-
Die
Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung von Gütern und insbesondere auf die
Verfolgung von Gütern,
einschließlich
Waren und Fahrzeugen, die das Global Positioning System (GPS) benutzen.
Zwar sind Waren ein Beispiel von Gütern, die verfolgt werden sollen,
aber Cargo-Container, Container-Trucks und Schienenfahrzeuge, in
denen die Waren transportiert werden, sind ihrerseits Güter, die
verfolgt werden müssen.
-
Waren,
die von einer Fertigungsanlage, Warenhaus oder Eintrittshafen zu
einem Ziel transportiert werden, werden normalerweise verfolgt,
um ihre zeitgerechte und sichere Auslieferung sicherzustellen. Die
Verfolgung wurde bisher teilweise durch Verwendung von Transportdokumenten
und verhandelbaren Instrumenten ausgeführt, von denen einige mit den
Waren wandern und andere durch Post oder Kurier zu einem Empfangsziel
gesendet werden. Diese Papierverfolgung sorgt für eine Aufzeichnung, die nur
bei der sicheren Auslieferung und der Annahme der Waren abgeschlossen
ist. Während
des Transits besteht jedoch häufig
eine Notwendigkeit, den Ort und die Position der Waren zu kennen.
Die Kenntnis des Ortes der Waren kann zur Bestandssteuerung, Planung
und Überwachung
verwendet werden.
-
Spediteure
haben Information über
den Ort der Waren geliefert, indem sie ihre Fahrzeuge verfolgen, wobei
sie wissen, welche Waren auf diesen Fahrzeugen geladen sind. Waren
werden häufig
beispielsweise auf Transport-Container oder Container-Trucks geladen,
die ihrerseits auf Schienenfahrzeuge verladen werden. Es sind verschiedene
Vorrichtungen verwendet worden, um diese Fahrzeuge zu verfolgen.
Im Falle von Schienenfahrzeugen sind passive Radiofrequenz (RF)-Transponder, die
auf den Wagen angebracht sind, verwendet worden, um die Abfrage
von jedem Wagen, wenn er an einer Zwischenstation vorbeiläuft, zu
erleichtern und die Identifikation des Wagens zu liefern. Diese
Information wird dann durch ein abgestrahltes Signal oder eine Landleitung
zu einer Zentralstation gesendet, die die Orte der Wagen verfolgt.
Diese Technik ist jedoch nachteilig, denn während ein bestimmter Schienenwagen
für eine
ausgedehnte Zeitperiode auf einem Abstellgleis bleibt, fährt er an
keiner Zwischenstation vorbei. Darüber hinaus sind Installationen
von Zwischenstationen teuer und erfordern einen Kompromiss, der
Zwischenstatio nen zu Folge hat, die in unterschiedlichen Abständen installiert
sind, die von dem Schienenweg abhängen. Somit variiert die Genauigkeit
der Ortsinformation von Ort zu Ort auf dem Schienenweg.
-
Kürzlich sind
mobile Verfolgungseinheiten verwendet worden zum Verfolgen verschiedener
Fahrzeugtypen, wie beispielsweise Zügen. Eine Kommunikation wurde
durch ein mobiles Zellentelefon oder eine RF Funkverbindung bereitgestellt.
Diese mobilen Verfolgungseinheiten werden im Allgemeinen auf der
Lokomotive installiert, die eine einfache Energiequelle bereitstellt.
Jedoch ist im Falle von Transport-Containern, Container-Truckanhängern und
Schienenfahrzeugen eine ähnliche
Energiequelle nicht einfach verfügbar.
Mobile Verfolgungseinheiten, die an Containern und Fahrzeugen befestigt
sein könnten,
müssen
leistungseffizient sein, um für
einen sicheren und ökonomischen
Betrieb zu sorgen. Üblicherweise
enthält
eine mobile Verfolgungseinheit ein Navigationsset, wie beispielsweise
einen Global Positioning System (GPS)-Empfänger oder einen anderen geeigneten
Navigationsset, der auf Navigationssignale anspricht, die durch
einen Satz von Navigationsstationen gesendet werden, die entweder
Raum-basiert oder Erd-basiert sein können. In jedem Fall ist das
Navigationsset in der Lage, Daten zu liefern, die den Fahrzeugort
auf der Basis der Navigationssignale angeben. Zusätzlich kann
die Verfolgungseinheit einen geeigneten elektromagnetischen Sender
aufweisen zum Senden der Fahrzeugortdaten und anderer Daten zu einem
entfernten Ort, die von Abtastelementen an Bord des Fahrzeugs gewonnen
werden. Gegenwärtige
Verfahren der Güterlokalisierung
erfordern, dass jeder verfolgte Gegenstand einzeln mit Hardware
ausgerüstet
ist, die den Ort ermittelt und an eine Zentralstation berichtet.
Auf diese Weise ist jedes verfolgte Gut vollständig "unwissend" über
andere Güter,
die transportiert werden, oder deren mögliche Relation zu ihm selbst.
Beim Berichten an die Zentralstation erfordert ein derartiges System
eine Bandbreite, die sich etwa auf die Anzahl der berichteten Güter bemisst.
Der Geräte-Energieverbrauch
von einem gesamten derartigen System bemisst sich ebenfalls nach
der Anzahl der verfolgten Güter.
Da ferner sowohl das Navigationsset als auch der Sender Vorrichtungen
sind, die, wenn sie gespeist sind, im Allgemeinen einen großen Teil
der gesamten elektrischen Energie benötigen, der von der mobilen
Verfolgungseinheit verbraucht wird, ist es wünschenswert, die entsprechenden
Raten zu steuern, bei denen diese Vorrichtungen auf entsprechende
Weise aktiviert werden, und ihre entsprechenden Tastverhältnisse
zu begrenzen, um so den gesamten Energieverbrauch der mobilen Verfolgungseinheit
zu minimieren.
