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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems, bei dem mehrere Kommunikationseinheiten über ein Kommunikationsmedium Daten austauschen, ein solches Kommunikationssystem sowie eine Kommunikationseinheit hierfür.
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Stand der Technik
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Bei der Kommunikation zwischen Kommunikationseinheiten (auch als Teilnehmer oder Kommunikationsteilnehmer bezeichnet) über ein Kommunikationsmedium können Daten in Form von Telegrammen ausgetauscht werden, insbesondere indem die relevanten Daten in Telegramme geschrieben werden. Diese Telegramme laufen physisch von einem Sender zu einem Empfänger, gegebenenfalls auch über zahlreiche Zwischenstationen. Dabei können die Daten auch mehrere Empfänger haben, beispielsweise bei Multicast- bzw. Broadcast-Telegrammen. Im Gegensatz dazu sind Singlecast-Telegramme nur an einen Teilnehmer adressiert. Typische Kommunikationssysteme hierfür sind solche auf Basis von Ethernet, vorzugsweise sog. Time Sensitive Networking-Kommunikationssysteme (TSN).
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Die Übertragung von Telegrammen (oder Nachrichten) kann dabei aus Performancegründen ohne ein sog. Routing durchgeführt werden, bei dem die Telegramme von sog. Routern nur in diejenigen Segmente weitergeleitet würden, in die sie notwendigerweise weiterzuleiten sind, d.h. die die Telegramme bzw. deren darin enthaltenen Daten benötigen. Insbesondere in linien- bzw. ringförmigen Topologien müssen die Telegramme die Teilnehmer „durchlaufen“ bzw. von ihnen weitergeleitet werden. Dieses Weiterleiten belegt das Kommunikationsmedium und verringert die für übrige Kommunikation bzw. übrige Telegramme verfügbare Bandbreite.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems, ein solches Kommunikationssystem sowie eine Kommunikationseinheit hierfür mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems, bei dem mehrere Kommunikationseinheiten über ein Kommunikationsmedium Daten austauschen, indem die Daten von einer Kommunikationseinheit in ein Telegramm geschrieben werden und das Telegramm auf einer Übertragungsstrecke jeweils von einer Kommunikationseinheit an eine jeweils nächste Kommunikationseinheit übermittelt wird. Typischerweise handelt es sich bei einer der Kommunikationseinheiten um eine Master-Einheit, mit der Telegramme erzeugt oder gesendet werden, und bei den übrigen Kommunikationseinheiten dann um Slave-Einheiten, mit denen Telegramme empfangen und weitergeleitet werden. Zweckmäßigerweise weist das Kommunikationsmedium Mittel zur elektrischen und/oder optischen Datenübertragung, z.B. (Kupfer-)Kabel und/oder Lichtleiter, auf, mittels welcher die Kommunikationseinheiten datenübertragend verbunden sind.
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Bei dem Kommunikationssystem kann es sich beispielsweise um ein Ethernetbasiertes bzw. industrielles Kommunikationssystem bzw. Netzwerk, insbesondere vom „Industrial Ethernet“-Typ, handeln. Beispielsweise kann das Kommunikationssystem (und/oder wenigstens eine Komponente des Kommunikationssystems) dazu ausgebildet sein, zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise gemäß dem Industrial Ethernet-Protokoll „Sercos“, insbesondere „Sercos III“ und/oder gemäß dem Industrial Ethernet-Protokoll „EtherCAT“ zu arbeiten und/oder als sog. „Time Sensitive Networking“-Kommunikationssystem zu arbeiten. Ein TSN-Kommunikationssystem ist z.B. ein Kommunikationssystem, das auf dem Ethernet-Standard (z.B. gemäß IEEE 802.1Q-2018) basiert und wenigstens eine Komponente, insbesondere einen Switch („TSN-Switch“), aufweist, die dazu ausgebildet ist, gemäß dem IEEE Standard 802.1Qbv zu arbeiten.
