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Die vorliegende Erfindung ist auf
ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Aktivitäten von Nebenstationen
in einem Kommunikationsnetz gerichtet, in dem jede beliebige Anzahl
Hauptstationen jederzeit unabhängig
die Steuerung übernehmen kann,
und insbesondere auf ein Überwachungssystem
für ein
Nety aus Stationen, die Daten-, Video- und/ oder Telefonsignale
unter Verwendung von Medien übertragen,
in dem jede der Kommunikationsstationen zur Überwachung und/oder Steuerung
der Aktivitäten
einer anderen Station verwendet werden kann.
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Ein Überwachungssystem für ein Netz
aus Kommunikationsstationen hat typischerweise eine Hauptstation
zur Steuerung und Überwachung
des Status der anderen Stationen (hierin kollektiv als Nebenstationen
bezeichnet) im Netz. Jede Station im Netz, einschließlich der
Nebenstationen, kann Meldungen senden und empfangen, die an eine
oder mehrere der anderen Stationen adressiert sind. Die Hauptstation
sendet Befehle an die Nebenstationen und verfolgt ihren Status.
So kann beispielsweise eine Hauptstation in New York den Status
einer entfernten unbemannten Anlage in West Virginia steuern und überwachen,
indem sie Befehle wie Anweisungen, eine Funktion auszuführen, und
periodische Informationsanforderungen (z. B. Funktionsfähigkeit aller
Anlagenteile, Kommunikationsrückstand,
unberechtigtes Betreten der Einrichtung etc.) sendet. Die Hauptstation
kann jedes geeignete Kommunikationsmittel für die Kommunikation mit den
Nebenstationen verwenden, einschließlich Funk, drahtgebundene Übertragungswege,
Orts- oder Fernnetzverbindungen etc. Jede Station kann eine geeignete
Computerausrüstung
enthalten (z. B. einen Prozessor, ein Modem etc.), um Funktionen
im Netz ausführen
zu können,
sowie eine geeignete Sende- und Empfangsausrüstung für die Daten-, Video-, Telefonsignale
und die Befehle. Typischerweise sendet eine Station bei Empfang
eines Befehls eine Antwortmeldung an den Sender.
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Solche Systeme haben mehrere Nachteile. Fordert
z. B. die Hauptstation Statusinformationen an und sind diese Informationen
von der Nebenstation bereitgestellt worden, löscht die Nebenstation die übergebenen
Informationen (als "gepufferte" oder "mit Zeitstempel versehene
Informationen" bekannt). Danach
würde keine
andere eine Statusanforderung sendende Station die vorigen Informationen
erhalten, sondern empfängt
den aktuellen Status (als "on
the fly" (momentan)
bekannt); (seitens der Nebenstation sind schließlich die Informationen an
die einzige Station geliefert worden, die sie kennen muss). Sollte ferner
eine Nebenstation das Netz überwachen
müssen,
könnte
sie wahrscheinlich die Fragen und Antworten nicht zusammen hören und
wäre deshalb nicht
in der Lage, den Status anderer Stationen zu bestimmen. Eine Nebenstation,
die auf eine Anforderung für
den Status eines Antennenkopplers antwortet, kann einfach nur "aufwärts" und "abwärts" antworten. Ohne
die Frage zu kennen, wäre
ein Zuhörer nicht
in der Lage, Schlüsse
aus der Übertragung
zu ziehen.
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Während
außerdem
solche Systeme die Funktionen der Hauptstation zwar angemessen unterstütren können, bieten
sie keine Flexibilität,
so dass die Funktionen der Hauptstation von einer Nebenstation ausgeführt werden
können;
so muss beispielsweise ein Wartungstechniker an einer Nebenstation
wissen, wie eine bestimmte Maßnahme,
die er vornimmt, den Rest des Netzes beeinflusst; er kann dieses
Wissen aber nur erhalten, wenn er eine getrennte Kommunikationsverbindung
mit der Hauptstation einrichtet, über die ihm die Netrreaktion
bestenfalls verzögert übermittelt
wird.