-
Die
modernsten Güterverfolgungssysteme
sind Land-basierte Systeme, wobei eine Funkeinheit auf dem Gut Information
an Zwischenstationen von einem festen Netzwerk sendet, wie beispielsweise
dem mobilen Funknetzwerk auf dem öffentlichen Land oder einem
Zellen-Netzwerk. Diese Netzwerke haben keine allgemein verbreitete Überdeckung,
und die Güterverfolgungseinheiten
sind teuer. Ein Satelliten-basiertes Truck-Verfolgungssystem, das
von Qualcomm Inc., bekannt als OMNITRACS, entwickelt ist, ist in
den Vereinigten Staaten und Kanada in Betrieb. Dieses System erfordert
eine spezialisierte direktionale Antenne und wesentliche Energie
zum Betrieb, während
der Fahrzeugort, abgeleitet von zwei Satelliten, mit einer Genauigkeit
von etwa ein Viertel Kilometer erhalten wird. Ein Schienenfahrzeug-Positioniersystem,
das in dem US-Patent 5,129,605 für
Burns u. a. beschrieben ist, ist auf der Lokomotive von einem Zug
installiert und verwendet zur Lieferung von Eingangssignalen zum
Generieren eines Ortsberichtes einen GPS Empfänger, einen Rad-Tachometer,
Transponder und manuelle Eingaben von dem Lokomotiven-Ingenieur. Das Schienenfahrzeug-Positioniersystem
von Burns u. a. ist nicht auf einfache Weise für eine Verwendung mit Batterieenergie anpassbar
und ist deshalb ungeeignet für
Anwendungen, die nicht Lokomotiven-basiert sind.
-
Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ortszonen-Netzwerk von verfolgten
Gütern
bereitzustellen, das minimale Energie und Bandbreite benutzt, damit
eine große
Anzahl von Gütern
in einer praktikablen Art und Weise verfolgt werden kann.
-
Gemäß der Erfindung
wird ein mobiles örtliches
Netzwerk (LAN) unter einer Anzahl von mobilen Folge- bzw. Verfolgungseinheiten
in großer
Nähe ausgebildet.
Güter werden
näherungsweise
gemäß ihrer
Verbindung in dem mobilen LAN angeordnet, wobei der exakte Ort von
wenigstens einem Netzknoten bekannt ist. Jedes verfolgte Gut kann
die Fähigkeit
haben, unabhängig
seinen Ort zu ermitteln und an eine Zentralstation zu berichten,
und jedes Gut hat auch die Fähigkeit,
lokal mit anderen kooperativen Gütern über das
LAN zu kommunizieren. Aufgrund der natürlichen Mobilität der verfolgten
Güter ist
das LAN ein drahtloses Netzwerk, das vorzugsweise energiearme Spreizspektrum-Transceiver
verwendet. Das LAN ist dynamisch rekonfigurierbar, so dass, wenn
andere kooperative Güter
in diese Nähe
kommen, sie in das Netzwerk eintreten können, und wenn sich andere
wegbewegen, können
sie das Netzwerk verlassen.
-
Innerhalb
des Netzwerkes wird ein Protokoll hergestellt, das einem der Güter zuordnet,
der "Master" zu sein, und anderen
zuordnet, "Slaves" zu sein. Das Master-Gut übernimmt
die Verantwortung zum Ermitteln seiner exakten geographischen Position.
Dies kann über
LORAN, OMEGA, Global Positioning System (GPS) oder andere Navigationshilfen
geschehen. Wenn sie in einem LAN arbeiten, berichten die Slave-Güter ihre Identifikation
(ID) an das Master-Gut gemäß dem lokalen
Protokoll und ermitteln nicht ihren eigenen Ort, um Energie zu sparen.
Der Master berichtet an die Zentralstation seinen Ort und ID und
auch die ID von jedem der anderen Güter in dem LAN. Die Zentralstation
kann dann wissen, dass die jedem ID zugeordneten Güter sich
innerhalb des Kommunikationsbereiches von der durch den Master berichteten
geographischen Position befinden. Eine Ungewissheit über den
Ort des Slave-Gutes ist durch die bekannte mögliche geographische Ausdehnung
von dem LAN begrenzt, die a priori bekannt ist.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein Schienenfahrzeugort und das Verfolgungssystem
von unabhängigen
mobilen Verfolgungseinheiten gebildet, die an Schienengüterwagen
befestigt sind. Diese Verfolgungseinheiten sind batteriegespeist
und haben Global Positioning Satellite (GPS) Empfangs- und Kommunikations-Sendevermögen. Die
Einheiten haben eine extrem niedrige Energie aufweisende Funkdatenverbindung
zwischen Einheiten auf dem Güterwagen,
die in großer
Nähe sind
(etwa 1 Km). Diese Funkverbindung gestattet, dass Einheiten, die
Teil des gleichen Zuges sind, Information teilen. Die Teilung von Information
gestattet die Verwendung von einem einzigen GPS Empfänger und
einem einzigen Kommunikationssender. Da die GPS Empfangs- und Kommunikationssendefunktionen,
die die meiste Energie verbrauchenden Aufgaben sind, die von den
Einheiten ausgeführt
werden, verkleinert diese Informationsteilung die mittlere Leistung,
die von den Einheiten auf dem Zug verbraucht wird. Die Systemsicherheit
wird signifikant verstärkt,
wenn man Einheiten mit inoperativen GPS Empfängern oder Kommunikationssendern
weiterhin Orts- und Verfolgungsinformation über das LAN liefern lässt.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Merkmale der Erfindung, die als neuartig betrachtet werden, sind
in den beigefügten
Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung jedoch, zusammen mit weiteren Aufgaben und ihren Vorteilen,
kann am besten verstanden werden unter Bezugnahme auf folgende Beschreibung
in Verbindung mit der beigefügten
Zeichnung(en), in denen:
-
1 ein Blockdiagramm von
einem beispielhaften Güterverfolgungssystem
ist, das unabhängige mobile
Verfolgungseinheiten gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
-
2 ein Blockdiagramm ist
und in weiteren Einzelheiten eine Verfolgungseinheit zeigt, wie
sie in dem in 1 gezeigten
Verfolgungssystem verwendet ist;
-
3 ein Blockdiagramm ist,
das die Organisation des mobilen örtlichen Netzwerkes darstellt,
das durch die vorliegende Erfindung implementiert wird;
-
4 ein Zeitsteuerdiagramm
ist, das die zeitliche Organisation zeigt, die für Murmel-Modus-Kommunikationen
verwendet wird;
-
5 ein Fließbild ist,
das den Prozess zeigt, der an einer Master-Einheit zum Abfragen einer Slave-Einheit
verwendet wird;
-
6 ein Fließdiagramm
ist, dass den Prozess zeigt, der an einer Slave-Einheit zum Senden von Information an
die Master-Einheit und zum Ändern
des Status zu autonom verwendet wird;
-
7 ein Fließbild ist,
das den Prozess der Vereinigung von zwei ausgebildeten örtlichen
Netzwerken zeigt; und
-
8 ein Fließbild von
dem Prozess ist, der an einer Master-Einheit zum Übertragen
der Rolle von Master auf Slave verwendet wird.
