DE102014214459B4 - Collision-free media access method - Google Patents
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Abstract
Station (2-1) zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen (data frame) in einem Kommunikationsnetzwerk (1) mit einer Mehrzahl von Stationen (2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 ...), insbesondere in einem Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA), bei welchem jeder Station (2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, ...) zeitliche Zugriffsschlitze (S1, S2, S3, S4, S5, S6, ...) für ein gemeinsam genutztes Datenübertragungsmedium (3) zugeordnet sind, aufweisend:eine erste Verarbeitungseinrichtung, eingerichtet zum Prüfen, ob in einem Zugriffsschlitz (S1, S2, S3, S4, S5, S6, ...), welcher dem der Station zugeordneten Zugriffsschlitz (S1) vorangeht, eine Datenübertragung auf dem Datenübertragungsmedium (3) vorliegt, wobei die Station (2-1) eingerichtet ist, falls keine Datenübertragung vorliegt, zum Übertragen wenigstens eines ersten Datenrahmens einer ersten Nachricht (N1), wobei ein Ändern (106b) der Reihenfolge der Zugriffsschlitzzuordnung erfolgt, wobei die Anordnung eines zweiten der ersten Station (2-1) zugeordneten Zugriffsschlitzes (S1) von der Anzahl der Zugriffsschlitze (S1, S2, S3, S4, S5, S6, ...) abhängt, welche für die Übertragung des ersten Datenrahmens der ersten Nachricht (N1) benötigt werden, wobei eine inverse Anordnung der Zugriffsschlitze (..., S6, S5, S4, S3, S2, S1) verwendet wird.Station (2-1) for serial data transmission by means of data frames (data frame) in a communication network (1) with a plurality of stations (2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 ...), in particular in a time division multiplex method (TDMA), in which each station (2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, ...) has time access slots (S1, S2, S3, S4, S5, S6, ...) are assigned for a shared data transmission medium (3), comprising: a first processing device, set up to check whether in an access slot (S1, S2, S3, S4 , S5, S6, ...), which precedes the access slot (S1) assigned to the station, there is a data transmission on the data transmission medium (3), the station (2-1) being set up to transmit at least if there is no data transmission a first data frame of a first message (N1), the sequence of the access slot allocation being changed (106b), the arrangement of a second being effected by the first station (2-1) ordered access slot (S1) depends on the number of access slots (S1, S2, S3, S4, S5, S6, ...) which are required for the transmission of the first data frame of the first message (N1), with an inverse arrangement of the Access slots (..., S6, S5, S4, S3, S2, S1) is used.
Description
Die Erfindung betrifft eine Station zur Datenübertragung mittels Datenrahmen (data frame) in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Stationen und ein entsprechendes Verfahren, insbesondere ein Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA).The invention relates to a station for data transmission by means of data frames in a communication network with a plurality of stations and a corresponding method, in particular a time division multiplex method (TDMA).
Die Anzahl elektronischer Systeme in Kraftfahrzeugen hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Daher weisen die technischen Einrichtungen der Kraftfahrzeuge inzwischen eine Vielzahl elektronischer Systeme auf, welche das Kraftfahrzeug steuern und welche teilweise mechanische Systeme ersetzen.The number of electronic systems in motor vehicles has increased significantly over the past few decades. The technical devices of motor vehicles therefore now have a large number of electronic systems which control the motor vehicle and which in some cases replace mechanical systems.
