DE60223144T2

DE60223144T2 - Verfahren zur Steuerung von mindestens einem Sender und / oder einem Empfänger, ein Informationsvermittlungssystem, und die Verwendung des Verfahrens und des Systems

Info

Publication number: DE60223144T2
Application number: DE60223144T
Authority: DE
Inventors: Henning Sorensen; Martin Sandal Nielsen
Original assignee: VKR Holding AS
Current assignee: VKR Holding AS
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: ATE393506T1; CN1685646B; PL376114A1; US8139623B2; EP1543641A1; EP1404043A1; HK1080637A1; ES2295285T3; DE60320565T2; EP1543641B1; AU2003266221A1; DE60223144D1; CN1685646A; PT1404043E; WO2004030251A1; DK1404043T3; ATE376727T1; JP2006500837A; US20060099980A1; DE60320565D1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kommunikationssystems enthaltend mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger, z. B. eines Systems zur Übertragung von Steuersignalen, Anforderungssignalen, Interrogationssignalen usw.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kommunikationssystem enthaltend mindestens einen Sender und einen Empfänger, z. B. ein System zur Übertragung von Steuersignalen, Anforderungssignalen, Interrogationssignalen usw.
Ferner betrifft die Erfindung Verwendungen des Systems gemäß der Erfindung.
Allgemeiner Stand der Technik
In Systemen, in denen uni- oder bidirektionale Kommunikation zwischen Knoten, z. B. Einheiten, Vorrichtungen usw. mittels drahtloser Übertragung wie zum Beispiel Hochfrequenzübertragung durchgeführt wird, ist es wichtig, dass ein Knoten, z. B. eine Vorrichtung, in der Lage sein wird, ein übertragenes Signal, z. B. eine Nachricht, einen Datenrahmen usw. zu empfangen, wobei ein solches Signal z. B. von einem anderen Knoten in dem System gesendet wurde. Normalerweise erreicht man dies durch dauerndes Belassen des fraglichen Knotens in einem Empfangsmodus, z. B. indem alle notwendigen Schaltungen und insbesondere die Hochfrequenzschaltungen andauernd aktiv sind. Dies trägt natürlich signifikant zu dem Gesamtstromverbrauch des fraglichen Knotens bei.
Deshalb ist es notwendig, solche Systeme und in solchen Systemen verwendete Knoten auf eine Weise zu entwerfen und/oder zu betreiben, die den Stromverbrauch reduziert. Diese Notwendigkeit verstärkt sich aufgrund des Umstands, dass viele der in solchen Systemen einbezogenen Knoten Stromversorgungssysteme verwenden, bei denen maximale Leistung, Nennlast und/oder Kapazität beschränkt sind, wie zum Beispiel bei Batteriestromversorgungen.
In der Lage sein zu müssen, eine Kommunikation zu oder zwischen Knoten ohne Zeitverzögerung oder ohne unannehmbare Zeitverzögerung (z. B. unannehmbar in den spezifischen Umständen) herzustellen, muss ferner beim Entwurf solcher Systeme und/oder von Betriebsverfahren berücksichtigt werden.
WO 00/28776 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Senders und von Empfängereinheiten in einem Steuersystem. Um den Stromverbrauch der Empfängereinheiten zu reduzieren, wird eine oder jede dieser in einem spezifischen Zeitintervall aktiviert, das mit dem Übertragungszyklus der Übertragungseinheit synchronisiert ist. Die Übertragungseinheit sendet in Intervallen von z. B. 300 ms mit einer vorbestimmten und festen Distanz von z. B. 4 Minuten zwischen den Übertragungsintervallen. Informationen bezüglich der Distanz zwischen Intervallen werden über ein spezielles Synchronisationssignal übertragen, das eine Information bezüglich der Distanz, welches Synchronisationssignal von dem Sender in der Hälfte zwischen Intervallen gesendet wird, enthält. Dieses Synchronisationssignal wird jedoch nur dann verwendet, wenn eine Empfängereinheit Synchronität verliert, wobei sie in diesem Fall aktiv bleibt, bis ein solches Synchronisationssignal empfangen wird. Der Empfänger wird dann in der Lage sein, das nächste Intervall zu bestimmen, in dem er aktiv sein muss, d. h. als die Hälfte der festen Distanz, z. B. zwei Minuten, wenn die feste Distanz vier Minuten beträgt, gemessen von der Empfangszeit des Synchronisationssignals.
Der Stand der Technik von WO 00/28776 A1 betrifft nur Energieersparnisse für die Empfängereinheit(en) und nicht die Sendereinheit. Ferner muss der Sender dafür ausgelegt werden, während jeder Periode und zu einer spezifischen Zeit, d. h. exakt zwischen den regulären Sendeintervallen, separate Synchronisationssignale zu senden. Ferner wird angemerkt, dass die Übertragungsfrequenz sowie die Distanz zwischen Sendungen bei diesem vorbekannten System fest ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens zur Steuerung des Betriebs mindestens einer Senders und/oder eines Empfängers in einem Kommunikationssystem wie oben spezifiziert wodurch Kommunikation zwischen mindestens zwei Knoten, z. B. uni- und/oder bidirektionale Kommunikation, in einem System auf eine Weise durchgeführt werden kann, die eine Verringerung des Stromverbrauchs schafft.
Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Kommunikationssystems mit mindestens einem Sender und einem Empfänger, z. B. eines Systems zur Übertragung von Steuersignalen, Anforderungssignalen, Interrogationssignalen usw., wodurch die Kommunikation auf stromsparende Weise durchgeführt werden kann.
Auch ist eine Aufgabe der Erfindung die Schaffung eines solchen Verfahrens und eines solchen Systems zur Übertragung von Signalen wie oben spezifiziert, wodurch Kommunikation zuverlässig und ohne unannehmbare Zeitverzögerung hergestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines solchen Verfahrens und eines Systems, wodurch es möglich wird, den Stromverbrauch in Beziehung auf den Betrieb im Normalmodus und in Beziehung auf vorbekannte stromsparende Systeme beachtlich zu reduzieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Darstellung vorteilhafter Verwendungen für ein solches Verfahren und/oder ein solches System.
Diese und andere Aufgaben werden durch die Erfindung wie im Folgenden erläutert gelöst.
Kurzfassung der Erfindung
Im Folgenden wird bei der Beschreibung und Beanspruchung der Erfindung auf eine Anzahl von Betriebsarten verwiesen. Um diese Angelegenheiten zu verdeutlichen, werden diese Betriebsarten hier kurz erwähnt.
Ein Sender kann in zwei Betriebsarten arbeiten, nämlich in einem normalen Aktivmodus, z. B. Senden oder vorbereitet sein zum Senden, und in einem Schlafmodus, in dem bestimmte Teile des Senders und insbesondere die Hochfrequenzschaltung(en) oder Teile davon – mehr oder weniger – deaktiviert werden.
Ein Empfänger kann in zwei Betriebsarten arbeiten, nämlich in einem normalen Aktivmodus, z. B. Empfangen oder vorbereitet sein zum Empfangen, und in einem Schlafmodus, in dem bestimmte Teile des Empfängers und insbesondere die Hochfrequenzschaltung(en) oder Teile davon – mehr oder weniger – deaktiviert werden.