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Wie offensichtlich ist, spielt die
Hauptstation eine wichtige Rolle im Betrieb des Netres und es sind verschiedene
Reservesysteme für
die Hauptstation entwickelt worden. So könnte beispielsweise eine der Nebenstationen
so konfiguriert werden, dass sie die Aufgaben der Hauptstation übernimmt,
falls diese ausfällt.
Obwohl dieses System zwar in der Anschaffung eine kostengünstige Option
ist, ist es nicht wahrscheinlich, dass es in der Lage ist, die Nebenstation schnell
genug als Hauptstation online zu schalten, um Steuerungslücken und
den Verlust von Daten zu verhindern.
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Ein teurer Ansatz ist die Bereitstellung
von Doppelhauptstationen, die beide online als Hauptstationen arbeiten.
Dabei kennt allerdings die eine Station nicht die Aktionen der anderen,
so dass die meisten Befehle der Hauptstation doppelt erfolgen. Ein Netz,
das beispielsweise in New York und Chicago eine Hauptstation hat,
würde an
eine Nebenstation in West Virginia doppelte Statusanforderungen
schicken. Außerdem
sind solche Systeme aufgrund von den beiden Hauptstationen innewohnenden
Synchronisierungs- (Verbindungsund Protokoll-)-Problemen schwer
einzurichten und zu warten.
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Vorhandene Überwachungssysteme mit mehr
als einer Hauptstation bieten außerdem keine besondere Flexibilität bei der
Netzauslegung und/oder Neukonfiguration. Bei dem Stand der Technik
entsprechenden Systemen kann z. B. nach dem Einrichten der Netrkonfiguration
(einschließlich
der Anzahl Hauptstationen) die Anzahl und/oder Konfiguration der
Hauptstationen später
nicht mehr (oder nur unter erheblichen Schwierigkeiten) geändert werden, um
geänderten
Anforderungen zu entsprechen.
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Das System und das Verfahren der
vorliegenden Erfindung können
in vorhandenen Computernetzen mit mehreren Nebenstationen implementiert
werden, die Befehle von einer Hauptstation empfangen, wie z. B.
in Orts- oder Fernnetzen. Insbesondere und unter Bezugnahme auf 1 kann das System und das
Verfahren der vorliegenden Erfindung Anwendung in Kommunikationsnetzen
mit mehreren Stationen wie die in 1 dargestellten Stationen
N1 bis N26 finden. Die Stationen können linear, stern- oder schleifenförmig angeordnet
sein und jede beliebige Anordnung der Verbindungen untereinander
haben. In einem vorhandenen Kommunikationsnetr, in dem die vorliegende
Erfindung verwendet werden kann, übertragen die Stationen Daten
mittels Mikrowellen-Funkübertragung.
Solche Netze sind hirneichend bekannt. Siehe beispielsweise das
Netz gemäß US-A-4319338.
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Der Begriff Kommunikationsnetr wie
er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein gesamtes Netz aus
Stationen, die untereinander Daten austauschen, oder auf einen Abschnitt
eines solchen Netzes (z. B. eine der Schleifen L1 bis L3 in 1), der unter der Steuerung
des Überwachungssystems
der vorliegenden Erfindung steht.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein neuartiges System und Verfahren zur Überwachung
eines Kommunikationsnetzes mit mehreren Hauptstationen bereitzustellen,
durch die die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme beseitigt werden,
und ein neuartiges System und Verfahren zur Überwachung eines Kommunikationsnetzes
bereitzustellen, bei denen eine beliebige Anzahl Hauptstationen
unabhängig
voneinander jederzeit versuchen können, die Kontrolle über die
Nebenstationen auszuüben.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines neuartigen Systems und Verfahrens
zur Überwachung
eines Kommunikationsnetres, in dem mehrere Hauptstationen aktiv und
kontinuierlich die Kommunikation zwischen Stationen im Netz überwachen,
sowie ein neuartiges System und Verfahren zur Überwachung eines Kommunikationsnetzes
bereitzustellen, in dem Befehle von mehreren Hauptstationen in Befehlsanwortsignalen
identifiziert werden, so dass die Hauptstationen den Status der
Nebenstationen kennen.