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Bevorzugte Technologien sind hierbei insbesondere die Sercos- und die EtherCAT-Technologie. Bei der Sercos-Technologie mit der typischerweise ringförmigen Topologie gelten folgende Telegrammübertragungen für eine zyklische Echtzeitkommunikation: Telegramme werden von der Master-Einheit gesendet und von den Slave-Einheiten empfangen (sog. MDT-Telegramme, MDT steht dabei für „Master Data Telegramm“, die Art der Telegramme wird auch als „summation frame“ bzw. Summenrahmentelegramm bezeichnet). Jede Slave-Einheit leitet die empfangenen Daten weiter. Empfänger dieser Daten sind üblicherweise Slave-Einheiten. Während die Master-Einheit die Telegramme erzeugt und sendet, können die Telegramme bzw. deren Inhalte von den Slave-Einheiten verändert bzw. modifiziert (auch als „Modify-on-the-fly“ bezeichnet) und weitergeleitet (sog. AT-Telegramme, AT steht dabei für „Acknowledge Telegramm“) werden. Empfänger dieser Daten können sowohl die Master-Einheit, als auch weitere Slave-Einheiten sein. Im letzteren Fall spricht man auch von sog. Querkommunikation bzw. von sog. Querverkehr zwischen Slave-Einheiten. Beispiele für solche Mechanismen sind z.B. aus der
EP 1 675 311 B1 , der
EP 1 648 104 B1 , oder der
EP 1 830 236 B2 bekannt.
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Zwischen den Slave-Einheiten ist somit eine direkte Querkommunikation möglich, die nicht über die Master-Einheit läuft. Basis hierfür ist z.B. ein gegenläufiger Doppelring der Sercos-Technologie. Sofern eine Medienredundanz vorhanden ist, kann zur Aufrechterhaltung der Querkommunikation z.B. bei einem Kabelbruch ein Umkopieren der Daten durch die Master-Einheit notwendig werden, wenn die Querkommunikationsteilnehmer in unterschiedlichen Kommunikationssträngen liegen. Diese unterschiedlichen Kommunikationsstränge ergeben sich durch den Zerfall der Doppelring-Topologie in zwei Linien-Topologien im Falle einer Medienredundanzstörung. Ein Beispiel hierfür ist aus der
EP 2 096 799 B1 bekannt.
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Auch bei EtherCAT (steht für „Ethernet for Controller and Automation Technology“) gibt es die Funktionalität von Summenrahmentelegrammen mit „Modify-on-the-fly“ und Querkommunikation zwischen Slave-Einheiten. Dadurch, dass EtherCAT typischerweise keine gegenläufige Ringtopologie beinhaltet, ist eine direkte Querkommunikation nicht in allen Fällen möglich, sondern die direkte Querkommunikation kann nur „in einer Richtung“ auf dem Kommunikationsmedium stattfinden.
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Es kann teilweise ein Umkopieren in der Master-Einheit erforderlich sein und im Falle von Medienredundanzstörungen kann die Querkommunikation nicht in allen Fällen sichergestellt werden, d.h. sie bricht dann ggfs. ab. Die veränderliche Nutzung bei EtherCAT ist insofern möglich, als Telegrammanteile des von der Master-Einheit gesendeten Telegramms von den Slave-Einheiten überschrieben werden. Hierdurch können Telegrammteile, die zur Querkommunikation zwischen Slave-Einheiten in Kommunikationsrichtung „vor“ einem bestimmten Teilnehmer dienen, für eine andere Querkommunikation zwischen Slave-Einheiten „hinter“ einem bestimmten Teilnehmer (oder genauer: ab diesem bestimmten Teilnehmer) dienen. Dieselben Datenfelder (im Telegramm) werden weiter vorne im Kommunikationspfad für andere Zwecke verwendet als weiter hinten im Kommunikationspfad. So können z.B. Sollwerte hin und Istwerte zurück transportiert werden.
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Sowohl bei der Sercos-, als auch der EtherCAT-Technologie laufen alle Telegramme komplett von der Master-Einheit über alle Slave-Einheiten zurück zur Master-Einheit, d.h. es kann auch eine Ring-Topologie im Sinne einer Linien-Topologie verstanden werden, die an der Master-Einheit beginnt und dort auch wieder endet.
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Durch die „Modify-on-the-fly“-Technologie der Echtzeitdatentelegramme (z.B. bei Sercos die AT-Daten oder bei EtherCAT Änderungen in den in dem Frame transportierten Telegrammen, wie beispielsweise der sog. „WorkingCounter“, aber auch die durch die Master-Einheit gelesenen Register und Speicherbereiche) werden auch „leere“ Telegrammteile von der Master-Einheit erzeugt, die dann erst im Sender der Daten (also einer der Slave-Einheiten) mit Daten gefüllt werden und dann bis zur Master-Einheit zurück laufen, d.h. auch nach dem Empfangen der Daten durch alle empfangenden Slave-Einheiten werden die Telegramme weitergeleitet. Dies gilt insbesondere auch für Querkommunikationsdaten, die beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Slave-Einheit ausgetauscht werden könnten. Alle nachfolgenden Slave-Einheiten leiten dennoch diese Daten weiter, obwohl die Daten schon vom Empfänger (die zweite Slave-Einheit) empfangen wurden.
