DE69020105T2 - Datenübertragungssystem. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem mit einem Abfragegerät und einer Anzahl Antwortgeräte, wobei die Antwortgeräte durch individuelle Adressierung mit dem Abfrageferät kommunizieren können um Information aus den Antwortgeräten auszulesen und/oder Information in die Antwortgeräte einzuschreiben, sogar wenn mehr als nur ein Antwortgerät in der Lese/Schreibzone des Abfragegeräts liegt.
- Übertragungssysteme der obengenannten Art werden in vielen Situationen verwendet, wenn eine bestimmte Art von Identifizierung erwünscht ist. Eskortspeichersysteme bei der Materialbehandlung und bei der Produktion, Container- und Fahrzeugidentifikation, Identifikation von Gegenständen bei Sortieren und soweiter können als Beispiele genannt werden. Ein anderes Beispiel ist Personenidentifikation, beispielsweise mit der Absicht, nur autorisierte Personen zutritt zu einer Abteilung zu gestatten wenn Beschränkingen vorliegen über das Recht einzutreten und gleichzeitig eine Registrierung von jedem Eintretenden zu erhalten.
- Einige der heutigen Übertragungssysteme arbeiten in der Weise, daß das Abfragegerät das Antwortgerät aktiviert, das dadurch mit der Übertragung von Information zu dem Abfragegerät anfängt. Wenn es mehr als nur ein Antwortgerät gibt innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes, d.h. innerhalb des Bereiches zum Lesen und Schreiben, entstehen Probleme. Eine etwaige Situation ist die, in der das Signal von einem der Antwortgeräte über das Andere dominiert und das Abfragegerät kann während günstige Umstände das dominierende Signal interpretieren. Informationen von den anderen Antwortgeräten werden da nicht erhalten. Eine andere Möglichkeit ist, daß die Antwortgeräte innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes einander stören, so daß nicht ausgelesen werden kann und dadurch die Information von allen Antwortgeräten innerhalb der Lese/Schreibzone nicht erscheinen.
- Eine Lösung, die eine bestimmte Verbesserung der Informationsübertragung liefert und entsprechend dem einleitenden Teil dieser Beschreibung ist, den Antwortgeräten individuelle Adressen zzuordnen und die Antwortgeräte selektiv zu adressieren.
- Die Anzahl Adressen muß beschränkt sein, so daß die aufeinanderfolgende Adressierung der Antwortgeräte nicht als solange dauert. Bei Systemen mit viel Antwortgeräten als nur ein Antwortgerät muß dieselben Adresse zugeführt werden. Dabei gibt es ein Risiko, daß mehr als nur ein Antwortgerät, das dieselbe Adresse hat, in der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes vorhanden ist, was der Sitautions ähnelt, die obenstehend beschrieben wurde mit mehr als nur einem Antwortgerät innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes dazuführt, daß information von einigen Antwortgeräten nicht erscheint.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Übertragungssystem zu erhalten, das auf zuverlässige und schnelle Art und Weise für eine große Anzahl von Antwortgeräten sorgen kann und sogar in dem Fall, wo mehr als nur ein Antwortgerät gleichzeitig sich in der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes befindet.
- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung erfüllt durch ein Übertragungssystem, das das Kennzeichnen aufweist, daß zum Adressieren eines Antwortgerätes die Sender/Empfangereinheit des Abfragegerätes dazu vorgesehen ist, einen Startcode zu übertragen, daß die Antwortgeräte innerhalb der Lese/Schreibzone dazu vorgesehen sind, einen Antwortcode zu übertragen mit einer Zeitverzögerung, die von der Adresse des Antwortgerätes abhängig ist über die Sende/Empfangseinheit als Antwort auf einen detektierten Startcode, daß das Abfragegerät abhängig von der gemessenen Verzögerungszeit der empfangenen Antwortcodes dazu vorgesehen ist, die Adressen der innerhalb der Lese/Schreibzone antwortenden Antwortgeräte zu bestimmen, wonach, wenn ein betreffendes Antwortgerät adressiert worden ist, zwischen dem adressierten Antwortgerät und dem Abfragegerät eine informationsübertragung stattfinden kann. Durch Verwendung eines Startcodes und zeitverzögerten Antwortcodes wird schnell Information erhalten über die Frage, welche Adressen die Antwortgeräte innerhalb der Lese/Schreibzone haben. Es reicht dann diese Antwortgeräte Einzeln zu adressieren für Informationsübertragung zwischen den adressierten Antwortgeräten und dem Abfragegerät.