Ein Sender/Empfänger kann ähnlich in zwei Betriebsarten arbeiten, nämlich in einem normalen aktive Betriebsmodus, z. B. Senden/Empfangen oder vorbereitet sein zum Senden/Empfangen, und in einem Schlafmodus, in dem bestimmte Teile des Senders/Empfängers und insbesondere die Hochfrequenzschaltung(en) oder Teile davon – mehr oder weniger – deaktiviert werden.
Ein System mit mindestens einem Sender und einem Empfänger kann sich dementsprechend in einem normalen Betriebsmodus befinden, in dem sich der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger dauernd in dem normalen Aktivmodus befinden.
Ferner kann sich ein solches System in einem stromsparenden Modus befinden, wobei der Sender und/oder der Empfänger (und/oder ein Sender/Empfänger, wenn er in dem System vorhanden ist) sich für eine Zeitperiode in einem Schlafmodus befinden können. Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren mit solchen Merkmalen. Eine besondere Ausführungsform eines solchen Systems soll im Folgenden als System mit Lang-Präambelmodus bezeichnet werden, das z. B. gemäß einem Lang-Präambelmodus arbeitet, während eine andere besondere Ausführungsform als System mit zeitgesteuertem Poll-Modus bezeichnet werden wird, das z. B. gemäß einem zeitgesteuerten Poll-Modus arbeitet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kommunikationssystems mit mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, z. B. eines Systems zur Übertragung von Steuersignalen, Anforderungssignalen, Interrogationssignalen usw., wobei das Verfahren in Anspruch 1 definiert wird.
Hierbei wird erzielt, dass eine einer oder beider der einbezogenen Knoten, z. B. ein Master- und ein Slave-Knoten, in einen stromsparenden Zustand, z. B. einem Schlafmodus, eintreten können und weiter in der Lage sein werden, wieder an der geplanten Kommunikation teilzunehmen. Somit kann eine vorbestimmte oder vorgeplante Kommunikation auf zuverlässige Weise durchgeführt werden, wobei mehrere Möglichkeiten des Verringerns des Stromverbrauchs für einen oder beide der einbezogenen Knoten bereitgestellt werden. Offensichtlich kann ein solches Verfahren bei der bidirektionalen Kommunikation wie auch bei der unidirektionalen Kommunikation ausgeführt werden.
Hierdurch wird der Slave-Knoten in der Lage sein, in den Schlafmodus einzutreten und für die gesamte Periode in diesem Modus zu bleiben, wodurch optimale Stromreduktion erzielt werden kann. Es versteht sich jedoch, dass der Slave – wenn es sich als vorteilhaft erweist – in der fraglichen Zeitperiode, z. B. zwischen vorgeplanten Übertragungen zum Beispiel gemäß einem anderen vorbestimmten Empfangsmuster aktiv sein kann.
Vorteilhafterweise kann wie in Anspruch 2 erwähnt die Information, die die Zeit für die Übertragung für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen angibt, eine Zeitperiode nach dem Signaldatenrahmen betreffen. Hierdurch können der Slave-Knoten sowie der Master-Knoten die nächste Zeit der Übertragung durch Messung der vergangenen Zeit von dem Zeitpunkt des Empfangs der Nachricht bestimmen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann wie in Anspruch 3 erwähnt die Information, die die Zeit für die Übertragung für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen anzeigt, einen Zeitpunkt bezüglich einer Zeitgeberreferenz betreffen, z. B. einer Zeitgeberreferenz, die in jedem Knoten oder mindestens in einem der einbezogenen Knoten hergestellt wird. Hierdurch kann die nächste Zeit der Übertragung auf einfache Weise bestimmt werden, z. B. durch Verwendung der üblicherweise verfügbaren Zeitgebereinrichtungen, die normalerweise in den fraglichen Knoten vorhanden sind. Es sei angemerkt, dass die Zeitgebereinrichtungen regelmäßig, z. B. jedes Mal, wenn eine Nachricht von einem Master zu einem Slave gesendet wird, synchronisiert werden kann, die Zeitgeberreferenz des Masters in die Nachricht aufgenommen werden kann und der Slave-Knoten gegebenenfalls seine eigene Zeitgeberreferenz justieren kann.
Wie in Anspruch 4 erwähnt kann der Sender vorteilhafterweise in den stromsparenden Zustand, z. B. einen Schlafmodus, einen Stromsparmodus, gebracht werden, nachdem die Übertragung des Signaldatenrahmens abgeschlossen wurde, und zwar vorzugsweise, wie weiter in Anspruch 5 erwähnt wird, nach dem Empfang eines Bestätigungssignals von dem Empfänger. Hierdurch kann seitens des Senders, z. B. des Master-Knotens, eine signifikante Stromersparnis erzielt werden. Offensichtlich kann eine Stromersparnis auch in Bezug auf einen Lang-Präambelmodus erzielt werden, bei dem der Sender dafür programmiert ist, eine Präambel beträchtlicher Länge, z. B. 500 ms, jedes Mal dann zu senden, wenn eine Nachricht gesendet werden muss. Im Wesentlichen kann somit der notwendige Stromverbrauch für das Senden einer solchen langen Präambel vermieden werden, da gemäß der Erfindung nur eine Präambel relativ geringer Länge gesendet werden muss.
Wie in Anspruch 6 erwähnt, kann der Sender vorzugsweise so gesteuert werden, dass er zu – oder vor – der durch die Information, die die Zeit für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen anzeigt, angezeigten Zeit der Übertragung in den Normalbetriebsmodus gebracht wird. Hierdurch kann sich der Master im Wesentlichen für die gesamte Periode zwischen gesendeten Nachrichten in einem Schlafmodus befinden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Empfänger wie in Anspruch 7 erwähnt in den stromsparenden Zustand, z. B. einen Schlafmodus, einen Stromsparmodus gebracht werden, nachdem er den Signaldatenrahmen empfangen hat, und zwar vorzugsweise, wie weiter in Anspruch 8 erwähnt wird, nachdem er ein Bestätigungssignal gesendet hat und möglicherweise nach einer weiteren Neuübertragungszeit, wie in Anspruch 9 erwähnt. Hierdurch kann seitens des Empfängers, z. B. des Slave-Knotens eine signifikante Stromersparnis erzielt werden. Offensichtlich kann eine Stromersparnis auch in Bezug auf einen Lang-Präambelmodus erzielt werden, bei dem der Empfänger dafür programmiert ist, während jeder einer langen Präambel entsprechenden Periode von z. B. 500 ms z. B. für 10 ms in einem Empfangsschlitz aktiv zu sein. In dem Lang-Präambelmodus muss der Empfänger somit mindestens für 10/500 der Zeit aktiv sein. In dem Zeitsteuerungs-Poll-Modus kann jedoch die aktive Zeit und somit der Stromverbrauch z. B. um einen Faktor 1000 reduziert werden, wobei alles von der tatsächlichen Verwendung und dem fraglichen Sende-/Empfangsmodus abhängt.
Vorteilhafterweise kann wie in Anspruch 10 erwähnt der Empfänger dafür gesteuert werden, zu – oder vor – der Zeit der Übertragung, die durch die Information angezeigt wird, die die Zeit für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen anzeigt, in den Normalbetriebsmodus gebracht zu werden. Hierdurch kann sich der Slave im Wesentlichen für die gesamte Periode zwischen gesendeten Nachrichten in einem Schlafmodus befinden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren wie in Anspruch 11 erwähnt Schritte des Wiederaufnehmens der Synchronisation umfassen, z. B. im Falle, dass der Empfänger die zeitanzeigende Information nicht empfangen hat oder in dem Falle, dass der Sender keine Bestätigung von dem Empfänger über den Empfang der zeitanzeigenden Information empfangen hat.
