DE19630127C1 - Data transmission method - Google Patents

Data transmission method

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DE19630127C1 DE1996130127 DE19630127A DE19630127C1 DE 19630127 C1 DE19630127 C1 DE 19630127C1 DE 1996130127 DE1996130127 DE 1996130127 DE 19630127 A DE19630127 A DE 19630127A DE 19630127 C1 DE19630127 C1 DE 19630127C1
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Abstract

The method involves using identical calculation models on the transmitter and receiver side, which produce identical output data at equal input data, and which are formed according to the conduct of a system producing the data at the transmitter site. A synchronous calculation of respective newly updated values is simultaneously performed on the transmitter and the receiver side. The currently calculated value is compared on the transmitter side with the values from the system producing the data, e.g. a measuring sensor, and a new, updated model parameter is calculated if a deviation between the measurement and the calculated value lies outside a pre-settable tolerance. This model parameter is transmitted to the corresponding model of the receiver side, and the value is newly calculated at the receiver side in response to the received model parameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitoptimierten Datenübertragung zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger. The invention relates to a process for the time-optimized data transmission between at least one transmitter and at least one receiver.

Beispielsweise aus der EP 0 448 802 A2 oder der EP 0 154 860 A2 sind Verfahren unter Nutzung der Datenkompression und Datendekompression zur Übertragung relativ großer Datenmengen oder von kleineren Datenmengen in kürzerer Zeit bekannt. For example, from EP 0448802 A2 or EP 0154860 A2 method using the data compression and data decompression for the transmission of relatively large amounts of data or of smaller amounts of data in shorter period of time are known.

Diese bekannten Verfahren benutzen eine modellgesteuerte Datenkompression bzw. Datendekompression, um, gegebenenfalls adaptiv, größere Datenmengen entsprechend dem jeweiligen Aufkommen über eine vorgegebene Verbindungsstrecke zu über tragen. These known methods use a model-driven data compression and data decompression, if necessary adaptively carry larger amounts of data in accordance with the respective volumes through a predetermined link to.

Dabei wird in Abhängigkeit von dem Datenstrom jeweils ein Modell zum eigentlichen Komprimieren bzw. Dekomprimieren der Daten ausgewählt. In each case, a model to the actual compressing or decompressing the data in response to the data stream is selected. Die Notwendigkeit des Vorsehens einer großen Varianz von Modellen ergibt sich bereits dadurch, daß jeder Kompressions- oder Dekompressionsschritt entsprechend des jeweiligen Verdichtungsgrades erheblichen Aufwand damit Rechenzeit nach sich zieht. The necessity of providing a large variance models already results in that each compression or decompression according to the respective degree of compaction considerable effort thus pulls computing time by itself. Insbesondere bei sich qualitativ oder umfangsmäßig ändernden Datenströmen kann die Übertra gungszeit bzw. das Übertragungsvolumen der Daten durch Modellauswahl dynamisch gestaltet und dadurch optimiert werden. In particular, in qualitatively or circumferentially changing data streams to the delegation may supply time or the transfer volume of data be dynamic by model selection and optimized.

Darüber hinaus ist es bekannt, eine Übertragung von Daten von einem Sender zu einem Empfänger nur dann vorzunehmen, wenn sich senderseitig ermittelte Meßwerte um einen vorbestimmten Betrag ändern. In addition, it is known only to perform a transfer of data from a transmitter to a receiver, if the measured values ​​determined on the transmitter side to change by a predetermined amount. Hierdurch kann der Zugriff auf die Datenüber tragungsstrecke minimiert werden. This allows access to the data transmission link are minimized. Bei sich ständig auch nur gering ändernden Meßwerten, z. With ever-changing even low measured values ​​such. B. dem Füllstand von Hochbe hältern, Betriebszuständen von Maschinen und Anlagen, Wind geschwindigkeit und dergleichen kann mit einer derartigen Methode durch Vorgabe eines großen Toleranzbereiches zwar eine Zeiteinsparung erreicht werden, jedoch sind die empfänger seitig vorhandenen Werte ungenau und für eine weitere Verarbeitung nur bedingt geeignet. B. food holding the level of Hochbe, operating conditions of machines and plants, wind speed and the like can indeed be achieved with such a method by specifying a large tolerance range for time savings, but the receiver side, existing values ​​are inaccurate and only suitable for further processing ,

Hinsichtlich des Bekannten verbleibt zusammenfassend festzu stellen, daß sogenannte modellbasierende Verfahren einerseits auf feste Modelle zurückgreifen, die für eine ganz bestimmte Sorte von Datenströmen, z. With regard to the known remains collectively festzu provide that so-called model-based method the one hand, rely on solid models for a very specific type of data streams, z. B. Telefaxdaten, digitalisierte Sprachdaten oder Bilddaten, optimiert sind. B. facsimile data, digitized voice data or image data, are optimized. Darüber hinaus existieren adaptive Modelle, wobei sich die Modelleigen schaften den jeweiligen Gegebenheiten des Datenstromes, z. Moreover, there are adaptive models, where the model properties intrinsic to the particular circumstances of the data stream, eg. B. durch Parametervariation oder Modellwechsel, anpassen. For example, by parameter variation or model change, adapt. Bei symmetrischen Modellen wird eines der Modelle auf der Sender seite zur Kodierung und ein entsprechendes Modell als Gegenstück auf der Empfängerseite zur Dekodierung bzw. Dekompression benutzt. For symmetric models of the models on the transmitter side for encoding and a corresponding model as a counterpart on the receiver side for decoding or decompression is used. Letztendlich ist es bekannt, die Aus wahl eines Modells oder der Modellparameter anhand der Eigen schaften des Datenstromes, z. Finally, it is known, the properties from either a model or model parameters based on the tilting of the data stream, eg. B. der Häufigkeitsverteilung bestimmter Symbole vorzunehmen. For example, the frequency distribution of certain symbols make. Allen bekannten modellbasie renden Verfahren ist es jedoch gemeinsam, daß das auf der Empfängerseite vorhandene Modell seine Ausgangsdaten einzig und allein anhand der über die Übertragungsstrecke ein treffenden kodierten Daten generiert. All known modellbasie leaders method, it is common that the model existing on the receiver side generates its output data on the basis of solely via the transmission link a taken encoded data. Das heißt, es wird dann, und nur dann, wenn kodierte Daten bei der Dekodier- oder Dekompressionseinheit eintreffen, eine der Dekodiervorschrift entsprechende feste Anzahl von Ausgangsdaten erzeugt. That is, it is then, and only then, when coded data arrive at the decoding or decompression, one of Dekodiervorschrift generates corresponding fixed number of output data.