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Die Erfindung besteht aus einem Überwachungssystem
für ein
Kommunikationsnetz mit einer Mehrzahl Stationen, die über ein
Kommunikationsmedium kommunizieren, wobei das System aufweist:
eine
Mehrzahl Stationen, die als Hauptstationen gleichzeitig arbeiten,
um die Steuerung einer Mehrzahl anderer Stationen als Nebenstationen
durch Senden von Befehlen an diese zu versuchen, Antwortmittel in
jeder dieser Nebenstationen zum Senden eines Signals, das eine Angabe
des Befehls selbst und Statusinformationen enthält über das Kommunikationsmedium
als Antwort auf einen an diese gesendeten und von einer der Hauptstationen empfangenen
Befehl, wobei das Signal den empfangenen Befehl identifiziert, und
Identifizierungsmittel in jeder der Hauptstationen zum Empfangen
des Signals und Identifizieren des empfangenen Befehls im Signal,
so dass jede Hauptstation die von jeder anderen Hauptstation gesendeten
Befehle kennt, wobei die Identifizierungsmittel eine Nachschlagetabelle
mit den Befehlen, die von den Hauptstationen an die Nebenstationen
gesendet werden können,
aufweisen.
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Die Erfindung besteht auch aus einem
Verfahren zur gleichzeitigen Steuerung des Betriebs einer Mehrzahl
Nebenstationen mit einer Mehrzahl Hauptstationen, die in einem Kommunikationsnetz über ein
Kommunikationsmedium verbunden sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet
ist durch den Schritt der Bereitstellung von Mitteln in jeder Nebenstation
zum Senden von Signalen über
das Kommunikationsmedium als Antwort auf von den Hauptstationen
empfangene Befehle, wobei die von den Nebenstationen gesendeten
Signale den Befehl zur Abfrage der Nebenstationen aufweisen, so
dass jede Hauptstation die von den anderen Hauptstationen gesendeten
Befehle und Statusinformationen kennt, wobei die Signale durch Identifizierungsmittel
in jeder Hauptstation überwacht
werden, so dass jede Hauptstation den Status jeder Nebenstation
kennt, wobei die Identifizierungsmittel eine Nachschlagetabelle verwenden,
die die Befehle, die von den Hauptstationen an die Nebenstationen
gesendet werden können,
enthält.
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Es wird auf das zum Stand der Technik
gehörige
Dokument EP-A-0328435 verwiesen, das ein Verfahren zur Übertragung
einer Informationsmeldung in einem Informationsübertragungsnetz aus mehreren
Hauptstationen und mindestens einer Nebenstation zwischen mindestens
zwei durch das Übertragungsnetz
verbundenen Stationen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug beschreibt,
dadurch gekennzeichnet, dass jede Meldung mindestens ein Anfangsfeld,
ein Bit zur Kennzeichnung der Meldung und ein Datenfeld enthält, wobei
diese Meldung in ihrer Gesamtheit von der Hauptstation oder auf äquivalente
Weise nach einem identischen Rahmenformat teilweise von der Hauptstation,
die zumindest den Anfang überträgt, und
teilweise von der Nebenstation, die das Datenfeld überträgt, übertragen
wird.