-
Detaillierte
Beschreibung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
-
1 stellt mobile Verfolgungseinheiten
dar, die Navigationssignale von einer GPS Satelliteneinrichtung
verwenden, obwohl, wie oben ausgeführt wurde, auch andere Navigationssysteme
anstelle von GPS verwendet werden können. Ein Satz mobiler Verfolgungseinheiten 10A–10D sind
in entsprechenden Frachtführenden
Verkehrsmitteln, wie beispielsweise Fahrzeugen 12A–12D,
installiert, die verfolgt oder überwacht
werden sollen. Eine Kommunikationsverbindung 14, wie beispielsweise
eine Satelliten-Kommunikationsverbindung über einen Kommunikationssatelliten 16,
kann zwischen jeder mobilen Verfolgungseinheit (nachfolgend gemeinsam
mit 10 bezeichnet) und einer entfernten Zentralstation 18 vorgesehen
sein kann, die durch einen oder mehrere Operators bemannt ist und
geeignete Bildeinrichtungen und ähnliches
hat, um Orts- und Statusinformation für jedes Fahrzeug bildlich darzustellen,
das mit einer entsprechenden mobilen Verfolgungseinheit ausgerüstet ist.
Die Kommunikationsverbindung 14 kann auf zweckmäßige Weise
verwendet werden zum Senden von Fahrzeugzuständen und -ereignissen, die
mit geeigneten Abtastelementen gemessen werden. Die Kommunikationsverbindung 14 kann
Einweg (von mobilen Verfolgungseinheiten zur entfernten Zentralstation)
oder Zweiweg sein. In einer Zweiweg-Kommunikationsverbindung können Nachrichten
und Befehle zu den Verfolgungseinheiten gesendet werden, wodurch
die Sicherheit der Kommunikation weiter verbessert wird. Eine Konstellation
von GPS Satelliten, wie beispielsweise GPS Satelliten 20A und 20B,
sorgen für
höchst genaue
Navigationssignale, die verwendet werden können, um Ort und Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs zu ermitteln, wenn die Signale durch einen geeigneten
GPS Empfänger
gewonnen werden.
-
Kurz
gesagt, das GPS wurde durch das US Verteidigungsministerium entwickelt
und während
der 1980iger Jahre graduell in Betrieb gesetzt. Die GPS Satelliten
senden konstant Funksignale in der L-Band-Frequenz, wobei Spreizspektrumtechniken
verwendet werden. Die gesendeten Funksignale führen pseudozufällige Sequenzen
aus, die es Benutzern gestatten, einen Ort auf der Oberfläche der
Erde (innerhalb etwa 30 m), Geschwindigkeit (innerhalb 0,1 MPH)
und präzise
Zeitinformation zu ermitteln. GPS ist ein besonders attraktives
Navigationssystem zur Benutzung, sei es, dass die entsprechenden
Umläufe
der GPS Satelliten gewählt werden,
um für
eine weltweite Überdeckung
zu sorgen, sei es dass diese höchst
genauen Funksignale kostenfrei für
Benutzer durch die US Regierung geliefert werden.
-
2 ist ein Blockdiagramm
von einer mobilen Verfolgungseinheit 10, die einen Navigationsset 50 enthält, der
der Fahrzeugposition im wesentlichen entsprechende Daten generieren
kann. Die Wahl des Navigationssets hängt von dem jeweiligen Navigationssystem
ab, das zur Lieferung von Navigationssignalen an jede gegebene mobile
Verfolgungseinheit geliefert wird. Vorzugsweise ist der Navigationsset
ein GPS Empfänger,
wie beispielsweise ein Vielkanal-Empfänger, es können jedoch alternativ andere
Empfänger
verwendet werden, die zum Gewinnen von Signalen von einem entsprechenden
Navigationssystem ausgelegt sind. Beispielsweise kann in Abhängigkeit
von den Anforderungen bezüglich
der Genauigkeit des Fahrzeugortes der Navigationsset einen Loran-C
Empfänger
oder einen anderen weniger genauen Navigations-Empfänger als einen
GPS Empfänger
aufweisen. Weiterhin kann der Navigationszweck zweckmäßigerweise
einen Transceiver aufweisen, der von Natur aus für eine Zweiwege-Kommunikation
mit der Zentralstation sorgt und das Erfordernis zum getrennten
Betreiben einer zusätzlichen
Komponente vermeidet, um diese Zweiwege-Kommunikation zu implementieren.
