令并且至少一个从机响应于主机的控制命令，其中通信模块转发相应的控制命令和响应，其中主机在一个或多个请求中向通信模块发送至少一个控制命令和至少一个相关的定时要求，其中通信模块通过根据至少一个定时要求将至少一个控制命令转发给至少一个从机来处理一个或多个请求，和/或其中通信模块确定关于与至少一个从机通信的定时信息，并将定时信息发送给主机。

Description

控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，其包括主机、至少一个从机和通信模块，该通信模块布置在主机和至少一个从机之间，并且主机和至少一个从机通过该通信模块通信，其中主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令，并且所述至少一个从机响应于主机的控制命令，其中所述通信模块转发相应的控制命令和响应。
背景技术
继电器被称为通信模块，其被布置在主机和从机之间，并且仅转发在主机和从机之间交换的数据且例如用于放大物理信号。
包括主机和一个或多个从机的控制系统通常用于许多技术领域。例如，这种控制系统可以用于控制移动通信天线的部件。在这种情况下，主机可以执行对作为从机的天线和/或天线线路设备的控制。
然而，在许多领域，主机和从机之间的通信必须满足对延迟的高要求。天线系统尤其如此。根据现有技术，因此为了观察所需的延迟，需要将主机放置为比较靠近从机。因此，例如，在移动通信天线系统的情况下，迄今为止，例如在移动通信基站的区域中，必须将复杂的主机应用程序设置为分散地靠近天线。这使得更加难以集中控制包括多个天线的通信系统。
因此，本发明的目的是提供一种控制系统，在该控制系统中，主机不再需要靠近从机布置。
发明内容
该目的通过根据独立权利要求1和9的控制系统来实现。本发明的优选实施方式表示从属权利要求的主题。
根据第一方面，本发明包括一种控制系统，包括主机、至少一个从机和通信模块，所述通信模块布置在所述主机和所述至少一个从机之间并且所述主机和所述至少一个从机通过所述通信模块通信，其中所述主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令并且所述至少一个从机响应于所述主机的所述控制命令，其中所述通信模块转发相应的所述控制命令和所述响应。根据本发明的第一变型，所述主机在一个或多个请求中向所述通信模块发送至少一个控制命令和至少一个相关的定时要求，所述通信模块通过根据所述至少一个定时要求将所述至少一个控制命令转发给所述至少一个从机来处理所述一个或多个请求。根据第一方面的第二变型，所述通信模块确定关于与所述至少一个从机的通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机。
本发明的第一方面的第一变型和第二变型可以各自单独地或彼此独立地使用。然而，更优选地，它们被组合使用。
使用根据本发明的被从主机发送给通信模块并且确定通信模块的响应时间的定时要求，意味着对于鉴于时间正确执行主机和从机之间的通信的延迟只关乎到通信模块和从机之间的延迟，而不再关乎主机和通信模块之间的延迟。同样，与主机和通信模块之间的通信的可能延迟无关地进行定时信息的传输允许监控从机的响应时间。因此，主机能够与从机远距离布置和/或可以经由具有非定义的延迟或高延迟的通信链路与通信模块连接。
特别地，主机可以经由具有较高延迟和/或非定义的延迟的通信链路与通信模块连接。关于系统的响应时间，在这种情况下，当通信模块通过具有较低和/或定义的延迟的通信链路与至少一个从机连接时，就足矣。
此外，主机可以通过网络与通信模块通信。
在下文中，将描述根据本发明的第一变型的控制系统的优选实施方式：
根据可能的实施方式，主机的单个请求可以包括至少一个控制命令以及至少一个相关的定时要求。例如，请求可以包括两个或更多个控制命令以及相关的定时要求。特别地，请求可以包括与至少一个控制命令相关的所有定时要求和/或与至少一个定时要求相关的所有控制命令。
或者，至少一个控制命令和相关的至少一个定时要求可以在分开的请求中被从主机发送给通信模块。此外，可以想到，在分开的请求中将多个控制命令或多个定时要求从主机发送给通信模块。因此，根据第一实施方式，在一个请求中从主机发送的信息被分配给两个或更多个请求。
优选地，主机和通信模块各自具有逻辑功能，使得主机发信号并且使得通信模块识别到分开的请求属于一起。特别地，请求可以包括链接信息和/或标识信息(例如ID)，其向通信模块发送信号以说明发送了属于分开的请求的控制命令和/或定时要求。优选地，通信模块将不会进一步处理链接的请求直到来自主机的所有链接的请求已经到达。
根据优选实施方式，主机在一个或多个请求中向通信模块发送至少两个控制命令和相关的定时要求，通信模块根据定时要求依次将所述两个控制命令发送给至少一个从机。特别地，通信模块可以以与所述定时要求对应的时间距离和/或以与所述定时要求对应的时间序列将两个控制命令依次发送给至少一个从机。特别地，不再需要用于发送第二控制命令的进一步请求，而是通信模块将根据定时要求自动发送第二控制命令。因此，可以根据定时要求发送两个控制命令，而与主机和通信模块之间的延迟无关。
优选地，通信模块自动确保通过及时发送第二控制信号来遵守定时要求。通信模块可以在此评价与从机通信的时间，并根据定时要求发送控制命令。
根据可能的实施方式，一个请求或多个请求包括对第一从机的第一控制命令、对第二从机的第二控制命令和定时要求，其中，在已经接收到一个请求或至少一个并且优选地全部所述多个请求后，所通信模块向第一从机发送第一控制命令，并且在与定时要求对应的一时间段之后和/或与以与定时要求对应的时间序列和/或基于与定时要求对应的条件，向第二从机发送第二控制命令
然而，根据可替选实施方式，两个控制命令也可以用于控制单个从机。
根据本发明的可能的实施方式，定时要求涉及由通信模块发送两个控制命令之间的时间距离和/或从从机接收到响应与由通信模块发送控制命令之间的时间距离。
