DD237041A1

DD237041A1 - Verfahren zur fehlererkennung bei der seriellen datenuebertragung

Info

Publication number: DD237041A1
Application number: DD27458885A
Authority: DD
Inventors: Peter Spangenberg; Olaf Seifert; Knut Tischer; Uwe Ziebold
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft die Fehlererkennung bei der seriellen Datenuebertragung zwischen elektronischen Rechnern. Um die Uebertragungssicherheit, d. h. den Anteil unerkannter Uebertragungsfehler zu verringern, wird erfindungsgemaess zusaetzlich zum eigentlichen Fehlersicherungsverfahren ein ohnehin vorhandener redundanter Kanalcode genutzt, um empfangsseitig Kodeverletzungen festzustellen. Durch die Nutzung beider Koder zur Fehlererkennung ergaenzen die fehlererkennenden Eigenschaften beider einander, so dass die Restfehlerrate sinkt. Eine Verknuepfung der Fehler-Signale beider Dekoder kann als ODER-Funktion erfolgen (Figur 1) oder dadurch erreicht werden, dass bei Kodeverletzung das Kanaldekoder-Datenausgangssignal in solch einer Art und Weise beeinflusst wird, dass der eigentliche Fehlererkennungsdekoder ein verbotenes Signal erhaelt und damit einen Uebertragungsfehler signalisiert. Fig. 1

Description

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Bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten kommt es aber relativ oft zu bündelhaften Störungen mit Lösungen größer als 16 Bit, so daß es zu unerkannten Fehlern kommen kann. Verwendet man zusätzlich einen Kanalkodedekoder mit Kodeverletzungskontrolle, so wird dieser besonders bündelhafte Störungen großer Länge mit einer hohen Wahrscheinlichkeit erkennen, d.h. die Restfehlerrate für die Kanalkodeverletzungserkennung ist R₂ <?1. Die Gesamt-Restfehlerrate ist dann:

R₀ = R₁-R₂^R₁ (1)

was eine wesentliche Verbesserung der Übertragungssicherheit bedeutet.

Im dargestellten Beispiel ergänzen beide voneinander unabhängigen redundanten Kodes einander hinsichtlich der Erkennbarkeit von Übertragungsfehlern. Im Bereich kurzer Fehlerbündel erkennt das CRC-Verfahren alle Fehler und im Bereich langer Bündel, wo das CRC-Verfahren nur noch mit Wahrscheinlichkeit p<1 Übertragungsfehler erkennt ist die Fehlererkennungs-Wahrscheinlichkeit der Kodeverletzungskontrolle sehr hoch.

Als Kanalkode bzw. Kanaldekoder mit Kodeverletzungskontrolle kann z.B. die im DD-PS 214979 vorgestellte Schaltungsanordnung genutzt werden.

Die Verknüpfung der beiden Dekoder-Fehler-Ausgangssignale kann zum Beispiel nach Figur 1 als ODER-Funktion realisiert werden.