Kurz gesagt, würde
ein derartiger Transceiver die Implementierung von Satelliten-Entfernungsmesstechniken
gestatten, wodurch der Fahrzeugort an der Zentralstation einfach
durch die Verwendung von Entfernungsmessungen zum Fahrzeug und der
Zentralstation von zwei Satelliten ermittelt wird, deren Position
im Raum bekannt ist. Der Energiebedarf für jeden derartigen Navigationsset
stellt eine ernsthafte Einschränkung
für einen
sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der mobilen Verfolgungseinheit
an Bord von Fahrzeugen darstellen, die üblicherweise keine Energiequellen
mit sich führen,
wie beispielsweise Transport-Container, Schienenwagen, die zum Tragen
von Fracht verwendet werden, Truck-Trailer usw. Typische GPS Empfänger, die
gegenwärtig
zur Verfügung
stehen, erfordern im Allgemeinen zwei Watt elektrische Leistung
zum Betrieb. Damit der GPS Empfänger
eine Ortsfixierung liefert, muss er für eine gewisse minimale Zeitperiode
gespeist werden, um eine ausreichende Signalinformation von einem
gegebenen Satz von GPS Satelliten zu gewinnen, um eine Navigationslösung zu
generieren. Ein Schlüsselvorteil
der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die von der mobilen
Verfolgungseinheit verbrauchte Energie wesentlich zu senken, indem
die Aktivierungs- oder Nutzungsrate für den Navigationsset und andere
Komponenten von der mobilen Verfolgungseinheit verkleinert wird.
Insbesondere gilt, wenn, während
das Fahrzeug stationiert ist, die Aktivierungsrate für den Navigationsset
verkleinert wird, dann kann die von der mobilen Verfolgungseinheit
verbrauchte Energie wesentlich verringert werden, beispielsweise
um einen Faktor von wenigstens 100.
-
Die
mobile Verfolgungseinheit 10 enthält einen Kommunikations-Transceiver 52,
der von dem Navigationsset 50 funktional unabhängig ist.
Wenn der Navigationsset einen Transceiver aufweist, kann die Funktion des
Transceivers 52 von dem Transceiver des Navigationssets 50 ausgeübt werden.
Sowohl der Transceiver 52 als auch der Navigationsset 50 werden
durch eine Steuerung 58 betätigt, die ihrerseits auf Signale
von einem Takt-Modul 50 anspricht. Der Transceiver 52 ist
in der Lage, Fahrzeugortsdaten durch die Kommunikationsverbindung 14 (1) zu der Zentralstation
zu senden und Befehle von der Zentralstation durch die gleiche Verbindung
zu empfangen. Wenn ein GPS Empfänger
verwendet wird, können
der Transceiver und der GPS Empfänger
zweckmäßigerweise
als eine einzige Einheit integriert sein, um die Effizienz von Installation
und Operation zu maximieren. Ein Beispiel von einer derartigen integrierten
Einheit ist die Galaxy InmarsatC/GPS integrierte Einheit, die von
Trimble Navigation, Sunnyvale, Kalifornien, erhältlich ist und zweckmäßigerweise für Datenkommunikation
und Positionsbericht zwischen der Zentralstation und der mobilen
Verfolgungseinheit ausgelegt ist. Es kann eine einzige Kleinprofil-Antenne 54 für sowohl
GPS Signalgewinnung als auch Satellitenkommunikation verwendet werden.
-
Eine
Kleinleistungs-, Kursstrecken-Funkverbindung gestattet ein Verbinden
der nahegelegenen Verfolgungseinheiten in einem Netzwerk, um den
Energieverbrauch zu minimieren und eine hohe Sicherheit und Funktionalität eines
derartigen Netzwerkes beizubehalten. Wie in 2 gezeigt ist, enthält jede Verfolgungseinheit
zusätzlich
zu einer Energiequelle 62 (die einen Batteriepack aufweisen
kann, das durch ein Feld von Solarzellen 66 über eine
Ladeschaltung 64 geladen werden kann) einen GPS Empfänger 50,
einen Kommunikations-Transceiver 52 und verschiedene System-
und Fahrzeugsensoren 68A–68D, wobei jede Verfolgungseinheit
einen örtlichen
Kleinleistungs-Transceiver 70 und einen Mikroprozessor 72 aufweist.
-
Der
Mikroprozessor 72 steht über ein Interface mit allen
anderen Elementen der Verfolgungseinheit in Verbindung und hat Steuerung über sie.
Der Transceiver 70 kann ein im Handel erhältlicher
Spreizspektrum-Transceiver sein, wie beispielsweise diejenigen,
die gegenwärtig
in drahtlosen Ortsnetzwerken verwendet werden. Der Spreizspektrum-Transceiver 70 ist
mit seiner eigenen Kleinprofil-Antenne 74 ausgerüstet.
