DE102009040035B4 - Übertragungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Übertragungsverfahren in einem drahtlosen Datenbusnetzwerk mit – Datenübertragungszyklen („Superframes”) aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen (Tx) übereinstimmender Länge, worin jedem Zeitschlitz ein bestimmter Teilnehmer am Datenbusnetzwerk exklusiv zur Übertragung von Daten zugeordnet ist, wobei – mit jedem Zeitschlitz (Tx) eine Belegungszeitdauer (Tb) gestartet wird, bis zu deren Ablauf (tw_max) der Zeitschlitz (Tx) vom zugeordneten Teilnehmer zur Übertragung von Daten (1; T_s_data) exklusiv belegt werden kann, und andernfalls – der nach Ablauf der Belegungszeitdauer (Tb; tw_max) dann frei gewordene Zeitschlitz (Tx) einem anderen Teilnehmer am Datenbusnetzwerk nach einem Belegungsverfahren zur Übertragung von Daten (6; T_s_data) exklusiv zugeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kriterium für die Zuordnung des frei gewordenen Zeitschlitzes (Tx) zu einem anderen Teilnehmer der zeitliche Abstand des frei gewordenen Zeitschlitzes im Datenübertragungszyklus zu den Zeitschlitzen benutzt wird, welche Teilnehmern exklusiv zugeordnet sind, bei denen eine Anforderung zur Datenübertragung vorliegt, wobei der frei gewordene Zeitschlitz (Tx) einem anderen Teilnehmer am drahtlosen Datenbusnetzwerk, bei dem eine Anforderung zur Datenübertragung (t_sr_csma) vorliegt, zur Übertragung von Daten (6; T_s_data) exklusiv zugeordnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Übertragungsverfahren in einem drahtlosen Datenbusnetzwerk. Dieses weist Datenübertragungszyklen, auch Superframes genannt, aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen übereinstimmender Länge auf. Dabei ist jedem Zeitschlitz ein bestimmter Teilnehmer am Datenbusnetzwerk exklusiv zur Übertragung von Daten zugeordnet.
  • Bei drahtlosen Datenbusnetzwerken werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt, um den Zugriff der Kommunikationsteilnehmer auf die während der Datenübertragungszyklen zur Verfügung stehenden Zeitschlitze zu regeln.
  • Bei einem ersten Typ wird jedem Teilnehmer ein exklusives Zugriffsrecht auf einen Zeitschlitz gewährt. Die in den Datenübertragungszyklen zur Verfügung stehenden Zeitschlitze werden also jeweils einem bestimmten Teilnehmer fest zugeordnet. Diese Zugriffsverfahren werden Zeitmultiplexverfahren oder „TDMA Time Division Multiple Access” genannt. Zugriffsverfahren nach diesem Prinzip verfügen vorteilhaft neben der Kollisionsfreiheit über eine deterministische Zykluszeit, d. h. es gibt eine maximale Latenzzeit bei der Übertragung einer Nachricht. Allerdings ist die durchschnittliche Latenzzeit auf den maximal möglichen Datenverkehr ausgelegt und kann somit auch bei einem vorübergehend schwachen Datenverkehr nicht reduziert werden.
  • Bei einem zweiten Typ können die Teilnehmer alle auf die in den Datenübertragungszyklen zur Verfügung stehenden Zeitschlitze gleichzeitig zugreifen und versuchen, darin Datentelegramme zu übertragen. Diese Zugriffsverfahren werden „CSMA Carrier Sense Multiple Access” genannt. Zur Vermeidung von Kollisionen hören Teilnehmer, die gleichzeitig auf einen Zeitschlitz zugreifen möchten, zunächst einen Zeitschlitz für eine kurze Wartezeit ab um sicherzustellen, dass dieser nicht in der Zwischenzeit von einem anderen Teilnehmer zur Übertragung eines Datentelegramms belegt ist. Kann am Ende der Wartezeit keine Datenübertragung durch einen anderen Teilnehmer festgestellt werden, so geht der „hörende” Teilnehmer davon aus, dass der Zeitschlitz frei ist und belegt diesen durch Übertragung eigener Daten. Vorteil dieser Verfahren ist, dass bei geringer Last in einem drahtlosen Kommunikationsnetz die Latenzzeiten sehr kurz sind. Nachteil ist, dass bei hoher Last die Latenzzeiten aufgrund von möglichen Telegrammwiederholungen groß werden können und keine maximale Latenzzeit bestimmt werden kann.
