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Verfahren zur gesicherten Datenübeftragting parallel binär codierter
Daten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesicherten Ubertragung parallel
binär codierter Daten über mehrere parallele Leitungen eines fehlerbehafteten Leitungssystems,
bei dem gestört empfangene Daten nochmals wiederholt werden.
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Zur gesicherten Ubertragung von Daten sind viele in ihrem Aufwand
sehr unterschiedliche Verfahren bekannt. Dabei richtet sich das jeweils angewendete
Verfahren immer danach, welcher Art die bei einem speziell zur Verfügung stehenden
Ubertragungssystem auftretenden Fehler sind. Um Fehler, d.h.
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Störungen, bei der Übertragung von Daten unwirksam werden zu lassen,
muss grundsätzlich ein Datenübertragungsverfahren gewählt werden, das über eine
bestimmte Redundanz verfügt.
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Eine Redundanz ist im einfachsten Falle durch eine Vervielfachung
gegeben, wobei diese Vervielfachung sowohl räumlich als auch zeitlich durchgeführt
werden kann..
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Es sollen im Folgenden nun derartige ubertragungssysteme betrachtet
werden, bei denen zur Übertragung ein vorgegebenes, möglichst aufwandgünstiges Leitungssystem
zur Verfügung steht, das ohne grossen Aufwand für längere Zeiträume nicht zugänglich
ist, obwohl eine wesentliche Fehler quelle während der Übertragung gerade durch
dieses vorgegebene Leitungssystem gegeben ist. Im allgemeinen führen solche vorgegebenen
Leitungssysteme die Information im Dualcode weiter weil dies die aufwandsgünstigste
Lösung
für das Leitungssystem darstellt (geringste Leitungszahl).
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Im Falle eines Defektes innerhalb des Leitungssystems ist jedoch ein
weiteres Verwenden des Leitungssystems ausgeschlossen, da jeder Fehler deutbare,
aber falsche Informationen erzeugt. Zur gesicherten Datenübertragung kann nun in
einem solchen Falle ein zweites, gleichartiges Leitungssystem mit den dazugehörigen
Empfangsbausteinen in den Empfängern vorgesehen werden, das notfalls gegen das defekte
Leitungssystem ausgetauscht wird. Dabei sind die beiden Leitungssysteme stets voneinander
entkoppelt durch getrennte Empfangsbausteine bzw. durch Schaltkontakte. Ist ein
galvanisches Abtrennen eines Leitungssystems vom Empfänger nicht möglich, so muss
eine weitere Leitung oder Information des Leitungssystems seinen Zustand am Empfänger
kennzeichnen. Bei ohnehin doppelt vorhandenen Informationsquellen liegt diese Lösung
auf der Hand, nachteilig ist jedoch, dass durch das Verdoppeln des Leitungssystems
eine unnötig hohe Redundanz eingebaut wird.
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Eine hohe Redundanz müsste nun zwangsläufig Vorteile für die Leitungssysteme
bedeuten, jedoch wird bei zu hohem Aufwand nicht gleichzeitig das Zuverlässigkeitsmaximum,
welches proportional der Bauteilezahl für ein Leitungssystem ist, erreicht. Damit
entsteht die Frage, welche Vorteile in der hohen Redundanz eines gedoppelten Leitungssystems
liegen und unter welchen Voraussetzungen man auf diese Vorteile zugunsten weniger
aufwendiger Lösungen verzichten kann.
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Jedes Leitungssystem, das weniger Redundanz zulässt als ein gedoppeltes
Leitungssystem für einen Dualcode muss zwangsläufig ein ungedoppeltes Leitungssystem
sein. Entsprechend wirken sich Fehler in dem Leitungssystem verschieden aus, wobei
die möglichen Fehler in einem Leitungssystem entweder durch die Unterbrechung einer
Leitung bzw. durch die Berührung
einer Leitung mit anderen Leitern
bestehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Leitungssystem
der obengenannten Art ein Verfahren anzugeben, das eine gesicherte Datenübertragung
bei gleichzeitig geringstem schaltungstechnischen Aufwand auch dann ermöglicht,
wenn auf dem vorgegebenen Leitungssystem ein Fehler auftritt.