Hierdurch wird ein zuverlässiges Kommunikationsverfahren eingerichtet.
Vorteilhafterweise können wie in Anspruch 12 erwähnt die Schritte zum Wiederaufnehmen der Synchronisation den Schritt eines Änderns des Betriebsmodus des Empfängers bis eine Kommunikation mit dem Sender hergestellt worden ist, wonach ein Normalbetriebsmodus wiederaufgenommen wird, umfassen. Hierdurch kann zum Beispiel durch Verändern des Betriebsmodus des Master-Knotens in einem Lang-Präambelmodus Synchronität effektiv und relativ schnell wiedergewonnen werden, wodurch die Fehlerzeit minimiert wird.
Vorzugsweise können wie in Anspruch 13 erwähnt die Schritte des Wiederaufnehmens der Synchronisation den Schritt eines Änderns des Betriebsmodus des Empfängers bis eine Kommunikation mit dem Sender hergestellt worden ist, wonach ein Normalbetriebsmodus wiederaufgenommen wird, umfassen. Vorteilhafterweise kann der Empfänger seinen Betriebsmodus in einen Lang-Präambelmodus umändern.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wie in Anspruch 11 erwähnt der stromsparende Zustand des Senders und/oder des Empfängers einem Schlafmodus, z. B. einen Modus niedrigen Stromverbrauchs eines Hochfrequenzbetriebsteils, z. B. eines Hochfrequenzsenders bzw. eines Empfängers umfassen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Teile als die Hochfrequenzteile in dem Schlafmodus gebracht werden können, z. B. Teile, die nicht für die Zeitgeberfunktion und zur Neuaktivierung notwendig sind.
Vorteilhafterweise können wie in Anspruch 15 erwähnt der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger jeweils einen Teil eines Knotens bilden, der eine Sender-/Empfängeranordnung umfasst. Obwohl die Erfindung ein System betreffen kann, das Knoten umfasst, die unidirektionale Kommunikation ausführen, versteht sich, dass Master- und auch Slave-Knoten Sender-/Empfängeranordnungen umfassen können, was auch aus dem in der ausführlichen Beschreibung angegebenen spezifischen Beispielen hervorgehen wird.
Ferner kann das Kommunikationssystem wie in Anspruch 16 erwähnt mindestens zwei Knoten umfassen, von denen jeder mindestens einen Senser und/oder einen Empfänger zur drahtlosen Übertragung, z. B. Hochfrequenzübertragung, umfasst. Es versteht sich, dass auch andere Einrichtungen zur Übertragung als Hochfrequenz verwendet werden können. Ferner versteht sich, dass die Erfindung in Verbindung mit Systemen verwendet werden kann, die mehrere Master- und/oder Slave-Knoten umfassen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kommunikationssystem mit mindestens einem Sender und einem Empfänger, z. B. ein System zur Übertragung von Steuersignalen, Anforderungssignalen, Interrogationssignalen usw., wobei der mindestens eine Sender dafür ausgelegt ist, eine Information bezüglich der Zeit der Übertragung für ein späteres Signal zu enthalten und wobei der mindestens eine Empfänger dafür ausgelegt ist, in einen stromsparenden Zustand gebracht zu werden, wobei das Kommunikationssystem durch Anspruch 17 definiert wird.
Hierdurch wird erzielt, dass einer oder beider der einbezogenen Knoten, z. B. ein Master- und ein Slave-Knoten, in einen Schlafmodus eintreten können und weiter in der Lage sind, wieder an geplanter Kommunikation teilzunehmen. Somit kann vorbestimmte oder vorgeplante Kommunikation auf zuverlässige Weise durchgeführt werden, wobei mehrere Möglichkeiten des Reduzierens des Stromverbrauchs für einen oder beide der einbezogenen Knoten bereitgestellt werden. Offensichtlich kann ein solches System unter Verwendung von bidirektionaler Kommunikation als auch von unidirektionaler Kommunikation arbeiten.
Wenn wie in Anspruch 18 erwähnt der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger Zeitgebereinrichtungen umfassen kann die Information, die die Zeit der Übertragung für ein späteres Signal anzeigt, dem Sender ohne Weiteres zur Verfügung gestellt werden und die Information oder der Nachrichtenteil kann ohne Weiteres von dem Empfänger für Betriebszwecke verwendet werden. Hierdurch kann die nächste Zeit der Übertragung auf einfache Weise bestimmt werden, z. B. durch Verwendung der üblicherweise verfügbaren Zeitgebereinrichtungen, die normalerweise in dem fraglichen Knoten vorhanden sind. Es sei angemerkt, dass die Zeitgebereinrichtungen regelmäßig, z. B. jedes Mal, wenn eine Nachricht von einem Master zu einem Slave gesendet wird, synchronisiert werden können, die Zeitgeberreferenz des Masters in die Nachricht aufgenommen werden kann und der Slave-Knoten gegebenenfalls seine eigene Zeitgebereferenz justieren kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wie in Anspruch 19 erwähnt der mindestens eine Empfänger eine Steuereinrichtung zum Umschalten zwischen mindestens zwei Betriebsmoden in Abhängigkeit von einem empfangenen Datenrahmen, der die Zeit der Übertragung für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Informationen umfasst, umfassen. Hierdurch kann die Änderung der Betriebsmoden auf relativ einfache Weise erzielt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wie in Anspruch 20 erwähnt der mindestens eine Sender eine Steuereinrichtung umfassen zum Umschalten zwischen mindestens zwei Betriebsmoden in Abhängigkeit von einem gesendeten Datenrahmen, der die Zeit der Übertragung für den nächsten nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information umfasst. Hierdurch kann die Änderung der Betriebsmoden auf relativ einfache Weise erzielt werden.
Vorzugsweise können wie in Anspruch 21 erwähnt die mindestens zwei Betriebsmoden einen Normalbetriebsmodus und einen Schlafmodus, z. B. einen stromsparenden Modus, umfassen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Moden einbezogen werden können und dass mehr als zwei Moden ausführbar sein können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wie in Anspruch 22 erwähnt der Schlafmodus, z. B. ein stromsparender Modus des Senders und/oder des Empfängers einen Modus niedrigen Stromverbrauchs eines Hochfrequenzbetriebsteils umfassen, z. B. eines Hochfrequenzsenders bzw. -empfängers. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Teile als die Hochfrequenzteile in den Schlafmodus gebracht werden können, z. B. Teile, die nicht für die Zeitgeberfunktion und für die Neuaktivierung notwendig sind.