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Vor diesem Hintergrund wird nun vorgeschlagen, dass von einer Kommunikationseinheit in zumindest einem Teil eines Abschnitts eines Telegramms, in welchem Abschnitt Daten von einer anderen Kommunikationseinheit geschrieben worden sind, andere Daten geschrieben werden. Mit anderen Worten werden also zunächst von einer Kommunikationseinheit zumindest in einem Abschnitt des Telegramms Altdaten geschrieben, und später wird von einer anderen Kommunikationseinheit zumindest ein Teil dieser Altdaten mit Neudaten überschrieben. Unter solchen Daten bzw. Altdaten und Neudaten sind dabei insbesondere Daten mit bestimmtem Inhalt wie z.B. Messwerten, Sollwerten etc. zu verstehen, also Nutzdaten (auch als Payload bezeichnet), nicht aber nur das Telegramm oder dessen Aufbau betreffenden formalen Daten. Ein solches Telegramm umfasst dabei auch bevorzugt Daten, die an verschiedene Kommunikationseinheiten adressiert sind, die dann entsprechend z.B. in verschiedenen Abschnitten des Telegramms enthalten sein können und die dann auch unabhängig voneinander überschrieben werden können (hierbei ist dann insbesondere von einem sog. Summenrahmentelegramm die Rede) Auch diese zuletzt geschriebenen Neudaten können bei Bedarf nochmals mit wieder anderen Daten überschrieben werden, und zwar insbesondere von einer weiteren Kommunikationseinheit (die aber nicht diejenige ist oder sein muss, die die ersten Altdaten geschrieben hat (hier sind dann also insbesondere wenigstens drei Kommunikationseinheiten vorhanden). Mit anderen Worten wird also eine Mehrfachnutzung von Telegrammen oder zumindest Teilen bzw. Abschnitten davon (z.B. eines Abschnitts oder Unterabschnitts eines sog. Summenrahmentelegramms) vorgeschlagen.
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Damit können Telegrammteile bzw. Abschnitte von Summenrahmentelegrammen mehrfach genutzt werden, wenn z.B. Querverkehr zwischen Teilnehmern bzw. Kommunikationseinheiten stattfindet, der sich nicht „überschneidet“, d.h. wenn ein Teilnehmer die Daten eines anderen Teilnehmers im Sinne eines Querverkehrs empfangen hat, ist der entsprechende Telegrammteil frei für weitere Nutzung und kann von anderen Teilnehmern überschrieben werden. Dieses Überschreiben kann beispielsweise für einen weiteren Querverkehr zwischen Slave-Einheiten oder für den Datentransport von einer Slave-Einheit zur Master-Einheit verwendet werden. Im Falle von Querverkehr können diese Abschnitte bzw. Telegrammteile auch mehr als zweimalig genutzt werden.
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Neben der mehrfachen Nutzung von Telegrammteilen (bei Summationsrahmentelegrammen) kann bevorzugt auch das Kommunikationsmedium mehrfach genutzt werden, indem ganze Telegramme überschrieben werden, anstatt nur Abschnitte in Telegrammen bzw. Telegramminhalte. Ein Überschreiben bedeutet dabei, dass ein vom Teilnehmer weiterzuleitendes Telegramm nicht als komplettes Telegramm weitergeleitet wird, sondern es wird ein anderes Telegramm eingespeist. Mit anderen Worten wird von einer Kommunikationseinheit ein Telegramm erhalten und ein anderes Telegramm wird von dieser Kommunikationseinheit (insbesondere einer Slave-Einheit) anstelle des erhaltenen Telegramms an die nächste Kommunikationseinheit übermittelt.
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Der Vorteil hieran liegt darin, dass diese mehrfache Nutzung auch ohne Verwendung von Summationsrahmentelegrammen erfolgen kann. Summationsrahmentelegramm stellen üblicherweise deutlich höhere Anforderungen an die Telegrammverarbeitung als sog. Cut-Through- oder Store-and-Forward-Methoden.