-
Wenn
der lokale Transceiver 70 verwendet wird, kommuniziert
der Mikroprozessor 72 mit allen anderen Verfolgungseinheiten
innerhalb der Kommunikationsentfernung und bildet ein dynamisch
konfiguriertes LAN, das nachfolgend als ein "Murmel-Netzwerk" (Amerik. Mutter Network) bezeichnet
wird. Ein derartiges Murmel-Netzwerk ist allgemein in 3 gezeigt. Wenn ein Zug
viele Frachtwagen 821 , 822 , .... 82n enthält, die mit
Verfolgungseinheiten des in 3 gezeigten
Typs ausgerüstet
sind, tauschen alle diese Einheiten Information aus. Da jeder Mikroprozessor
auf entsprechende Weise mit seiner eigenen Energiequelle in Verbindung
steht, kann der Status der verfügbaren
Leistung für
jede Verfolgungseinheit auch ausgetauscht werden. Wenn diese Information
zur Verfügung
steht, dann wird die Verfolgungseinheit mit der größten verfügbaren Leistung
(d. h. die am stärksten
geladenen Batterien) zum Master gemacht, während die anderen Verfolgungseinheiten
die Slaves sind. Die Master-Einheit führt die GPS Positions- und
Geschwindigkeitsempfangsfunktion aus, sammelt diese Daten zusammen
mit den IDs von allen anderen Verfolgungseinheiten auf dem Zug und sendet
diese Information periodisch in einem einzigen Paket zu einer Zentralstation über den
Kommunikations-Satelliten 86.
-
Weil
ein einziger GPS Empfänger
unter allen Verfolgungseinheiten zu einer Zeit eingeschaltet ist
(und auch nur ein Kommunikations-Transceiver), wird die gesamte
Systemenergie verringert. Darüber
hinaus vergrößert diese
Funktion auch die Sicherheit für
jede Verfolgungseinheit, weil sie automatisch die Energie senkt, die
von einer Einheit verbraucht wird, die eine verschlechterte oder
teilweise funktionierende Energiequelle hat. Während somit eine Einheit mit
schwachen Batterien die GPS Empfangs- oder Informationssende- und Befehlsempfangsfunktionen
nicht ausführen
kann, die die am meisten Energie verbrauchenden Funktionen in der
Verfolgungseinheit sind, kann eine Verfolgungseinheit mit beschädigten Solarzellen
oder einer Batterie, die die volle Ladung nicht halten kann, trotzdem
voll funktionsfähig sein,
während
sie Teil von einem Zug mit voll funktionierenden Verfolgungseinheiten
ist.
-
In
jeder Verfolgungseinheit sind der GPS Empfänger (oder Navigationsset)
und der Satelliten-Transceiver und deren Antennen größere, komplexe
Modulen, so dass ein Versagen von irgendeinem dieser Modulen seine
Verfolgungseinheit inoperativ machen würde, wenn kein alternatives
Kommunikationssystem existieren würde. Die Verwendung eines energiearmen
Spreizspektrum-Transceivers 70, der in 2 gezeigt ist, gestattet, dass eine Verfolgungseinheit
mit diesem fehlerhaften Modul arbeitet, wenn er Teil von einem Zug
mit voll funktionierenden Verfolgungseinheiten ist, wodurch die
Sicherheit des Verfolgungssystems und die Sicherheit der Verfolgungseinheit
vergrößert werden.
Ein weiteres Sicherheitsmerkmal ist, dass die fehlerhaft arbeitende
Verfolgungseinheit ihren fehlerhaften Status zusammen mit ihrem
Ort berichten kann, so dass Reparaturen geplant werden können.
-
Ein
weiteres Sicherheitsmerkmal gestattet eine Lokalisierung von einer
fehlerhaften Verfolgungseinheit, die nicht Teil von einem Zug ist,
der eine richtig funktionierende Verfolgungseinheit trägt. Ein
einzelner Schienenwagen mit einer fehlerhaften Verfolgungseinheit
(oder eine fehlerhafte Verfolgungseinheit, die die einzige Verfolgungseinheit
auf einem Zug ist) überwacht
oder "horcht" auf den energiearmen
Transceiver bei einem kleinen Tastverhältnis (um Energie zu sparen).
Wenn eine fehlerhafte Verfolgungseinheit in einen Kommunikationsbereich
von einer richtig funktionierenden Verfolgungseinheit (die kontinuierlich
ID Anfragen an andere Verfolgungseinheiten sendet) kommt, sendet
die fehlerhafte Verfolgungseinheit ihren eigenen ID und Status aus.
Diese Information wird zur Zentralstation weitergeleitet, wo Daten
gesammelt werden. Auf diese Weise wird jede einzelne Verfolgungseinheit
mit einem Fehler in der Energiequelle, dem GPS Empfänger, einem
Satelliten-Sender
oder -antenne dennoch jedes Mal berichtet, wenn sie in einen Bereich
von einer funktionierenden Verfolgungseinheit kommt.
-
Die
Fähigkeit
zum Austausch der Rollen von Master und Slave unter den Verfolgungseinheiten
sorgt für Übertragungs-Vielfalt,
die die Verbindungsqualität
und die Integrität
empfangener Daten verbessert. Dies gilt, weil eine der zwei Einheiten
(d. h. die eine mit den am stärksten
geladenen Batterien) eine starke Dämpfung ihres gesendeten Signals
aufgrund eines Schattenverlustes erfahren könnte, der aus einer Verdeckung der
Sichtlinie zum Satelliten resultiert. Das Auswählen zwischen den zwei Einheiten
kann diesen Effekt mildern. Ein Einschluss von mehr Einheiten in
das Auswählverfahren
verbessert die Verbindungsqualität
auf Kosten einer Mittelung der Leistung über eine große Anzahl
von Verfolgungseinheiten. Gegenwärtig
verbraucht die GPS Funktion die meiste Energie, und in diesem Fall
ist die Übertragungsauswahl
auf zwei Verfolgungseinheiten begrenzt.