- Es ist erwünscht, daß die Zeitverzögerung zwischen den Einzelnen zeitverzögerten Antwortcodes möglichst gering ist, damit das Übertragungssystem schnell arbeitet. Aber dies kann dazu führen, daß das Abfragegerät neue Antwortcodes enthält bevor der vollständige vorhergehende Code erhalten worden ist. Eine derartige Situation tritt in dem Fall auf, daß die Zeitverzögerung zwischen zwei Antwortcodes in Antwort auf den Startcode geringer ist als die Dauer der Antwortcodes oder dieser Dauer entspricht. Die Dauer ist zu einer wesenflichen Teil abhängig von der charakteristischen Länge des Antwortcodes. In der obenstehenden Beschreibung wurde den Zeitverzögerungen, die durch die Abstände zwischen dem Abfragegerät und den Antwortgeräten verursacht wird, durch die Tatsache daß diese Zeitverzögerungen im Vergleich zu den gegenseitigen Zeitverzögerungen der Antwortcodes in den Anwendungsbereichen für das betreffende Übertragungssystem vernachläßigt worden können.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vermieden, daß in dem Abfragegerät zusammenstoßende Antwortcodes dazu führen, daß die Antwort von einem oder mehreren Antwortgeräten nicht erscheint. Die bevorzugte Ausführungsform weist dazu das Kennzeichen auf, daß das Abfragegerät die Adressen der Antwortgeräte bestimmt und zwar in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitverzögerung der empfangenen Antwortcodes und der gemessenen kontinuierlichen Länge der empfangenen Antwortcodes und daß das Abfragegerät aus der gemessenen kontinuierlichen Länge der empfangenen Antwortcodes die Größe der Adreßgebiete bestimmt, in denen die Adresse für die antwortenden Antwortgeräte liegt und durch Verwendung der gemessenen Zeitverzögerung die Adressen in den betreffenden Adreßgebieten bestimmt, wonach die Antwortgeräte mit den Adressen in den betreffenden Adreßgebieten für informationsübertragung adressiert werden. Im Falle kollidierender Antwortcodes werden alle Antwortgeräte nach einander adressiert, was zu einem Antwortcode während der Kollision führen kann und es wird vermieden, daß eines der Antwortgeräte überschlagen wird. Adressierte Antwortgeräte innerhalb eines Adressengebietes, das nicht mit der Adressierung überstimmt, werden als Antwortgeräte betrachtet, die nicht innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes liegen.
- Das erfindungsgemäße Übertragungssystem eignet sich durchaus für Personenidentifikation, bietet aber auch Vorteile in allen Anwendungsbereichen, in denen eine Anzahl Antwortgeräte von dem Abfragegerät erreicht werden kann. Im Falle von Personenidentifikation handelt es sich oft um eine Vielzahl von Personen und es ist dabei wesentlich, daß diese alle registriert sind. Die Tatsache, daß mehrere Personen an der Prüfstelle gruppenweise zusammen kommen können, bietet kein Hindernis, weil das Übertragungssystem mehrere Antwortgeräte innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes erledigen kann.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- Figur 1 ein erfindungsgemäßes Übertragungssystem,
- Figur 2 eine detaillierte Darstellung einer etwaigen Ausführungsform der Detektormittel in dem Übertragungssystem nach Figur 1, und
- Figur 3 ein Zeitdiagramm für ein Abfragegerät, Figur 3a, für fünf verschiedene Antwortgeräte, Figur 3b-3f, in Zusammenarbeit.