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Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass zur Codierung der zu übertragenden Daten ein redundanter gleichgewichtiger
Code verwendet wird, wobei jedem Nutzzeichen ein redundantes Zeichen zugeordnet
ist, welches jeweils dem inversen Nutzzeichen entspricht, und dass nach dem Empfang
eines gestörten Zeichens jeweils das zu dem gestörten Zeichen inverse Zeichen wiederholt
wird.
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Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, Störungen auf
den Leitungssystemen, hervorgerufen durch Fehler im Leitungssystem oder in den angeschlossenen
Informationsempfängern, auszuschalten, ohne konfigurationsverändernde Eingriffe
nn die Anlage, z.B. Abschalten von Empfängern, Austausch von Leitungssystemen, vorzunehmen.
Dabei enthält das erfindungsgemässe Verfahren keine überflüssige Redundanz, wodurch
das Auffinden eines die Ubertragung störenden Empfängers mittels einer dementsprechend
ausgebildeten Codeüberwachung auf Mehrdeutigkeit möglich ist.
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Im Fehlerfall genügt also lediglich eine Änderung der Zuordnung von
Bitmustern zur Information, um einen aufgetretenen Fehlereinfluss auszuschalten,
eine Konfigurationsänderung im Ubertragungssystem ist nicht nötig.
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Anhand eines in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels zur
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll dieses Verfahren sowie zweckmässige
Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert werden.
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Es sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente
eines vorgegebenen Übertragungssystems gezeigt. Bei dem dargestellten Ubertragungssystem
ist die Sende einrichtung S mit der Empfangseinrichtung E über das Leitungssystem
LSY1 und eine Leitung eines weiteren Leitungssystems LSY2 miteinander verbunden.
Die Einzelleitung des Leitungssystems LSY2 dient als Rückleitung, um die Sendesation
darüber zu informieren, ob die übertragene Information richtig empfangen worden
ist. Das eigentliche Leitungssystem LSY1 zur Übertragung der eigentlichen Informationen
umfasst sechs parallele Leitungen.
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In Fig. 2 ist ein gleichgewichtiger Code dargestellt, der zur Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens benutzt werden kann. Es handelt sich hierbei um
einen Code, mit dem insgesamt zehn verschiedene Informationen übertragen werden
können. Links sind mit Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 10 die Nutzinformationen und
ihre Verteilung auf die einzelnen Leitungen dargestellt. Die rechte Hälfte von Fig.
2 zeigt die redundantenInformationen, Muster Nr. 20 bis Muster Nr. 11. Aus der Figur
lässt -sich eindeutig die Zuordnung der redundanten Information zur jeweiligen Nutzinformation
entnehmen.
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In Fig. 1 ist die Empfangseinrichtung E näher dargestellt.
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Die von der Sendestation S ausgesendeten Informationen liegen gleichzeitig
an den Eingängen der KontrollschaltungK und an den Eingängen der Empfänger EE1 bis-EE1O
an.
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In der Kontrollschaltung K wird zuerst überprüft, ob die Parität
der übertragenen Information stimmt, d.h. ob überhaupt eine Nutzinformation, d.h.
ein zulässiges Muster vorliegt. Ergibt die Uberprüfung der empfangenen Information
durch die Kontrollschaltung K, dass es sich um eine fehlerhafte Information handelt,
so wird ein entsprechendes Signal an die Sendestation S übertragen, die ihrerseits
daraufhin
die der ausgesendeten Nutzinformation zugeordnete redundante
Information aussendet.
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Für jede Nutzinformation und die ihr zugeordnete redundante Information
ist jeweils ein Empfangsglied (EE1 ... EE10) zugeordnet. Die Ausgänge der einzelnen
Empfangsschaltungen sind mit einer Auswerteschaltung A verbunden. Im normalen Betrieb
werden lediglich die Ausgänge 1 bis 10 der einzelnen Empfangsschaltungen angesteuert.
Wird von der Kontrollschaltung K eine fehlerhafte Information festgestellt, so werden
nach Wiederholung dieser Information als der Nutzinformation zugeordnete redundante
Information die Ausgänge 11 bis 20 der einzelnen Empfangsschaltungen angesteuert.
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Wie schon vorher erwähnt wurde, können die möglicherweise auftretenden
Fehler durch die Unterbrechung einer Leitung, bzw.