Wenn wie in Anspruch 23 erwähnt der mindestens eine Sender oder der mindestens eine Empfänger Batteriestromversorgungseinrichtungen umfassen, wurde eine besonders vorteilhafte Ausführungsform erzielt, da der resultierende geringe Stromverbrauch des Senders und/oder Empfängers eine verlängerte Betriebslebensdauer der Stromversorgung ergibt und dadurch vergrößerte Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Es können jedoch auch andere Versorgungssysteme profitieren, wenn die Erfindung benutzt wird, z. B. mit Solarenergie betriebene Systeme.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann wie in Anspruch 24 erwähnt der mindestens eine Sender oder der mindestens eine Empfänger eine Steuereinrichtung umfassen zum Bestimmen eines Mangels an Synchronität und einer Einrichtung zum Initiieren eines Synchronisationswiederaufnahmeprozesses. Hierdurch kann das System schnell Maßnahmen zur Wiedergewinnung der Synchronität unternehmen, wodurch eine zuverlässige Kommunikation aufrechterhalten werden kann.
Vorzugsweise kann wie in Anspruch 25 erwähnt das System dafür ausgelegt werden, entsprechend einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 zu arbeiten.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Benutzung eines Systems entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 17–25 zum Aktualisieren von Messwerten z. B. in Steuerungs-, Anforderungs- und/oder Abfragesystemen.
Es versteht sich, dass die Erfindung besonders wichtig ist, wenn man es mit Systemen zu tun hat, bei denen keine sehr häufige Kommunikation notwendig ist und bei denen kein schnelles Aktualisieren z. B. von Messwerten, Steuerungssignalen, Abfrage usw. notwendig ist.
Die Figuren
Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine allgemeine Übersicht über ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 ein Funktionsdiagramm der Kommunikation zwischen einem Master- und einem Slave-Knoten sowie der Funktion dieser Knoten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 ein Funktionsdiagramm entsprechend 2, aber in einer anderen Betriebssituation,
4 ein Funktionsdiagramm entsprechend 2, aber in einer modifizierten Ausführungsform,
5 ein Funktionsdiagramm eines Verfahrens zur Wiedergewinnung der Synchronität gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
6 ein Funktionsdiagramm entsprechend 5, das aber eine andere Betriebssituation darstellt.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine allgemeine Übersicht über ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System umfasst mehrere Knoten oder Einheiten 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 (N1–Nn). Bestimmte oder sogar alle dieser können Einrichtungen umfassen oder mit diesen verknüpft sein, wie zum Beispiel Sensoren, Antriebseinheiten für verschiedene Vorrichtungen und Einrichtungen usw. 20, 22, 24, 26. Solche Antriebseinheiten können zum Beispiel Aktivatoren verschiedener Arten sein und in vielfältigen Anwendungen verwendet werden, wie später ausführlicher erläutert werden wird.
Die Einheiten N1–Nn können auch oder stattdessen unterschiedliche Vorrichtungen, Messeinrichtungen, Anzeigeeinrichtungen, Steuerungen usw. umfassen oder mit diesen verknüpft sein, die Informationen, Steuersignale usw. zu bestimmten Zeitpunkten empfangen müssen. Ein gemeinsames Merkmal der Einheiten 2, 4, 6, 8, 10, 12 besteht darin, dass es notwendig oder vorteilhaft ist, in der Lage zu sein, eine bestimmte Art von Information, Signal usw. zu den Einheiten zu senden. Ferner kann es notwendig oder vorzuziehen sein, in der Lage zu sein, Informationen oder Signale von den Einheiten zu empfangen, z. B. Bestätigungssignale, Quittierungssignale, Messsignale usw.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Knoten oder Einheiten 4, 6, 12, 14 mit Empfangseinrichtungen für Hochfrequenzsignale ausgestattet, z. B. enthalten Antenneneinrichtungen. Diese Knoten oder Einheiten können jeweils z. B. Messeinrichtungen, Sensoren, eine oder mehrere Motorantriebseinheiten oder Steuereinheiten umfassen und können mit einem angetriebenen oder gesteuerten Glied usw. verbunden sein. Es versteht sich, dass diese Einrichtungen mit der Einheit integriert sein können. Ferner versteht sich, dass ein System einzelner oder mehrerer dieser Knoten oder Einheiten umfassen kann und dass diese ähnlich oder unähnlich sein können und eine oder mehrere ähnliche oder andere Einrichtungen steuern können. Die Knoten oder Einheiten N2, N3, N6–Nn werden im Folgenden auch als steuerbare Einheiten oder Slave-Einheiten bezeichnet.
Das System umfasst ferner einen oder mehrere Knoten oder Einheiten, z. B. 2, 8, 10 (N1, N4, N5), die für die Übertragung von Signalen durch Hochfrequenzübertragungseinrichtungen oder andere Arten von drahtloser Übertragung ausgelegt sind. Diese Knoten oder Einheiten können zum Senden von Steuersignalen oder anderen Arten von Signalen zu einem oder mehreren der anderen Knoten oder Einheiten in dem System verwendet werden.
Die Knoten N1, N4, N5, die Fernsteuerungen sein können, werden im Folgenden auch als Steuerungen oder Master-Einheiten bezeichnet.
Das Verfahren zum Ausführen einer Kommunikation zwischen den Einheiten oder Knoten, die in dem dargestellten System vorhanden sind, z. B. zwischen einem Master-Knoten, z. B. dem Knoten 2 (N1) und einem oder mehreren der anderen Knoten oder Einheiten N2–Nn, die im Folgenden als Slave-Einheiten beschrieben werden können, wird nun ausführlicher beschrieben. Es versteht sich, dass in diesem Kontext eine Master-Einheit eine Einheit oder einen Knoten in einem Kommunikationssystem bedeutet, die eine Übertragung von Daten initiiert, und dass eine Slave-Einheit entsprechend eine Einheit bedeutet, die eine Übertragung von einer Master-Einheit empfängt und möglicherweise auf sie antwortet. Somit können im Prinzip beliebige der in dem in 1 dargestelltem System einbezogenen Einheiten die Rolle als Master-Einheit und auch als Slave-Einheit gemäß dieser Definition annehmen. Ferner versteht sich, dass die Slave-Einheiten in der Lage sein werden, z. B. durch Senden eines Antwortsignals auf die empfangenen Signale zu antworten.
Die Übertragung von Signalen, z. B. Daten, zwischen den einbezogenen Knoten oder Einheiten wird die Form einer Übertragung von Nachrichten annehmen, die eine Anzahl von Rahmen, Paketen oder dergleichen umfassen, die zwischen den Einheiten gesendet werden, z. B. einen ersten Rahmen von einer ersten Einheit zu einer zweiten Einheit, einen zweiten Rahmen von der zweiten Einheit zu der ersten Einheit usw. Ein Rahmen oder Paket umfasst eine Anzahl von Bit, die aufeinanderfolgend gesendet werden. Jeder der Rahmen umfasst einen Präambelteil und ein Nutzdatenteil.
Die Funktionsweise der Knoten, z. B. die Kommunikation zwischen diesen Knoten und die Betriebsmoden dieser Knoten, z. B. normaler Aktiv-Betriebsmodus, Schlafmodus und die Betriebsmoden des Systems, z. B. normaler Aktiv-Betriebsmodus, ein stromsparender Modus, wie z. B. zeitgesteuerter Poll-Modus, Lang-Präambelmodus usw., werden im Folgenden mit Bezug auf 2–4 beschrieben.
Ein Knoten, der eine Übertragung initiiert, wird als Master-Knoten oder einfach als Master bezeichnet. Ein Knoten, der auf ein empfangenes Signal von einem Master antwortet, oder ein Knoten, der nur auf Anforderung von dem Master sendet, wird im Folgenden als Slave bezeichnet.