- Figur 1 zeigt ein Übertragungssystem. In dem System ist ein Abfragegerät 1 und Anzahl Antwortgeräte, von denen ein Antwortgerät 2 dargestellt ist, vorgesehen. Das Abfragegerät 1 enthält eine Sender/Empfangereinheit 3 zum Senden und/oder Empfangen von Information unterschiedlicher Art, wie Codes, Adressen und Informationsnachrichten. Die Information wird auf geeignete und bekannte Weise moduliert und dies wird an dieser Stelle nicht näher beschrieben da es für einen Fachmann als allgemein bekannt betrachtet wird. Das Abfragegerät 1 enthält weiterhin eine Sende/- Empfangsantenne 4, Detektionsmittel 5 und Speichermittel 6. Das dargestellte Antwortgerät 2 enthält eine Sender/Empfangereinheit 7, Detektionsmittel 8, Speichermittel 9, Verzögerungsmittel 10 und eine Antenne 11.
- In dem Übertragungssystem wird jedem Antwortgerät in dem Intervall 0 bis n, wobei n eine Anzahl Antwortgeräte in dem System oder eine größere Zahl ist, eine einzige Adresse zugeordnet. Die Kommunikation zwischen dem Abfragegerät 1 und den Antwortgeräten wird durch eine Übertragung eines Startcodes von dem Abfragegerät gestartet. In der dargestellten Ausführungsform wird der Startcode in den Speichermitteln 6 gespeichert, von woraus er bereit gemacht wird zur Aussendung über die Antenne 4 in mittels der Sender/Empfangereinheit 3 modulierten Form. Ein Antwortgerät 2 in der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes erhält den Startcode, der von dem Abfragegerät 1 über die Antenne 11 ausgesendet worden ist. Wenn die Detektormittel 8 den empfangenen Startcode detektieren wird ein Prozeß in dem Antwortgerät gestartet um einen Antwortcode zu übertragen. Nach der dargestellten Ausführungsform wird der Antwortcode bereit gemacht von den Speichermittein 9 um in Verzögerungsmitteln 10 verzögert zu werden und zwar in einem Ausmaß, daß von dem Antwortgerät zugeordneten Adresse abhängig ist. Weiterhin kann eine zusätzliche feste Verzögerung eingeführt werden. Der verzögerte Antwortcode wird über die Antenne 11 ausgesendet mit Hilfe der Sender/Empfangereinheit 7. Durch die Antwortgeräte gesendete Antwortcodes werden von dem Abfragegerät detektiert, das in den Detektormitteln 5 die Antwortzeitverzögerung bestimmt, d.h. die verstrichene Zeit von der Aussendung eines Startcodes bis zum Empfang eines Antwortcodes in dem Abfragegerät, und die Antwortlänge, d.h. die Länge der empfangenen Antwort. Wenn Information vorliegt über die Antwortzeitverzögerung ist es möglich, Information zu erhalten über die Adresse zu dem Antwortgerät, das einen Antwortcode von den Speichermitteln sendet. Aus der Antwortlängeninformation wird erhalten, ob es mehr als nur einen kollidierenden Antwortcode gibt oder einen einzelnen Antwortcode. Wenn die Antwortcodes kollidieren, gibt die Antwortlänge weiterhin die Größe des Adressengebietes an, das zu den Antwortcodes gehört. Es wird vorausgesetzt, daß das Abfragegerät die Antwortlänge der gesendeten Antwortcodes kennt und eine Antwort mit einer größeren Länge gibt auf entsprechende Weise an, daß zwei oder mehrere Antwortcodes kollidieren. In den Speichermitteln wird angegeben, in welchem Adressengebiet Kollisionen vorhanden sind. Wenn die Antwortzeit verstrichen ist für alle in dem Übertragungssystem möglichen Adressen, startet das Abfragegerät mit der Adressierung der Antwortgeräte. Für einen unzweideutig empfangenen Antwortcode, d.h. nicht kollidierende Antwortcodes, wird die Adresse für antwortende Antwortgeräte unmittelbar aus den Speichermitteln 6 fertig gemacht zur Übertragung. Wenn das Antwortgerät adressiert worden ist, kann die restliche Informationsübertragung zwischen dem adressierten Antwortgerät und dem Abfragegerät stattfinden. Für Adressengebiete mit kollidierenden Antwortcodes adressiert das Abfragegerät jede Adresse innerhalb des Adressengebietes. Die Adressen können, wie im Falle nicht kollidierender Antwortcodes von den Speichermitteln bereit gemacht werden. Eine Antwort von einem adressierten Antwortgerät, die nicht aufgetreten ist, wird derart betrachtet, daß kein Antwortgerät mit dieser Adresse innerhalb der Lese/- Schreibzone des Abfragegerätes vorhanden ist. Meistens gibt es nur einige nichtantwortende Adressen und die Gesamtadressierungszeit wird dadurch kaum beeinflußt. Die aufeinaderfolgende Adressierung der Antwortgeräte, durchgeführt durch das Übertragungssystem, führt zu einer ungestörten Kommunkation mit jedem Antwortgerät innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes. In dem Übertragungssystem können viele Antwortgeräte mit einzelnen Adressen gleichzeitig versehen werden, da die Kommunikationszeit ziemlich niedrig sein wird und abhängi von der Anzahl Antwortgeräte in dem System und innerhalb der Lese/Schreibzone.