  • Bei drahtlosen Datenbusnetzwerken auf Funkbasis, welche zur industriellen Kommunikation eingesetzt werden, muss die Datenübertragung den Anforderungen von Determinismus und Echtzeitfähigkeit genügen. Die Datenübertragung muss also so rechtzeitig abgeschlossen sein, dass diese prozesskompatibel ist, der Ablauf eines technischen Prozesses davon also nicht gestört wird. Weiterhin müssen die maximal auftretenden Zykluszeiten berechnet werden können und möglichst klein sein. Schließlich sollen Latenzzeiten möglichst klein sein, und Telegramme über verschiedene Kommunikationspfade möglichst verzögerungsfrei transportiert werden.
  • Zur Erfüllung von Anforderungen dieser Art werden häufig Zugriffsverfahren eingesetzt, bei denen ein TDMA Verfahren durch ein CSMA Verfahren ergänzt wird. Damit können die Vorteile von TDMA Verfahren, bevorzugt die Deterministik, und von CSMA Verfahren, bevorzugt die kurzen mittleren Latenzzeiten, vereint werden. Solche kombinierten Zugriffsverfahren erzeugen nur geringen Kommunikationsmehraufwand und können in der Automatisierungs- und Prozesstechnik vorteilhaft z. B. bei „energieautarken Sensoren” verwendet werden, also bei energiesparenden Sensoren z. B. mit lokaler Energieversorgung über eine Batterie. Ein kombiniertes Zugriffsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass für die in einem Datenübertragungszyklus zur Verfügung stehenden Zeitschlitze zwar statisch festgelegt ist, welche Teilnehmer über die jeweiligen Zeitschlitze verfügen können, also welche Teilnehmer in welchen Zeitschlitzen exklusiv Daten übertragen dürfen. Falls allerdings einer der Teilnehmer sein Recht zu einer Datenübertragung im zugeordneten Zeitschlitz eines Datenübertragungszyklus nicht in Anspruch nimmt, da z. B. keine Daten zur Übertragung vorliegen, können andere Teilnehmer dynamisch wechselnd diesen Zeitschlitz konkurrierend belegen.
  • Die Druckschrift US 6 944 446 B1 – Kubler et al. „System for dynamic time division multiple access to allow its proper functioning in a radio frequency or wireless network” zeigt ein modifiziertes Zeitmultiplexverfahren, bei dem eine dynamische Zuordnung von Teilbereichen von Zeitschlitzen, die nicht von einem exklusiv diesem Zeitschlitz zugeordneten Teilnehmer belegt werden, an andere Teilnehmer innerhalb des Datennetzwerks erfolgt.
  • Auch die Druckschrift US 2005/0238040 A1 – Vitebsky et al. „Distributed trunking mechanism for VHF networking” zeigt ein modifiziertes Belegungsverfahren zur Zuordnung der Teilnehmer zu einem freien Datenkanal und zur Reduzierung von Kollisionen bei einem Mehrfachzugriff von verschiedenen Teilnehmern.
  • Auch die Druckschrift US 5 854 900 A – Kalkunte et al. „Method and apparatus avoiding capture effect by adding a slot time to an interpacket gap interval in a station accessing an ethernet network” zeigt für ein drahtgebundenes Datennetzwerk ein optimiertes Zeitmultiplexverfahren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren anzugeben, womit eine solche dynamische Zuordnung eines frei gewordenen Zeitschlitzes an andere Teilnehmer auf sichere, d. h. kollisionsfreie Weise stattfinden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit dem in Anspruch 1 angegebenen Verfahren. Vorteilhafte weitere Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein drahtloses Datenbusnetzwerk, auch Funknetzwerk genannt, welches auf einem deterministischen Übertragungsverfahren beruht. Hierzu ist ein fester Datenübertragungszyklus aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen mit übereinstimmender Länge vorhanden, auch Superframe genannt. Dabei ist jedem