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Außerdem wird auf das zum Stand
der Technik gehörige
Dokument EP-A-0467569 verwiesen, das ein aus Endeinheiten bestehendes
Schaltnetr beschreibt, zwischen denen Meldungen fließen. Die Endeinheiten
sind miteinander direkt verbunden (über LAN's (local area networks) – Ortnetre)
oder über
gemeinsame Schaltknoten durch Verbindungen in der Ebene 0 (L0);
die Knoten sind über
Verbindungen in der Ebene 1 (L1) miteinander verbunden; und die
Knoten sind zu Bereichen gruppiert, die über Verbindungen in der Ebene
3 (L3) miteinander verbunden sind. Von einer in einen Knoten eingehenden Meldung
wird der Zielbereichscode mit dem Code des Knotenbereichs verglichen,
und eine Bereichs-/Anschlusstabelle oder eine Endeinheits-/Anschlusstabelle
dient zum Nachschlagen des Ausgangsanschlusses zur Endeinheit, des
nächsten Knotens
im Bereich oder des nächsten
Bereichs. Eine Logikschaltung bestimmt die Eingangs- und Ausgangsebenen
(L0 → L0,
L0 → L1,
... L2 → L2)
und die Kombination wird zusammen mit anderen bestimmten Einzelheiten
der Meldung protokolliert. Die Meldungen werden auf diese Weise überwacht,
d. h. ihr Durchgang wird aufgezeichnet, wenn sie Ebenen der Hierarchie überqueren.
Vorausgesetzt, das Netz verhält
sich einwandfrei, werden die Meldungen genau gezählt und nach den Strecken,
die sie durch das Netz zurücklegen,
klassifiziert.
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Die Erfindung wird nunmehr beispielhaft
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; es
zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Kommunikationsnetzes, in dem die vorliegende
Erfindung angewendet werden kann;
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2 ein
Blockdiagramm einer Datenpaketstruktur;
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3 Ausführungsformen
der Stationen der vorliegenden Erfindung.
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Das System und das Verfahren der
vorliegenden Erfindung können
in einem Kommunikationsnetr mit mehreren Stationen verwendet werden,
die über
ein Kommunikationsmedium kommunizieren wie die oben beschriebenen.
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Bei dem System und dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung ist die traditionelle Abgrenzung zwischen
Nebenstation und Hauptstation wie sie im Stand der Technik üblich ist,
aufgehoben worden. Alle oder einige der Stationen im Netz können Hauptstationen
sein und alle oder einige dieser Hauptstationen können andere
Funktionen haben (z. B. die Funktio nen einer Nebenstation). Jede
Hauptstation der vorliegenden Erfindung kann, sofern ihr die Privilegien
einer Hauptstation übertragen
werden, die gleichen Funktionen ausführen wie die einzelne Hauptstation
der Systeme im Stand der Technik; das heißt, sie kann den Status der
Nebenstationen überwachen
und Befehle zur Steuerung ihres Betriebs ausgeben.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik
enthält die
vorliegende Erfindung mehrere Hauptstationen, die alle die Kommunikation
unter den Stationen im Netz überwachen
und die den Status jeder anderen Station, sei es eine Haupt- oder
Nebenstation, bestimmen können
(wird auf Nebenstationen Bezug genommen, sind damit auch diejenigen
Hauptstationen gemeint, die Funktionen von Nebenstationen erfüllen). Ferner
kann jede Hauptstation der vorliegenden Erfindung, sofern ihr die
Privilegien einer Hauptstation übertragen
werden, jederzeit versuchen, die Steuerung unabhängig über alle Nebenstationen zu übernehmen.
Es ist zu beachten, dass die Fähigkeit,
alle Funktionen einer Hauptstation, die Bestandteil der vorliegenden
Erfindung sind, durch die einer Station von einer Netzsteuerung
(z. B. kann eine Station der vorliegenden Erfindung die Privilegien
zur Überwachung
des Status der anderen Stationen, aber nicht die Privilegien zur
Ausgabe von Betriebsbefehlen erhalten) übertragenen Privilegien eingeschränkt sein können. Dessen
ungeachtet ist die Flexibilität,
durch die jede Station eine Hauptstation werden kann, eine deutliche
Verbesserung der vorliegenden Erfindung. Die Hauptstationen der
vorliegenden Erfindung werden ungeachtet der ihnen übertragenen
Privilegien als solche bezeichnet.