-
Wenn
der Satellit Doppelkanäle
(d. h. zwei Frequenzen oder zwei Zeitschlitze) zum Übertragen
von Information auf der Rückwärts-Aufverbindung
(Schienenwagen zum Satelliten) und auf der Vorwärts-Abverbindung (Satellit
zur Erdstation) hat, dann können
die zwei Verfolgungseinheiten mit den am besten geladenen Batterien
verwendet werden, um für
Empfangs-Vielfalt zu sorgen. Bei diesem Schemafragt die Erdstation
die zwei Sendungen ab und detektiert sie, indem entweder die Signale
kombiniert werden oder indem zwischen den zwei Signalen ausgewählt wird.
Diese Form der Empfangsvielfalt senkt den Aufwand für die Verbindungsleistung,
wobei impliziert wird, dass beide Sendungen eine kleinere Leistung
haben können.
-
Wenn
eine Zweiwege-Verbindung zwischen der Erdstation und den Verfolgungseinheiten
des Schienenfahrzeuges besteht, dann ist es möglich, die Rückverbindung
zu benutzen, um zu steuern, welche der zwei Verfolgungseinheiten
zum Senden benutzt werden soll. Dies ist nützlich, wenn die Einheit mit
der stärkeren Batterie
stärker
abgeschattet ist, und es kann helfen, Batterieenergie zu sparen.
-
Um
Nutzen aus dem Murmel-Modus zu ziehen, ist ein Protokoll vorgesehen,
das gestattet, dass gewisse Operationen auftreten. Diese Operationen
umfassen die folgenden:
- 1. Bilden eines Netzwerkes
aus zwei oder mehr unabhängigen
Verfolgungseinheiten und Ermitteln, welche Einheit Master des Netzwerkes
ist.
- 2. Aufrechterhalten eines Netzwerkes mit regelmäßiger Kommunikation
zwischen Master-Einheit und allen Slave-Einheiten.
- 3. Entfernen einer oder mehrerer Einheiten aus einem Netzwerk,
wenn sie aus dem Kommunikationsbereich von der Master-Einheit herausbewegt
werden.
- 4. Hinzufügen
von einer oder mehreren Einheiten zu einem Netzwerk, wenn sie in
den Kommunikationsbereich mit der Master-Einheit hineingebracht
werden.
- 5. Vereinigen von zwei oder mehr Netzwerken, wenn die Master-Einheiten
des Netzwerkes in den Kommunikationsbereich miteinander kommen.
- 6. Übertragen
der Rolle der Master-Einheit von einer Master-Einheit mit schwacher
Batterieleistung auf eine Slave-Einheit mit einer stärkeren Batterie.
-
Die
obigen Operationen müssen
in einer Art und Weise ausgeführt
werden, die Batterieleistung spart, was impliziert, dass eine minimale
Menge gesendeter Daten von jeder Verfolgungseinheit geliefert wird
und die Zeit minimiert wird, während
der der Empfänger
einer Einheit eingeschaltet sein muss. Diese Aufgaben müssen innerhalb
realistischer ökonomischer
und technologischer Einschränkungen
erfüllt
werden, wie beispielsweise begrenzter individueller Taktgenauigkeit
und einem Kommunikationskanal, der eine endliche Fehlerrate hat.
-
Gewisse
Charakteristiken und Parameter müssen
definiert sein für
eine Beschreibung von dem "Murmel-Modus" oder des Modus,
bei dem ein Sub-Set von Verfolgungseinheiten in einem mobilen, dynamisch konfigurierten
LAN miteinander kommunizieren. Wie in dem Zeitsteuerdiagramm von 4 gezeigt ist, kommunizieren
alle Slave-Einheiten in einem Netzwerk mit der Master-Einheit von
diesem Netzwerk während
einer Berichtsperiode. Kürzere
Berichtsperioden sorgen für
eine bessere Zeitauflösung
von Güter-Bewegungen, während längere Berichtsperioden
weniger Energie verbrauchen. Die Berichtsperiode ist in mehrere
Sub-Perioden unterteilt. Kürzere
Subperioden gestatten mehr Nachrichtenübertragungen für mehr Sicherheit,
während
längere
Subperioden weniger Nachrichtenkollisionen fördern und mehr Güter pro
Netzwerk aufnehmen. Wie in 2 angegeben
ist, enthält
jede Gut-Verfolgungseinheit einen moderat genauen örtlichen
Takt 60. Dieser Takt hat eine kurze Zeitdauer relativ zur
Taktgenauigkeit, die über
eine Berichtsperiode gemessen ist, und eine absolute Langzeit-Taktgenauigkeit,
die über
mehrere Tage gemessen ist. Die Langzeit-Taktgenauigkeit wird während aller
Kommunikationen mit dem GPS Satelliten-Kommunikationssystem oder
jedem anderen Verfolgungs- oder Kommunikationssystem korrigiert,
mit dem die Verfolgungseinheit in einem periodischen Kontakt ist.
Größere Genauigkeit
verkleinert den Energieverbrauch des Systems, während weniger Genauigkeit die
Hardwarekosten des Systems senkt.
-
Nachrichten,
die zwischen den Verfolgungseinheiten in dem Murmel-Modus gesendet werden,
haben eine Übertragungszeit,
die alle Präambel-
und Synchronisationsbits, die Datenbits und Fehlerprüfbits umfasst. Ein
Abruf-Bestätigungs-Bitspaar nimmt einen
Zeitschlitz (Time Slot) ein, der alle Sicherheitsbänder und
Umkehrzeiten enthält.
