DE4012544C2 - Verfahren zur Erkennung einer Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen in einem Datenübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung einer Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen in einem Datenübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Datenübertragung zwischen mehreren Stationen werden viel­ fach Bussysteme eingesetzt. Über das Bussystem erfolgt die Datenübertragung zwischen den einzelnen, zum Teil weiträumig verteilten Stationen. An das Übertragungsverfahren werden hierbei besondere Ansprüche bezüglich Datensicherheit gestellt. Bei einem Bussystem sind alle Stationen an einem gemeinsamen Übertragungsmedium angeschlossen. Dadurch erreichen die gesen­ deten Telegramme alle angeschlossenen Teilnehmer. Um eine ein­ deutige Zuordnung der gesendeten Telegramme zu einem Empfänger herzustellen, muß jeder Station eine Teilnehmeradresse zugeord­ net werden, die nur einmal im Bussystem vorhanden sein darf. Werden durch falsche Parametrierung mehrere Stationen mit iden­ tischer Teilnehmeradresse an einem Datenübertragungssystem an­ geschlossen, so kann dies zu gefährlichen Zuständen der mit den einzelnen Stationen gesteuerten Anlagen führen, da Stationen mit identischer Teilnehmeradresse Telegramme auswerten, die eventuell nicht für sie bestimmt sind oder unberechtigterweise solche Telegramme quittieren. Darüber hinaus können infolge von Buskonflikten, bei denen mehrere Stationen gleichzeitig auf das Übertragungsmedium sendend zugreifen, durch Überlagerung von Signalen Telegramme so verfälscht werden, daß sie im günstigen Fall ungültig werden, im schwerwiegenderen Fall aber mit fehlerhaften Daten als gültige Telegramme übertragen werden. Es ist daher erforderlich, eine Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen zu erkennen.

Ein bekanntes Verfahren dazu ist das Mithören und Auswerten der Datentelegramme in den Stationen. Erkennt eine Station in einem von einer anderen Station gesendeten Telegramm als Quelladresse ihre eigene Teilnehmeradresse, so weist dies auf die Vergabe identischer Adressen hin. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen erst erkannt wird, wenn eine der Stationen mit identischen Teil­ nehmeradressen ein Telegramm gesendet hat. Bis zu diesem Zeitpunkt können aber bereits Telegramme von den Stationen empfangen und ausgewertet worden sein, die eventuell zu schwerwiegenden Störungen der Anlage führen.

Ein weiteres Verfahren ist das Rückhören der eigenen, ge­ sendeten Nachricht über das Übertragungssystem, bei dem die sendende Station gleichzeitig ihr Telegramm von dem Daten­ übertragungssystem zur Kontrolle empfängt. Hört eine Station ihr eigenes Telegramm mehrfach fehlerhaft zurück, deutet dies auf einen Buskonflikt hin, der durch die Vergabe identischer Stationsadressen verursacht wird. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß Buskonflikte nur dann zu Telegrammverfäl­ schungen und zu einem fehlerhaften, lokalen Rückhören bei den Stationen führen, wenn die Stationen mit identischen Teil­ nehmeradressen sich in örtlicher Nähe zueinander befinden, so daß die Signalüberlagerung zu einer Störung der Datenübertra­ gung führt. Bei größeren Entfernungen zwischen den Stationen ist daher die Funktion dieses Verfahrens nicht mehr gewähr­ leistet. Bei diesem Verfahren findet eine Erkennung auch dann nicht statt, wenn die Stationen identische Telegramme über das Datenübertragungssystem, insbesondere bei einem synchro­ nen Datenübertragungssystem, senden.

Aus der DE 36 08 126 A1 sind eine Einrichtung und ein Ver­ fahren zum Zuordnen einer speziellen Adresse zu einem mit einem Datenübertragungsmedium gekoppelten Datenverarbeitungs­ gerät bekannt. Bei Neuvergabe einer Adresse wird eine Ver­ suchsadresse mit einem Zufallsgenerator gebildet. An diese Versuchsadresse wird ein Prüftelegramm gesendet, das eine empfangende Station durch ein Quittungstelegramm beantwortet, wenn die Versuchsadresse bereits vergeben ist.