am Datenbusnetzwerk aktuell angemeldeten Teilnehmer im Datenübertragungszyklus mindestens ein Zeitschlitz zur Übertragung von Daten fest zugeordnet. Diesen festen Zeitschlitz kann der zugeordnete Teilnehmer exklusiv nutzen, um Daten zu übertragen. Jeder andere Teilnehmer ist von der Nutzung des Zeitschlitzes des zugeordneten Teilnehmers ausgeschlossen. Falls in der Zwischenzeit auch bei einem anderen Teilnehmer eine Datenübertragung angefordert wird, so muss dieser andere Teilnehmer warten, bis im aktuellen Datenübertragungszyklus der ihm selbst zugeordnete Zeitschlitz bearbeitet wird. Erst dann darf der andere Teilnehmer mit der Datenübertragung beginnen, da andernfalls ein gleichzeitiges Senden mit weiteren Teilnehmern zu Kollisionen führen würde. Ein solches Verfahren hat jedoch zur Folge, dass in jedem Datenübertragungszyklus die allen Teilnehmern, welche aktuell keine Daten zu übertragen haben, exklusiv zugeordneten Zeitschlitze ungenutzt bleiben. Diese ermöglicht zwar ein rein deterministisches Verhalten des Datenbusnetzwerkes, hat jedoch auch eine große Latenzzeit zur Folge. Mit Hilfe der Erfindung wird eine solche rein deterministische Zeitschlitzzuordnung folgendermaßen erweitert:
    Mit Beginn eines jeden Zeitschlitzes wird erfindungsgemäß eine Belegungszeitdauer gestartet. Der einem Zeitschlitz exklusiv zugeordnete Teilnehmer, muss diesen innerhalb der Belegungszeitdauer in Anspruch genommen und mit dem Senden von Daten begonnen haben. Andernfalls verliert dieser Teilnehmer mit Ablauf der Belegungszeitdauer sein Recht zur exklusiven Belegung des Zeitschlitzes. Läuft stattdessen die Belegungszeitdauer ungenutzt ab, ohne dass der exklusiv zugeordnete Teilnehmer mit dem Senden begonnen hat, so ist dieser Zeitschlitz quasi frei geworden. Es können nun andere Teilnehmer am Datenbusnetzwerk versuchen, den Zeitschlitz zu belegen und die verbleibende Zeit bis zum Zeitschlitzende für eine eingeschobene Datenübertragung mit einem verschobenen Startzeitpunkt zu nutzen. Erfindungsgemäß bieten sich hierzu solche Teilnehmer an, bei denen eine Anforderung zur Datenübertragung vorliegt. Die Zuordnung des frei gewordenen Zeitschlitzes erfolgt dabei erfindungsgemäß mit Hilfe eines Belegungsverfahrens. Beispiele hierfür werden nachfolgend näher erläutert.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass bei dieser nachträglichen Belegung eines frei gewordenen Zeitschlitzes alle Teilnehmer am Datenübertragungsnetzwerk in gleichem Maße berücksichtigt werden. Hierzu gehört auch der ursprünglich dem Zeitschlitz exklusiv zugeordnete Teilnehmer, bei dem z. B. erst nach Ablauf der Belegungszeitdauer eine Anfrage zur Datenübertragung eingetroffen ist. Dieser ist dann bei der Anwendung eines Belegungsverfahrens mit den anderen Teilnehmern gleichberechtigt.
  • Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung beginnt diese Belegungszeitdauer im Anschluss an eine Wartezeit nach dem Beginn des jeweiligen Zeitschlitzes. In der Praxis ist eine solche Wartezeit nach dem Start eines Zeitschlitzes häufig hilfreich, um den Abschluss von Umschaltprozessen im drahtlosen Datenbusnetzwerk sicherzustellen. So ist es vorteilhaft, zu Beginn eines Zeitschlitzes mit dem Start der Belegungszeitdauer so lange zu warten, bis bei allen Teilnehmern des Datenübertragungsnetzes insbesondere durch Hardwarebearbeitungszeiten bedingte interne Prozessabläufe mit Sicherheit abgeschlossen sind. Als ein Beispiel hierfür sollen diejenigen Prozessabläufe genannt werden, welcher innerhalb eines Teilnehmers bei einer Umschaltungen zwischen einem Sende- und Empfangsbetrieb ablaufen.