除了发送包括至少一个控制命令和至少一个定时要求或被链接用于发送至少一个控制命令和至少一个定时要求的请求之外，主机还可以向通信模块发送仅包括一个控制命令的请求，该请求不包括定时请求并且不被链接，所述请求使得通信模块将控制命令直接转发给至少一个从机。
在下文中，将示出根据本发明的第二变型的控制系统的优选实施方式：
根据第二变型的优选实施方式，通信模块确定向从机发送控制命令与接收响应之间的时间差，并将其发送给所述主机。
可替代地或额外地，通信模块可以确定当控制命令被发送给从机时的传输时间和/或响应的接收时间，并将其发送给所述主机。
优选地，通信模块向主机发送定时信息(特别是时间差)，传输时间和/或接收时间，以及从机的响应。
以下将描述可用于根据第一变型的控制系统以及根据第二变型的控制系统的本发明的优选实施方式：
主机与连接到该主机的所有从机之间的通信可以进行为，使得只有主机将能够发起通信，而从机等待被主机寻址。
主机与连接到该主机的从机之间的通信可以是串行通信。
根据本发明的可能的实施方式，通信模块通过发送确认信号来确认接收到主机的一个或多个请求和/或控制命令。
根据本发明的可能的实施方式，通信模块将至少一个从机的多个响应共同发送给主机。特别地，通信模块收集至少一个从机的多个响应并优选地将它们与至少一个定时信息一起发送。在这种情况下，定时信息将优选地涉及多个响应中的至少一个。
根据本发明的可替选实施方式，通信模块将至少一个从机的多个响应单独发送给主机。特别地，通信模块可以在至少一个从机的响应一到达就立即将它们转发。优选地，通信模块将每个响应与至少一个定时信息一起发送。
根据第二独立方面，本发明包括控制系统，该控制系统包括至少一个主机、至少一个从机和通信模块，所述通信模块布置在所述主机和所述至少一个从机之间并且所述主机和所述至少一个从机通过所述通信模块通信，其中所述主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令并且所述至少一个从机响应于所述主机的所述控制命令，其中所述通信模块转发相应的所述控制命令和所述响应。根据本发明，所述通信模块具有轮询模式，在所述轮询模式下所述通信模块以预定的时间间隔自动地向所述至少一个从机发送轮询命令而无需通过主机的请求被要求这样做。以这种方式，能够减少在主机和通信模块之间交换的数据量。
这种轮询命令可以例如用于向从机发送通信链路仍然活动的信号。优选地，从机通过轮询响应来应答轮询命令。
根据本发明的可能实施方式，并非从机对轮询命令的每个轮询响应都被转发给主机。这也是可能减少数据量的。
特别地，只有从机对通信模块的第一轮询命令或最后轮询命令的轮询响应被转发给所述主机。或者，如果满足关于最后转发的轮询响应的时间标准，则也可以转发轮询响应。例如，如果一定数量的先前的轮询响应尚未被转发和/或如果经过一定时间段还没有转发轮询响应，则可以转发轮询响应。
然而，响应于轮询命令由从机发送的状态和/或警告消息将优选地总是被转发给主机。
轮询模式可以优选地由主机和/或至少一个从机开启和关闭。例如，主机和/或至少一个从机可以能够通过发送请求和/或控制命令和/或响应来开启和/或关闭轮询模式。
根据本发明的第二方面的通信模块的轮询功能也可以独立于根据第一方面的定时要求和时间评价来实现。然而，优选地，两个方面被组合地实现。
下面将描述本发明的所有方面的优选实施方式。
主机可以是控制器，特别是虚拟控制器。从机优选是终端。
主机与从机进行通信的控制命令和响应可以首先是任意信息包和/或参数。
主机与从机之间的通信优选地通过通信协议进行，通信协议定义了控制命令和响应的形式和/或内容。控制命令可以包括数据头和主体，数据头优选地至少包括用于所寻址的从机的寻址信息。主体可以包括一个或多个数据阵列，其根据相应的控制命令可以具有截然不同的内容。
优选地，通信模块将在请求中包括的控制命令关于它们的信息结构和它们的信息内容相同地转发。因此，通信模块能够具有非常简单的设计，因为它不需要评价和/或理解控制命令，而是简单地转发这些命令。此外，可以改变用于主机和从机之间的通信的通信协议，而不需要将通信模块适配。
例如，请求定义了包括控制命令的帧，因此其只能从帧中被移除并被转发。这种用于主机与通信模块借以通信的请求的帧可以具有数据头和主体。数据头优选地至少包括用于所寻址的通信模块的寻址信息，而主体包括一个或多个数据阵列，该数据阵列包括用于转发给一个或多个从机的一个或多个控制命令，以及可选地一个或多个定时要求。
然而，请求也可以分配在多个帧上。例如，相应的控制命令和定时要求可以在分开的帧中被发送。然而，在这种情况下，需要发送控制命令和定时要求之间的分配信息。
优选地，从机的响应也仅被插入在通信模块中的较大响应帧中并被转发给主机。这种用于主机与通信模块借以应答主机的响应的帧可以具有数据头和主体。数据头优选地至少包括用于主机的寻址信息，而主体包括一个或多个数据阵列，该数据阵列包括一个或多个从机的响应以及可选地一个或多个定时要求项。然而，同样在这种情况下，多个帧可以用于响应。
通信模块可以可选地通过某个其它物理层和/或某个其它协议来发送包括在请求中的控制命令和/或响应。
优选地，通信模块对于所连接的从机是透明的，即，以完全相同的方式与从机进行通信，就像从机直接与主机通信一样。因此，可以使用通信模块而无需修改从机，并且通信模块能够代替例如在现场安装的主机。
根据本发明，用于主机和通信模块之间的通信的通信协议可以与用于主机和从机之间的通信的通信协议不同。然而，主机和从机之间的通信也可以基于主从关系进行，其中通信模块是从机。
根据本发明的优选实施方式，通信模块和主机之间的通信通过互联网协议进行。
根据本发明的控制系统适用于许多领域。