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Vorzugsweise wird zumindest ein Abschnitt eines Telegramms, wenn dieser oder das Telegramm von sämtlichen Kommunikationseinheiten, an die es adressiert ist, empfangen worden ist, von dem Kommunikationsmedium entfernt, insbesondere indem der Abschnitt oder das Telegramm von einer Kommunikationseinheit nicht mehr an eine andere Kommunikationseinheit übermittelt wird.
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Beim Überschreiben von Telegrammen können dann Telegrammfragmente entstehen, wenn die überschreibende Kommunikationseinheit nicht ein komplettes Telegramm überschreibt, sondern weniger (in zeitlicher Hinsichtlich bzw. in Bezug auf die Länge des Telegramms). Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das zu überschreibende (also das bisherige) Telegramm länger ist, als das Telegramm, mit dem das bisherige überschrieben wird oder wenn das überschreibende Telegramm z.B. früher startet und (zeitlich gesehen) im überschreibenden Telegramm endet. Vorteilhaft ist dann, diese Telegramme vollständig vom Kommunikationsmedium zu entfernen, und zwar dann, wenn alle Kommunikationsteilnehmer, die das Telegramm erhalten sollen, dieses auch schon erhalten haben.
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Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass bei einem („geswitchten“) Weiterleiten die Empfangszeitpunkte der zu überschreibenden (bisherigen) Telegramme bekannt sind und für eine entsprechende Zeit das Weiterleiten („Repeaten“) der empfangenen Telegramme vom Teilnehmer vollständig unterbunden wird. Bei einem Cut-Through-Verfahren können die Telegramme ebenfalls mit einem solchen Algorithmus vom Kommunikationsmedium entfernt werden. Bei einem Store-and-Forward-Verfahren können vor dem Aussenden des (vorher vollständig) empfangenen Telegramms dieses Aussenden unterbunden und das Telegramm verworfen werden.
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Das Entfernen von Telegrammen bzw. Telegrammteilen trägt dann dazu bei, in einer Kommunikationseinheit die Telegrammverarbeitung zu minimieren (beispielsweise, um in einem Switch auf dem Backbone weniger Datenverkehr zu haben oder auch weniger Telegramme verarbeiten zu müssen; Switche haben auf dem Backbone meistens eine geringere Übertragungskapazität als die Summe aller Ports zulässt). Zudem wird eine Diagnose in einem solchen Kommunikationssystem vereinfacht, da keine Telegrammfragmente und keine nicht mehr zu verwendenden Telegramme aufgezeichnet werden müssen.
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Neben dem vollständigen Entfernen von Telegrammen können auch Telegrammteile bzw. Abschnitte von bzw. in einem Telegramm entfernt werden, ebenso aber auch eingefügt bzw. angehängt werden. Dies setzt wiederum eine entsprechende Zwischenspeicherung in der telegrammverändernden Kommunikationseinheit voraus (z.B. Store-and-Forward-Verarbeitung, bei der das weitergeleitete Telegramm verlängert wird).
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Vorteilhafterweise werden Adressen von Kommunikationseinheiten, an die das Telegramm adressiert ist, in dem Telegramm verändert, wenn das Telegramm von sämtlichen Kommunikationseinheiten, an die es adressiert ist, empfangen worden ist. Damit kann die Telegrammverarbeitung verbessert werden. Die Adressen oder Telegrammadressen können z.B. MAC-Adressen sein, die bei Ethernet ganz am Anfang des Telegramms stehen (dies sind Quell- bzw. Ziel-MAC).
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Hierdurch kann beispielsweise bei einem Multicast-Telegramm, welches von allen Teilnehmern ausgewertet werden muss, um herauszufinden, ob die eigene MAC-Adresse enthalten ist, oder bei einem Broadcast-Telegramm, die Ziel-MAC derart verändert werden, sodass ein Singlecast-Telegramm daraus wird. Damit kann eine Filterung auf MAC-Ebene, die innerhalb eines Ethernet-Chips stattfindet, dieses Singlecast-Telegramm bereits herausfiltern und das Telegramm muss keiner weiteren Softwareinstanz in der Kommunikationseinheit zur Bearbeitung weitergeleitet werden.