Kürzere Übertragungszeiten
verringern den Energieverbrauch, während längere Übertragungszeiten die Nachrichtenübertragungs-Erfolgsrate
vergrößern. Verfolgungseinheiten
können
auf zwei unterschiedlichen Kanälen
senden und/oder empfangen. Diese Kanäle können unterschiedliche Frequenzen
haben oder sie können
unterschiedliche Sequenzen in einem PN Sequenz-Spreizspektrumcode sein. Die Kanäle sind
als Kanal 1 und Kanal 2 bezeichnet. In diesem Protokoll ist es auch
möglich,
den gleichen Kanal für
alle Kommunikationen zu verwenden, aber Interfaces zu Protokollen
in anderen Anwendungen können
diese zwei Kanäle
nutzen.
-
Die
Kommunikations-Aktionen von einer Verfolgungseinheit hängen davon
ab, in welchem Status oder Modus sie ist. Eine Verfolgungseinheit
kann in einer der folgenden Modi sein:
- 1. Autonom-Modus – In diesem
Modus kommuniziert eine Verfolgungseinheit mit der Zentralstation
direkt. Sie ist nicht in einem Netzwerk mit einem Murmel-Modus-Netzwerk.
- 2. Waisen-Modus – In
diesem Modus ist die Verfolgungseinheit (d. h. die "Waisen"-Verfolgungseinheit)
nicht in der Lage, mit der Zentralstation zu kommunizieren und sie
ist nicht in einem Murmel-Netzwerk enthalten. Die Zentralstation
hat keine Information über
den gegenwärtigen
Ort von der Waisen-Verfolgungseinheit. Die Waisen-Einheit kann Daten,
die ihren gegenwärtigen
Ort identifizieren, haben oder nicht.
- 3. Master-Modus – Die
Master-Verfolgungseinheit kommuniziert mit der Zentralstation direkt.
Sie ist auch in einem Netzwerk mit anderen Verfolgungseinheiten
in dem Murmel-Netzwerk und sendet Information über die im Netzwerk befindlichen
Verfolgungseinheiten zu der Zentralstation.
- 4. Slave-Modus – Jede
Slave-Verfolgungseinheit kommuniziert mit der Zentralstation nicht
direkt, sondern ist in einem Murmel-Netzwerk enthalten und sen det
seine Sensordaten und, optional, ihre Ortsdaten an eine Master-Verfolgungseinheit.
Die Master-Verfolgungseinheit sendet ihrerseits die Daten von der
Slave-Verfolgungseinheit
zu der Zentralstation.
-
Wenn
ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist, wird das folgende Protokoll
verwendet, wenn keine Verfolgungseinheiten in das Netzwerk eintreten
oder dieses verlassen. Die angegebenen Zeiten dienen nur als Beispiel.
Die Zeit ist angegeben als Minuten:Sekunden für eine Berichtsperiode von
einer Stunde, und die Master-Verfolgungseinheit und Slave-Verfolgungseinheit
sind auf entsprechende Weise als "Master" und "Slave" bezeichnet.
-
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master
ist abgestimmt, um auf Kanal 1 während
dieses Intervalles zu empfangen, abgesehen von der kurzen (50 Msek) Übertragungszeit,
während
der der Master einen "AUFRUF NEUER
MITGLIEDER" auf
Kanal 1 sendet.
-
Die Übertragungszeit
ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden umfassenden Periode
angeordnet. Eine unterschiedliche wahlfreie Position wird für jede Subperiode
gewählt.
Während
eines stationären
Zustandes (keine Slaves oder Master treten in das Netzwerk ein)
werden keine Daten empfangen.
-
01:00–01:39 – Diese
Periode ist reserviert zum Hinzufügen neuer Verfolgungseinheiten
zu einem bestehenden Netzwerk. Sie wird nicht in stationären Operationen
verwendet.
-
01:40–01:59 – Diese
Periode ist reserviert zum Bilden neuer Netzwerke unter zwei oder
mehr autonomen Verfolgungseinheiten. Sie wird nicht benutzt in stationären Operationen.
-
02:00–18:00 – Diese
Periode ist unterteilt in 16 × 60/0,1
= 9600 Zeitschlitze (jeder Schlitz ist 100 Msek lang) für Abruf-Bestätigungs-Paare.
-
Jede
Slave-Verfolgungseinheit hat einen Zeitschlitz, der von der Master-Verfolgungseinheit
zugeordnet wird. Die Master-Einheit verteilt die zugeordneten Zeitschlitze
wahlfrei unter den 9600 verfügbaren
Schlitzen, und jede Slave-Einheit hält den gleichen Zeitschlitz
von einer Berichtsperiode zur nächsten,
wenn er nicht speziell von dem Master neu zugeordnet wird. Wenn
der Master-Takt an einem Zeitschlitz ankommt, der von einem Slave
eingenommen ist, schaltet die Master-Einheit ihren Sender ein und
sendet eine "BIST
DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht,
die die ersten 50 Msek von dem Zeitschlitz einnimmt. Die Master-Einheit
schaltet dann ihren Sender aus, schaltet ihren Empfänger ein
und überwacht
ihre Kanalfrequenz für
die Antwort "ICH BIN
NOCH VORHANDEN".
Nach 50 Msek, das heißt
am Ende von dem Zeitschlitz, schaltet der Master-Empfänger aus,
ob nun eine richtige Antwort empfangen ist oder nicht. Die Master-Verfolgungseinheit
bleibt in einem Niedrigenergie- oder "Schlaf"-Modus bis zum nächsten besetzten Zeitschlitz,
wenn dieses Verfahren wiederholt wird.
-
Jede
Slave-Einheit bleibt in einem Niedrigenergie- oder "Schlaf"-Modus bis zu einer
Zeit, die das doppelte der Kurzzeit-Taktgenauigkeit vor dem Beginn
des zugeordneten Zeitschlitzes beträgt (wie sie durch den eigenen
Takt des Slave-Einheit
gemessen wird). Zu dieser Zeit schaltet die Slave-Einheit ihren
Empfänger
ein und wartet bis zu einer Zeit, die das doppelte der Kurzzeit-Taktgenauigkeit
nach dem Ende des zugeordneten Zeitschlitzes beträgt, und
zu dieser Zeit wird der Funkempfänger
ausgeschaltet. Die Slave-Einheit wartet auf die "BIST DU NOCH VOR-HANDEN?"-Nachricht, die den ID Code der Slave-Einheit
enthält.