例如，一个或多个以下通信协议和技术可以用于主机与通信模块之间的通信和/或用于主机与从机之间的通信的通信协议：实时协议(RTP)、经由LAN/WAN(IP)的串行端口扩展器、IPv4、IPv6、通用异步收发传输器(UART)、标准通信协议(http(HyperTextTransfer Protocol，超文本传输协议)、REST(Representational State Transfer，即表述性状态传递)、MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)、NAT(Network Address Translation，网络地址转换)等。
特别优选地，根据本发明的控制系统用于控制通信系统。
根据本发明的优选实施方式，从机因此是通信系统的控制部件。
特别地，从机可以是移动通信天线的天线线路设备和/或控制部件，特别是用于在移动通信基站中操作的移动通信天线。
例如，从机可以是作为天线线路设备的天线控制单元，特别是用于控制天线方位(特别是用于调整组天线的倾斜角)的天线控制单元。
此外，从机还可以是另外的天线线路设备，例如放大器。
多个从机可以在此通过通信模块与主机，特别是移动通信基站的天线的多个控制部件进行通信。
根据可能的实施方式，通信模块集成在基站中。
此外，通信模块可以通过高频信号线路，特别是通过叠加在高频信号上的数据信号与控制部件进行通信。
根据本发明的优选实施方式，主机与从机之间的通信可以根据AISG标准进行，和/或控制命令和/或响应可以对应于AISG标准。AISG标准在此特别是AISG标准1.0或更高版本。术语AISG在本发明的框架内包括源自第一AISG标准的每个协议。因此，术语AISG特别地包括AISG1.0、AISG1.1、AISG2.0和3GPPTS 25.466。
然而，根据本发明的可替选式，从机是卫星接收机和/或卫星天线的控制部件。
根据本发明的优选实施方式，根据本发明的控制系统用于控制通信系统，该通信系统包括彼此远距离布置的多个从机，通信系统的控制被集中执行，因为一个或多个集中布置的主机通过布置在从机区域中的相应通信模块与从机通信。如上所述，通信系统在此可特别地是移动通信系统。
本发明还包括通信模块，其适于布置在主机和至少一个从机之间，并且将主机的控制命令转发给从机并将从机的响应转发给主机。通信模块的特征在于，根据第一方面的第一变型，它处理主机的一个或多个请求，通过所述一个或多个请求所述主机通过根据至少一个定时请求向所述至少一个从机发送至少一个控制命令而发送至少一个控制命令和至少一个定时请求；并且根据第一方面的第二变型，所述通信模块确定关于与至少一个从机的通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机。优选地，所述两个变型又彼此结合。根据第二方面，所述通信模块具有轮询模式，在所述轮询模式下所述通信模块以预定的时间间隔向所述至少一个从机自动发送轮询命令，而不需要通过主机的请求被要求这样做。优选地，这两个方面被组合实现。
优选地，通信模块以上文结合根据本发明的控制系统已经描述的方式配置和操作，和/或用于配置这种控制系统。
本发明还包括一种通过主机控制至少一个从机的方法，所述主机和所述至少一个从机在它们之间布置有通信模块，所述主机和所述至少一个从机通过所述通信模块进行通信，其中所述主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令并且所述至少一个从机响应于所述主机的控制命令，其中所述通信模块转发相应的所述控制命令和所述响应。根据第一方面的第一变型，所述主机在一个或多个请求中向所述通信模块发送至少一个控制命令和相关的定时要求，其中所述通信模块通过根据所述至少一个定时请求向所述至少一个从机发送所述至少一个控制命令来处理所述一个请求或所述多个请求。根据第一方面的第二变型，所述通信模块确定关于与至少一个从机的通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机。优选地，所述通信模块在轮询模式下以预定的时间间隔向所述至少一个从机发送轮询命令，而不需要通过主机的请求被要求这样做。优选地，这两个方面被组合实现。
优选地，所述方法以上文结合根据本发明的控制系统已经描述的方式被执行，和/或所述方法用于配置这种控制系统。
附图说明
现在将参考实施方式和附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据现有技术的控制系统；
图2示出了描述根据现有技术的通信的典型定时要求的通信图；
图3示出了根据本发明的控制系统的第一实施方式，其包括根据本发明的通信模块的实施方式；
图4示出了根据本发明的控制系统的第二实施方式，其中在模块和从机之间另外布置有继电器；
图5a示出了描述在根据本发明的控制系统中的典型通信过程的通信图；
图5b根据其中通信模块确认接收到请求的变型示出了描述图5a中所示的通信过程的通信图；
图6a示出了描述根据本发明的根据至少一个定时要求处理两个控制命令的的通信图，从机对控制命令的响应在此被收集并被共同发送；
图6b示出了图6a中所示的通信图，从机对控制命令的响应被单独发送；
图7示出了根据现有技术的用于控制移动通信基站的天线的部件的控制系统的三种变型；
图8示出了根据现有技术的具有定时要求的典型的控制命令顺序；
图9示出了根据本发明的用于控制根据本发明的移动通信基站的天线部件的控制系统的实施方式；
图10a示出了根据本发明的发送和处理请求的通信图；
图10b示出了比较例，其示出了不具有根据本发明的通信模块的功能的可比较处理，并且其中不能遵守定时要求；
图11a示出了说明根据本发明的请求的第二示例和处理该请求的通信图；
图11b示出了比较例，其示出了不具有根据本发明的通信模块的功能的处理，并且其中不能遵守定时要求；
图12示出了根据用于关闭轮询功能的第一变型描述根据本发明的通信模块的轮询功能的通信图；
图13示出了根据用于关闭轮询功能的第二变型描述根据本发明的通信模块的轮询功能的通信图；
图14示出了根据用于关闭轮询功能的第三变型描述根据本发明的通信模块的轮询功能的通信图；
图15示出了根据用于关闭轮询功能的第四变型描述根据本发明的通信模块的轮询功能的通信图；