Da bei einer herkömmlichen Verkabelung für jede Information je eine Leitung benötigt wird, steigt mit zunehmendem Funktionsumfang der KFZ-Elektronik die Länge und das Gewicht des Kabelbaums sowie die Anzahl der Anschlüsse an den Steuergeräten. Abhilfe schaffte bisher ein Datenbus, insbesondere ein CAN-Bus (Controller Area Network), der sämtliche Informationen über zwei Leitungen überträgt. Ein solcher Datenbus verbindet eine Vielzahl von Steuergeräten miteinander, die in einem Fahrzeug zusammenarbeiten. Dabei können die angeschlossenen Steuergeräte über den Datenbus gegenseitig Informationen austauschen. Zur Datenübertragung sind die einzelnen Steuergeräte in dem Bussystem miteinander vernetzt. Überträgt eine Station bzw. ein Steuergerät Informationen mittels eines Datenrahmens (data frame) in das Bussystem hinein, können andere Stationen bzw. Steuergeräte diese Information überwachen bzw. „mithören“. Stationen, für welche die Information im Datenrahmen relevant ist, werden diese nutzen, andere Stationen ignorieren diesen Datenrahmen.Since a line is required for each piece of information in conventional cabling, the length and weight of the cable harness and the number of connections to the control units increase as the functionality of the vehicle electronics increases. A data bus, in particular a CAN bus (Controller Area Network), which transmits all information over two lines, has provided a remedy. Such a data bus connects a large number of control units that work together in a vehicle. The connected control units can exchange information with one another via the data bus. The individual control units are networked with one another in the bus system for data transmission. If a station or a control device transfers information into the bus system by means of a data frame, other stations or control devices can monitor or "listen in" to this information. Stations for which the information in the data frame is relevant will use this, other stations ignore this data frame.
Mit der fortschreitenden Zunahme an Steuergeräten, welche über die im Kraftfahrzeug vorhandenen Bussysteme kommunizieren sollen, insbesondere aus den Bereichen Telematik, Media- und Audio und Automatisierung des Fahrzeugs, ergibt sich die Problematik, dass immer mehr Datenvolumen und damit Datenrahmen über die bestehenden Bussysteme übertragen werden müssen. Aufgrund der seriellen Übertragungsweise ergibt sich dabei oftmals eine Überlastung bzw. „Stau“ zu dem Datenverkehr eines solchen Kommunikationsnetzwerks.With the progressive increase in control devices that are supposed to communicate via the bus systems in the motor vehicle, in particular from the fields of telematics, media and audio and vehicle automation, the problem arises that more and more data volumes and thus data frames are transmitted via the existing bus systems have to. Because of the serial mode of transmission, this often results in an overload or "congestion" with the data traffic of such a communication network.
Unabhängig hiervon besteht der Wunsch der Fahrzeughersteller, aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten heraus, insbesondere vor dem Hintergrund der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebs der Kraftfahrzeuge, Gewicht der Kraftfahrzeuge einzusparen und Systeme zusammenzuführen oder gar die Stromleitungen, welche zur Stromversorgung der Stationen bzw. Steuergeräte dienen, als Bussystem zu nutzen, d.h. über diese Stromversorgung ein sogenanntes PowerLAN, dLAN (direct LAN) oder Powerline-Communication (PLC) genannt, insbesondere nach dem Standard IEEE 1901 zu nutzen.Regardless of this, there is a desire on the part of vehicle manufacturers, from an economic and ecological point of view, especially against the background of the increasing electrification of the drive system for motor vehicles, to save the weight of motor vehicles and to merge systems or even the power lines that are used to supply power to the stations or control units To use the bus system, ie to use a so-called PowerLAN, dLAN (direct LAN) or Powerline Communication (PLC) via this power supply, in particular according to the IEEE 1901 standard.
Der Standard IEEE 1901 nutzt beispielsweise als Zugriffsverfahren einen Mehrfachzugriff-mit-Trägerprüfung Kollisionsvermeidungs-Verfahren (CSMA/CA). Dieses hat den Nachteil, dass der Overhead vergleichsweise groß ist. Zusätzlich kann es beim Versenden von Nachrichten, welche die Datenrahmen umfassen, zu Kollisionen kommen. Zur Kollisionsvermeidung wird bei Funkübertragungen (IEEE 802.11) oder PowerLAN-Communication nach dem genannten Standard ein Backoff-Mechanismus, d.h. ein Kollisionsvermeidungsmechanismus, angewandt. Hierbei wählt jede Station nach dem Zufallsprinzip einen von mehreren möglichen Zeitpunkten während eines Zugriffsschlitzes aus, um mit der Übertragung zu beginnen. Jene Station, welche den frühesten Übertragungszeitpunkt wählt, kommt hierbei bei der Übertragung zum Zug, wohingegen die übrigen Stationen feststellen, dass bereits eine Übertragung über das Kommunikationsnetz erfolgt.The IEEE 1901 standard uses, for example, a multiple access with carrier check collision avoidance method (CSMA / CA) as the access method. This has the disadvantage that the overhead is comparatively large. In addition, collisions can occur when sending messages that include the data frames. To avoid collisions, a back-off mechanism, i.e. a collision avoidance mechanism, is used in radio transmissions (IEEE 802.11) or PowerLAN communication according to the standard mentioned. Each station randomly selects one of several possible times during an access slot in order to start the transmission. The station that selects the earliest transmission time comes into play during the transmission, whereas the other stations determine that a transmission is already taking place via the communication network.