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Damit die Hauptstationen den Status
der Nebenstationen überwachen
können, übertragen
die Nebenstationen als Antwort auf den Empfang eines Befehls von
einer Hauptstation ein Signal, das die Identifizierung des empfangenen
Befehls enthält. Vorzugsweise
ist die Identität
des Befehls in dem Signal enthalten, das normalerweise von einer
Nebenstation als Antwort auf einen Befehl gesendet wird, obwohl
dies nicht erforderlich ist. Jede Hauptstation überwacht das die Stationen
verbindende Kommunikationsmedium und registriert, speichert oder
vermerkt auf andere Weise die Identifizierung des Befehls und der
Antwort, so dass jede Hauptstation den Status der Stationen im Netz
kennt. Die Antwortsignale identifizieren die Art des Befehls und
enthalten ausreichende Informationen, so dass jede überwachende
Hauptstation den Befehl so rekonstruieren könnte, als hätte sie ihn selbst erzeugt.
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Zum Beispiel in einem Netz mit einem
Protokoll, das das Senden von Signalen in Paketen über das
Kommunikationsmedium erfordert, wobei die Pakete enthalten:
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Zieladresse/Senderadresse/Schleifeneintrittsadressen/Daten/Prüfsumme enthält ein Antwortsignal
von einer Nebenstation, die einen Befehl von einer Hauptstation
der vorliegenden Erfindung empfängt,
ein Befehlskennzeichen im Paket. Das Protokoll kann auf verschiedene
Weise geändert
werden, z. B. zu:
Adresse der Sende-Hauptstation/Adresse der
Antwort-Nebenstation/ Schleifeneintrittsadressen/Daten/Befehlskennzeichen/Prüfsumme wie
in 2 dargestellt.
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Das Befehlskennzeichen kann verschiedene Formen
annehmen, wobei bevorzugte Ausführungsformen
kurz aber verständlich
sind. So kann beispielsweise der für die Hauptstationen verfügbare Befehl
in eine Nachschlagetabelle eingetragen werden, auf die sowohl die
Neben- als auch die Hauptstationen zugreifen können (oder in jede Station
kopiert werden)Das Protokoll enthält Anweisungen für den Zugang
zur Nachschlagetabelle, so dass der Befehls rasch identifiziert
werden kann. Den Befehlen können
numerische oder alphanumerische Kennzeichen zugeordnet werden (z.
B. kann eine Anforderung für
den Status eines Antennenkopplers der Befehl "A12" sein).
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform,
die sinnvoller sein kann, wenn durch die Anzahl der Befehle eine
Nachschlagetabelle unbrauchbar wird, können die Befehle codiert werden,
obwohl zur Codierung/Decodierung der Befehle ein gewisser zusätzlicher
Rechenaufwand für
die Haupt- und/oder Nebenstation erforderlich werden kann. Zur Codierungsund
Decodierungsberechnung kann jedes verfügbare Verschlüsselungssystem
angewendet werden. Die Befehle können
im Antwortsignal von der Nebenstation auch wiederholt (z. B. rückübertragen) werden,
obwohl dies etwas zu Lasten der Übertragungszeit
geht.
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Jede Station kann neu konfiguriert
werden, indem erforderlichenfalls ein Computerprozessor hinzugefügt wird,
damit sie die Überwachungsfunktion ausführen kann.
Typischerweise wird jedoch keine Neukonfiguration erforderlich,
da die meisten Stationen in vorhandenen Kommunikationsnetzen bereits über eine
ausreichende Rechenkapazität
verfügen. Jede
Hauptstation muss in der Lage sein, die physikalische Verbindung
einer Hauptstation zu gestatten und die Aktivität des Systems logisch zu erkennen. Die
Harris Farinon Canada, Inc., Dorval, Quebec, Kanada, stellt beispielsweise
ein Farscan-Netzmanagementsystem sowie universelle digitale ferngesteuerte Alarmanlagen
her.