Diese kurz beschriebenen bekannten Datenübertragungsverfahren sind für bestimmte Anwendungsfälle optimierbar, wobei bei spielsweise die Kompression bei der Übertragung einer relativ großen Datenmenge in einer möglichst kurzen Zeit der eigent lichen Reduzierung des Datenvolumens dient, wie das z. This known data transfer method described briefly be optimized for certain applications, wherein the compression in the transmission of a relatively large amount of data in the shortest time possible OWNER union reduce the data volume is in play, such as z. B. bei Telefaxdatenübertragung der Fall ist. As is the case with facsimile data transmission. Andererseits kann durch Kompressionsverfahren das Problem gelöst werden, einen kontinuierlichen Datenstrom mit hoher Datenrate über einen einzigen Übertragungskanal mit relativ geringer Bandbreite zu übertragen. On the other hand, the problem can be solved to transmit a continuous data stream with a high data rate over a single transmission channel with a relatively small bandwidth through compression method.

In sogenannten Fernwirksystemen können mit den bekannten Datenkompressionsverfahren Übertragungen der in Datenauf nahmestationen in Außenstellen gespeicherten Daten, z. In so-called remote control systems can use the well-known data compression method transfers the data stored in data onto pick-up stations in remote locations data z. B. Tages-, Wochen- oder Monatsblöcke von Meßwerten, vorgenommen werden, wobei die eigentliche Übertragung der gespeicherten, jedoch komprimierten Datenmenge in einer kurzen Zeiteinheit denkbar ist. As daily, weekly or monthly blocks of measurements are made, the actual transfer of the data stored, but the compressed data amount in a short unit time is also conceivable.

Probleme bestehen dann, wenn zeitoptimiert online ein Daten transfer notwendig ist. Problems when a data transfer is necessary time-optimized online exist. Zum Beispiel bei der Flußpegelüber wachung ist es erforderlich, online den jeweiligen Pegelstand zu übertragen, wobei hier nicht das Problem der großen Daten menge relevant ist, sondern der Zugriff auf z. For example, when Flußpegelüber monitoring it is necessary to transfer such water level online, the problem of large data is not relevant amount, but access to such. B. ein öffent liches Netz zur Datenübertragung den eigentlichen Kostenfaktor darstellt. B. for data transmission network is a public-pending the actual cost factor. Bei bekannten Fernwirkstationen fallen beispiels weise in einer Zeit von ca. 15 Minuten 20 bis 30 Meßwerte an, die zu übertragen sind. In known RTUs example as falling within a period of about 15 minutes at 20 to 30 measured values ​​to be transmitted. Eine bekannte, herkömmliche Daten compression dieser relativ geringen Meßwertanzahl führt nicht zu einer Gebühreneinsparung, wenn von dem üblichen Zeittakt eines öffentlichen Telefonnetzes ausgegangen wird. A known conventional data compression this relatively low Meßwertanzahl not result in a fee reduction if it is assumed that the usual timing of a public telephone network.

Ein ähnliches Problem ergibt sich dann, wenn beispielsweise die Datenübertragung mittels Funkübertragungssystemen, z. A similar problem arises if for example the data transmission by means of radio transmission systems, z. B. Bündel- oder Chekkerfunk durchzuführen ist. B. Chekkerfunk bundle or is to be performed. Hier ist zwar derzeit die eigentliche Datenübertragung, dh das zeitliche Belegen der jeweiligen Kanäle noch kostenlos, jedoch ist die Kanalanzahl begrenzt, so daß bei einer großen Anzahl von Fernwirkstationen es nicht immer in ausreichendem Maße möglich ist, über die jeweilige Zeitdauer einen freien Übertragungs kanal zur Verfügung zu haben. Here indeed is currently the actual data transmission, ie the temporal documents of the respective channels still free, but the number of channels is limited, so that when a large number of RTUs to a free transmission over the respective period of time is not always possible to sufficiently channel for to have available. Hier würde ein zeitoptimierter Zugriff auf das jeweilige Funkübertragungsnetz zu wesentlich größerem Freiheitsgrad bei der Erhöhung der Anzahl der Fern wirkstationen je Netz bzw. der Aktualität der Daten, die empfängerseitig vorhanden sind, führen. Here would be a time-optimized access to the respective radio transmission system to a much greater degree of freedom in increasing the number of remote stations more per network or the timeliness of the data that are available at the receiver end result.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur zeit optimierten Datenübertragung zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger anzugeben, das es gestattet, empfängerseitig möglichst ständig aktuelle, systembeschrei bende Daten, quasi Online zur Verfügung zu haben und anderer seits den Zugriff zu öffentlichen Nutzen oder Funkdaten übertragungssystemen für die notwendige Aktualisierung der Empfängerdaten zeitlich zu optimieren, so daß sich die Kosten beim Betreiben von z. It is therefore an object of the invention to provide a method for the time-optimized data transmission between at least one transmitter and at least one receiver, which makes it possible to have the receiver side constantly as possible current, systembeschrei Bende data quasi available online and on the other hand the access to the public good or wireless data transmission systems to optimize time for the necessary updating of the receiver data, so that the costs in the operation of z. B. Fernwirksystemen mit Datenübertragung reduzieren. reduce as remote control systems with data transmission.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Ver fahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen. The object of the invention is performed with a Ver drive according to the features of claim 1, wherein the sub-claims comprise at least expedient embodiments and developments of the method according to the invention.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bei dem Verfahren zur zeitoptimierten Datenübertragung zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger von identischen Berechnungsmodellen auf der Sender- und Empfän gerseite auszugehen, wobei die Modelle bei gleichen Eingangs daten identische Ausgangsdaten liefern und die jeweiligen Modelle entsprechend dem Verhalten des senderseitigen datenerzeugenden Systems ausgewählt sind. A substantial basic idea of ​​the invention is assumed gerseite in the method of time-optimized data transmission between at least one transmitter and at least one receiver of identical calculation models on the transmit and receiver, wherein the models provide data identical output data with the same input and the respective models according to the behavior of the transmitter-side data-generating system are selected.