Aus der EP 0 074 865 A2 ist ebenfalls ein Datenübertragungs­ system bekannt, bei welchem durch einen Zufallsgenerator eine Versuchsadresse gebildet und durch Prüftelegramme ermittelt wird, ob diese Adresse bereits an Teilnehmer des Daten­ übertragungssystems vergeben wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung einer Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradres­ sen in einem Datenübertragungssystem zu finden, das auch bei großer Entfernung zwischen den Stationen zuverlässig arbei­ tet, keine Anforderungen an die Einschaltreihenfolge der ein­ zelnen Stationen stellt, eine Auswertung fälschlicherweise empfangener Telegramme verhindert und nach Erkennen des Feh­ lers die Stationen mit identischer Teilnehmeradresse aus Sicherheitsgründen von der Datenübertragung ausschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist erfindungsgemäß das Verfahren der eingangs genannten Art die in Anspruch 1 genannten Merk­ male auf. Mit diesem Verfahren wird eine Fehlererkennung durch eine der empfangenden Stationen erreicht, wenn die Stationen mit identischen Teilnehmeradressen gleichzeitig an das Datenübertragungssystem angeschlossen sind. Es werden dabei Prüftelegramme verwendet, die nicht dem eigentlichen Datenverkehr, sondern nur der Ermittlung der Teilnehmer und ihrer Teilnehmeradressen am Datenübertragungssystem dienen.

Gemäß Anspruch 2 kann die empfangende Station mit einem ersten Quittungstelegramm der Initiatorstation mitteilen, daß sie Übereinstimmung der beiden Zufallszahlen festgestellt hat, also keine Mehrfachvergabe identischer Teilnehmer­ adressen in dem Datenübertragungssystem vorliegt. Das Ver­ fahren nach Anspruch 2 kann so lange wiederholt werden, bis die Initiatorstation ein gültiges erstes Quittungstelegramm von einer empfangenden Station erhalten hat und somit eben­ falls eine Mehrfachvergabe ausgeschlossen ist. Nach dem Aus­ senden von maximal n weiteren Prüftelegrammen durch die Initiatorstation wird das Verfahren abgebrochen mit dem Ergebnis, daß eine Mehrfachvergabe identischer Teilnehmer­ adressen vorliegen muß, da von keiner empfangenden Station ein gültiges Quittungstelegramm gesendet wurde.

In der Menge der zulässigen Teilnehmeradressen kann ein re­ servierter Bereich vorgesehen werden, aus dem eine Station eine freie Teilnehmeradresse annimmt, wenn sie eine Mehrfach­ vergabe ihrer bisherigen Teilnehmeradresse erkannt hat auf­ grund der Nichtübereinstimmung der Zufallszahlen oder auf­ grund bereits empfangener Telegramme des eigentlichen Daten­ verkehrs. Dies kann geschehen, bevor das Erkennungsverfahren durch Telegramme mit Zufallszahlen für seine Teilnehmer­ adresse beendet ist. Die Initiatorstation kann wiederum ermitteln, ob eine der Stationen aufgrund Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen eine Adresse des reservierten Bereichs angenommen hat, indem die Initiatorstation Prüf­ telegramme sendet, die als Zieladresse eine Adresse des re­ servierten Bereichs enthalten, und die empfangende Station mit einem zweiten Quittungstelegramm antwortet. Die mehrfach vergebenen Teilnehmeradressen können dadurch ermittelt werden, daß das zweite Quittungstelegramm die ursprüngliche Teilnehmeradresse der empfangenden Station ent­ hält. Vorteilhaft sendet die Initiatorstation zyklisch in definierten Zeitabständen Prüftelegramme.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß keinerlei Einschränkungen bezüglich der Plazierung der Stationen an dem Datenübertra­ gungssystem bestehen. Zudem ist das Verfahren unabhängig vom Telegrammaufbau und dem Übertragungsverfahren des Datenübertra­ gungssystems. Es ist sowohl bei synchronen wie bei asynchronen Systemen anwendbar. Weiterhin ist das Verfahren unabhängig von der Einschaltreihenfolge der Stationen an dem Datenübertra­ gungssystem.