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durch die Berührung einer Leitung mit anderen Leitern hervorgerufen
werden. Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgmässen Verfahrens soll beispielsweise
vorausgesetzt werden, dass die Leitung 1 unterbrochen ist. Das bedeutet, dass wenn
eine dem Muster Nr. 1 zugeordnete Information übertragen wird, diese Information
fehlerhaft empfangen wird, worauf die Kontrollschaltung K eine Wiederholung dieser
Nutzinformation veranlasst, die in der Form geschieht, dass die der Nutzinformation
zugeordnete redundante Information wiederholt wird. Das heisst, es wird eine redundante
Informatione, die dem Muster Nr. 20 entspricht, wiederholt. Es lässt sich daher
leicht erkennen, dass die Unterbrechung der Leitung 1 keine Störung bei der ttbertragung
des Musters Nr. 20, nämlich der redundanten Information zu der dem Muster Nr. 1
zugeordneten Nutzinformation hervorruft. Dabei muss allerdings stillschweigend eine
Voraussetzung bei dem erfindungsgemässen Verfahren getroffen werden, die darin besteht,
dass jeweils nur ein Fehler gleichzeitig im Leitungssystem auftritt.
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Für die Festlegung, dass jeweils immer nur eine Leitung von einem
Fehler betroffen wird, so dass eine einfachere Redundanz genügt, ist es unbedingt
notwendig, die Verkopplung durch Fehler von mehr als zwei Leitungen auszuschliessen.
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Dies geschieht dadurch, dass für die Kontrollschaltung wie auch für
die einzelnen Empfangsschaltungen, wie es in Fig. 1 für die Empfangsschaltungen
angedeutet ist, jeweils immer nur Gatter mit zwei Eingängen verwendet werden. Dabei
soll vorausgesetzt sein, dass eine möglicherweise auftretende Verkopplung nur durch
Bauteileausfall, z.B. durch Durchlegieren einer Empfangsdiode, entstehen kann, da
ein derartiger Fehler der wahrscheinlichste Fehler bei einer grossen Anzahl von
Empfangsschaltungen ist.
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Mit wachsender Leitungszahl lässt ein ungedoppeltes Leitungssystem,
vorausgesetzt der Datentransport geschieht im Dualcode, mehr mögliche Informationen
zu bei gleichbleibendem Codieraufwand im Empfänger. Daraus folgt, dass bei einer
konstanten Informationsmenge das ungedoppelte Leitungssystem weniger Leitungen benötigt.
Sollen z.B. 32 Empfangsschaltungen adressiert werden, so sind bei einem gedoppelten
Leitungssystem 2 x 5 = 10 Leitungen bei einem Dualcode notwendig. Für den Umfang
der notwendigen Codierschaltung bedeutet das, dass 2 x 5 Elemente pro Empfangsschaltung,
d.-h.
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320 Elemente insgesamt notwendig sind.
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Wird nun ein ungedoppeltes Leitungssystem verwendet, mit welchem ebenfalls
32 Empfangsschaltungen adressiert werden sollen, so kann z.B. ein 4 aus 8 Code verwendet
werden. Ein derartiger Code verfügt über insgesamt 70 verschiedene Muster, d.h.
es stehen 35 Nutzinformationen zur Verfügung, womit 32 Empfangs schaltungen adressiert
werden können.
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Ein derartiger Code setzt 8 parallelgeschaltete Leitungen vcraus,
so dass sich für den Umfang der Codierschaltungen
2 x 4 = 8 Elemente
pro Empfangsschaltung, also insgesamt 256 Elemente ergeben.
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Aus der geringeren Anzahl der Codierelemente folgt damit, dass das
ungedoppelte Leitungssystem weniger Bauelementeausfälle erleidet als die beiden
Seiten des gedoppelten Leitungssystems zusammen.
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Abschliessend ist noch festzustellen, dass bei einer Schaltungsanordnung
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens die beiden Leitungssysteme LSY1
und LSY2 vollkommen identisch aufgebaut sein können. Das ist dann der Fall, wenn
die Einrichtung E für die Einrichtung S zum Inforinationssender werden soll, wenn
also ein Dialog zwischen den einzelnen Steuerungen, die durch ein derartiges teitungssystem
verbunden sind, erwünscht ist. Als Wiederholaufforderung könnte in einem solchen
Fall dann ein entsprechendes inverses Nutzzeichen verwendet werden.
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2 Patentansprüche 2 Figuren