  • Es können unterschiedliche Belegungsverfahren angewendet werden, um den aktiven Zeitschlitz nach Ablauf der Belegungszeitdauer einem anderen Teilnehmer zuzuordnen, und diesem Teilnehmer auf diese Weise eine eingeschobene Datenübertragung mit einem verschobenen Startzeitpunkt zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird als ein Kriterium für die Auswahl eines anderen Teilnehmers der zeitliche Abstand des frei gewordenen aktiven Zeitschlitzes zu den Zeitschlitzen benutzt, die Teilnehmern mit vorliegender Anforderung zur Datenübertragung, d. h. sendewilligen Teilnehmern, im Datenübertragungszyklus exklusiv zugeordnet sind. Es ist besonders vorteilhaft, wenn bei dieser Ausführung der frei gewordene Zeitschlitz demjenigen anderen sendewilligen Teilnehmer zugeordnet wird, bei dem der eigene exklusiv zugewiesene Zeitschlitz im Datenübertragungszyklus noch am weitesten vom frei gewordenen Zeitschlitz entfernt ist. Bei dieser Art des Belegungsverfahrens wird also derjenige Teilnehmer bevorzugt, bei dem die längste Wartezeit bis zum Eintritt des exklusiv nutzbaren Zeitschlitzes auftreten würde. Es wird also der Startzeitpunkt für eine eingeschobene Datenübertragung bei demjenigen Teilnehmer vorverlegt, bei dem im Falle eines normalen deterministischen Ablaufes des Datenübertragungszyklus die größte Totzeit auftreten würde. Demgegenüber treten bei allen anderen, nicht ausgewählten sendewilligen Teilnehmern systembedingt nur kürzere Wartezeiten bis zur Bearbeitung des exklusiv zugeordneten Zeitschlitzes auf. Dies führt deterministisch zu einer eindeutigen Auswahl immer nur eines der sendewilligen Teilnehmer. Weiterhin verspricht diese Auswahl eine größtmögliche Verkürzung der Latenzzeit des Datenbusnetzwerkes.
  • Bei einer zweiten möglichen, hier nicht beanspruchten Ausführungsform für ein Belegungsverfahren wird ein Zufallsverfahren für die Zuordnung eines der sendewilligen Teilnehmer zu dem frei gewordenen Zeitschlitz eingesetzt. Dabei bestimmt jeder der sendewilligen Teilnehmer mit Hilfe eines Zufallsverfahrens einen im frei gewordenen Zeitschlitz nach dem Ablauf der Belegungszeitdauer und vor dem Ende dieses Zeitschlitzes liegenden eigenständigen Startzeitpunkt für eine mögliche Aufnahme einer Datenübertragung. Bevor ein sendewilliger Teilnehmer jedoch bei Erreichen des derart kalkulierten Startzeitpunktes tatsächlich mit der Datenübertragung beginnt, wird das drahtlose Datenbusnetzwerk von ihm geprüft. Dabei muss festgestellt werden, ob dieses noch unbelegt ist, also in der Zwischenzeit noch kein anderer sendewilliger Teilnehmer mit der Übertragung von Daten begonnen hat. Ist dies der Fall, so wird mit der Datenübertragung begonnen und der Zeitschlitz durch diesen Teilnehmer belegt. Bei dieser Ausführung wird also der frei gewordene Zeitschlitz demjenigen sendewilligen Teilnehmer zugeordnet, der zufällig einen, dem Endpunkt der Belegungszeitdauer am nächsten liegenden Startzeitpunkt bestimmt hat. Nachdem dieser schnellste Teilnehmer mit der Datenübertragung begonnen hat, kann kein anderer sendewilliger Teilnehmer eine Datenübertragung mehr aufnehmen. Erreichen diese nämlich die jeweils kalkulierten Startzeitpunkte, so ergeben die Prüfungen des drahtlosen Datenbusnetzwerkes, dass dieses belegt und die Aufnahme einer Datenübertragung in dem aktiven Zeitschlitz nicht mehr möglich ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder sendewillige Teilnehmer einen Startzeitpunkt durch Multiplikation einer vorgegebenen Wartezeit mit einer Zufallszahl bestimmt. Auch auf diese Weise ergeben sich unterschiedlich weit vom Ende der Belegungszeitdauer entfernt liegende Startzeitpunkte und es stellt sich ein Vorrang unter den sendewilligen Teilnehmern ein. Während des Ablaufes der aus Zufallszahl und Wartezeitschlitz bestimmten Wartezeit bis zum Erreichen des jeweiligen Startzeitpunktes überwacht auch hier jeder sendewillige Teilnehmer das drahtlose Datenübertragungsnetzwerk. Mit Erreichen des verschobenen Startzeitpunktes wird auch in diesem Falle erst dann mit der Datenübertragung begonnen, wenn bis dahin das Datenübertragungsnetzwerk noch unbelegt ist, also in der Zwischenzeit noch kein anderer sendewilliger Teilnehmer mit einer Datenübertragung begonnen hat. Nur in dem seltenen Ausnahmefall, dass bei zwei sendewilligen Teilnehmern zufällig die gleiche Zufallszahl auftritt, kann eine Kollision nicht vermieden werden. Abhängig vom Wertebereich der Zufallszahlen und der Dauer des Wartezeitschlitzes kann der Eintritt eines solchen Ereignisses sehr reduziert werden.