Wählen zwei oder mehr Stationen zufälligerweise denselben Zeitpunkt für den Beginn einer Übertragung, so liegt eine Kollision vor und für diesen Zugriffschlitz ergibt sich ein Übertragungsfehler. Kollisionen können also durch den Backoff-Mechanismus nicht vollständig ausgeschlossen werden. Kollisionen bzw. Übertragungsfehler werden im Allgemeinen dadurch erkannt, dass eine Bestätigung (acknowledgement - ACK) für einen Datenrahmen durch den Empfänger ausbleibt. In diesem Fall wird der Datenrahmen im Allgemeinen erneut übertragen. Diese Verfahrensweise nach einem solchen Protokoll ist nicht deterministisch und es kann keine Aussage über maximale Verzögerungszeiten getroffen werden. Kollidiert eine Nachricht mit einem zu übertragenden Datenrahmen einer Station mehrfach in dem Kommunikationsnetzwerk mit anderen Nachrichten anderer Stationen, wird dieser im Allgemeinen nach einer gewissen Zeit bzw. nach Überschreitung einer maximalen Anzahl an Sendeversuchen verworfen. Insbesondere bei einer großen Anzahl an Stationen bzw. Teilnehmern einer Kommunikation, wie diese in modernen Fahrzeugen erreicht werden, arbeiten Kollisionsvermeidungs-Mechanismen nicht mehr zufriedenstellend, da es trotz dieser Mechanismen zu Kollisionen kommt.If two or more stations accidentally select the same point in time for the start of a transmission, a collision has occurred and a transmission error results for this access slot. The back-off mechanism cannot completely rule out collisions. Collisions or transmission errors are generally recognized by the fact that there is no acknowledgment (ACK) for a data frame by the receiver. In this case, the data frame is generally retransmitted. This procedure according to such a protocol is not deterministic and no statement can be made about maximum delay times. If a message with a data frame to be transmitted from a station collides several times in the communication network with other messages from other stations, this is generally discarded after a certain time or after a maximum number of transmission attempts has been exceeded. In particular, when there is a large number of stations or participants in a communication, such as those reached in modern vehicles, collision avoidance mechanisms no longer work satisfactorily, since collisions occur despite these mechanisms.
Bei Zeitmultiplex-Verfahren zur Datenübertragung werden Kollisionen zwar ausgeschlossen, da die Zugriffsschlitze fest an die in der Kommunikation teilnehmenden Stationen vergeben sind, nur durch maximale Verzögerungen vorhergesagt werden können, allerdings ist dieses Verfahren relativ unflexibel. So geht beispielsweise wertvolle Übertragungszeit verloren, wenn Zeitschlitze nicht benötigt bzw. nicht genutzt werden. Insbesondere bei sporadisch auftretender Kommunikationsanforderung der Teilnehmer sind die Zeitmultiplex-Verfahren zur Datenübertragung eher ineffizient.In the case of time division multiplex data transmission, collisions are excluded because the access slots are permanently assigned to the stations participating in the communication and can only be predicted by maximum delays, but this method is relatively inflexible. For example, valuable transmission time is lost when time slots are not required or not be used. The time-division multiplexing methods for data transmission are rather inefficient, especially when there are sporadic communication requests from the participants.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein flexibles, kollisionsfreies und insbesondere deterministisches Zugriffsverfahren für eine serielle Datenübertragung anzugeben.It is an object of the invention to specify a flexible, collision-free and, in particular, deterministic access method for serial data transmission.