Das Berechnen sowohl sender- als auch empfängerseitig erfolgt zeitsynchron gesteuert, dh es werden jeweils neue aktualisierte Daten bzw. Werte gleichzeitig auf der Sender- und Empfängerseite erzeugt. Calculating both transmitter and receiver side is performed synchronously controlled, that is, each new updated data or values ​​are generated simultaneously at the transmitter and receiver side. Senderseitig wird in vorgegebenen Zeitabständen bzw. kontinuierlich ein Vergleichen des aktuell berechneten Wertes mit den Meßwerten des datenerzeugenden Systems, z. The transmitter side, z is at predetermined time intervals or continuously comparing the current calculated value with the measured values ​​of the data producing system. B. eines Meßsensors, vorgenommen, wobei bei fest gestellter, außerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegender Abweichung von senderseitigen Meßwerten zum Berechnungswert ein neuer aktualisierter Modellparameter festgelegt wird. As a measuring sensor, made wherein upon detected, lying outside a predetermined tolerance deviation from the transmitter-side measurements to calculate a value new updated model parameters is determined.

Es erfolgt dann wenigstens bzw. nur ein Übertragen dieses geänderten aktualisierten Modellparameters hin zur Empfänger seite mit anschließender Neuberechnung des empfängerseitigen Wertes unter Nutzung dieses empfangenen, aktualisierten neuen Modellparameters. It is then at least or only one transfer this updated model parameter changed toward the receiver side, followed by recalculation of the receiver-side value, using said received, updated new model parameter.

Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Reduzierung der Zugriffszeit auf ein öffentliches Datenübertragungsnetz, z. This results in a substantial reduction in the access time to a public data transmission network, for. B. ein Telefonnetz oder ein Funkübertragungssystem. As a telephone network or a wireless transmission system.

Dadurch, daß erfindungsgemäß beide Modelle hinreichend iden tisch sind, liefern diese bei gleichen Eingangsdaten gleiche Ausgangsdaten. Characterized in that according to the invention, both models are sufficiently identical table, they provide the same output data for the same input data. Die Berechnung des neuen Wertes erfolgt erfindungsgemäß gleichzeitig auf der Sender- und Empfänger seite, gesteuert von beispielsweise synchron laufenden Zeitgebern, wobei auf sogenannte DCF-Module zurückgegriffen werden kann. The calculation of the new value is carried out according to the invention at the same time on the sender and receiver side, controlled by, for example, synchronously running timers, which can be made of so-called DCF modules. In dem Falle, wenn der neue, berechnete Wert nicht mit dem vom jeweiligen Meßsensor gelieferten Wert übereinstimmt bzw. dann, wenn eine Abweichung eine vorgegebene Toleranzschwelle überschreitet, wird der Modellparameter neu berechnet und nur dieser zur Senderseite übertragen. In the case when the new, calculated value does not match the delivered by the respective measurement sensor value or if a deviation exceeds a predetermined tolerance threshold, the model parameter is calculated and transmitted only for the transmitter side. Danach kann dann auf Sender- und Empfängerseite die Berechnung des neuen, geltenden Wertes wiederholt werden. After that, the calculation of the new, current value can then be repeated on the sender and receiver side.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird dann, wenn mehrere Meßsensoren bzw. mehrere Datenmengen oder Daten ströme vorhanden sind, jedem datenerzeugenden System bzw. jedem Datenstrom ein entsprechendes Modell zugeordnet. According to a further aspect of the invention, each data-generating system and each data stream is then if several measuring sensors or a plurality of volumes of data or data streams are provided, associated with a corresponding model. Hierbei werden dann jedem Modell eines datenerzeugenden Systems die Werte und die Parameter der übrigen datenerzeugenden Systeme als Eingangsdaten zur Verfügung gestellt. Here, each model of a data-generating system are then asked the values ​​and the parameters of the other data-generating systems as input data.

Mit einer derartigen Anordnung läßt sich z. With such an arrangement, such leaves. B. das Verhalten einer Pumpstation mit Hochbehälter respektive Zu- und Abfluß im Bereich Trinkwasserversorgung exakt nachbilden, da bei einem solchen Problem alle zu übertragenden Meßwerte vom zeitlichen Verlauf der entnommenen Wassermenge abhängen. B. emulate the behavior of a pumping station with high container respectively inflow and outflow in the drinking water supply accurately because at such a problem all the measured values ​​to be transferred from the time course of the amount of water removed depend. Konkret ist in diesem Fall die Pumpe dann aktiviert, wenn eine bestimmte Menge aus dem Behälter entnommen wurde, und es ergibt sich eine mit dieser Menge korrelierte Wasserzufluß menge. Specifically, the pump in this case is activated when a certain amount has been removed from the container, and there is a correlated with this amount of water inflow volume.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird bei dem Verfahren die Auswahl und Bestimmung der Modelle derart vorgenommen, daß diese sich adaptiv zum jeweiligen physi kalischen Sachverhalt verhalten, der dem senderseitigen datenerzeugenden System entspricht. According to a further aspect of the invention, the selection and determination of the models is carried out such that these behave adaptively to the respective physi-earth facts corresponding to the transmission-side data-generating system in the process.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Falle des Nichtübereinstimmens von senderseitigen Meßwerten und Modellberechnungswerten, dh von gemessenem Ist- und berechnetem Istwert sowohl der aktualisierte Modellparameter als auch der jeweilige senderseitige gemessene Istwert zum Empfänger übertragen, so daß die Genauigkeit der empfänger seitig erhaltenen Datenmenge bzw. des Datenstromes erhöht ist. In one embodiment of the inventive method in the case of non-coincidence of the transmitter-side measurements and model calculation values, that is transmitted from the measured actual and the calculated actual value of both the updated model parameters as well as the respective transmitter-side measured actual value to the receiver, so that the accuracy of the amount of data each obtained receiver or . the data stream is increased.