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Dieses Vorgehen funktioniert auf einfache Weise auch beim Cut-Through-Verfahren, da dort der gesamte Telegrammheader inkl. Quell- und Ziel-MAC zunächst empfangen und dann erst weitergeleitet wird. Während einer hierzu nötigen Pufferzeit kann in der Kommunikationseinheit beispielsweise die Ziel-MAC ausgetauscht werden. Grundsätzlich ist dies auch bei einem Repeater-Verfahren möglich, ist aber typischerweise mit höherem Hardwareaufwand verbunden. Zudem muss der Zeitpunkt des zu verändernden Telegramms bekannt sein, das Verändern anhand des Telegramminhaltes ist nicht möglich.
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Es ist auch bevorzugt, wenn ein Telegramm als ungültig gekennzeichnet wird, wenn das Telegramm von sämtlichen Kommunikationseinheiten, an die es adressiert ist, empfangen worden ist. Neben dem Entfernen von Datentelegrammen, dem Verändern von Adressen von Telegrammen ist auch eine Ungültigkeitskennzeichnung des weitergeleiteten Telegramms möglich, um eine weitere Bearbeitung der Daten durch einen Filter (in einer nachfolgenden Kommunikationseinheit) zu verhindern, der fehlerhafte Telegramme direkt verwirft.
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Beispielsweise kann anhand der Auswertung von Telegramminhalten eines in Weiterleitung befindlichen Telegramms am Ende des Telegramms eine Prüfsumme (z.B. CRC, „Cyclic Redundancy Check“, oder FCS: „Frame Check Sequence“) ungültig gesetzt werden. Ebenso denkbar ist aber, hierzu ein vorher definiertes Datenfeld außerhalb der Prüfsumme (z.B. bestimmte Bits direkt davor) zu verwenden, d.h. dort eine Ungültig-Kennzeichnung zu setzen. Durch die Ungültigkeit des weitergeleiteten Telegramms kann dies auch bei Store-and-Forward-Verfahren weiter im Laufe der Weiterleitung vollständig vom Medium herausgefiltert werden, indem fehlerhafte Store-and-Forward-Telegramme nicht weitergesendet werden.
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Durch die Erfindung ist es möglich, nicht nur Telegramme mehrfach zu verwenden und ggf. zu verkürzen, sondern es wird damit insbesondere benötigte Bandbreite auf dem Kommunikationsmedium eingespart und Latenzzeiten werden verkürzt.
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Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist schematisch und vereinfacht ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Das Kommunikationssystem 100 weist beispielhaft fünf Kommunikationseinheiten (bzw. Teilnehmer) 110a, 110b, 110c, 110d und 110e auf, die mittels eines Kommunikationsmediums 120 miteinander datenübertragend verbunden sind. Das Kommunikationssystem 100 ist beispielhaft mit einer Ring-Topologie ausgebildet, d.h. Kommunikationseinheit 110a übermittelt Daten über das Kommunikationsmedium 120 an die nächste Kommunikationseinheit 110b, diese dann wiederum an die nächste Kommunikationseinheit 110c und so weiter.
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Hierzu kann das Kommunikationsmedium 120 insbesondere dergestalt sein, dass eine Datenleitung zwischen den Kommunikationseinheiten 110a und 110b vorgesehen ist, eine weitere Datenleitung zwischen den Kommunikationseinheiten 110b und 110c und so weiter. Jede Kommunikationseinheit kann zwei Datenleitungsanschlüsse aufweisen, jeweils einen für die Verbindung zu einem Nachbar. Bei der Kommunikationseinheit 110a kann es sich z.B. um eine Master-Einheit bzw. einen Master handeln, bei den übrigen Kommunikationseinheiten um Slave-Einheiten bzw. Slaves.
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Das Kommunikationssystem 110 kann auf Ethernet basieren und z.B. die schon erwähnte Sercos-Technologie nutzen, denkbar sind aber auch andere Technologien wie die EtherCAT-Technologie. Zum Austausch von Daten werden von der Master-Einheit 110a Telegramme erzeugt, die an die Slave-Einheit 110b gesendet werden. Die Slave-Einheit 110b empfängt diese Telegramme, verarbeitet diese und/oder liest diese aus und leitet sie dann an die nächste Slave-Einheit 110c weiter. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Telegramme wieder bei der Master-Einheit 110a angelangt sind.