图16示出了轮询功能的状态模型，所述状态模型描述了图12至图14所示的变型；以及
图17示出了根据本发明的通信模块的实施方式的电路图。
具体实施方式
本发明涉及通过控制器控制终端。控制器表示主机，其是具有访问公共资源权限(即发起通信)的唯一部件，而无需被请求这样做。一个终端或多个终端是不能够自主访问公共资源的从机，因此不能发起通信。事实上，从机必须等待，直到它们被主机询问。
图1示出了根据现有技术的这种控制系统的实施方式。主机1通过通信链路3连接到一个或多个从机2。主机1又可以经由通信链路5连接到上级控制实体，例如网络4。
主机和从机之间的通信可能受到一定的定时要求的影响。这种定时要求可能起因于具体的控制情况，也可能起因于潜在的通信标准。图2示出了对于从主机向从机发送的两个控制信号Tx1和Tx2或Tx3和Tx4的时间序列的两个典型定时要求。定时要求1是发送第一控制命令Tx1和发送第二控制命令Tx2之间的时间距离。定时要求2是接收对第一控制命令Tx3的响应Rx3与发送第二控制命令Tx4之间的时间距离。
根据现有技术，主机在此确定通信的定时，即发送控制信号Tx的定时。此外，主机通常测量响应于控制命令Tx而接收的从机响应Rx的定时，并对其进行评价。
主机和从机之间的通信延迟直接影响所测量的定时，并确定通信中是否能够遵守定时要求。因此，主机和从机之间的通信链路3必须具有低延迟或定义的延迟。
然而，主机和上级控制实体之间的通信链路5通常具有高延迟或非定义的延迟，特别是如果所述通信链路是复杂的网络基础设施。
如果是通过复杂的网络基础设施来建立通信，则延迟通常很长或至少是未知的。在这种情况下，延迟通常相当于约每公里5微秒或每千公里5毫秒，使得网络上的延迟通常会长于1毫秒，和/或通常取决于消息通过网络的未知路径。这种长的或未知的延迟对于必须以一定的同步性到达终端的数据包(例如，必须在特定时间间隔内已经与终端通信的数据包)特别有影响。
因此，这种延迟限制了作为主机操作的控制器与作为从机操作的终端之间的空间距离。因此，根据现有技术，控制器特别地被在本地安装并作为遥控器操作，并且仅被中央控制元件4控制和监控。如上所述，遥控器本地地确定、测量、监控和评价定时。
然而，迄今为止已由分立设备执行的功能现在越来越多地通过服务器技术被集中执行。该技术为用户提供了明显的优势，特别是在可扩展性、维护、监控、备份和恢复、成本以及复杂性方面。
原则上，也可以通过服务器技术来实现上述控制器，使得控制器被虚拟控制器所取代。然而，所使用的终端将因此失去它们与控制器的空间接近，并且因此失去低延迟。因此，在已知解决方案的情况下，通过服务器技术实现控制器受到由长延迟或未知延迟引起的问题的限制或阻碍。
然而，在下文中描述的根据本发明的解决方案将在很大程度上消除由网络带来的延迟和介质带来的延迟对通信的影响。
图3和图4示出了根据本发明的控制系统的两个实施方式，其包括主机1、网络9、模块6、和一个或多个从机2。主机1通过通信模块6与所述一个或多个从机连接。经由网络9连接到主机1的模块6将从主机1递送给从机2的数据包传送给从机2，从从机2接收相应的响应并通过网络9将此响应发送给主机1。
在模块6和从机2之间只允许低延迟或定义的延迟。例如，模块6和从机2之间允许的最大延迟小于20毫秒，特别优选地小于10毫秒。为此，通信模块6通常经由具有低延迟或定义的延迟的直接通信链路7连接到所述一个或所述多个从机2。为此，通信模块6优选地布置成与从机空间上接近。
然而，充当控制器的主机1也可以通过具有高延迟或未知延迟的复杂网络9与通信模块6连接。特别地，主机1在此可以在计算中心中集中实现为虚拟控制器。在那里，它可以例如通过云被映射到例如(虚拟)服务器vRAN。特别地，主机1和通信模块6之间的通信可以经由互联网协议进行。
通信模块6具有：第一物理接口11，通过该第一物理接口11，通信模块6通过特定协议与主机1通信；以及第二物理接口12，通过该第二物理接口，通信模块6通过一些其它协议与从机通信。此外，通信模块6包括实现下文所述功能的软件模块10。
在图4所示的实施方式中，通信链路还包括在通信模块6和一个或多个从机2之间的继电器13。这里，需要注意，经由通信链路7’在模块6和继电器13之间的延迟以及经由通信链路7”继电器13和从机2之间的延迟满足对低延迟或定义的延迟的要求。可选地设置的继电器13具有与通信模块类似的设计，然而软件模块14仅转发相互通信。
此外，根据本发明的通信模块6还转发主机和一个或多个从机之间的相互通信。主机和从机之间的通信在此通过从主机递送给从机的控制命令和从从机递送给主机的对控制命令的响应来实现。本发明意义上的控制命令和响应可以是根据相应协议在主机和从机之间交换的任意信息包。
根据本发明的第一方面，在对通信模块的一个请求或多个请求下，通信模块6除了允许主机向通信模块发送一个或多个用于一个或多个从机的控制命令之外，还允许主机向通信模块发送一个或多个定时要求。然后，通信模块根据定时要求将一个或多个控制命令转发给一个或多个从机2。主机的请求在此可以通过例如超文本传输协议(http(s))和/或网络套接字协议(WebSockets)被传送。
在本实施方式中，控制器因此为通信模块提供主机和从机之间的通信的所有参数和数据以及定时要求。定时要求然后在通信模块处确定信息的时间序列和/或传送。因此，所有与终端通信所需的参数和信息(包括定时参数)都通过担任主机的控制器被从例如云传达到通信模块。然后在与现场的终端进行通信的通信模块中处理定时参数。因此，主机仍然确定与从机通信的定时，但不再仅仅直接通过发送控制命令，而是通过将定时要求发送给通信模块。
根据本发明的第二方面，通信模块测量与从机通信的定时，并将该定时信息发送给主机。优选地，与从机通信的结果(包括确定的定时值)由通信模块传达给控制器。因此，控制器能够集中评价通信结果，包括由通信模块转发的定时结果。