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Was das spezifische Protokoll betrifft,
kann die Paketstruktur in geeigneter Weise die in 2 dargestellte Form haben. Wie in Fig.
dargestellt kann das Paket eine Zielkennzeichnung, eine Quellenkennzeichnung,
eine Knoteneintrittskennzeichnung, Daten, andere Kennungen und eine
Befehlskennzeichnung in der angegebenen Reihenfolge enthalten.
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Im Betrieb versucht jede Hauptstation,
die Steuerung über
die Nebenstationen im Netz auszuüben.
Eine der Hauptstationen sendet als erste einen Befehl an eine Nebenstation
und jede andere Hauptstation, die dabei ist, den gleichen Befehl
an dieselbe Nebenstation zu senden, würde durch ihre Überwachungsfunktion
erkennen, dass der Befehl bereits gesendet wurde, und bricht den
Versuch ab. Die zweite Hauptstation würde jedoch den Status der Nebenstation
aktualisieren. Sollte der gleiche Befehl von zwei Hauptstationen
gesendet werden (z. B. in dem Fall, in dem die zweite Hauptstation
den Befehl sendete, bevor das Antwortsignal von der Nebenstation
empfangen wurde), kann die Nebenstation angewiesen werden, den zweiten
Befehl zu ignorieren oder erneut zu antworten. Alle Hauptstationen
können
identische Anweisungen enthalten (sie können z. B. Klone sein), um
widersprüchliche
Befehle zu vermeiden.
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Im Netz kann jede beliebige Anzahl
Hauptstationen vorgesehen werden und falls die Nebenstationen anpassbar
sind, können
alle Stationen Hauptstationen sein (wobei einige oder alle auch
Funktionen der Nebenstationen ausführen). Die Hauptstationen brauchen
nicht direkt miteinander außerhalb
des normalen Netrwerksteuerung zu kommunizieren, da die Aktionen
der übrigen
Hauptstationen identisch mit denen der ausgefallenen Hauptstation
sind.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
kann eine Hauptstation mit Nebenstationsfähigkeit selektiv zu einer Nebenstation
ohne Hauptstationsfähigkeit geändert werden,
indem z. B. die Hauptstationsfunktionen vom Netz getrennt werden.
Dieses Merkmal kann sinnvoll sein, wenn mehr Stationen als erforderlich
Hauptstationsfähigkeit
haben, und Energie, Übertragungszeit
etc. durch Deaktivieren der überzähligen Hauptstationen
eingespart werden können.
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Wie aus 3 ersichtlich kann eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mehrere Stationen 20 enthalten,
die über
ein Kommunikationsmedium 22 kommunizieren. Die Stationen 20 können Sender 24 haben,
die eine Antwort auf einen Befehl von einer Hauptstation senden,
wobei die Antwort das Kennzeichen des empfangenen Befehls enthält, sowie
Monitore 26, die Empfänger 28 zum
Empfangen der Antworten von anderen Stationen ent halten können, und
Geräte 30 wie
Nachschlagetabellen oder Decodieren zum Identifizieren des Befehls.
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Ein Überwachungssystem für ein Netz
aus Kommunikationsstationen wird bereitgestellt, in dem eine Antwort
auf eine Anfrage an eine Station von einer Mehrzahl anderer Stationen
im Netz empfangen und interpretiert werden kann. Bei Empfang eines Befehls
von einer Hauptstation sendet eine Nebenstation ein Antwortsignal,
das die Identität
des Befehls enthält.
Jede Hauptstation überwacht
das Netz und verfolgt den Status jeder Nebenstation, indem deren
Status bei Empfang eines der die Befehlsidentität enthaltenden Antwortsignale
aktualisiert wird. Jede Hauptstation arbeitet unabhängig und
alle Stationen können
Hauptstationen sein. Die mehreren Hauptstationen können jeweils
versuchen, die Steuerung über
die Nebenstationen im Netz zu übernehmen.