In 2 ist die Funktionalität eines Systems mit einer Master- und einer Slave-Einheit dargestellt, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung arbeiten, die auch als zeitgesteuerter Voll-Modus bezeichnet wird. Vor dem Zeitpunkt t₁ befinden sich beide in einem Schlafmodus, z. B. in einem Modus, in dem der Stromverbrauch in Bezug auf den Stromverbrauch in einem normalen voll funktionsfähigen Modus reduziert wurde.
Dies kann erreicht werden, indem man Schaltungen deaktiviert, die nicht funktionsfähig sein müssen, wenn keine Übertragung durchgeführt werden muss oder wenn kein Empfang von Signalen erwartet wird, wie etwa Hochfrequenz-(HF-)Schaltungen. Es versteht sich jedoch, dass bestimmte Teile oder Schaltungen, wie etwa bestimmte Steuerschaltungen, die ganze Zeit funktionsfähig sein müssen, um in der Lage zu sein, einen Knoten zu „wecken". Die Auswahl der Schaltungen oder Schaltungsteile, die zu deaktivieren sind, wird natürlich von den spezifischen Umständen und den Entwurf des Knotens, der Vorrichtung und/oder der Sender-Empfängereinrichtung, worum es geht, abhängen.
Zum Zeitpunkt t₁, der zuvor durch den Master-Knoten den Slave-Knoten angegeben oder spezifiziert wurde, wechseln der Master-Knoten und der Slave-Knoten von dem Schlafmodus zu einem voll funktionsfähigen Modus. Wie angegeben, kann der Slave-Knoten seinen Übergang von dem Schlafmodus früher als der Master-Knoten initiieren, um in der Lage zu sein, eine Nachricht zu empfangen, die unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₁ von dem Master-Knoten gesendet wird. Zum Zeitpunkt t₁ sendet die Master-Einheit einen Datenrahmen in einem Sendeintervall TX. Dieser Datenrahmen umfasst neben einer Präabmel und einem Nachrichteninhalt in Bezug auf einen gewöhnlichen Befehl usw., der für den Slave-Knoten bestimmt ist, einen Nachrichtenteil, der eine spätere Sendung oder vorzugsweise die nächste Zeit angibt, zu der ein Signal oder ein Polling zu dem Slave-Knoten gesendet wird. Dieser die nächste Übertragungszeit für ein Polling anzeigende Nachrichtenteil kann zum Beispiel die absolute Zeit für die Übertragung sein, gemessen in Bezug auf einen gemeinsamen Zeitmaßstab, oder ein Wert, der die Zeit angibt, die vergeht, bevor die Übertragung wiederaufgenommen wird. Es können jedoch auch andere Einrichtungen zum Anzeigen der späteren Übertragungszeit verwendet werden. Zum Beispiel kann die spätere Übertragungszeit mittels eines Algorithmus angegeben werden, der mindestens dem Slave-Knoten bekannt ist, aber vorzugsweise sowohl dem Master-Knoten als auch dem Slave-Knoten bekannt ist. Der Master-Knoten kann eine Nachricht, ein Schild, ein Zeichen oder dergleichen senden, auf dessen Grundlage der Slave-Knoten unter Verwendung des Algorithmus die spätere Übertragungszeit berechnen kann.
Zum Zeitpunkt t₁ befindet sich der Slave-Knoten in einem Empfangsmodus (RX). In dem in 2 dargestellten Beispiel empfängt der Slave jedoch nicht den von dem Master gesendeten Datenrahmen. Der Master, der nach der Übertragung zum Zeitpunkt t₂ zu einem Empfangsmodus (RX) gewechselt hat, empfängt deshalb nicht das erwartete Bestätigungssignal von dem Slave. Nach einer vorbestimmten Zeit wechselt der Master wieder zum Zeitpunkt t₃ zu einem Sendemodus (TX) und sendet den Datenrahmen erneut. Zum Zeitpunkt t₄ wechselt der Master zu einem Empfangsmodus (RX) und der Slave, der dieses Mal den Datenrahmen empfangen hat, sendet ein Bestätigungssignal. Es versteht sich, dass dieses Muster wiederholter Sende- und Empfangsmoden für den Master eine vorbestimmte Anzahl von Malen, z. B. zwei oder mehr als zwei Mal wiederholt werden kann. Aus praktischen Gründen wird die Anzahl der Wiederholungen jedoch beschränkt sein.
In dem in 2 gezeigten Beispiel hat der Master das Bestätigungssignal von dem Slave-Knoten empfangen, und zum Zeitpunkt t₅ wechselt der Master-Knoten zum Schlafmodus, z. B. durch Deaktivieren der Hochfrequenzschaltung(en) und möglicherweise anderer Schaltungen und Schaltungsteile. Der Slave-Knoten bleibt jedoch in einem Aktivmodus bis zum Zeitpunkt t₆, entsprechend der vorbestimmten Anzahl wiederholter Übertragungen, da der Slave-Knoten keine Bestätigung von dem Master-Knoten empfängt. Der Slave-Knoten kann deshalb in dem dargestelltem Beispiel aktiv bleiben, falls die Master-Einheit nicht das zum Zeitpunkt t₄ von dem Slave-Knoten gesendete Bestätigungssignal empfangen hat, und wartet auf mögliche Neuübertragung(en) von dem Master-Knoten. Zum Zeitpunkt t₆ wird der Slave-Knoten in den Schlafmodus gebracht, z. B. durch Deaktivieren der Hochfrequenzschaltung(en) und möglicherweise anderer Schaltungen und Schaltungsteile.
Der Master-Knoten und der Slave-Knoten werden beide gesteuert, gemäß dem die nächste Sendung anzeigende Nachrichtenteil geweckt zu werden, und der oben beschriebene Zyklus wird wiederholt.
Es versteht sich, dass sowohl der Master als auch der Slave Steuereinrichtungen zum Durchführen der Zeitsteuerung und zum Durchführen der Aktivierung der deaktivierten Teile besitzen. Diese Steuereinrichtungen können natürlich auch Zeitgebereinrichtungen umfassen, z. B. Takteinrichtungen usw., wobei der Zeitpunkt für die Neuaktivierung ohne Weiteres angegeben werden kann, wenn die Zeit für die nächste Übertragung durch einen Zeitpunkt oder eine Zeitperiode angezeigt wurde. Die Steuereinrichtung kann auch einbezogen sein, wenn zum Beispiel die Neuaktivierungszeit unter Verwendung eines Algorithmus berechnet werden muss.
Der in 3 dargestellte Betriebszyklus entspricht 2, aber in 3 ist ein Fall gezeigt, in dem das von dem Slave-Knoten zum Zeitpunkt t₂ gesendete Bestätigungssignal nicht durch den Master-Knoten empfangen wird. Der Master-Knoten wird somit gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eine Neuübertragung des Signals zum Zeitpunkt t₃ ausführen. Dieses Signal wird durch den Slave-Knoten (wieder) empfangen, und zum Zeitpunkt t₄ hat der Slave-Knoten zum Sendemodus (TX) gewechselt und sendet wieder ein Bestätigungssignal. Dieses wird durch den Master-Knoten empfangen, der nachfolgend wie oben erläutert zum Zeitpunkt t₅ in den Startmodus gebracht wird. Der Slave- Knoten wartet wie oben erläutert bis zum Zeitpunkt t₆, bevor er in den Schlafmodus eingeht.