- Die Detektormittel 5 nach Figur 1 werden untenstehend anhand der Figur 2 beschrieben. In den Detektormitteln 5 befindet sich ein Startcodedetektor 12, der detektiert, wenn ein Startcode von den Speichermitteln von der Sender/Empfangereinheit übertragen wird. Der Startcodedetektor 12 started einen Zähler 14, wenn der Startcode übertragen wird. Der Zähler wird durch einen Impulsgenerator 17 in Vorwärtrichtung gezählt. Ein Antwortcodedetektor 13 detektiert die Antwortcodes, die von den Antwortgeräten gesendet werden und verursacht eine Ausleseung des Zählers 14, wenn dieser diese Antowrtcodes detektiert. Mit dem Von dem Zähler 14 ausgelesenen Wert als Eingangssignal für die Speichermittel 6 wird die Adresse des betreffenden Antwortgerätes von diesen Speichermitteln erhalten. Der Antwortcodedetektor startet ebenfalls einen Zähler 15, der ebenfalls durch den Impulsgenerator 17 in Vorwärtsrichtung gezählt wird. Der Zähler 15 wird angehalten, ausgelesen und rückgestellt, wenn der Antwortcodedetektor 13 nicht weiter eine Antwortcodeübertragung detektiert mittels eines Inverters 16, der zwischen dem Antwortcodedetektor 13 und dem Zähler 15 vorgesehen ist. Das von dem Zähler 15 gelieferte Zählergebnis enthält Information in bezug auf die GrOße des Adressengebietes, in dem die Antwortgeräte, die auf den Antwortcode antworten, liegen und das Zählergebnis wird dazu genutzt, die Anzahl aufeinanderfolgender Antwortstationsadressen in den Speichermitteln 6 zur Übertragung benutzt wird.
- In Figur 3 ist ein Zeitdiagramm für ein Abfragegerät dargestellt, Figur 3a, und für fünf verschiedene Antwortgeräte, Figur 3b-3f. In dem zu beschreibenden Beispiel wird vorausgesetzt, daß diese fünf Sender und keine andere innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes zu dem beschriebenen Zeitpunkt vorhanden sind. Die fünf Antwortgeräte sind untenstehend durch 2b-2f bezeichnet entsprechend der Bezeichnung in den betreffenden Figuren. Zu dem Zeitpunkt 0 überträgt das Abfragegerät einen Startcode 20 mit einer Dauer ts. Das Antwortgerät 2b antwortet auf den Startcode 20 dadurch, daß ein adressenabhäniger Antwortcode 21 erzeugt wird. Der Antwortcode wird mit einer Zeitverzögerung t&sub1; = tc+m1tb übertragen, wobei tc eine feste Verzögerung ist, m1 die Adresse für das Antwortgerät 2b und tb die Zeit um die Antwortzeitverzögerung einen Schritt aufwärts zu zählen und kann die Zeit sein zum Übertragen eines Daten- oder Adressenbits in dem System. Die Antwortstation 2c antwortet auf den Startcode 20 dadurch, daß eine Adresse übertragen wird und zwar abhängig von dem Antwortcode 22, der um ti = tc+mitb verzögert ist, wobei mi die Adresse ist für das Antwortgerät 2c. Das Antwortgerät 2d antwortet auf den Startcode dadurch, daß eine Adresse übertragen wird abhängig von dem Antwortcode 23, der um tj = tc+mjtb verzögert ist, wobei mj die Adresse für den Sender 2d ist. Der Sender 2e antwortet auf den Startcode dadurch, daß eine Adresse übertragen wird