  • Die Erfindung wird an Hand der in den nachfolgend kurz angeführten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 den beispielhaften Aufbau eines Zeitschlitzes in einem Datenübertragungszyklus („Superframe”) bei dem erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahren,
  • 2a den beispielhaften Zeitschlitz von 1, wobei dieser vom exklusiv zugeordneten Teilnehmer innerhalb der Belegungszeitdauer zur Übertragung von Daten in Anspruch genommen wurde,
  • 2b den beispielhaften Zeitschlitz von 2a mit den Aktionszeiträumen eines anderen Teilnehmers, welcher zum Empfang der Daten des exklusiv zugeordneten Teilnehmers bestimmt ist,
  • 3a den beispielhaften Zeitschlitz von 1, wobei dieser an Stelle des exklusiv zugeordneten Teilnehmers nach Ablauf der Belegungszeitdauer von einem anderen Teilnehmer zur Übertragung von Daten in Anspruch genommen wurde, und
  • 3b den beispielhaften Zeitschlitz von 3a mit den Aktionszeiträumen eines weiteren Teilnehmers, welcher zum Empfang der Daten des anderen Teilnehmers bestimmt ist.
  • 1 zeigt den beispielhaften Aufbau eines Zeitschlitzes Tx mit fester Länge in einem Datenübertragungszyklus, welcher eine Vielzahl von derartigen gleich langen Zeitscheiben aufweist. Der Zeitschlitz Tx mit dem Anfangszeitpunkt t_a und dem Endzeitpunkt t_e weist dabei drei Bereiche auf. Der erste Bereich zwischen dem Anfangszeitpunkt t_a und einem Zeitpunkt t_t stellt eine Wartezeit Tw dar. Es ist vorteilhaft, den Ablauf dieser Wartezeit Tw besonders beim Übergang zwischen Zeitschlitzes abzuwarten, um der Hardware insbesondere in den Teilnehmern des drahtlosen Datenbusnetzwerkes eine ordnungsgemäße Umschaltung z. B. zwischen den Zuständen Senden bzw. Empfangen zu ermöglichen. Der folgende, zweite Bereich zwischen den Zeitpunkten t_t und tw_max stellt die erfindungsgemäße maximal zulässige Belegungszeitdauer Tb für den Teilnehmer dar, dem der Zeitschlitz Tx im Superframe zur Datenübertragung exklusiv zugewiesen ist. Spätestens bis zum Ablauf der Belegungszeitdauer Tb im Zeitpunkt tw_max muss dieser Teilnehmer den Zeitschlitz durch Beginn einer Datenübertragung tatsächlich in Anspruch genommen haben. Andernfalls können andere sendewillige Teilnehmer im dritten Bereich des Zeitschlitzes Tx, der Restdauer T_sr_all, versuchen, dem Zeitschlitz zur Übertragung von eigenen Datenpaketen zugeordnet zu werden. Eine solche Übertragung sollte allerdings möglichst innerhalb der Restdauer T_sr_all, also vor Erreichen des Zeitpunktes t_e, abgeschlossen sein.
  • 2a zeigt den beispielhaften Zeitschlitz Tx von 1, wobei dieser vom exklusiv zugeordneten Teilnehmer innerhalb der Belegungszeitdauer Tb zur Übertragung von Daten in Anspruch genommen wurde. Hierzu beginnt dieser Teilnehmer im Zeitpunkt t_sr_o mit der Übertragung eines Datenpakets 1 der Länge T_s_data. Erfindungsgemäß liegt dieser Startzeitpunkt t_sr_o innerhalb der Belegungszeitdauer Tb. Der Teilnehmer nimmt auf diese Weise sein Recht zur exklusiven Belegung des Zeitschlitzes Tx rechtzeitig wahr, und kann die Übertragung des Datenpakets 1 ungestört von anderen Teilnehmern im Datenbusnetzwerk im Zeitpunkt t_se ordnungsgemäß beenden. Es schließt sich dann ein Empfangszeitraum 2 der Länge T_h an, in dem der Teilnehmer das Eintreffen eines Quittungstelegramms durch einen anderen Teilnehmer, welcher zum Empfang des Datenpakets 1 bestimmt ist, erwartet.