Da zum Beispiel im oben genannten SlO-Schaltkreis das Fehler-Signal des eigentlichen Dekoders zur Fehlererkennung Rechnerintern gebildet wird, ist eine Anordnung nach Figur 2 sinnvoll, die mit dem Fehler-Signal des Kanaldekoders das Kanaldekoder-Ausgangssignal in der Art beeinflußt, daß ein für den eigentlichen Dekoder zur Fehlererkennung unzulässiges Signal entsteht und somit immer eine Kanalkodeverletzung erkannt wird.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Fehlererkennung bei der seriellen Datenübertragung, welches die bisher separat verwendeten Fehlererkennungsverfahren und den ohnehin vorhandenen, redundanten Kanalkode benutzt, gekennzeichnet dadurch, daß ein Übertragungsfehler angezeigt wird, wenn eine der beiden oder beide Fehlererkennungseinrichtungen einen Fehler signalisieren, wobei im Kanalkodedekoder mit Fehlererkennung das Signal am Kanalkodedekoder-Ausgang in der Art beeinflußt ist, daß der nachfolgende Fehlererkennungsdekoder ein unzulässiges Signal erhält; wodurch der Gesamtfehlerreduktionsfaktor wesentlich verringert wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Gegenwärtig werden in den verschiedensten Bereichen der Informations- und Automatisierungstechnik in zunehmendem Maße serielle Datenübertragungsstrecken zur Kopplung elektronischer Rechner eingesetzt. Besonders mit der Einführung verteilter „Intelligenz" in industriellen Automatisierungsanlagen wird eine sichere serielle Datenübertragung zwischen den räumlich verteilten Rechnern benötigt. Die Erfindung betrifft die Fehlererkennung bei der seriellen Datenübertragung zwischen solchen elektronischen Rechnern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Da bei der seriellen Datenübertragung durch Rauschprozesse, Störfelder oder Störspannungen in einem Datenblock prinzipiell ein oder mehrere Bit verfälscht werden können, werden Fehlererkennungsverfahren verwendet, die auf dem Prinzip der redundanten Kods beruhen. Es wurde bisher eine große Anzahl von Fehlererkennungsverfahren entwickelt, die recht unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich der Erkennbarkeit verschiedener Arten von Fehlermustern haben. Durch geschickte Wahl der erlaubten Kodeworte innerhalb der Anzahl möglicher Kodeworte kann zwar für einen konkreten Übertragungskanal die Restfehlerwahrscheinlichkeit relativ klein werden, doch es verbleibt immer ein Anteil von Kodeworten, die in der Art verfälscht werden, daß aus erlaubten Kodeworten andere erlaubte Kodeworte entstehen und somit prinzipiell nicht erkannt werden können.

Zum anderen wird für die Anpassung des Signals an die Eigenschaften des Kanals oftmals ein Kanalkode verwendet. Da diese Kodes oftmals redundant sind, werden sie auf der Dekoderseite teilweise ebenfalls zur Fehlererkennung eingesetzt. Ihre fehlererkennenden Eigenschaften sind aber relativ schlecht, so daß solche Dekoder lediglich für eine betriebsmäßige Fehlerratenmessung oder Leitungsüberwachung verwendet werden (z. B. bei der postalischen binären Signalübertragung eine Kontrolle auf AMI-Kodeverletzung oder nach DD-PS 214979 eine Kontrolle auf Verletzung eines biphasenkodierten Binärsignals.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, Automatisierungssysteme, die Datenübertragungsstrecken beinhalten, hinsichtlich der erreichbaren Sicherheit zu verbessern. Damit wird es auf der einen Seite erst möglich, in Bereichen mit hohen Sicherheitsforderungen moderne Automatisierungssysteme zu installieren bzw. kommt es zum anderen bei vorhandenen Datenübertragungssystemen zu weniger unerkannten Übertragungsfehlern und damit Fehlhandlungen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die fehlererkennenden Eigenschaften eines seriellen Datenübertragungssystems ohne zusätzliche Kodierungsmaßnahmen zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen ohnehin vorhandenen redundanten Kanalcode mit einem eigentlichen Fehlererkennungsverfahren so kombiniert, daß sowohl bei einer Kanalkodeverletzung (z. B. AMI-Verkettung oder Verletzung der Regeln eines 1 B/2 B-Kodes), als auch bei Erkennung eines Fehlers im eigentlichen Fehlererkennungsverfahren auf einen Übertragungsfehler schließt. Durch die Kombination der Eigenschaften beider Kodes wird eine gegenseitige Ergänzung der letztererkennenden Eigenschaften beider Kodes erreicht, so daß die Restfehlerrate beträchtlich sinkt, ohne daß ein wesentlich höherer Aufwand nötig wird. Eine Kombination beider Fehlererkennungseinrichtungen (Dekoder) ist sehr einfach als ODER-Verknüpfung der Fehler-Signale beider Dekoder möglich.

Ausführungsbeispiel

Für die Organisation der Datenübertragung zwischen Mikrorechnern wird der SlO-Schaltkreis U 856 verwendet. Er realisiert als Köder bzw. Dekoder für die Fehlererkennung das CRC-16-Verfahren. Dieses Verfahren erkennt alle Übertragungsfehler mit einer Länge bis zu 16 Bit. Noch längere Fehlermuster werden noch mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von =0,99997 erkannt, so daß in diesem Bereich die Restfehlerrate R₁=S · 1CT⁵ ist.