在本实施方式中，在主机和从机之间传输的信息不在通信模块中被处理，而是该信息仅由通信模块转发，并且可选地被传送给某个其它物理接口。因此，通信模块仅评价定时要求，并根据该定时要求控制与终端的通信，和/或测量与终端的通信定时，并将结果发送给主机。
图5a和图5b示出了用于说明本发明的第二方面的在主机、通信模块和从机之间的通信过程。通信模块通过高延迟或未知延迟的链路接收用于从机的数据包，将所述数据包转发给从机，并接收从机的响应，而又将响应通过高延迟或未知延迟的链路转发给主机。该模块在此确定模块和从机之间通信所需的时间，并将此时间传达给主机，因此主机能够远程监控是否遵守所要求的定时。因此，通信模块和主机之间的通信的高延迟对通过主机的定时监控没有影响，因为定时信息已经在模块中被确定。
这样的实施方式在以下情况下也是有利的：主机的请求不包括任何定时要求，并且仅通信模块确定了用于模块和从机之间的通信的定时信息并将所述信息转发给主机。
然而，对于通信模块和从机之间的通信，由于模块靠近从机布置，所以延迟是低的。
在图5a和图5b中，相应的请求从主机发送给模块，在请求中包括的控制命令Tx被发送给从机，从机通过响应Rx进行应答。响应Rx然后被从通信模块转发给主机。在根据图5b的通信中，当从主机接收到请求时，确认信号被另外发送回主机。
根据本发明的第一方面，主机发送给模块的请求可以除了包括一个或多个控制命令之外，还包括用于模块和从机之间的通信的定时要求。这在图6a和图6b中示例性地示出。在此所示的实施方式中，请求可以包括用于一个或多个从机的两个或多个信息包，该信息包将由通信模块根据与请求一起发送的一个或多个定时要求被传送给终端。特别地，信息包可以在满足定时要求下以预定的时间序列被转发给从机。同样在这种情况下，控制器和模块之间的通信可以在存在确认信号或不存在确认信号下进行。
图6a和图6b中所示的通信顺序与根据图2所示的现有技术的通信顺序对应。同样在这种情况下，在发送第一控制命令Tx1和发送第二控制命令Tx2之间存在定时要求1，以及在接收对于第一控制命令的响应Rx1和发送第二控制命令Tx2之间存在定时要求2。因此，从主机发送给模块的请求除了包括两个控制命令Tx1和Tx2之外，还包括第一定时要求或第二定时要求。通信模块然后在适当考虑一个或多个定时要求下将两个控制命令自动发送给从机。特别地，发送第二控制命令Tx2不需要主机的进一步请求。
在图6a所示的实施方式中，通过通信模块仅通过响应来应答主机的请求。为此，通信模块将从机的响应(这里为Rx1和Rx2)收集到控制命令Tx1和Tx2中，并且在响应中将它们(可选地与根据第二方面的定时信息一起)集中发送。因此，在图6a所示的实施方式中，只有在模块和终端之间的通信的发起请求的时间序列结束时才将响应(即，对请求的应答)发送给控制器，所述响应包括从机的响应以及可选的关于模块和终端之间的通信时间上的历史记录的所有信息项。
然而，在图6b所示的通信中，也在通信模块和终端之间的发起请求的通信的时间序列将内响应发送给控制器。该响应包括例如从机的第一响应Rx1，可选地连同相关的定时信息。
因此，在图6a和图6b所示的通信中，通信模块通过高延迟或未知延迟的链路在数据包内接收用于从机的两个数据包，根据与这些数据包一起发送的定时要求1或定时要求2将这些数据包传送到从机上，并接收通过未知延迟链路共同或单独发送给主机的从机的响应。
因此，尽管通信模块和主机之间的通信具有高延迟，但可以遵守定时要求。如果通信模块既不确定也不发送用于模块和从机之间的通信的任何定时信息，这种实施方式也将是有利的。
根据本发明以及根据第一方面的所有以下实施方式，在一个请求中，所有相关的控制命令和定时要求被从主机共同发送给从机。然而，在可替选实施方式中，主机的请求也可以被分配给两个或多个请求。特别地，用于一个或多个从机的两个或更多个信息包、以及一个或多个定时要求也可以被分配给两个或更多个请求。在这种情况下，相关的请求应该被链接。例如，主机可以首先将控制命令发送给通信模块，然后在第二个标签中发送定时要求(或反之亦然)，并给予通信模块链接的可能性(例如通过标签中的ID)。在这种情况下，将不会在通信模块中对请求进行进一步的处理，直到两项信息都已从主机到达。
此外，在第一方面的框架内，主机当然也可以在请求中向通信模块仅发送一个用于直接转发给一个或多个从机的控制命令。此外，请求不需要必须包括定时要求。
此外，在第二方面的框架内，通信模块也可以不必连续地确定并发送定时信息。例如，通信模块可以仅在请求包括定时要求和/或用于确定定时信息的相应命令时才确定定时信息。然而，在另一个实施方式中，通信模块可以在与从机进行每次通信的情况下确定定时信息，并将该信息发送给主机。
优选地，两个方面在本发明的范围内组合实现。在这种情况下，主机可以在一个或多个请求内发送用于从机的定时请求以及数据包，并接收和评价关于模块和从机之间的通信并由通信模块确定的定时信息。
根据本发明的控制系统可以用于任何应用领域。然而，特别优选的用途是控制通信系统，特别是控制移动通信基站的移动通信天线的天线部件。作为终端被控制的从机在此特别地是天线线路设备和/或天线控制单元。天线控制单元可以特别地包括用于调整组天线的辐射图案的远程电动倾斜装置(RET)。作为与终端通信的通信标准，例如可以使用第三代合作伙伴计划(3GPP)和/或AISG。可以通过控制系统由中央控制元件(例如作为主机的网络设备制造商(NEM))来控制和监控终端。
图7并排示出了根据现有技术的用于控制天线部件的三种可替选架构。在这些可替选方案的每一个中，设置了移动通信天线20，其通过高频线路26与基站连接25，并且通过该高频线路向其提供信号。在移动通信基站和天线附近，分别设置控制天线部件的主机24。主机和从机之间的通信在此通过AISG和/或3GPP进行。主机24又可以通过网络29被控制。
在本发明的框架内，术语AISG表示来自第一AISG标准的所有不同协议版本。其中包括AISG1.0、AISG1.1、AISG2.0和3GPP TS 25.466。