Diese Aufgabe wird durch eine Station nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen in einem Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht.This object is achieved by a station according to
Die erfindungsgemäße Station zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Stationen, insbesondere ein Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA), bei welchem jeder Station zeitliche Zugriffsschlitze für ein gemeinsam genutztes Datenübertragungsmedium zugeordnet sind, weist eine erste Verarbeitungseinrichtung, eingerichtet zum Prüfen, ob in einem Zugriffsschlitz, welcher dem der Station zugeordneten Zugriffsschlitz vorangeht, eine Datenübertragung auf dem Datenübertragungsmedium vorliegt. Weiterhin ist die Station vorzugsweise eingerichtet, falls keine Datenübertragung vorliegt, wenigstens einen ersten Datenrahmen einer ersten Nachricht zu übertragen.The station according to the invention for serial data transmission by means of data frames in a communication network with a plurality of stations, in particular a time division multiplex method (TDMA), in which each station is assigned time access slots for a shared data transmission medium, has a first processing device, set up to check whether there is a data transmission on the data transmission medium in an access slot which precedes the access slot assigned to the station. Furthermore, if there is no data transmission, the station is preferably set up to transmit at least a first data frame of a first message.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur seriellen Datenübertragung mittels Datenrahmen in einem Kommunikationsnetzwerk an eine Mehrzahl von Stationen, insbesondere ein Zeitmultiplex-Verfahren, bei welchem jeder Station zeitliche Zugriffsschlitze für ein gemeinsam genutztes Datenübertragungsmedium zugeordnet sind, weist bei einer Kommunikation der Mehrzahl von Stationen folgende Arbeitsschritte auf: Prüfen, ob in einem Zugriffsschlitz, welcher einem einer ersten Station zugeordneten Zugriffsschlitz vorangeht, eine Datenübertragung auf dem Datenübertragungsmedium vorliegt; und Übertragen, falls keine Datenübertragung vorliegt, wenigstens eines ersten Datenrahmens einer ersten Nachricht.The method according to the invention for serial data transmission by means of data frames in a communication network to a plurality of stations, in particular a time division multiplex method in which time access slots for a shared data transmission medium are assigned to each station, has the following working steps when the plurality of stations communicate with each other: Check whether there is a data transmission on the data transmission medium in an access slot which precedes an access slot assigned to a first station; and transmitting, if there is no data transmission, at least a first data frame of a first message.
Ein Datenrahmen (data frame) im Sinne der Erfindung ist eine Dateneinheit eines Protokolls. Ein Datenrahmen besteht vorzugsweise aus Ziel- und Quelladressen, Steuerinformationen zur Datenflusskontrolle, Nutzdaten eines Datenpaketes und/oder einer Prüfsumme zu Gewährleistung der Datenintegrität.A data frame within the meaning of the invention is a data unit of a protocol. A data frame preferably consists of destination and source addresses, control information for data flow control, user data of a data packet and / or a checksum to ensure data integrity.
Eine Station im Sinne der Erfindung ist ein Teilnehmer einer Kommunikation in einem Kommunikationsnetzwerk.A station within the meaning of the invention is a participant in a communication in a communication network.
Ein Datenübertragungsmedium im Sinne der Erfindung ist jede Art von Medium, welches gemeinsam von einer Mehrzahl an Stationen genutzt werden kann, vorzugsweise eine Funkverbindung, eine elektrische Verbindung oder eine optische Verbindung.A data transmission medium within the meaning of the invention is any type of medium which can be used jointly by a plurality of stations, preferably a radio connection, an electrical connection or an optical connection.