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Die einzelnen Kommunikationseinheiten können dabei insbesondere jeweils Teil einer industriellen Steuerung oder einer Komponente davon sein, für welche die empfangenen Daten benötigt werden und/oder von welcher die Daten übermittelt werden sollen. Die konkrete Art der Anwendung ist für die vorliegende Erfindung jedoch nicht relevant.
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In 2 ist nun schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie es z.B. mit dem Kommunikationssystem gemäß 1 durchgeführt werden kann, und zwar anhand eines Telegramms und den verschiedenen Ausgestaltungen während eines Durchlaufs des Telegramms in dem Kommunikationssystem.
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In Abbildung (a) ist zunächst allgemein ein Telegramm 200 dargestellt, wie es in einem solchen Kommunikationssystem verwendet werden kann, und zwar insbesondere von der Master-Einheit erzeugt und (initial) versendet wird. Das Telegramm 200, bei dem es sich beispielweise um ein sog. Summenrahmentelegramm handeln kann, weist einen Adressabschnitt 210 auf, in dem die Adressen derjenigen Kommunikationsteilnehmer vorhanden sind, die das Telegramm empfangen und auswerten sollen. Beispielhaft sind die Buchstaben b, c, d und e als Adressen (in der Praxis kann es sich z.B. um MAC-Adressen handeln) eingetragen, stellvertretend für die in 1 gezeigten Slave-Einheiten 110b, 110c, 110d und 110e.
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Bei den Abschnitten 220, 221, 222 und 223 handelt es sich dann um Abschnitte, in denen Daten, die mit dem Telegramm übermittelt werden sollen, eingetragen (geschrieben) sind bzw. werden können (nachfolgend auch als Datenabschnitte bezeichnet). Beispielhaft dienen in dem in Abbildung (a) dargestellten Telegramm diese Abschnitte zum Übermitteln von Daten von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110b (mit „a -> b“ bezeichnet), von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110c (mit „a -> c“ bezeichnet), von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110c (mit „a -> c“ bezeichnet), und von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110e (mit „a -> e“ bezeichnet). Der Abschnitt 230 dient beispielhaft für eine Prüfsumme p.
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Bei einem nicht erfindungsgemäßen Vorgehen kann ein solches Telegramm nun von der Master-Einheit 110a an die erste Slave-Einheit 110b versendet werden, diese empfängt das Telegramm und leitet es an die nächste Slave-Einheit 110c weiter und so fort. Anhand des Adressabschnitts 210 bzw. der darin eingetragenen Adressen kann jede Slave-Einheit entscheiden, ob sie das Telegramm überhaupt auswerten oder ggf. nur weiterleiten soll (oder muss). Wenn eine Slave-Einheit das Telegramm auswertet, kann es spezifisch den für sie relevanten Abschnitt (einen der Abschnitte 220 bis 223) auswerten bzw. auslesen.
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Wie schon erwähnt, können im Rahmen des sog. Querverkehrs und auch im Rahmen der Erfindung von einer Slave-Einheit auch Daten an eine nachfolgende Slave-Einheit übermittelt werden. Hierzu können von der einen Slave-Einheit Daten in einen der Datenabschnitte geschrieben werden, und zwar nicht nur, wenn dieser vorher leer war (und damit von der Master-Einheit frei gelassen worden ist), sondern auch, wenn zuvor in diesem Datenabschnitt (Alt-)Daten für eine andere oder ggf. diese eine Slave-Einheit vorhanden waren.
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Hierzu ist in Abbildung (b) ein Telegramm dargestellt, bei dem in Abschnitt 220 Daten von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110b („a -> b“), in Abschnitt 221 Daten von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110c („a -> c“), und in Abschnitt 222 Daten von der Master-Einheit 110a an die Slave-Einheit 110d („a -> d“) enthalten sind. Der Abschnitt 223 wird in diesem Beispiel nicht genutzt.
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Wenn das Telegramm bei der Slave-Einheit 110b angekommen ist, kann es von dieser empfangen werden und die Daten (hier in Abschnitt 220) können ausgelesen werden. Weiterhin kann die Slave-Einheit 110b nun aber z.B. den Abschnitte 220, der die für sie bestimmten Daten enthält, aus dem Telegramm entfernen bzw. diese Daten daraus entfernen, wie in Abbildung (b) mittels Schraffur dargestellt. Hierzu kann die Slave-Einheit 110b bei der Übermittlung des Telegramms z.B. die Daten im Abschnitt 220 einfach nicht mehr übermitteln. Damit wird die für die Übermittlung nötige Bandbreite reduziert.