  • 2b zeigt den beispielhaften Zeitschlitz Tx von 2a mit den Aktionszeiträumen eines anderen Teilnehmers, welcher zum Empfang der Daten des exklusiv zugeordneten Teilnehmers bestimmt ist. Dieser andere Teilnehmer ist mit Ablauf der Wartezeit Tw im Zeitpunkt t_t empfangsbereit und nimmt innerhalb des Empfangszeitraumes 3 mit der Länge T_h das Datenpaket 1 entgegen. Dessen Übertragung ist wiederum im Zeitpunkt t_se abgeschlossen. Es schließt sich ein Sendezeitraum 4 mit der Länge T_q an, in dem der andere, zum Empfang des Datenpakets 1 bestimmte Teilnehmer ein Quittungstelegramm über den positiven Empfang des Datenpakets 1 an den Inhaber des Zeitschlitzes Tx zurücksendet.
  • 3a zeigt wiederum den beispielhaften Zeitschlitz Tx von 1. Da der exklusiv zugeordnete Teilnehmer bis zum Zeitpunkt tw_max noch nicht mit der Übertragung von Daten begonnen hat, können nun andere Teilnehmer diesem Zeitschlitz zugeordnet werden. An Stelle des exklusiv zugeordneten Teilnehmers wurde somit in 3a der Zeitschlitz nach Ablauf der Belegungszeitdauer Tb von einem anderen Teilnehmer zur Übertragung von Daten in Anspruch genommen. Hierzu ist im Beispiel der 3a angenommen, dass im Zeitpunkt t_sr_csma ein anderer Teilnehmer eine Anforderung zur Übertragung eines Datenpakets 6 an einen weiteren, zum Empfang des Datenpakets 6 bestimmten weiteren Teilnehmer im Datenbusnetzwerk erhält.
  • Dieser sendewillige Teilnehmer nimmt jedoch die Datenübertragung nicht sofort auf. Vielmehr ist es möglich, dass auch bei anderen Teilnehmern eine Anforderung zur Datenübertragung vorliegt. Gemäß einer vorteilhaften, weiteren Ausführung der Erfindung wird für eine Zuordnung des frei gewordenen Zeitschlitzes Tx von jedem anderen Teilnehmer, bei dem ebenfalls eine Anforderung zur Datenübertragung vorliegt, per Zufallsverfahren ein nach der Belegungszeitdauer Tb und vor dem Ende t_e des Zeitschlitzes Tx liegender Startzeitpunkt t_start für eine mögliche Datenübertragung bestimmt.
  • Im Beispiel der 3a hat der sendewillige Teilnehmer bevorzugt in dem Moment t_sr_csma des Erhalts einer Anforderung zur Datenübertragung per Zufallsverfahren den Startzeitpunkt t_start ermittelt. Bei Erreichen dieses Startzeitpunktes wird die Übertragung des anstehenden Datenpakets 6 der Länge T_s_data dann aufgenommen, wenn von dem sendewilligen Teilnehmer festgestellt werden kann, dass das drahtlose Datenübertragungsnetzwerk in diesem Moment noch nicht belegt ist. Dieser Fall ist in den 3a und 3b angenommen.
  • Bei dem sendewilligen Teilnehmer tritt also eine durch den zufällig bestimmten Startzeitpunkt t_start bedingte Sendeverzögerung T_d der Länge T_h auf. Diese kann auch als ein Empfangszeitraum 5 genutzt werden, in dem der sendewillige Teilnehmer die Übertragungsstrecke bereits auf eine Belegung durch irgendeinen Teilnehmer im drahtlosen Datenbussystem überwacht.
  • Der verschobene Startzeitpunkt t_start für eine mögliche Datenübertragung und die sich daraus ergebende Sendeverzögerung T_d der Länge T_h kann von dem sendewilligen Teilnehmer gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung durch Multiplikation einer vorgegebenen Wartezeit Tk mit einer Zufallszahl k bestimmt werden. Im Ergebnis kann die Übertragung des Datenpakets 6 der Länge T_s_data im Startzeitpunkt t_start von dem sendewilligen Teilnehmer nur dann aufgenommen werden, wenn die entsprechenden Kalkulationen anderer Teilnehmer, bei denen ebenfalls Anforderungen zur Datenübertragung vorliegen, auf Grund einer größeren Zufallszahl bzw. einem späteren Eintreffen einer Anforderung zur Datenübertragung einen später liegenden Startzeitpunkt zum Ergebnis haben.