Eine Nachricht im Sinne der Erfindung ist eine durch ein Datenübertragungsprotokoll definierte, abgeschlossene Datenübermittlungseinheit, welche vorzugsweise einen Datenrahmen sowie weitere Informationen und Elemente aufweist, die für den geordneten Ablauf einer Kommunikation bei einer seriellen Datenübertragung notwendig sind.A message within the meaning of the invention is a self-contained data transmission unit defined by a data transmission protocol, which preferably has a data frame as well as further information and elements that are necessary for the orderly flow of communication in serial data transmission.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, die Nutzung von Stationen fest zugeordneten Zugriffsschlitzen zu flexibilisieren. Liegt keine Datenübertragung in einem Kommunikationsnetzwerk bzw. auf dem gemeinsam genutzten Datenübertragungsmedium mehrerer Stationen vor, so darf eine Station in dem ihr zugewiesenen Zugriffsschlitz eine Übertragung beginnen. Im Gegensatz zu bekannten Übertragungsverfahren kann die Dauer der Übertragung jedoch länger als ein Zugriffsschlitz sein, so dass während der Übertragung anderen Stationen zugewiesene Zugriffsschlitze für eine Übertragung durch diese Station blockiert werden. Hierdurch kann die Dauer der Zugriffsschlitze gegenüber herkömmlichen Zeitmultiplex-Verfahren wesentlich verkürzt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren kann die Anzahl ungenutzter Zugriffsschlitze wesentlich verringert werden und Kollisionen auf einem Datenübertragungsmedium können vollkommen vermieden werden.The invention is based on the approach of making the use of stations permanently assigned access slots more flexible. If there is no data transmission in a communication network or on the data transmission medium used jointly by several stations, a station may start a transmission in the access slot assigned to it. In contrast to known transmission methods, however, the duration of the transmission can be longer than an access slot, so that during the transmission, access slots assigned to other stations are blocked for transmission by this station. As a result, the duration of the access slots can be significantly shortened compared to conventional time division multiplexing methods. By means of the method according to the invention, the number of unused access slots can be significantly reduced and collisions on a data transmission medium can be completely avoided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Station weist diese eine zweite Verarbeitungseinrichtung auf, eingerichtet zum Überspringen wenigstens eines nachfolgenden, der Station zugeordneten Zugriffsschlitzes, wobei die Anzahl der zu überspringenden Zugriffsschlitze von der Anzahl der Zugriffsschlitze abhängt, welche für die Übertragung des wenigstens einen ersten Datenrahmens der ersten Nachricht benötigt werden.In an advantageous embodiment of the station according to the invention, it has a second processing device, set up to skip at least one subsequent access slot assigned to the station, the number of access slots to be skipped depending on the number of access slots which are used for the Transmission of the at least one first data frame of the first message are required.
Durch das Überspringen bzw. Auslassen von Zugriffsschlitzen,welche eigentlich der Station zugeordnet wären, kann sichergestellt werden, dass Ungleichgewichte, welche durch eine zugriffsschlitzübergreifende Übertragung von Nachrichten mit Datenrahmen entstehen, ausgeglichen werden können. Kommt eine Station mit einer anstehenden Übertragung nicht zum Zug, weil eine andere Station viele Zugriffsschlitze belegt, so kann sie sich darauf verlassen, dass ihr zu einem späteren Zeitpunkt Möglichkeiten zum Beginn einer Übertragung eingeräumt werden.By skipping or omitting access slots that would actually be assigned to the station, it can be ensured that imbalances that arise from the transmission of messages with data frames across access slots can be compensated. If a station with a pending transmission does not get to work because another station occupies many access slots, it can rely on the fact that it will be given the opportunity to start a transmission at a later point in time.
Der vorstehend beschriebene Aspekt der Erfindung und die dazugehörigen, zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Station offenbarten Merkmale gelten auch für die nachstehend beschriebenen Aspekte der Erfindung und der dazugehörigen zur Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbarten Merkmale entsprechend und umgekehrt.The aspect of the invention described above and the associated features disclosed for developing the station according to the invention also apply accordingly to the aspects of the invention described below and the associated features disclosed for developing the method according to the invention, and vice versa.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dauer eines Zugriffschlitzes kleiner als die Übertragungsdauer einer Nachricht, insbesondere der ersten Nachricht vorzugsweise ein Bruchteil der Übertragungsdauer der Nachricht.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the duration of an access slot is shorter than the transmission duration of a message, in particular the first message, preferably a fraction of the transmission duration of the message.