Weiterhin erfindungswesentlich wird bei dem vorgestellten Verfahren bei zu erwartenden Übertragungszeiten zwischen Sender und Empfänger, die im Verhältnis zum Takt des zeit synchron gesteuerten Berechnens groß sind, eine Zwischen speicherung der berechneten Werte vorgenommen. is further essential to the invention in the method presented at the expected transmission times between transmitter and receiver, which are large in relation to the clock of the time synchronously controlled calculating, carries out an interim storage of the calculated values. Diese zwischengespeicherten berechneten Werte werden erst dann freigegeben, wenn nach vorgegebener Zeit eine senderseitige Bestätigung eingeht oder die vorgegebene Zeit ohne Übertragung eines neuen Parameters verstrichen ist, wodurch quasi die Gültigkeit der gespeicherten Werte indirekt bestätigt wurde. This cached calculated values ​​are only released when you receive a transmitter-side confirmation after a predetermined time or the predetermined time has elapsed with no transfer of a new parameter, thus quasi the validity of the stored values ​​was confirmed indirectly.

Bei dieser Ausführungsform wird insbesondere bei langer Übertragungszeit der Zeitpunkt der Parameterneuberechnung ebenfalls übermittelt, um die Menge ggfs. zu verwerfender modellberechneter Daten zu bestimmen. In this embodiment, the timing of the parameter recalculation will particularly in long transmission time is also transmitted to the amount, if necessary. To be discarded to determine model calculated data. Die Wertepaare [Zeit punkt der Parameterberechnung, Parameter] können dabei auf einem Datenträger gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt der Empfängereinheit zugeführt werden. The value pairs can thereby be saved to disk and are fed at a later stage of the receiver unit [time point parameter calculation parameters]. Dies ent spricht einer sehr langen Übertragungszeit. This represents a very long transmission time.

Ein weiterer wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß bei einem empfängerseitig zeitsynchronen, jedoch schneller getakteten Betrieb und damit Vorausberechnung der Modellwerte aus den aktuell berechneten Werten ein voraus sichtlich zu erwartender Verlauf der Datenmenge abschätzbar ist, wodurch sich dann Vorteile ergeben, wenn z. Another essential idea of ​​the invention is that on the receiver side said time synchronous with a, but faster clocked mode and prediction of the model values ​​of the currently calculated values, a preceding clearly anticipated course of the amount of data can be estimated, which then results in advantages when z. B. in Energie- oder Wasserversorgungsanlagen Leistungs- bzw. Verbrauchs spitzen erkannt werden sollen und geeignete Maßnahmen zur Überlastsicherung getroffen werden sollen. B. to be recognized peaks in energy or water supply systems and power consumption and appropriate measures should be taken for the overload protection.

Zusätzlich kann bei vorhandener Differenz zwischen modell berechneten Istwerten und gemessenen Werten das jeweilige senderseitige Modell so ausgebildet sein, daß dieses sich selbst korrigiert, wobei dann dieser Korrekturparameter zur Empfängerseite übertragen wird. In addition, the respective transmitter-side model be formed with existing difference between model calculated actual values ​​and measured values, in that this is self-correcting, and then this correction parameter is transmitted to the receiver side.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur zeitoptimierten Online- Datenübertragung in Fernwirksystemen verwendet, welche Daten zur zeitnahen Information einer zentralen Überwachungsstelle zur Verfügung stellen sollen. According to the invention the process for the time-optimized online data transfer in remote control systems is used, which data is to provide prompt information to a central monitoring location available. Dies ist beispielsweise in dem Bereich der Flußpegelüberwachung, Trinkwasserversorgung, Abwasserentsorgung, Gas- und Fernwärmeversorgung der Fall. This is the case for example in the field of Flußpegelüberwachung, drinking water supply, sanitation, gas and district heating supply.

Das vorstehend beschriebene Verfahren läßt sich sowohl hard wareseitig als auch softwareseitig realisieren bzw. umsetzen. The method described above can be both hard ware side and on the implement or implement in software. Als erfassungs- bzw. zentral- oder empfängerseitiger Rechner kann ein Transputersystem Verwendung finden. As capture or national or receiver-side computer can find a transputer system use. Die Verfahrens schritte können softwareseitig als parallel laufende Prozesse installiert werden. The process steps can be installed as parallel processes on the software side.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, erfolgt keine Datenkom pression z. In contrast to known methods, no Datenkom done pression z. B. durch arithmetische Kodierung an sich, sondern es wird eine Nachbildung des zeitlichen Verlaufes der einzelnen Datenmenge bzw. Datenströme erreicht. B. achieved by arithmetic coding in itself, but it is a replica of the temporal course of the individual data quantity or data streams. Die Modelle sind nicht wie beim Bekannten adaptiv zu den Eigenschaften des eingehenden Datenstromes, sondern verhalten sich analog der jeweiligen physikalischen Sachverhalte, dh analog zu den datenerzeugenden Systemen. The models are not like in the known adaptive to the characteristics of the incoming data stream, but behave similarly to the respective physical facts, that is analogous to the data-generating systems.