在左侧和中间的实施方式中，相应的从机是布置在天线上的RET。特别地，这些RET设置有电动机，通过该电动机可以调节天线的一个或多个移相器。从机和主机之间的通信在此通过单独的控制线22和23进行。在左侧实施方式中，主机被配置为与基站25分离，在中间实施方式中它被集成在基站25中。
在右侧所示的实施方式中，主机24也集成在基站25中，并且经由高频线路26与天线部件通信。两个天线端口27在此设置有通信接口，通过该通信接口信号被转发给例如也由RET重新构成的内部天线控制单元。在右侧所示的实施方式中，高频线路还在其中集成有放大器28，放大器28也可以被称为从机，并且除此之外，其还将通信信号转发给天线控制单元。
图8示出了在图7的右侧示出的现有技术实施方式的情况下的典型通信历史。主机在此向天线控制单元发送第一控制命令Tx1，该天线控制单元通过响应Rx1进行应答。随后，主机向放大器发送第二控制命令Tx2，该放大器通过响应Rx2进行应答。随后，主机向所有连接的从机发送广播信号。在天线控制单元处，在第一发送信号Tx1的到达与广播信号的到达之间存在定时要求。根据现有技术，通过将用作控制器的主机布置在移动通信基站的区域中来观察该定时要求。
通过将图7中所示的AISG主机24替换为根据本发明的布置在相同的位置并以相同方式连接的通信模块，并通过将主机的功能传送给例如网络29，也可以将图7中所示的所有现有技术实施方式配置为根据本发明的控制系统。
图9示出了本发明的这样一个实施方式，其基本设计基本上与图7右侧所示实施方式的基本设计对应。天线20在此通过高频线路26与移动通信基站25连接。天线20包括一个或多个AISG端口27，其确保与天线控制单元的AISG通信。此外，放大器28设置在基站25和天线20之间的高频线路26中，所述放大器28也具有AISG功能。
天线控制单元特别地可以是RET。如果需要，天线控制单元还可以发送天线数据，和/或从布置在天线的区域中的传感器读取数据并发送这些数据。
根据本发明，通信模块6或者集成在基站25中或者接入高频线路26。如在此之前已经描述的，通信模块6将主机和天线控制单元之间的AISG通信透明地转发给天线25和/或放大器28。在本实施方式中，这通过高频线路完成。
此外，通信模块6经由网络9与主机1进行通信，主机1被实施为虚拟控制器，例如服务器云。在可行实施方式中，模块6和主机1之间的通信可以例如通过无线移动无线电连接进行。
在下文中，将示出用于主机1、模块6和放大器28或作为从机的天线控制单元之间的通信的实施方式。在此所示的通信与图9中具体示出的通信链路无关。
图10a示出了AISG主机1、通信模块6和示例性地表示从机的放大器28之间的通信的示例。
从主机到通信模块的请求包括两个用于从机的控制命令“Tx”以及“触发”，以及定时要求。在接收到请求之后，通信模块首先将第一控制命令Tx转发给从机，从机通过响应Rx进行应答。该响应Rx以及用于模块和从机之间通信的定时信息由通信模块转发给AISG主机。此外，同样包括在请求中的触发信号根据定时要求从通信模块发送给从机。定时要求在此涉及在从机处接收第一控制命令Tx的和在从机处接收触发信号之间的时间段。通信模块将自动确保通过及时发送触发信号来遵守定时要求。通信模块可以在此评价与从机通信的时间，并根据定时要求来发送控制命令。
图10b在此示出了比较例，其示出了在通信模块不支持根据本发明的任何顺序并且因此所有数据包必须在单独的请求中被单独从AISG主机发送的情况下随时间的操作顺序。AISG主机在此将这些单独的数据包发送给模块，该模块将这些数据包发送给AISG从机。在本示例中，数据包Tx1和“触发”应该在一定时间段内被传达给从机，但是由于高延迟，在这种情况下这不可能实现。
此外，图11a又示出了根据本发明的通信流程，其对应于根据图8中所示的现有技术的通信流程。AISG主机在此在一个请求中向通信模块发送三个数据包和定时要求，通信模块将它们以预定的时间序列发送给两个不同的从机。数据包Tx1和“触发”必须在一定时间段内被传达给天线端口。将定时要求发送给通信模块和由通信模块传送定时要求、以及通信模块与AISG从机之间的直接连接使得遵守与从机通信的高延迟要求，因此，这使得遵守时间要求。然而，远程AISG主机和本地设置的通信模块之间的通信延迟对遵守定时要求没有影响。
在图11a所示的实施方式中，在触发信号已被发送并且因此请求已被处理之后，响应被发送给AISG主机，所述响应包括两个从机的两个响应Rx1和Rx2以及相关定时信息。AISG主机的进一步请求随后，但是该请求仅包含用于从机塔放(TMA)的数据包Tx3，而没有任何定时要求。
图11b又示出了比较例，其示出了如果模块不支持任何顺序并且因此如果所有数据包都被从AISG主机单独发送时，随时间的操作顺序。同样，在这种情况下，由于主机和模块之间的高延迟，不能遵守定时要求。
参考图12至图15，现在将描述根据本发明第三方面的根据本发明的控制系统的另一功能。此外，该功能可以用于任意应用，但是优选地，如结合上面所述的第一方面和第二方面，其可以用于控制天线部件。
在大多数通信协议的情况下，除了在控制器和终端之间发送实际控制命令之外，也可以可选地定期地发送所谓的轮询数据包。这些轮询数据包通常不包括任何用户数据，但是这些轮询数据包用于将终端保持在期望的操作模式，并且给予终端向主机发送例如作为对轮询数据包的响应的状态或警告消息的可能性。
根据本发明的第三方面，该轮询功能可以被从控制器即主机传送给通信模块。因此，主机和通信模块之间的通信数据量可以保持尽可能的小。这特别地关系到运行成本会随数据量增加的数据链路。
为此，根据本发明的通信模块具有轮询模式，其中以预定的间隔自动地将轮询命令转发给所连接的从机，而不需要通过来自主机的请求来请求这样做。
这些从机通过轮询被保持在所需的操作模式，并且它们被给予发送作为对轮询帧的响应的状态和/或警告消息的可能性。如果没有发送状态和/或警告消息，则从机将通过无任何有用内容的轮询响应进行应答。如果从机在一定时间段内没有接收到任何轮询命令，则它们可以可选地切换到基本模式和/或丢失它们的寻址。