Die Zugriffsschlitze sind hierbei vorzugsweise deutlich kürzer als die Zugriffsschlitze, welche gewöhnlich bei Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA) zum Einsatz kommen. Dadurch steht im Verhältnis zur Länge der zu übertragenden Botschaften eine groAnzahl an Zugriffsschlitzen bereit, in welchen eine Übertragung beginnen kann. Durch Be die geringe Dauer der Zugriffsschlitze im Verhältnis zu den Nachrichten kann der Overhead der Datenübertragung durch ungenutzte Übertragungskapazitäten deutlich reduziert werden, da in einem kurzen Zeitraum Zugriffsschlitze für alle Stationen vorhanden sind und daher nur eine geringe Zeitdauer verstreicht, bis die nächste Station, welche auf das Datenübertragungsmedium zugreifen will, eine Übertragung beginnen kann.The access slots are here preferably significantly shorter than the access slots which are usually used in time division multiplexing (TDMA). As a result, in relation to the length of the messages to be transmitted, there is a large number of access slots available in which transmission can begin. Due to the short duration of the access slots in relation to the messages, the overhead of data transmission due to unused transmission capacities can be significantly reduced, since access slots are available for all stations in a short period of time and therefore only a short time elapses until the next station, which is on wants to access the data transmission medium, a transmission can begin.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren den Arbeitsschritt des Überspringens wenigstens eines nachfolgenden, der ersten Station zugeordneten Zugriffsschlitzes auf, wobei die Anzahl der zu überspringenden Zugriffsschlitze von der Anzahl der Zugriffsschlitze abhängt, welche für die Übertragung des ersten Datenrahmens der ersten Nachricht benötigt werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, it also has the step of skipping at least one subsequent access slot assigned to the first station, the number of access slots to be skipped depending on the number of access slots used for the transmission of the first data frame of the first Message are needed.
Wie bereits erläutert, können hierdurch Ungleichgewichte in Bezug auf den Zugriff der Stationen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren entstehen können, beseitigt oder gar verhindert werden.As already explained, this can eliminate or even prevent imbalances in relation to the access of the stations, which can arise as a result of the method according to the invention.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren den Arbeitsschritt des Änderns der Reihenfolge der Zugriffsschlitzzuordnung auf, wobei die Anordnung eines zweiten der ersten Station zugeordneten Zugriffsschlitzes von der Anzahl der Zugriffsschlitze abhängt, welche für die Übertragung des ersten Datenrahmens der ersten Nachricht benötigt werden. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, it also has the working step of changing the sequence of the access slot allocation, the arrangement of a second access slot allocated to the first station depending on the number of access slots required for the transmission of the first data frame of the first message will.
Auch hierdurch kann ein Ungleichgewicht beim Zugriff auf das Datenübertragungsmedium durch eine Vielzahl von Stationen beseitigt werden, indem eine Station, welche die Übertragungszeit bzw. Übertragungskapazität in Anspruch genommen hat, danach bei der Übertragung zurückgestellt wird.In this way too, an imbalance in access to the data transmission medium by a large number of stations can be eliminated in that a station which has taken up the transmission time or transmission capacity is then postponed during transmission.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine inverse Anordnung der Zugriffsschlitze beim Ändern der Reihenfolge der Zugriffsschlitzzuordnung verwendet.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, an inverse arrangement of the access slots is used when changing the sequence of the access slot allocation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anzahl der der ersten Station zugeordneten Zugriffsschlitze an einem vorbestimmten Zeitintervall von der Wahrscheinlichkeit eines Sendewunschs der ersten Station und/oder einer Priorisierung der ersten Station oder des ersten Datenrahmens der ersten Station abhängig.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the number of access slots assigned to the first station at a predetermined time interval depends on the probability of a transmission request from the first station and / or a prioritization of the first station or the first data frame of the first station.