abhängig von dem Antwortcode 24, der um tj+2 = tc+mj+&sub2;tb verzögert ist, wobei mj+&sub2; die Adresse für das Antwortgerät 2e ist. Das Antwortgerät 2f antwortet auf den Startcode 20 dadurch, daß eine Adresse übertragen wird abhängig von dem Antwortcode 25, der um tn = tcmntb verzögert ist, wobei mn die Adresse für das Antwortgerät 2f ist. Aus den dargestellten Zeitdiagrammen dürfte einleuchten, daß die Antwortcodes 23 und 24 kollidieren, während die restlichen Antwortcodes unzweideutig zur Bestimmung der betreffenden Adressen der Antwortgeräte benutzt werden können. Die Antwortstationen 2d und 2e mit kollidierenden Antwortcodes 23 und 24 werden betrachtet, als gehören sie demselben Adressengebiet. Wenn die Antwortzeit für alle Antwortgeräte verstrichen ist, d.h. wenn das Antwortgerät mit der Adresse mn die Möglichkeit hat, den Antwortcode zu übertragen, startet das Abfragegerät mit der Adressierung der Antwortgeräte mit übertragenen Antwortcodes eine erste Adressierung 26 mit einer Dauer ta adressiert das Antwortgerät 2b. Der Adressierung folgt eine Informationsübertragung 32 zwischen dem Antwortgerät 2b und dem Y. Eine zweite Adressierung 27 startet eine Informationsübertragung 33 zwischen dem Antwortgerät 2c und dem Y. Eine dritte Adressierung 28 startet eine Informationsübertragung 34 zwischen dem Antwortgerät 2d und dem Abfragegerät. Eine vierte Adressierung 29 startet überhaupt keine Informationsübertragung. Das adressierte Antwortgerät liegt nicht innerhalb der Lese/Schreibzone des Abfragegerätes, gehört jedoch zu einem Adressengebiet, das den Antwortgeräten 2d und 2e gemeinsam ist. Eine fünfte Adressierung startet Informationsübertragung 35 zwischen dem Antwortgerät 2e und dem Abfragegerät. Eine sechste Adressierung 31 startet eine Informationsübertragung 36 zwischen dem Antwortgerät 2f und dem Abfragegerät. In den gezeigten Zeitdiagrammen wird die Dauer tr für die Informationsübertragung zwischen dem Antwortgerät und dem Abfragegerät durch die zu übertragende Informationsmenge bestimmt. Für das untenstehende Zahlenbeispiel wird tr als konstant vorausgesetzt, was die Ausgangsdiskussion nicht beeinflußt und weiterhin eine normale Situation ist.
- Bei einem Übertragungssystem mit nur einem Antwortgerät innerhalb der Schreib-Lesezone des Abfragegerätes wird die Kommunikationszeit tk in wesentlichen durch den nachfolgenden Ausdruck bestimmt.
- Tk = ts+tc+ntb+ta+tr+tk1
- wobei:
- ts die Dauer des Startcodes ist,
- tc eine feste Verzögerung der Antwortcodes des Antwortgerätes ist,
- n die Anzahl in dem System benutzter Adressen ist,
- tb die Dauer um die Antwortzeitverzögerung einen Schritt aufwärts zu zählen ist und kann die Dauer der Übertragung eines Daten- oder Adressenbits in dem System sein,
- ta die Dauer für einen Adressencode,
- tr die Dauer für eine Informationsübertragung zwischen dem Antwortgerät und dem Abfragegerät,
- tk1 die für Brechnungen in dem Abfragegerät und dem Antwortgerät aufgebrauchte Zeit.