Dadurch, daß die Ausgangsdaten, die vom Zentralrechner weiterverarbeitet oder zur Anzeige gebracht werden, auf der bzw. den Empfängerseiten zeitgesteuert generiert werden unter Nutzung der jeweiligen Modelle, ist eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger nur bei Änderung der Modellparameter notwendig. Characterized in that the output data, which are further processed by the host computer or be displayed are generated time-controlled on the, and the recipient sites using the respective models, is a connection between the transmitter and receiver necessary only after a change of the model parameters. Das heißt, es werden nur dann, wenn berechneter und gemessener Wert nicht übereinstimmen, neue Parameter und ggfs. die-tatsächlich gemessenen Werte übertragen. That is, it will only be if calculated and measured value do not match, new parameters and, if necessary. Transfer-values ​​actually measured. Wie bereits kurz erwähnt, können die synchron laufenden Zeitgeber zur Taktung der Modelle hardwareseitig realisiert, aber auch als Soft waremodule bereitgestellt werden. As briefly mentioned, the synchronous running timer can be realized in hardware for clocking the models, but also be provided as soft ware modules. Das erfindungsgemäße Ver fahren ermöglicht demnach eine wesentliche Reduzierung der Zugriffszeit auf ein Datenübertragungsnetz, wodurch sich eine Optimierung der Datenübertragung selbst ergibt, ohne daß sich die empfangsseitigen Werte wesentlich von den jeweilig ermit telten bzw. gemessenen senderseitigen Werten unterscheiden. The drive Ver invention thus allows a significant reduction of access time to a data transmission network, thus optimizing the data transmission itself yields without the reception-side values ​​differ significantly from the respective ermit telten or measured values ​​of the transmitter-side.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden. The invention will be explained hereinafter with reference to the game of an exemplary embodiment and with reference to FIGS.

Hierbei zeigen: show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des sowohl hard als auch softwareseitig realisierbaren Verfahrens; Fig. 1 is a block diagram for explaining the both hard and software side realizable method;

Fig. 2 ein senderseitiger Aufbau mit mehreren einlaufenden Datenströmen und Fig. 2, a transmitter-side structure with a plurality of incoming data streams, and

Fig. 3 ein prinzipieller empfängerseitiger Aufbau, welcher in der rage ist, mit analogen Modellen die senderseitigen Datenströme nachzubilden und empfangene geänderte Parametersätze modellseitig zu verarbeiten. Fig. 3 shows a basic receiver side structure which is in the rage replicate with analog models, the transmitter-side data streams and to process received modified parameter sets the model side.

Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild ist eine Senderbaugruppe 1 sowie eine Empfängerbaugruppe 2 vorhanden. In the example shown in FIG. 1, block diagram of a transmitter assembly and a receiver assembly 1 2 is present. Sowohl Sender- als Empfängerbaugruppe 1 ; Both transmitter and receiver assembly 1; 2 weisen einen Zeit geber 3 auf, welcher beispielsweise durch einen DCF-Empfänger bzw. ein Funkuhrmodul synchron betrieben werden kann. 2 have a timer 3 which can be operated synchronously for example by a DCF-receiver or a radio clock module.

Das empfänger- und senderseitige Berechnungsmodell 4 ist identisch und so konfiguriert, daß bei gleichen Eingangsdaten identische Ausgangsdaten geliefert werden. The receiver and transmitter-end calculation model 4 is identical and so configured that, when the same input data identical output data is supplied. Ein einfaches Modell kann z. A simple model for can. B. einen neuen Wert aus der Beziehung alter Wert zuzüglich Parameter X gebildet sein. For example, be formed a new value from the old value plus relationship parameter X.

Senderseitig berechnet das Modell 4 in einem bestimmten vom Zeitgeber vorgegebenen Takt laufend berechnete Istwerte, die einem Vergleicher 5 zugeführt werden. On the transmitter side, the model 4 calculated in a certain predetermined by the timer clock continuously calculated actual values of which are fed to a comparator. 5 Dieser Vergleicher vergleicht die berechneten Istwerte mit jeweils von einem Sensor 6 gelieferten gemessenen Istwerten. This comparator compares the calculated actual values of each supplied from a sensor 6 measured actual values.

Im Falle des Überschreitens einer vorgegebenen Toleranz zwischen den berechneten und den gemessenen Istwerten wird ein neuer Parameter für das Modell 4 berechnet bzw. ermittelt oder unter Rückgriff auf Tabellenwerte ausgelesen. In the case of exceeding a given tolerance between the calculated and the measured actual values, a new parameter for the model 4 is calculated or determined or read out by resorting to table values. Die Datenüber tragungsstrecke 7 wird nur dann in Anspruch genommen, wenn ein neu berechneter Parameter aus einer Parameterberechnungsbau gruppe 8 vorliegt. The data transmission link 7 is only utilized when a newly calculated parameters from a Parameterberechnungsbau group is present. 8 Der über die Datenübertragungsstrecke 7 zur Empfängerbaugruppe 2 gelangte neue Parameter wird in einem Parameterregister 9 zwischengespeichert und dem Berechnungs modell 4 der Empfängerbaugruppe 2 zugeführt. The arrived via the data transmission line 7 to the receiver assembly 2 new parameter is temporarily stored in a parameter register 9 and the calculation model 4 of the receiver assembly 2 is fed.

Unter Nutzung dieses neuen Parameters erfolgt dann modell gestützt die Berechnung eines neuen Wertes, der am Ausgang A zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht, beispielsweise einem Zentralrechner (nicht gezeigt) übermittelt werden kann. Using this new parameter model-based then the calculation of a new value, which is available at the output A for further processing, for example, a central computer (not shown) can be transmitted.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird deutlich, daß die Datenübertragungsstrecke nur in geringem Maße in Anspruch genommen wird, nämlich nur dann, wenn sich sender seitig geänderte Parameter ergeben. In the above embodiment, it is clear that the data transmission path is made only to a small extent in claim, namely only if there are changed parameter on the transmitter side. In dem Falle geänderter Parameter bzw. der Übertragung dieser geänderten Parameter zur Empfängerbaugruppe kann zweckmäßigerweise gleichzeitig eine Übertragung der in diesem Zeitabschnitt tatsächlich gemes senen, dh vom Sensor 6 bereitgestellten Werte erfolgen. In the case of changed parameters and the transmission of these new parameters to the receiver assembly may conveniently at the same time a transmission of the actual gemes in this period Senen, that is carried by the sensor 6 values provided.