Indem bestimmte Stationen mehrere Zugriffsschlitze in einem Intervall erhalten, falls die Wahrscheinlichkeit für einen Sendewunsch dieser Station höher als bei anderen Stationen ist, können Verzögerungszeiten für eine Übertragung vermindert werden. Des Weiteren kann durch diese vorteilhafte Ausgestaltung auch wiederum das Gleichgewicht der Zugriffsrechte zwischen den einzelnen Stationen ausgeglichen werden.By giving certain stations several access slots in one interval, if the probability of this station requesting a transmission is higher than that of other stations, delay times for a transmission can be reduced. Furthermore, through this advantageous embodiment, the balance of access rights between the individual stations can in turn be balanced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren den Arbeitsschritt des Blockierens des Beginns einer Datenübertragung an wenigstens einem Zugriffsschlitz auf, welcher vor wenigstens einem Zugriffsschlitz von zyklisch versandter Information angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, this furthermore has the working step of blocking the start of a data transmission at at least one access slot which is arranged in front of at least one access slot of cyclically sent information.
Durch das Vorsehen blockierter Zugriffsschlitze kann gewährleistet werden, dass zyklische bzw. periodische Datenrahmen, die beispielsweise zur Steuerung des Kommunikationsnetzwerkes nötig sind, stets übertragen werden können.By providing blocked access slots, it can be ensured that cyclic or periodic data frames, which are necessary, for example, to control the communication network, can always be transmitted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Blockieren des Beginns einer Datenübertragung, insbesondere des ersten Datenrahmens einer ersten Nachricht, dann ausgeführt, wenn die voraussichtliche Übertragungsdauer der Datenübertragung länger ist, als die kumulierte Dauer von Zugriffsschlitzen bis zu dem wenigstens einen Zugriffsschlitz von zyklisch versandter Information.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the Blocking the start of a data transmission, in particular the first data frame of a first message, is carried out when the expected transmission duration of the data transmission is longer than the cumulative duration of access slots up to the at least one access slot of cyclically sent information.
Hierdurch kann gewährleistet werden, dass nicht „aus Versehen“ zu einer Übertragung durch eine Station begonnen wird, die bei Befolgen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Blockieren von Zugriffsschlitzen führen würde, welche eigentlich für zyklisch bzw. periodisch versandte Informationen reserviert sind.This ensures that a station does not “accidentally” start a transmission which, if the method according to the invention is followed, would lead to the blocking of access slots which are actually reserved for cyclically or periodically sent information.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses des Weiteren die Arbeitsschritte des Prüfens, ob ein Zugriffsschlitz von zyklisch versandter Information in der Kommunikation vorkommt und Überspringen, vor einem Zugriffsschlitz von zyklisch versandter Information, des Arbeitsschritts des Prüfens von Datenübertragung vorliegt.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, it also has the steps of checking whether there is an access slot of cyclically sent information in the communication and skipping, before an access slot of cyclically sent information, the working step of checking data transmission is present.
Da die Zugriffsschlitze für zyklisch versandte Information für eine Datenübertragung blockiert sind, muss hierfür die Prüfung des Datenübertragungsmediums nicht unbedingt vorgenommen werden, um Kollisionen zu vermeiden. Und dies spart Rechenkapazitäten ein.Since the access slots for cyclically sent information are blocked for data transmission, the data transmission medium does not necessarily have to be checked for this in order to avoid collisions. And this saves computing capacity.
Weitere Merkmale vorteilhafter Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen
-
1 eine teilweise schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung findet; -
2 eine teilweise schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung; -
3 eine teilweise schematische Darstellung des zeitlichen Ablaufs eines modifizierten Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens der Datenübertragung; -
4 eine teilweise schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs eines Kommunikationsprotokolls des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung, wenn zyklische/periodische Datenrahmen übertragen werden sollen. -
5 stellt ein teilweise schematisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur seriellen Datenübertragung dar.
-
1 a partially schematic representation of a communication network in which the method according to the invention is used; -
2 a partially schematic representation of a time course of the communication protocol of the method according to the invention for data transmission; -
3 a partially schematic representation of the timing of a modified communication protocol of the data transmission method according to the invention; -
4th a partially schematic representation of a time sequence of a communication protocol of the method according to the invention for data transmission when cyclic / periodic data frames are to be transmitted. -
5 represents a partially schematic block diagram of the method according to the invention for serial data transmission.