- Die nachfolgenden annährenden Werte können gelten in einem realistischen Zahlenbeispiel:
- ts = 0,16 ins (2 Bytes)
- tc = 0 ms
- n = 1000 ms
- tb = 0,01 ms
- ta = 0,16 ms (2 Bytes)
- tr = 2,56 ins (das Auslesen von 32 Bytes)
- tk1 = 0 ms.
- Mit den Werten Tk = 12.88 ins erhalten. Im Falle von zwei Antwortgeräten mit Adressen, die nahbei sammenliegen innerhalb der Lese/Schreibzone muß die Größe des Adressengebietes, erforderlich um abgetastet zu werden, bestimmt werden. In dem oben als Beispiel gegebenen Fall ist das Adressengebiet mj bis mj+2 und auf entsprechende Weise wird die folgende Zeitmenge zu der Koinmunikationszeit für Inforinationsübertragung zwischen den Antwortgeräten und dem Abfragegerät wie folgt addiert:
- ta+tt+ta+tr
- wobei tt die Zeit ist, in der das Abfragegerät eine Antwort von dein adressierten Antwortgerät erwartet bevor er eine neue Adresse sendet. Wenn tt 0,25 ms beträgt, wird die nachfolgende Addierung von Zeitverbrauch erhalten:
- 0,16+0,25+0,16+2,56 = 3,13 ms.
- Entsprechend dem gesamten Zeitverbrauch ist 12,88+3,13 etwa 16 ms, d.h. 8 ms für jedes Antwortgerät, was durchaus akzeptierbare Werte sind für die betreffende Anwendungsbereiche. Es sei insbesondere erwähnt, daß der Durchschnittzeitverbrauch für jedes Antwortgerät abnimmt, wenn mit einer zunehmenden Anzahl von Antwortgeräten innerhalb der Lese/Schreibzone kommuniziert wird.
Claims (2)
1. Übertragungssystem mit einem Abfragegerät (1) und einer Anzahl
Antwortgeräte (2), wobei die Antwortgeräte durch individuelle Adressierung mit dem
Abfrageferät kommunizieren können, wenn sie sich in einer Lese-/Schreibzone
desselben befinden, um Information aus den Antwortgeräten auszulesen und/oder Information
in die Antwortgeräte einzuschreiben, sogar wenn mehr als nur ein Antwortgerät in der
Lese/Schreibzone des Abfragegeräts liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Adressieren eines Antwortgerätes die Sender/Empfangereinheit (3) des Abfragegerätes dazu
vorgesehen ist, einen Startcode zu übertragen, daß die Antwortgeräte innerhalb der
Lese/Schreibzone dazu vorgesehen sind, einen Antwortcode zu übertragen mit einer
Zeitverzögerung, die von der Adresse des Antwortgerätes abhängig ist über die
Sende/Empfangseinheit (7) als Antwort auf einen detektierten Startcode, daß das
Abfragegerät abhängig von der gemessenen Verzögerungszeit der empfangenen
Antwortcodes dazu vorgesehen ist, die Adressen der innerhalb der Lese/Schreibzone antwortenden
Antwortgeräte zu bestimmen, wonach, wenn ein betreffendes Antwortgerät adressiert
worden ist, zwischen dem adressierten Antwortgerät und dem Abfragegerät eine
informationsübertragung stattfinden kann.
2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abfragegerät die Adressen der Antwortgeräte bestimmt und zwar in Abhängigkeit von
der gemessenen Zeitverzögerung der empfangenen Antwortcodes und der gemessenen
kontinuierlichen Länge der empfangenen Antwortcodes und daß das Abfragegerät aus
der gemessenen kontinuierlichen Länge der empfangenen Antwortcodes die Größe der
Adreßgebiete bestimmt, in denen die Adresse für die antwortenden Antwortgeräte liegt
und durch Verwendung der gemessenen Zeitverzögerung die Adressen in den
betreffenden Adreßgebieten bestimmt, wonach die Antwortgeräte mit den Adressen in den
betreffenden Adreßgebieten für informationsübertragung adressiert werden.
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