  • Nach Abschluss der Übertragung des Datenpakets 6 im Zeitpunkt t_se, wie in 3a angenommen, schließt sich wiederum ein Empfangszeitraum 7 mit der Länge T_q an, in dem der sendende Teilnehmer das Eintreffen eines Quittungstelegramms durch den weiteren, zum Empfang des Datenpakts 6 bestimmten Teilnehmer erwartet.
  • 3b zeigt den beispielhaften Zeitschlitz Tx von 3a mit den Aktionszeiträumen dieses weiteren Teilnehmers. Dabei ist wiederum ein Empfangszeitraum 8 mit der Länge T_h, in dem der weitere, zum Empfang des Datenpakets 6 bestimmte Teilnehmer empfangsbereit ist und die Datenübertragungsstrecke auf die Übertragung von Datenpaketen, die für Ihn bestimmt sind, abhört. Dieser Empfangszeitraum 8 endet im Zeitpunkt t_se gleichzeitig mit Abschluss der Übertragung des Datenpakets 6. Es schließt sich ein Sendezeitraum 9 mit der Lange T_q an, in dem der weitere, zum Empfang des Datenpakets 6 bestimmte Teilnehmer ein Quittungstelegramm über den positiven Empfang an den anderen Teilnehmer zurücksendet. Wie aus den Beispielen der 1 bis 3b ersichtlich ist, sollten alle oben beschriebenen Vorgänge möglichst vor Erreichen des Endzeitpunktes t_e des Zeitschlitzes Tx abgeschlossen sein.

Claims (3)

  1. Übertragungsverfahren in einem drahtlosen Datenbusnetzwerk mit – Datenübertragungszyklen („Superframes”) aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen (Tx) übereinstimmender Länge, worin jedem Zeitschlitz ein bestimmter Teilnehmer am Datenbusnetzwerk exklusiv zur Übertragung von Daten zugeordnet ist, wobei – mit jedem Zeitschlitz (Tx) eine Belegungszeitdauer (Tb) gestartet wird, bis zu deren Ablauf (tw_max) der Zeitschlitz (Tx) vom zugeordneten Teilnehmer zur Übertragung von Daten (1; T_s_data) exklusiv belegt werden kann, und andernfalls – der nach Ablauf der Belegungszeitdauer (Tb; tw_max) dann frei gewordene Zeitschlitz (Tx) einem anderen Teilnehmer am Datenbusnetzwerk nach einem Belegungsverfahren zur Übertragung von Daten (6; T_s_data) exklusiv zugeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kriterium für die Zuordnung des frei gewordenen Zeitschlitzes (Tx) zu einem anderen Teilnehmer der zeitliche Abstand des frei gewordenen Zeitschlitzes im Datenübertragungszyklus zu den Zeitschlitzen benutzt wird, welche Teilnehmern exklusiv zugeordnet sind, bei denen eine Anforderung zur Datenübertragung vorliegt, wobei der frei gewordene Zeitschlitz (Tx) einem anderen Teilnehmer am drahtlosen Datenbusnetzwerk, bei dem eine Anforderung zur Datenübertragung (t_sr_csma) vorliegt, zur Übertragung von Daten (6; T_s_data) exklusiv zugeordnet wird.
  2. Übertragungsverfahren nach Patentanspruch 1, wobei der frei gewordene Zeitschlitz (Tx) demjenigen anderen Teilnehmer zugeordnet wird, bei dem der eigene exklusiv zugeordnete Zeitschlitz im Datenübertragungszyklus den größten zeitliche Abstand zum frei gewordenen Zeitschlitz aufweist.
  3. Übertragungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Belegungszeitdauer (Tb) im Anschluss an eine Wartezeit (Tw) beginnt, welche nach dem Start (t_a) eines Zeitschlitzes (Tx) bis zum Abschluss von internen Prozessabläufen bei den Teilnehmern des drahtlosen Datenbusnetzwerkes, insbesondere Hardwarebearbeitungszeiten, erforderlich sind.
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