Es versteht sich, dass der Stormverbrauch seitens des Slave-Knotens weiter reduziert werden kann, indem man die Zeit reduziert, in der der Slave während des Wartens auf mögliche Neuübertragungen aktiv ist, z. B. in der Periode vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₆, oder stattdessen der Periode von einem erfolgreichen Empfang eines Signals von einem Master-Knoten und einer Sendung eines Bestätigungssignals bis zum Zeitpunkt t₆.
Bei einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung wird der Slave-Knoten dafür gesteuert, den Schlafmodus zu initiieren, wenn ein Signal von einem Master-Knoten empfangen und ein Bestätigungssignal gesendet wurde. Da der Slave-Knoten das Signal von dem Master-Knoten erfolgreich empfangen, z. B. den Inhalt des Datenrahmens korrekt empfangen hat, ist zu erwarten, dass das Bestätigungs-Rücksignal auch durch den Master-Knoten empfangen wird. Somit arbeitet eine solche modifizierte Ausführungsform im Wesentlichen mit demselben oder nur einem etwas geringeren Erfolgsniveau als die erste Ausführungsform und wird eine weiter verbesserte Stromreduktion aufweisen.
Eine weitere modifizierte Ausführungsform, die auch einen niedrigeren Stromverbrauch als die in 2 und 3 dargestellte Ausführungsform aufweist, aber mit einem höheren Grad an Effizienz als die oben beschriebene modifizierte Ausführungsform ist in 4 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform wird der Slave-Knoten dafür gesteuert, eine Anzahl von Empfangsschlitzen, zum Beispiel einen, zwei usw., nachdem er ein Bestätigungssignal gesendet hat, zu warten, bevor er in den Schlafmodus eintritt.
Wie in 4 veranschaulicht, hat der Masterknoten, nachdem der Master- und Slave-Knoten zum zuvor angegebenen Zeitpunkt t₁ aktiviert wurden, ein Signal gesendet, das der Slave-Knoten korrekt empfangen hat. Der Slave-Knoten hat wie oben erläutert zum Zeitpunkt t₂ ein Bestätigungs-Rücksignal gesendet. Dieses hat der Master-Knoten jedoch nicht empfangen und folglich hat der Master-Knoten zum Zeitpunkt t₃ zum Sendemodus gewechselt und ein neues Signal gesendet. Dieses neugesendete Signal wird – bei den dargestellten Beispielen – durch den Slave-Knoten empfangen, der zum Zeitpunkt t₄ ein Bestätigungssignal sendet. Das Bestätigungssignal wird durch den Master-Knoten empfangen, der gemäß der Erfindung zum Zeitpunkt t₅ in den Schlafmodus gebracht wird. Der Slave-Knoten wartet dann wie gezeigt für einen Empfangsschlitz, z. B. bis zum Zeitpunkt t₆, bevor er in den Schlafmodus eintritt. Hätte der Master-Knoten das Bestätigungssignal nicht empfangen, würde er das Signal neu gesendet haben, und da sich der Slave-Knoten in dem jeweiligen Zeitschlitz im Empfangsmodus befindet, hätte er das Signal empfangen und würde deshalb nicht zum Zeitpunkt t₆ in den Schlaf gebracht worden sein, sondern hätte zum Sendemodus gewechselt, um wieder ein Bestätigungssignal zu senden. Auf diese Weise, d. h. wenn der Slave-Knoten dafür gesteuert wird, mindestens für einen Empfangsschlitz zu warten, bevor er in den Schlafmodus eintritt, wird normalerweise sichergestellt, dass beide Knoten die nächste Polling-Zeit kennen, bevor sie in den Schlafmodus eintreten.
Es ist jedoch offensichtlich, dass eine maximal zulässige Anzahl von Zeitschlitzen festgelegt werden muss, z. B. entsprechend der oben erwähnten vorbestimmten Anzahl von Neusendungen.
In den oben beschriebenen Fällen war mindestens ein Nicht-Empfang eines Signals einbezogen, obwohl es sich versteht, dass, wenn das Signal von dem Master-Knoten in dem ersten Zeitschlitz nach einer Schlafmodusperiode durch den Slave-Knoten empfangen wird, und wenn das Bestätigungssignal in dem nächsten Zeitschlitz korrekt durch den Master empfangen wird, dann gemäß der Erfindung der Master z. B. zum Zeitpunkt t₃ in den Schlafmodus gebracht wird. Der Slave-Knoten kann wie oben veranschaulicht sofort nach mindestens einem weiteren Zeitschlitz in den Schlafmodus gebracht werden, oder an einem Zeitpunkt, der einer vorbestimmten Anzahl von Neusendungen entspricht. Es sind andere Ausführungsformen und Details davon möglich, wie Fachleuten erkennbar sein wird.
Obwohl wie oben beschrieben Vorsichtsmaßnahmen getroffen wurden, um sicherzustellen, dass beide in dem oben beschriebenen zeitgesteuerten Poll-Modus-Verfahren und -System einbezogenen Knoten Informationen bezüglich der nächsten Polling-Time erhalten, können ungewöhnliche Umstände usw. zu einem Verlust der Synchronität führen.
Zum Beispiel empfängt der Slave möglicherweise keine Informationen bezüglich der nächsten Polling-Time ungeachtet der Neusendungen, weil die vorbestimmte Anzahl der Neusendungen überschritten wurde, bevor die Nachricht (korrekt) empfangen wurde. In diesem Fall erkennt die Steuereinrichtung sowohl in dem Master- als auch in dem Slave-Knoten, dass die Synchronisation verloren wurde, d. h. dass keine neue Polling-Zeit arrangiert oder vereinbart wurde, da der Master keine Bestätigung von dem Slave empfangen hat und der Slave keine die nächste Polling-Zeit anzeigende Nachricht registriert hat.
In diesem Fall wechseln beide Knoten zu einem anderen Betriebsmodus, um eine Kommunikation herzustellen, wodurch die Synchronisation wiedergewonnen werden kann. Zum Beispiel können beide Knoten zu einem Lang-Präambelmodus wechseln.
Dies wurde in 5 veranschaulicht, worin die Funktionalität eines Master- und Slave-Knotens bei einer solchen Ausführungsform dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t₁ sind beide Knoten nach einer Schlafmodusperiode funktionsfähig und es werden aufeinanderfolgende Sende- und Empfangsversuche ausgeführt, bis zum Zeitpunkt t₇ die maximale vorbestimmte Anzahl von Schlitzen erreicht wurde. Sowohl der Master als auch der Slave oder genauer gesagt die Steuereinrichtungen dieser werden die Fehlersituation erkannt haben und ändern den Betriebsmodus beider Knoten in einen Lang-Präambelmodus um. Wie gezeigt, sendet der Master ein Signal mit einer langen Präambel, gefolgt durch einen Nutzinformationsrahmen zum Zeitpunkt t₉. Die lange Präambel ermöglicht es angehenden Slaves, in jeweiligen Zeitschlitzen in einen Empfangsmodus einzutreten. Somit wird angenommen, dass der fragliche Slave-Knoten zum Zeitpunkt t₈ einen Empfangsmodus initiiert. Er detektiert die gesendete Präambel von dem Master-Knoten, wodurch angezeigt wird, dass eine Kommunikation mit dem jeweiligen Slave-Knoten angefordert wird, und der Slave-Knoten bleibt daraufhin im Empfangsmodus, bis die Nutzinformationen, die einen die nächste Polling-Zeit anzeigende Nachrichtenteil umfassen, zum Zeitpunkt t₁₀ empfangen wurden. In dem Zeitschlitz von t₁₀ bis zum Zeitpunkt t₁₁ sendet der Slave-Knoten ein Bestätigungssignal zu dem Master-Knoten, der zu einem Empfangsmodus gewechselt hat. Wenn der Master-Knoten das Bestätigungssignal (korrekt) empfängt, wird er wie angegeben in den Schlafmodus gebracht. Der Slave-Knoten kann wie zuvor erläutert sofort in den Schlafmodus eintreten, nach mindestens einem weiteren Zeitschlitz, wie zum Beispiel zum Zeitpunkt t₁₂, oder nach einer Periode, die der vorbestimmten Anzahl von Neusendungen entspricht. Es versteht sich, dass nun Synchronisation wiederhergestellt wurde.