Selbstverständlich können senderseitig mehrere Senderbau gruppen 1 mit unterschiedlichen Modellen, ausgerichtet am jeweiligen physikalischen Sachverhalt angeordnet sein, wobei die Modell- bzw. Modellberechnungswerte den Modellen netzartig gegenseitig zur Verfügung gestellt werden, so daß sich quasi eine übergeordnete Netzstruktur ergibt, die in der rage ist, adaptiv auf geänderte Sachverhalte, die es zu erfassen und zu übertragen gilt, zu reagieren. Of course, several Senderbau can the transmitter side groups 1 with different models, aligned be arranged on the respective physical facts, the model or model calculated values are provided to the models reticulated available to each other, so that quasi a higher-level network structure results that is excellent in, to respond adaptively to changing circumstances that to be captured and transmitted.

So kann bei einer konkret realisierten Ausführungsform einer Pumpstation eine Anordnung von Sensoren für minimalen und maximalen Füllstand, Pumpe und Ablaufventil des Wasser behälters vorgesehen sein, wobei in diesem Falle eine Verkopplung der Modelle entsprechend dem tatsächlichen physikalischen Sachverhalt beim Zuführen und Entnehmen von Wasser in bzw. aus dem entsprechenden Wasserbehälter gegeben ist. Thus, in a concrete realized embodiment of a pumping station can be tank provided an array of sensors for minimum and maximum level, the pump and discharge valve of the water, in which case a coupling of the models corresponding to the actual physical situation in feeding and removal of water in or is given from the corresponding water tank.

Analog kann beispielsweise das Übertragen von Meßdaten einer Solaranlage mit Einstrahlungssensor; Similarly, for example, the transmission of measurement data from a solar system with radiation sensor; Temperaturfühler, Wechselrichter und Ertragszähler vorgenommen werden. Temperature sensors, inverters and income counters are made.

Aus der gegenseitigen Korrelation der mittels der Modelle berechneten Werte und einer empfängerseitigen Überprüfung von Erwartungswerten gestützt auf bekannte Tages-, Wochen- oder Jahresverläufe kann festgestellt werden, ob der jeweilige zu überwachende Wasserbehälter beispielsweise ein Leck aufweist. From the mutual correlation of the calculated values ​​by means of the models and a receiver-side review of expected values ​​based on known daily, weekly or yearly courses can be determined whether the respective water tank to be monitored, for example, has a leak. Ein derartiger Rückschluß trifft dann zu, wenn eine Neube rechnung von Modellparametern des Untermodells Pumpe notwendig wird, ohne daß das abflußseitige Modell geänderte Wasserent nahmemengen signalisiert. Such a conclusion then applies if a bill Neube model parameters of the sub-model is necessary pump without the outflow side model signaled acceptance quantities amended Wasserent.

Bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten prinzipiellen Darstellungen von Sender- und Empfängerbaugruppen 10 ; In the examples shown in Figures 2 and 3 basic diagrams of transmitter and receiver assemblies 10. 20 sind die bereits erwähnten Zeitgeber 3 vorhanden, die auch Funktionen einer Ablaufsteuerung erfüllen. 20 the aforementioned timer 3 are available that meet also features a sequencer.

Mit den Zeiten T1 und T2 soll darauf hingewiesen werden, daß eine unterschiedliche Taktung und unterschiedliche (gleiche) Berechnungszeitpunkte für die Modelle vorgebbar sind, wodurch eine Modellkorrektur möglich ist, andererseits aber auch bei schnellerer Taktung der Empfängerbaugruppe 20 eine Vorhersage, dh eine Schätzung zu erwartender Werte möglich wird. With the times T1 and T2 should be noted that a different timing and different (same) calculation times can be prescribed for the models, creating a model correction is possible, but on the other hand with a faster clocking of the receiver assembly 20, a prediction, that is to be expected estimate values ​​is possible.

Die Senderbaugruppe 10 geht von drei einlaufenden Datenströmen 1 , i, I aus; The transmitter module 10 is based on three incoming data streams 1, i, I; die jeweils auf eine Baugruppe zur Parametervorgabe gelangen, die auch die Funktion des Vergleiches wie anhand der Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 5 erläutert, erfüllen. entering each case to a module for parameter setting, which also illustrates the function of the comparison as described with reference to FIG. 1 by the reference numeral 5, meet.

Der jeweils einlaufende Datenstrom 1 , i, I gelangt berechnungs parallel auf einen jeweils vorgesehenen Speicher 12 mit deren Hilfe eine Historiebetrachtung möglich wird und das jeweilige Modell in die rage versetzt ist, eine selbstlernende Änderung von Parametern vorzunehmen. Of each incoming data stream 1, i, I reaches calculation parallel to a memory 12 provided in each case with the aid of a history of viewing is possible and the respective model is placed in the rage to make a self-learning changing parameters. Die Baugruppen zur Parametervor gabe 11 gelangen dann über eine gemeinsame Ausgangsleitung AL hin zu einem Ausgabeport 13 , welcher beispielsweise ein Modem oder eine sonstige Schnittstelle zur Verbindung zu einem öffentlichen Datenübertragungsnetz oder zu einem Hochfrequenz- Sender sein kann. The modules for Parametervor display 11 then pass via a common output line AL through to an output port 13, which may for example be a modem or other interface for connection to a public data transmission network or a radio frequency transmitter.