Anhand der Figur, die ein Beispiel eines Datenübertragungs­ systems zeigt, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.

An einem Datenübertragungssystem B sind Stationen ST1... ST6 mit Teilnehmeradressen TA1, TA2, TA3, TA3, TA4, TA16 ange­ schlossen. Die Teilnehmeradresse TA3 wurde aufgrund falscher Parametrierung in dem Datenübertragungssystem mehrfach ver­ geben, und zwar an die Stationen ST3 und ST4. Bei Anlauf des Datenübertragungssystems B oder während seines normalen Be­ triebs sendet die Station ST1 mit der Teilnehmeradresse TA1, die in einem Datenübertragungssystem nach dem Master-Slave- Prinzip vorteilhaft der Master sein soll, prinzipiell aber eine beliebige sein kann, ein Prüftelegramm an eine der anderen Stationen ST2... ST6 aus. Enthält dieses Telegramm als Ziel­ adresse die Teilnehmeradresse TA2 der Station ST2, so empfängt die Station ST2 dieses Telegramm und sendet ihrerseits an die Station ST1 ein Antworttelegramm mit einer selbstermittelten Zufallszahl, die sie zum Zeitpunkt des Aussendens abspeichert. Die Initiatorstation ST1 empfängt die Zufallszahl in diesem Antworttelegramm und sendet ein zweites Antworttelegramm an die Station ST2 mit der gleichen Zufallszahl zurück. Falls nun die von der Station ST2 gesendete Zufallszahl mit der in dem zweiten Antworttelegramm empfangenen übereinstimmt, steht für die Station ST2 fest, daß ihre Teilnehmeradresse TA2 in dem Datenübertragungssystem B nur einmal vergeben wurde. Um dieses Ergebnis auch der Station ST1 mitzuteilen, kann sie ihr ein Quittungstelegramm senden.

Sendet nun die Station ST1 ein Prüftelegramm mit der Ziel­ adresse TA3 aus, so wird es von den beiden Stationen ST3 und ST4 gleichzeitig empfangen. Sie werden nahezu gleichzeitig antworten und in ihren Antworttelegrammen zwei mit hoher Wahrscheinlichkeit voneinander verschiedene Zufallszahlen an die Station ST1 zurücksenden. Bei einem asynchronen Datenüber­ tragungssystem B wird die Überlagerung der beiden Antwort­ telegramme zu einem ungültigen Telegramm führen, bei einem synchronen ist dagegen eine Verfälschung der von der Station ST1 empfangenen Zufallszahl zu erwarten. In jedem Fall sendet die Station ST1 so lange Prüftelegramme mit der Zieladresse TA3 aus, bis sie ein gültiges Antworttelegramm empfangen hat. Bei Empfang eines gültigen Antworttelegramms sendet sie die darin enthaltene Zufallszahl in einem sich anschließenden zweiten Antworttelegramm an die Stationen mit der Teilnehmeradresse TA3 zurück. Das Telegramm wird von den beiden Stationen ST3 und ST4 empfangen, wobei wenigstens eine der beiden Stationen eine Zufallszahl in dem Telegramm vorfindet, die von ihrer eigenen verschieden ist. Diese Station hat somit die Mehrfachvergabe der Teilnehmeradresse TA3 in dem Datenübertragungssystem B erkannt und nimmt an dem darauffolgenden eigentlichen Daten­ verkehr nicht teil.

Wenn die Station ST4 erst zu einem späteren Zeitpunkt an das Datenübertragungssystem B zugeschaltet wird, in dem bereits die Station ST3 an dem eigentlichen Datenverkehr teilnimmt, kann eine Mehrfachvergabe der Teilnehmeradresse TA3 dadurch fest­ gestellt werden, daß die Station ST4 bereits Telegramme des eigentlichen Datenverkehrs empfängt, obwohl sie noch kein Prüftelegramm erhalten hat.