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Außerdem (alternativ oder zusätzlich) kann die Slave-Einheit 110b in dem Adressabschnitt 210 ihre eigene Adresse entfernen, wie in Abbildung (c) gezeigt, da sie ihre relevanten Daten schon empfangen hat, und damit nicht nur die nötige Bandbreite reduziert, sondern auch bei einem ggf. neuerlichen Umlauf des Telegramms dieses nicht mehr auslesen muss.
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Wenn das Telegramm bei der Slave-Einheit 110c angekommen ist, kann es von dieser empfangen werden und die (Alt-)Daten (hier in Abschnitt 221) können ausgelesen werden. Weiterhin kann die Slave-Einheit 110c nun aber z.B. in dem Abschnitt 221 selbst anderen (Neu-) Daten schreiben, und zwar z.B. Daten, die für die Slave-Einheit 110d („c -> d“) bestimmt sind, wie in Abbildung (d) gezeigt. Auf diese Weise können einzelne Abschnitte bzw. Datenabschnitte (hier der Abschnitt 221) innerhalb eines Umlaufes des Telegramms im Kommunikationssystem mehrfach für die Übermittlung von unterschiedlichen Daten genutzt werden.
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Außerdem (alternativ oder zusätzlich) kann die Slave-Einheit 110c in dem Adressabschnitt 210 ihre eigene Adresse entfernen, wie in Abbildung (d) gezeigt, da sie ihre relevanten Daten schon empfangen hat, und damit nicht nur die nötige Bandbreite reduziert, sondern auch bei einem ggf. neuerlichen Umlauf des Telegramms dieses nicht mehr auslesen muss.
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Wenn das Telegramm bei der Slave-Einheit 110d angekommen ist, kann es von dieser empfangen werden und die Daten (hier in den Abschnitten 221 und 222) können ausgelesen werden. Weiterhin kann die Slave-Einheit 110d nun aber z.B. die Abschnitte 221 und 222, die die für sie bestimmten Daten enthält, aus dem Telegramm entfernen bzw. diese Daten daraus entfernen, wie in Abbildung (e) mittels Schraffur dargestellt. Hierzu kann die Slave-Einheit 110d bei der Übermittlung des Telegramms z.B. die Daten im Abschnitt 220 einfach nicht mehr übermitteln. Damit wird die für die Übermittlung nötige Bandbreite reduziert.
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Außerdem (alternativ oder zusätzlich) kann die Slave-Einheit 110d in dem Adressabschnitt 210 ihre eigene Adresse entfernen, wie in Abbildung (d) gezeigt, da sie ihre relevanten Daten schon empfangen hat, und damit nicht nur die nötige Bandbreite reduziert, sondern auch bei einem ggf. neuerlichen Umlauf des Telegramms dieses nicht mehr auslesen muss.
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Wenn das Telegramm bei der Slave-Einheit 110e angekommen ist, kann es von dieser empfangen werden, allerdings gibt es keine Daten zum Auslesen, zudem gibt es auch sonst keine sonstigen Daten mehr. Daher kann die Slave-Einheit 110e in dem Adressabschnitt 210 ihre eigene Adresse entfernen, wie in Abbildung (f) gezeigt, da damit nicht nur die nötige Bandbreite reduziert, sondern auch bei einem ggf. neuerlichen Umlauf des Telegramms dieses nicht mehr auslesen muss.
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Außerdem (alternativ oder zusätzlich) kann die Slave-Einheit 110e in Abschnitt 230 die Prüfsumme ändern (hier mit p' anstelle von P dargestellt), und so das gesamte Telegramm als ungültig kennzeichnen, sodass es von keiner Kommunikationseinheit mehr ausgelesen wird.
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Auf diese Weise kann die Beanspruchung des Kommunikationssystems nicht nur durch mehrfache Nutzung von Abschnitten im Telegramm reduziert werden, sondern auch durch Unterbinden unnötigen Weiterleitens von Telegrammen oder Abschnitten davon, sowie auch durch Unterbinden von unnötigem Auslesen von Telegrammen durch Kommunikationseinheiten, für die Telegramme nicht (mehr) relevant sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1675311 B1 [0007]
- EP 1648104 B1 [0007]
- EP 1830236 B2 [0007]
- EP 2096799 B1 [0008]