Eine andere Fehlersituation träte auf, wenn der Slave- Knoten die nächste Polling-Zeit empfangen hat, aber der Master-Knoten keine Bestätigung von dem Slave empfangen hat. Diese Situation ist in 6 dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ sind beide Knoten wie oben beschrieben nach einer Schlafmodusperiode funktionsfähig und es werden aufeinanderfolgende Sende- und Empfangsversuche ausgeführt, bis zum Zeitpunkt t₇ die maximale vorbestimmte Anzahl von Schlitzen erreicht wurde. Nur der Master oder genauer gesagt die Steuereinrichtung des Master-Knotens wird die Fehlersituation erkannt haben und den Betriebsmodus in einen Lang-Präambel-Modus umändern. Wie gezeigt, sendet der Master ein Signal mit einer langen Präambel, gefolgt durch einen Nutzinformationsrahmen zum Zeitpunkt t₉. Der Slave-Knoten wird jedoch gemäß dem zeitgesteuerten Poll-Modus arbeiten und zum Beispiel sofort nach dem Zeitpunkt t₇ wie dargestellt in den Schlafmodus eintreten. Zum nächsten Polling-Zeitpunkt tritt der Slave-Knoten in den Empfangsmodus ein, in dem er gemäß dem zeitgesteuerten Poll-Modus für die vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen, z. B. bis zum Zeitpunkt t₁₃, bleibt, da er keinen Nachrichten-Datenrahmen von dem Master-Knoten empfangen hat. Der Slave-Knoten oder genauer gesagt die Steuereinrichtungen davon werden nun erkannt haben, dass Synchronität verloren wurde, und werden wie angegeben zu einem Lang-Präambelmodus wechseln. Bei dem dargestellten Beispiel tritt der Slave zum Zeitpunkt t₈ in einen Empfangsmodus ein, detektiert die von dem Master gesendete Präambel und bleibt im Empfangsmodus, bis zum Zeitpunkt t₁₀ die Nutzinformationen empfangen wurden. Der Slave-Knoten wird wie oben in Verbindung mit 5 erläutert vom Zeitpunkt t₁₀ bis zum Zeitpunkt t₁₁ ein Bestätigungssignal in einem Sendemodus senden und wenn der Master-Knoten dieses nicht empfängt, treten beide Knoten in den Schlafmodus ein, und zwar der Slave-Knoten möglicherweise wie dargestellt nach einer Empfangsmodusperiode (RX). Es versteht sich, dass der Slave-Knoten während der ersten von dem Master-Knoten gesendeten langen Präambel nicht unbedingt in Kommunikation mit dem Master-Knoten eintreten wird. In diesem Fall bleiben beide Knoten in dem Lang-Präambelmodus, bis die Kommunikation wiedergewonnen wurde.
Ferner versteht sich, dass abhängig davon, ob die jeweiligen Signale korrekt empfangen werden oder nicht, wie in Verbindung mit 2–4 erläutert die nach dem Zeitpunkt t₁₀ durchgeführte Kommunikation, z. B. nachdem eine Kommunikation unter Verwendung des Lang-Präambelmodus hergestellt wurde, mehrere Zeitschlitze aufeinanderfolgender Sende- und Empfangsschlitze umfassen kann.
Es versteht sich, dass ein Master-Knoten mit mehr als einem Slave-Knoten kommunizieren kann und dass der Master-Knoten Einrichtungen zur Vermeidung möglicher Zeitkollisionen umfasst, z. B. durch Auswählen verschiedener Polling-Zeitwerte für die jeweiligen Slave-Knoten. Ferner kann der Master-Knoten in der Lage sein, Polling-Zeitwerte zufällig zu wählen, z. B. durch Auswählen von Polling-Zeiten z. B. zwischen 250 s und 350 s, während ein mittlerer Poll-Zeitwert von z. B. 300 s aufrechterhalten wird. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit der Kollision in einem System mit mehr als einem Master-Knoten vermieden.
Ferner versteht sich, dass, obwohl die Erfindung oben unter Verwendung von Knoten mit der Fähigkeit zur Durchführung einer bidirektionalen Kommunikation beschrieben wurde, die Erfindung von Systemen benutzt werden kann, die Knoten umfassen, die nur in der Lage sind, unidirektionale Kommunikation auszuführen. Im Folgenden sollen einige wenige Beispiele hierfür erläutert werden.
Ein Sender in einem unidirektionalen System kann gemäß einem Lang-Präambelmodus arbeiten, z. B. durch Senden eines Nachrichtenrahmens mit einer langen Präambel der Länge von z. B. 500 ms. Dadurch entsteht natürlich Stromverbrauch seitens des Senders, der höher als der Stromverbrauch in einer entsprechenden bidirektionalen Situation wie oben beschrieben ist. Der Nachrichtenrahmen, z. B. der Nutzinformationsteil des Rahmens, umfasst jedoch Daten, die z. B. eine nächste Übertragungszeit anzeigen, wodurch es dem Empfänger ermöglicht wird, nach dem Empfang der Nachricht in einen Schlafmodus einzutreten. Der Empfänger wird wie oben beschrieben dafür gesteuert, zu oder unmittelbar vor der in der vorausgehenden Nachricht angezeigten Übertragungszeit wieder aktiviert zu werden, so dass eine beträchtliche Stromersparnis erzielt werden kann. Ein solches System wird als Ganzes eine Stromersparnis erzielen, die größer als die Stromersparnis ist, die z. B. von einem gemäß einem Lang-Präambelmodus arbeitenden System erzielt wird.
Sollte in einem solchen System die Synchronität verloren gehen, z. B. wenn der Empfänger die nächste Nachricht nicht (korrekt) empfängt und deshalb keine Informationen bezüglich der nächsten Übertragungszeit empfangen hat, kann der Empfänger in einen Betrieb gemäß einem Lang-Präambelmodus eintreten, z. B. in dem er für eine kurze Dauer von z. B. 10 ms während einer Lang-Präambelperiode von z. B. 500 ms aktiv ist. Der Empfänger bleibt in diesem Modus, bis eine Nachricht von dem Sender empfangen wurde, die eine Anzeige der nächsten Zeit der Übertragung umfasst. Der Empfänger kann nun wieder gemäß dem Zeitsteuerungs-Poll-Modus arbeiten, z. B. in den Schlafmodus eintreten und zur nächsten Übertragungszeit wieder aktiviert werden.