Die Empfängerbaugruppe 20 besitzt den bereits erwähnten Zeitgeber 30 analog und synchron betrieben zum Zeitgeber 30 der Senderbaugruppe 10 . The receiver assembly 20 has the aforementioned timer 30 and synchronously operated analogously to the timer 30 of the transmitter assembly 10 degrees.

Über einen nicht dargestellten Eingangsmodul, der ein Hoch frequenzempfänger oder ein Empfangsmodem sein kann, gelangt über eine Eingangsleitung EL der jeweils aktuelle Parameter satz 1 , i, I auf die jeweiligen Modelle 1 , i, I. Diese empfänger seitigen Modelle führen zeitsynchron gesteuert eine Berechnung und Ermittlung von Ausgangswerten durch, und es erfolgt eine Korrektur der Berechnungsalgorithmen durch empfangene, neue Parametersätze. Via an unillustrated input module, may be a receiving modem of frequency receiver, a high or passes over an input line EL of each current parameter set 1, i, I, I. This receiver-side models lead to the respective cars 1, i synchronously controlled calculation and determination of output values ​​by, and a correction of the calculation algorithms by received new parameter sets. Die den Modellen entnommenen jeweils aktuell berechneten Werte gelangen auf den Eingang eines übergeord neten Zentralrechners 14 , welcher die weitere Auswertung und Anzeige ermöglicht. The removed the models currently calculated values respectively reach the input of a übergeord Neten central computer 14, which allows for further evaluation and display.

Es ist bei einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, die in der Empfängerbaugruppe 20 ein laufenden Daten zwischenzuspeichern, so daß quasi vorläufige Werte erhalten werden, die erst dann zum Zentralrechner hin freigegeben werden, wenn entweder senderseitig eine Bestäti gung vorlag, oder wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, ohne daß ein neuer Parametersatz übertragen bzw. empfangen wurde. It is possible in a further not shown embodiment of the invention, the cache a current data in the receiver assembly 20 so that virtually provisional values are obtained which are only released to the host computer through when either the transmitter side a Affirmation supply was present, or when a predetermined time has elapsed without a new parameter set has been transmitted or received.

Zusätzlich kann bei langer Übertragungszeit diese als Zeitwert mitübertragen und zur Wertekorrektur dergestalt verwendet werden, daß empfängerseitig dann, wenn die Information "Werte falsch" oder "Werte zu ändern" vorliegt, die bis dahin darin gespeicherten Werte, deren zeitliche Tiefe sich anhand der Übertragungszeit feststellen läßt, zu verwerfen sind. In addition, this also transmitted as a time value and used for the values ​​of correction in such a way with a long transmission time will be that the receiver side if the information is "values ​​wrong" or "change values" whose temporal depth be determined based on the transmission time of the values ​​stored up to then is leaves, should be discarded. Neben dem quasi parallelen Betreiben unterschiedlicher Modelle, dh dem parallelen Berechnen kann auch eine geschachtelt hierarchisch geordnete Modellstruktur vorgesehen sein, wobei die Auswahl der Modelle und der Modellstruktur streng am physikalischen Verhalten des zu überwachenden Systems orientiert ist. In addition to the quasi-parallel operation of different models, ie, the parallel computing can also be provided a nested hierarchical structure model, wherein the selection of the models and the model structure is strictly based on the physical behavior of the monitored system.

Alles in allem läßt sich mit den im Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren, das sowohl hardware- als auch softwareseitig umsetzbar ist, insbesondere bei Fernwirk systemen die Anzahl der Verbindungen zwischen der oder den Außenstellen und einer zentralen Übertragungsstelle verrin gern, wobei dennoch zeitnah jeweils Informationen über den aktuellen Zustand der jeweiligen Außenstelle vorliegen. All in all, can be combined with those described in the embodiment method which both hardware and also by software to implement, especially in remote control systems, the number of connections between the one or more remote locations and a central transfer point verrin like while still in a timely manner in each case information on the current present state of the respective branch.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 ; 1; 10 Senderbaugruppe 10 transmitter module
2 ; 2; 20 Empfängerbaugruppe 20 receiver assembly
3 Zeitgeber 3 timer
4 Berechnungsmodell 4 Calculation Model
5 Vergleicher 5 comparator
6 Sensor 6 sensor
7 Datenübertragungsstrecke 7 Data transmission link
8 Parameterberechnungsbaugruppe 8 parameter calculation module
9 Parameterregister 9 parameter register
A Ausgang A starting
11 Parameterset 11 parameter set
12 Speicher 12 memory
AL Ausgangsleitung AL output line
13 Ausgangsport 13 output port
EL Eingangsleitung EL input line
14 Zentralrechner Central computer 14

Claims (12)