此外，所有实施方式被构思为使得通信模块将不会将从机的所有轮询响应发送回给主机、而是仅发送回将对第一轮询命令的第一轮询响应。因此进一步减少数据量。然而，作为对轮询命令的响应的状态和/或警告消息将始终被转发给主机。
在根据本发明的实施方式中，通过开放式系统互联(OSI)层2(L2)进行轮询。因此，轮询命令和轮询响应通过层2进行通信，而实际控制命令及其响应通过OSI层7(L7)进行通信。因此，被转发作为对轮询命令的响应的从机的状态和警告消息通过层7被传达。
轮询模式在此优选由主机开始。为了终止通信模块的轮询模式，可用不同的实施方式，这将在下文中更详细地描述。
在所有这些实施方式的情况下，设置命令“轮询”，主机通过该命令开启通信模块的轮询模式。该命令“轮询”可以在请求中例如与轮询命令一起被发送。
在图12中执行关闭通信模块的轮询模式，因为主机在层7上发送用于从机的控制命令。在根据图13的实施方式中，执行关闭，因为主机通过层2发送另外的轮询命令。在根据图14的实施方式中，从机也具有关闭轮询的可能性。特别地，如果通过层7从从机接收到响应(即状态或警告消息)，则通信模块将关闭轮询模式。因此，通过分别在主机和从机之间交换的和另外被通信模块理解为关闭信号的控制命令和响应，在这些变型中执行关闭轮询模式。
然而，在图15所示的实施方式中，设置用于关闭轮询模式的明确命令“轮询关闭”，所述命令被从主机发送给模块。
根据本发明的可能的实施方式，还可以设置用于轮询的多个或全部上述控制可能性。特别地，如果从主机通过层2接收到另外的轮询命令或通过层7接收到命令(所述命令被转发给从机)、或者从主机接收到明确的轮询关闭命令、或如果从机通过层7发送回响应(即状态或警告消息)，则通信模块可以关闭轮询模式。
在图16中示出了相应的状态模型。
在可替选实施方式中，还可以想象的是，可以通过借助于主机发送轮询命令来开启和关闭通信模块的轮询模式。在这种情况下，也可以省去用于开启轮询模式的单独的命令。
根据本发明的第三方面可以单独实现，也可以结合第一方面和/或第二方面来实现。
根据本发明的所有方面，通信模块表示作为主机的控制器的匹配方，并且可以向可能的终端提供一个或多个软件和/或硬件通信接口。通信接口可以例如为UNIX域插口、网络接口(LAN)和AISG连接器、无线访问节点(WiFi-AP)和/或同轴连接件。
从终端的角度看，模块是透明的。这样做的优点在于，通过遥控器和通信模块，可以由根据本发明的方法来操作现有的终端，而不需要适配。
图17示出了根据本发明的通信模块的可能实施方式的电路图。通信模块6首先包括电源30。此外，设置有以太网连接31，其用于与遥控器通信。为了与终端进行通信，通信模块具有多个接口32，本实施方式包括四个接口，用于与例如四个终端单独通信。通过与各个接口相关的调制解调器34进行通信。通过具有合适软件的微控制器33来进行对通信模块的控制。在本实施方式中，通过叠加在直流(DC)电压上的开-关键控来执行与终端的通信。此外，设置有过电压保护器35。与终端的接口是串行UART接口。
当实现三个方面中的每一个时，通信模块接收控制器的参数和信息、根据对其可用的定时要求将参数和信息传达给终端、确定模块和终端之间的通信定时、并且能够执行控制器的轮询功能。包括所确定的定时值的通信结果被传达给控制器。
本发明特别地具有以下优点：
-网络带来的延迟和介质带来的延迟的影响在很大程度上被最小化。
-远离终端的控制器可以被映射到中央(虚拟)服务器。
-从终端的角度看，包括控制器和模块的方法是透明的，因此终端既不需要被修改也不需要被适配。
–能够大大减少控制器和模块之间的数据量(轮询功能被从终端传送给模块)，从而，例如在使用基于收费的移动无线电连接的情况下，可以在很大程度上降低这些成本。
-使用服务器技术(可扩展性、维护、监控、备份和恢复、降低成本和降低应用程序复杂性)所产生的所有优点。

Claims (17)

1.一种控制系统，包括主机、至少一个从机和通信模块，所述通信模块布置在所述主机和所述至少一个从机之间并且所述主机和所述至少一个从机通过所述通信模块通信，其中所述主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令并且所述至少一个从机响应于所述主机的所述控制命令，其中所述通信模块转发相应的所述控制命令和所述响应，
其特征在于，
a)所述主机在一个或多个请求中向所述通信模块发送至少一个控制命令和至少一个相关的定时要求，其中所述通信模块通过根据所述至少一个定时要求将所述至少一个控制命令转发给所述至少一个从机来处理所述一个或多个请求，和/或
b)所述通信模块确定关于与所述至少一个从机通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机，其中所述通信模块确定向从机发送控制命令与接收响应之间的时间差，并将所述时间差发送给所述主机，和/或其中通信模块确定当控制命令被发送给从机时的传输时间和响应的接收时间，并将所述传输时间和所述响应的接收时间发送给所述主机。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述通信模块经由具有定义的延迟的通信链路与所述至少一个从机连接，并且其中所述主机经由具有非定义的延迟的通信链路与所述通信模块连接，其中所述通信模块经由具有第一延迟的通信链路与所述至少一个从机连接，并且其中所述主机经由具有第二延迟的通信链路与所述通信模块连接，所述第一延迟低于所述第二延迟，和/或其中所述主机经由网络与所述通信模块进行通信。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中所述主机在一个请求或多个请求中向所述通信模块发送至少两个控制命令和至少一个相关的定时要求，其中所述通信模块根据所述定时要求依次将所述两个控制命令发送给至少一个从机，其中所述通信模块以与所述定时要求对应的时间距离和/或以与所述定时要求对应的时间序列和/或基于与所述定时要求对应的条件将所述两个控制命令依次发送给至少一个从机。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述一个请求或所述多个请求包括对第一从机的第一控制命令、对第二从机的第二控制命令和所述定时要求，其中，在已经接收到所述一个请求或所述多个请求中的至少一个后，所述通信模块向所述第一从机发送所述第一控制命令，并且在与所述定时要求对应的一时间段之后，向所述第二从机发送所述第二控制命令。