Als Alternative können wenn Synchronität verloren wurde sowohl der Sender als auch der Empfänger gemäß dem Normalbetriebsmodus arbeiten, bis Synchronität wiedergewonnen wurde, z. B. bis der Empfänger Informationen bezüglich der nächsten geplanten Übertragungszeit empfangen hat. Der Slave-Knoten wird einen höheren Stromverbrauch aufweisen als beim Betrieb gemäß dem Lang-Präambelmodus, aber der Sender – der Master – wird einen niedrigeren Stromverbrauch aufweisen als beim Betrieb gemäß einem Lang-Präambelmodus, da er keine relativ lange Präambel senden muss. Ferner kann erwartet werden, dass auf diese Weise Synchronität relativ schnell wiedergewonnen wird, so dass relativ schnell nach einem Verlust der Synchronität wieder in den zeitgesteuerten Poll-Modus eingetreten werden kann.
Es sind andere optionale Betriebsschemata möglich, wenn der Zeitsteuerungs-Poll-Modus gemäß der Erfindung in einem unidirektionalen System verwendet wird, wie Fachleuten offensichtlich sein werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kommunikationssystems, enthaltend mindestens einen Sender (2, 8, 10) und mindestens einen Empfänger (4, 6, 12, 14), gekennzeichnet durch Empfangen eines Signaldatenrahmens (TX), der von einem Sender zu einer durch einen vorher empfangenen Datenrahmen angezeigten Zeit gesendet wurde, wobei der empfangene Datenrahmen eine die Zeit der Übertragung für einen nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information enthält, Registrieren der die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigenden Information durch den den Signaldatenrahmen (TX) empfangenden Empfänger, und Ermöglichen eines Übergangs in einen Stromsparzustand zumindest des Senders oder des Empfängers, wenn kein Datenrahmen übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information auf eine Zeitperiode bezieht, die dem Signaldatenrahmen (TX) folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information auf einen Zeitpunkt bezieht, welcher sich auf eine an jedem Knoten oder an mindestens einem der einbezogenen Knoten erzeugte Zeitreferenz bezieht.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender in den Stromsparzustand gebracht wird nachdem er die Übertragung des Signaldatenrahmens (TX) beendet hat.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender in den Stromsparzustand gebracht wird, nachdem er die Übertragung des Signaldatenrahmens (TX) beendet hat und nachdem er ein Bestätigungssignal von dem Empfänger empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender so gesteuert wird, dass er zu – oder vor – der durch die die Zeit für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigenden Information angezeigten Zeit des Sendens in einen Normalbetriebsmodus gebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger in den Stromsparzustand gebracht wird, nachdem er den Signaldatenrahmen (TX) empfangen hat.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger in den Stromsparzustand gebracht wird, nachdem er den Signaldatenrahmen (TX) empfangen hat und ein Bestätigungssignal gesendet hat.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger in den Stromsparzustand gebracht wird, nachdem er den Signaldatenrahmen (TX) empfangen, ein Bestätigungssignal gesendet und eine Zeit für eine neuerliche Übertragung gewartet hat.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger so gesteuert wird, dass er zu – oder vor – der durch die die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information angezeigten Zeit der Übertragung in einen Normalbetriebsmodus gebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Schritte umfaßt eines Wiederaufnehmens einer Synchronisation im Falle, dass der Empfänger die zeitanzeigende Information nicht empfangen hat, oder in dem Falle, dass der Sender keine Bestätigung von dem Empfänger über den Empfang der zeitanzeigenden Information empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Wiederaufnehmens einer Synchronisation den Schritt eines Änderns des Betriebsmodus des Senders bis eine Kommunikation mit dem Empfänger hergestellt worden ist, wonach ein Normalbetriebsmodus wiederaufgenommen wird, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Wiederaufnehmens einer Synchronisation den Schritt eines Änderns des Betriebsmodus des Empfängers bis eine Kommunikation mit dem Sender hergestellt worden ist, wonach ein Normalbetriebsmodus wiederaufgenommen wird, umfassen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsparzustand des Senders und/oder des Empfängers einen Modus niedrigen Stromverbrauchs eines Hochfrequenzbetriebsteils, z. B. eines Hochfrequenzsenders bzw. eines Empfängers umfaßt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger jeweils einen Teil eines eine Sende/Empfänger-Anordnung umfassenden Knotens bilden kann.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem mindestens zwei Knoten umfaßt, von denen jeder mindestens einen Sender und/oder einen Empfänger zur drahtlosen Übertragung, z. B. Hochfrequenzübertragung umfaßt.
Kommunikationssystem umfassend mindestens einen Sender (2, 8, 10) und mindestens einen Empfänger (4, 6, 12, 14), wobei der mindestens eine Sender (2, 8, 10) für die Möglichkeit des Sendens von Information, die sich auf die Zeit der Übertragung eines späteren Signals bezieht, ausgelegt ist, und wobei der mindestens eine Empfänger (4, 6, 12, 14) geeignet ist, dass er in einen Stromsparzustand gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender (2, 8, 10) zur Möglichkeit des Einschließens von Information in einen Signaldatenrahmen (TX) ausgelegt ist, wobei die Information die Zeit der Übertragung für einen nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigt, wenn er den Signaldatenrahmen (TX) zu dem mindestens einen Empfänger (4, 6, 12, 14) sendet, wobei der mindestens eine Empfänger (4, 6, 12, 14) eine Steuereinrichtung umfaßt, um eine Zeitsteuerung in Abhängigkeit von der die Zeit der Übertragung für ein späteres Signal anzeigenden Information durchzuführen, und wobei das System eine Einrichtung umfaßt zum Herbeiführen eines Übergangs des mindestens einen Senders (2, 8, 10) oder des mindestens einen Empfängers (4, 6, 12, 14) in einen Stromsparzustand, wenn kein Datenrahmen übermittelt wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger eine Zeitgebereinrichtung umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Empfänger eine Steuereinrichtung umfaßt zum Umschalten zwischen mindestens zwei Betriebsmoden in Abhängigkeit von einem empfangenen Datenrahmen, der die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information umfaßt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender eine Steuereinrichtung umfaßt zum Umschalten zwischen mindestens zwei Betriebsmoden in Abhängigkeit von einem gesendeten Datenrahmen, der die Zeit der Übertragung für den nächsten, nachfolgenden Datenrahmen anzeigende Information umfaßt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Betriebsmoden einen Normalbetriebsmodus und einen Schlafmodus, z. B. einen stromsparenden Modus umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlafmodus des Senders und/oder des Empfängers einen Modus niedrigen Stromverbrauchs eines Hochfrequenzbetriebsteils umfaßt.
Kommunikationssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender oder der mindestens eine Empfänger eine Batteriestromversorgungseinrichtung umfaßt.
Kommunikationssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender oder der mindestens eine Empfänger eine Steuereinrichtung umfaßt zum Bestimmen eines Mangels an Synchronität und eine Einrichtung zum Initiieren eines Synchronisationswiederaufnahmeprozesses.
Kommunikationssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das System dafür ausgelegt ist, entsprechend einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 zu arbeiten.
Verwendung des Systems gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25 zum Aktualisieren von Meßwerten in Steuerungs-, Anforderungs- und/oder Abfragesystemen.