Wird angenommen, daß die Teilnehmeradresse TA16 in einem reservierten Bereich liegt, d. h. einem Bereich, aus dem bei der Parametrierung der Stationen keine Teilnehmeradressen vergeben werden, so kann die Station ST6 die Teilnehmeradresse TA16 angenommen haben, nachdem sie eine Mehrfachvergabe der Teilnehmeradresse TA4 festgestellt hat. Danach liegt keine Mehrfachvergabe der Teilnehmeradresse TA4 mehr vor. Eine Über­ prüfung der Teilnehmeradresse TA4 durch die Station ST1 führt somit ebenso wie bei der Teilnehmeradresse TA2 zu keinem Feh­ ler. Ein Prüftelegramm an die Teilnehmeradresse TA16 aus dem reservierten Bereich wird durch die Station ST6 mit einem Antworttelegramm quittiert, das die ursprünglich an diese Station ST6 vergebene Teilnehmeradresse TA4 enthält. Auf diese Weise wird die ursprüngliche Mehrfachvergabe der Teilnehmer­ adresse TA4 auch der Station ST1 mitgeteilt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Erkennung einer Mehrfachvergabe identischer Teilnehmeradressen (TA3) in einem Datenübertragungssystem mit mehreren angeschlossenen Stationen (ST1... ST6), wobei

• 1. eine der Stationen als Initiator (ST1) ein eine Ziel­ adresse (TA1... TA4, TA16) enthaltendes Prüftelegramm an die anderen Stationen (ST2... ST6) sendet, von denen die­ jenigen das Telegramm empfangen, deren Teilnehmeradressen (TA1... TA4, TA16) mit der Zieladresse (TA1... TA4, TA16) übereinstimmen,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß jede das Prüftelegramm empfangende Station (ST2... ST6) in einem ersten Antworttelegramm eine Zufallszahl an die Initiatorstation (ST1) sendet,
• 2. daß die Initiatorstation (ST1) in einem zweiten Antwort­ telegramm die mit dem ersten Antworttelegramm empfangene Zufallszahl an die empfangende Station (ST2... ST6) zu­ rücksendet, falls sie ein gültiges erstes Antworttelegramm erhalten hat,
• 3. daß die empfangende Station (ST2... ST6) die mit dem zweiten Antworttelegramm empfangene Zufallszahl auf Über­ einstimmung mit der im ersten Antworttelegramm gesendeten überprüft und
• 4. daß die Initiatorstation (ST1) das Senden eines Prüftele­ gramms wiederholt, falls sie kein gültiges erstes Antwort­ telegramm empfangen hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• 1. daß die empfangende Station (ST2... ST6) ein erstes Quit­ tungstelegramm an die Initiatorstation (ST1) sendet, falls sie Übereinstimmung der beiden Zufallszahlen feststellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

- daß die Initiatorstation (ST1) ein weiteres, dieselbe Ziel­ adresse enthaltendes Prüftelegramm sendet, falls sie kein gültiges erstes Quittungstelegramm erhält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet,

• 1. daß die Initiatorstation (ST1) maximal n weitere, gleiche Prüftelegramme aussendet, wobei n eine feste, ganze Zahl ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet,

• 1. daß die empfangende Station (ST2... ST6) eine freie Teil­ nehmeradresse (TA16) in einem reservierten Adressenbereich annimmt, falls sie keine Übereinstimmung der Zufallszahlen feststellt oder bereits Telegramme des eigentlichen Daten­ verkehrs empfängt, bevor sie ein zweites Antworttelegramm mit einer Zufallszahl empfangen hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet,

• 1. daß die Initiatorstation (ST1) Prüftelegramme sendet, die als Zieladresse eine Adresse (TA16) des reservierten Bereichs enthalten,
• 2. und daß die empfangende Station (ST6) mit einem zweiten Quit­ tungstelegramm antwortet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet,

• 1. daß die Initiatorstation (ST1) zyklisch in definierten Zeit­ abständen Prüftelegramme sendet.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet,

• 1. daß das zweite Quittungstelegramm die ursprüngliche Teil­ nehmeradresse (TA4) der empfangenden Station (ST6) enthält.