5.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中所述定时要求涉及由所述通信模块发送两个控制命令之间的时间距离、和/或从从机接收到响应与由所述通信模块发送控制命令之间的时间距离。
6.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述通信模块通过发送确认信号来确认接收到所述主机的一个请求和/或多个请求和/或控制命令。
7.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述通信模块将至少一个从机的多个响应共同发送给所述主机，其中所述通信模块将所述多个响应与至少一个定时信息一起发送，和/或其中所述通信模块将至少一个从机的多个响应各自单独的发送给所述主机，其中所述通信模块将所述多个响应中的每一个与至少一个定时信息一起发送。
8.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述通信模块具有轮询模式，在所述轮询模式下所述通信模块以预定的时间间隔自动地向所述至少一个从机发送轮询命令而无需通过主机的请求被要求这样做，其中并非从机对轮询命令的每一个轮询响应都被转发给主机，和/或其中所述主机和/或所述至少一个从机能够通过发送请求和/或控制命令和/或响应来开启和/或关闭所述轮询模式。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，只有从机对第一轮询命令或最后轮询命令的轮询响应被转发给所述主机。
10.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述通信模块将在一个或多个请求中包括的所述控制命令和/或响应关于它们的信息结构及它们的信息内容而相同地转发，其中，所述通信模块通过某个其它物理层发送包括在一个或多个请求中的所述控制命令和/或所述响应，和/或其中所述通信模块和所述主机之间的通信通过互联网协议进行。
11.根据权利要求8所述的控制系统，其中所述从机是通信系统的控制部件、天线线路设备、和/或放大器，和/或
其中所述通信模块集成在基站中，和/或
其中所述通信模块通过高频信号线路与所述控制部件通信，和/或
其中主机和从机之间的通信根据天线接口标准化组织标准进行，和/或所述控制命令和/或所述响应响应于所述天线接口标准化组织标准。
12.根据权利要求11所述的控制系统，其中所述从机是用于在移动通信基站中操作的移动通信天线。
13.根据权利要求11所述的控制系统，其中所述从机是用于控制所述天线方位的天线控制单元。
14.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中所述从机是卫星接收机和/或卫星天线的控制部件。
15.根据权利要求1或2所述的控制系统，用于控制包括彼此远距离布置的多个从机的通信系统，所述通信系统的控制被集中执行，因为集中布置的主机通过布置在从机区域中的相应通信模块与所述从机通信。
16.一种通信模块，用于根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，所述通信模块适于布置在主机和至少一个从机之间，并且将所述主机的控制命令转发给所述从机并将所述从机的响应转发给所述主机，
其特征在于，
a)所述通信模块处理所述主机的一个或多个请求，所述主机在所述一个或多个请求中向所述通信模块发送至少一个控制命令和至少一个相关的定时要求，其中所述通信模块通过根据所述至少一个定时要求将所述至少一个控制命令转发给所述至少一个从机来处理所述一个或多个请求，和/或
b)所述通信模块确定关于与所述至少一个从机通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机，其中所述通信模块确定向从机发送控制命令与接收响应之间的时间差，并将所述时间差发送给所述主机，和/或其中通信模块确定当控制命令被发送给从机时的传输时间和响应的接收时间，并将所述传输时间和所述响应的接收时间发送给所述主机。
17.一种通过主机控制至少一个从机的方法，用于操作根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，所述主机和所述至少一个从机在它们之间布置有通信模块，所述主机和所述至少一个从机通过所述通信模块进行通信，其中所述主机发送用于控制所述至少一个从机的控制命令并且所述至少一个从机响应于所述主机的控制命令，其中所述通信模块转发相应的所述控制命令和所述响应，
其特征在于，
a)所述主机在一个请求或多个请求中向所述通信模块发送至少一个控制命令和相关的定时要求，其中所述通信模块通过根据所述至少一个定时请求向所述至少一个从机发送所述至少一个控制命令来处理所述一个请求或所述多个请求，和/或
b)所述通信模块确定关于与所述至少一个从机通信的定时信息，并将所述定时信息发送给所述主机，其中，所述通信模块确定向从机发送控制命令与接收响应之间的时间差，并将所述时间差发送给所述主机，和/或其中通信模块确定当控制命令被发送给从机时的传输时间和响应的接收时间，并将所述传输时间和所述响应的接收时间发送给所述主机。
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