1. Verfahren zur zeitoptimierten Datenübertragung zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, umfassend folgende Schritte: 1. A method for time-optimized data transmission between at least one transmitter and at least one receiver, comprising the steps of:
  • - Vorsehen von identischen Berechnungsmodellen auf der Sender- und Empfängerseite, wobei die Modelle bei gleichen Eingangsdaten identische Ausgangsdaten liefern und die jeweiligen Modelle entsprechend dem Verhalten des senderseitigen datenerzeugenden Systems ausgebildet sind; - providing identical calculation models at the transmitter and receiver side, the models provide identical output data for the same input data and the respective models are formed according to the behavior of the transmitter-side data producing system;
  • - zeitsynchron gesteuertes Berechnen jeweils neuer, aktuali sierter Werte gleichzeitig auf der Sender- und Empfänger seite; - synchronously controlled respectively calculate new values ​​aktuali lized at the same time to the transmitter and receiver side;
  • - Vergleichen des aktuell berechneten Wertes auf der Senderseite mit den Werten des datenerzeugenden Systems, z. - comparing the current calculated value to the transmitter side, the values ​​of the data-generating system, such. B. eines Meßsensors; As a measuring sensor;
  • - bei festgestellter, außerhalb einer vorgebbaren Toleranz liegender Abweichung zwischen senderseitigem Meßwert und Berechnungswert Festlegen eines neuen, aktualisierten Modellparameters und Übertragen wenigstens dieses Modell parameters zum korrespondierenden Modell der Empfängerseite sowie Neuberechnung des empfängerseitigen Wertes unter Nutzung des empfangenen aktualisierten Modellparameters. - when detected, lying outside a predeterminable tolerance deviation between from the transmitter side measurement value and calculation value specifying a new, updated model parameter and transmitting at least the model parameters to the corresponding model of the receiver side, and recalculation of the receiver-side value using the received updated model parameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei festgestellter, außerhalb einer vorgebbaren Toleranz liegenden Abweichung zwischen senderseitigem Meßwert und Berechnungswert das Festlegen eines neuen, aktualisierten Modellparameters auf der Senderseite erfolgt und dieser Modellparameter zur Empfängerseite zur weiteren Verarbeitung übertragen wird. 2. The method of claim 1, characterized in that, when detected, lies outside a predeterminable tolerance deviation between from the transmitter side measurement value and calculation value specifying a new, updated model parameter is carried out on the transmitter side and the model parameters is transmitted to the receiver side for further processing.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei festgestellter, außerhalb einer vorgebbaren Toleranz liegenden Abweichung zwischen senderseitigem Meßwert und Berechnungswert ein diese Abweichung repräsentierender Daten wert zur Empfängerseite übertragen wird, sowie das Festlegen eines neuen, aktualisierten Modellparameters auf der Empfän gerseite und Übertragung dieses Modellparameters zur Sender seite zur weiteren Verarbeitung. 3. A method according to claim 1, characterized in that, when detected, lies outside a predeterminable tolerance deviation between from the transmitter side measurement value and calculation value, this deviation data representing transmitted value to the receiver side, and to set a new, updated model parameter on the receptions and seminars gerseite and transmission this model parameter to the transmitter side for further processing.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren datenerzeugenden Systemen und Meßsensoren jeder Datenmenge eines Meßsensors mindestens ein Modell zuge ordnet ist, wobei einem Modell einer Datenmenge die Datenmenge des anderen Modells im Sinne einer Vernetzung zur Verfügung gestellt wird. 4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that when several data-generating systems and measuring sensors, each data amount of a measuring sensor at least one model is associated, wherein a model of a data amount is made the data amount of the other model in the sense of a crosslinking available ,
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl und Bestimmung der Modelle derart erfolgt, daß diese adaptiv zum jeweiligen physikalischen Sachverhalt sind, welcher dem senderseitigen datenerzeugenden System entspricht. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the selection and determination of the models takes place in such a way that these are adaptive to the physical circumstances of the case which corresponds to the transmitter-side data-generating system.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Nichtübereinstimmens von senderseitigem Meßwert und Modell-Berechnungswert sowohl der aktualisierte Modellparameter als auch der jeweilige senderseitige Meßwert zum Empfänger übertragen werden. 6. The method according to any one of claims 1, 2, 4 or 5, characterized in that in case of no coincidence of the measured value from the transmitter side and model calculation value of both the updated model parameters as well as the respective transmitter-side measurement are transmitted to the receiver.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu erwartenden Übertragungszeiten zwischen Sender und Empfänger, die im Verhältnis zum Takt des zeitsynchron gesteuerten Berechnens groß sind, die berechneten Werte zwischengespeichert und erst dann freigegeben werden, wenn nach vorgegebener Zeit eine senderseitige Bestätigung eingeht oder die vorgegebene Zeit ohne Übertragung eines neuen Parameters verstrichen ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that are cached, the calculated values ​​for the expected transmission times between transmitter and receiver, which are large in relation to the clock of the time synchronously controlled computing and only then released when a transmitter-side Timed received confirmation or the specified time has elapsed with no transfer of a new parameter.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei langer Übertragungszeit diese mitgesendet wird, um die Menge gegebenenfalls zu verwerfender modellberechneter Daten zu bestimmen. 8. The method according to claim 7, characterized in that at long transmission time this is also transmitted in order to determine the amount, if appropriate, to be discarded model calculated data.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu sendenden Wertepaare sowie die Zeit der Neuberech nung eines Modellparameters und die neuberechneten Modell parameter auf einem Datenträger gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt den Modellen der Empfängerseite zugeführt werden. 9. The method of claim 8, characterized in that the pairs of values ​​to be transmitted and the time the stored voltage Neuberech a model parameter and the model parameters recalculated on a disk and are fed at a later time the models of the receiver side.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei empfängerseitig zeitsynchron, jedoch schneller getaktetem Betrieb und Berechnung der Modellwerte aus den aktuell berechneten Werten ein voraussichtlich zu erwartender Verlauf der Datenmenge abschätzbar ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that time-synchronized at the receiver end, but faster clock-rate operation and calculation of the model values ​​from the currently calculated values, an expected course of the expected amount of data is estimated.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandener Differenz zwischen modellberechnetem Istwert und gemessenen Istwerten sich das jeweilige Sender modell selbst korrigiert und ein Korrekturparameter zur Empfängerseite übertragen wird. 11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that, with existing difference between the actual value and the measured actual values ​​modellberechnetem the respective transmitter corrected model itself, and a correction parameter is transmitted to the receiver side.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Übertragung von Daten in Fernwirk systemen insbesondere für die Überwachung von Flußpegeln, Umwelt- und Verbrauchsdaten sowie für die Überwachung von Prozeßdatenströmen, die eine gegenseitige Abhängigkeit aufweisen. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized by its application in the transmission of data in remote control systems in particular for the monitoring of flux levels, environmental and usage data and for the monitoring of process streams that have a mutual dependency.
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DE102012204173A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for transmission of measured and forecast values from sensor node to data sink, involves transmitting measured value and forecast values to data sink for duration of no further specific measurement values from sensor node

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