In
Allgemein kann das erfindungsgemäße Verfahren daher wie folgt ausgedrückt werden: Ein Zugriffsschlitz, der einer Station fest zugeordnet ist, wird dabei mit
Aufgrund des Blockierens von Zugriffsschlitzen anderer Stationen während der Übertragung durch eine Station, was als virtuelle Kollision bezeichnet werden kann, kann es zu Ungleichgewichten bzw. einer Unfairness bei der Verteilung von Zugriffsschlitzen
Um einem solchen Ungleichgewicht entgegenzuwirken, sind verschiedene in dem Datenübertragungsverfahren zu implementierende Mechanismen möglich. Eine vorzugsweise Möglichkeit besteht darin, die Reihenfolge der Zuteilung der Zugriffsschlitze zu variieren, um zu verhindern, dass einige Stationen ein ungewolltes Übergewicht bei der Übertragung bekommen, wenn auch andere Stationen Nachrichten senden wollen. Beispielsweise kann eine solche Variierung der Zuteilung der Zugriffsschlitze, wie in
Weiter vorzugsweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass eine Übertragung in manchen Zugriffsschlitzen immer gewährleistet ist. Hierfür wird zumindest ein Zugriffsschlitz
Hierfür kann es nötig sein, dass zusätzlich geprüft wird, ob ein Datenrahmen einer Nachricht bei einer vorher beginnenden Übertragung in den zumindest einen blockierten Zugriffsschlitz hineinreichen würde. Ist dies der Fall, so ist der Beginn einer Übertragung der entsprechenden Nachricht vorzugsweise schon vor dem blockierten Zugriffsschlitz zu unterbinden.For this it may be necessary to additionally check whether a data frame of a message would extend into the at least one blocked access slot if a transmission started beforehand. If this is the case, the start of a transmission of the corresponding message should preferably be prevented before the blocked access slot.
Weiter ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren über die Verteilung der Zugriffsschlitze für eine bestimmte Station in einem Intervall möglich, auf Wahrscheinlichkeiten eines Sendewunsches einer bestimmten Station und/oder Priorisierung einer bestimmten Station bzw. deren Nachrichten oder Datenrahmen einzugehen. Kommt eine Station in einem Intervall beispielsweise doppelt so oft wie alle anderen Stationen vor, so wird diese auch doppelt so viele Möglichkeiten haben, Nachrichten zu senden.With the method according to the invention it is also possible, via the distribution of the access slots for a specific station in an interval, to respond to the probabilities of a transmission request from a specific station and / or prioritization of a specific station or its messages or data frames. For example, if a station occurs twice as often in an interval as all other stations, it will also have twice as many options for sending messages.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft 101, ob ein Zugriffsschlitz
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KommunikationsnetzwerkCommunication network
- 2-12-1
- Erste StationFirst stop
- 2-22-2
- Zweite StationSecond stop
- 2-32-3
- Dritte StationThird station
- 2-42-4
- Vierte StationFourth station
- 2-52-5
- Fünfte StationFifth station
- 2-62-6
- Sechste StationSixth station
- 33
- DatenübertragungsmediumData transmission medium
- S1, S2, S3, S4, S5, S6S1, S2, S3, S4, S5, S6
- Zugriffsschlitze der jeweiligen StationenAccess slots of the respective stations
- N1, N2, N3, N4, N5, N6N1, N2, N3, N4, N5, N6
- Nachricht einer jeweiligen StationMessage from a respective station
- SxSx
- Zugriffsschlitz zyklisch versandter InformationenAccess slot for information sent cyclically
- Sx-1Sx-1
- Vorausgehender ZugriffsschlitzPrevious access slot
Claims (12)
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DE4129205A1 (en) | 1991-03-28 | 1992-10-01 | Bosch Gmbh Robert | METHOD FOR BUILDING MESSAGES FOR DATA EXCHANGE AND / OR FOR SYNCHRONIZING PROCESSES IN DATA PROCESSING SYSTEMS |
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-
2014
- 2014-07-23 DE DE102014214459.0A patent/DE102014214459B4/en active Active
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