Wenn die Slave-Einheit
diese Nachricht empfängt,
schaltet sie sofort ihren Empfänger
aus, schaltet ihren Sender ein und sendet die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Antwort und kehrt
in den Niedrigenergie-Modus zurück.
Wenn die Slave-Einheit eine richtige Abfragenachricht von der Master-Einheit
empfängt,
dann benutzt die Slave-Einheit die Zeit des Startes der empfangenen
Nachricht, um ihren Takt zu resynchronisieren auf der Basis des
Master-Taktes für
die nächste
geplante "BIST DU
NOCH VORHANDEN?"-Nachricht. Diese
Prozedur stellt sicher, dass, selbst wenn die lokalen Takte der
Master- und Slave-Einheiten mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten
laufen, der Slave immer seinen Empfänger eingeschaltet hat, wenn
der Master eine Abfrage an ihn sendet. Dies stellt ferner sicher,
dass die Slave-Einheit für
eine möglichst
lange Zeit ausgeschaltet ist, wodurch Energie gespart wird.
18:01–19:59 – Reserviert
zur zukünftigen
Benutzung
20:00–20:05 – Wiederholung
von 00:00–00:05
20:06–21:59 – Wiederholung
von 00:06–01:59
22:00–38:00 – Während der
02:00–18:00
Periode fragt der Master alle Slaves nach ihrem Vorhandensein ab.
-
Wenn
irgendeine dieser Anfragen keine erfolgreiche Antwort empfängt, sendet
die Master-Einheit erneut die "BIST
DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht
für diese
bestimmte Slave-Einheit in dem gleichen Zeitschlitz (von den verfügbaren 9600
Zeitschlitzen) und wartet auf eine Antwort. Wenn die Slave-Einheit
ihre Abfrage während
der 02:00–18:00
Periode nicht empfangen hat, dann wartet der Slave für die gleiche
Zeitperiode (d. h. zwei Kurzzeit-Taktgenauigkeitsperioden auf jeder
Seite von dem zugeordneten Zeitschlitz) wie in der 02:00–18:00 Periode.
Wenn die Abfrage empfangen ist, sendet die Slave-Einheit eine Antwort.
38:01–39:59 – reserviert
zur zukünftigen
Verwendung
40:00–40:05 – Wiederholung
von 00:00–00:05
40:06–41:59 – Wiederholung
von 00:06–01:59
42:00–58:00 – Wenn die
Master-Einheit irgendwelche Abfragen während der 02:00–18:00 Periode
und der 22:00–38:00
Periode gemacht hat und eine Slave-Einheit in keiner von beiden geantwortet
hat, dann fragt die Master-Einheit in dem gleichen Zeitschlitz noch
einmal ab.
-
Wenn
die Slave-Einheit ihre Abfrage während
der 02:00–18:00
Periode oder die 22:00–38:00
Periode nicht empfängt,
dann wartet der Slave wieder während
seines zugeordneten Zeitschlitzes. Wenn die Abfrage empfangen wird,
sendet die Slave-Einheit eine Antwort.
-
58:01–59:59 – Diese
Periode ist reserviert für
eine Kommunikation zwischen vielen Mastern. Sie wird nicht in stationären Operationen
verwendet.
-
Dies
vollendet eine Berichtsperiode. Diese gleiche Sequenz wird jede
Stunde wiederholt und mit Universalzeit (UTC) synchronisiert, wie
sie von dem GPS-, Satelliten-Kommunikations- oder einem anderen
Lokalisierungs- oder Kommunikationssystem empfangen wird.
-
Das
allgemeine Format, dem alle Nachrichtenpakete folgen, ist nachfolgend
angegeben:
wobei
SYNCH die Synchronisations-Präambel
ist, um Träger-Synchronisation
und Symbolgrenzen festzulegen, DEST ADDR die Zieladresse der Verfolgungseinheit
ist, für
die das Paket bestimmt ist und sie kann eine Rundfunkadresse sein
für den
Fall, dass das Paket an alle Verfolgungseinheiten adressiert ist,
SOURCE ADDR ist die Adresse der Quelleinheit, C ist ein Steuerfeld,
das den Nachrichtentyp bezeichnet, DATA ist die Hauptinformation
in der Nachricht und FEC ist eine Vorwärts-Fehlerkorrektur für Fehler, die über dem
DEST ADDR-Feld bis DATA Feld gebildet sind. Die Zahl über jedem
Segment von dem Paket (außer
DATA) gibt die Anzahl von Bits an, die das entsprechende Segment
bilden.
-
Die
unterschiedlichen Typen von Nachrichten, die in dem Murmel-Modus
verwendet werden, sind die folgenden:
"BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH:
8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "01 "-normale Vorhandensein-Abfrage
DATA:
8 Bits Taktinformation
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht (92 Bits):
SYNCH:
8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "02"-normale Vorhandensein-Abfrage
DATA:
12 Bits Sensordaten oder Ausnahmen
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"AUFRUF NEUER MITGLIEDER"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH:
8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Funkadresse
SOURCE ADDR: 24 Bit Netzwerk-Master
ID
C: "03"-Aufruf neuer Mitglieder
DATA:
8 Bits Taktinformation
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"SUCHE NACH EINEM
NETZWERK"-Nachricht
(92 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Funkadresse
SOURCE ADDR: 24 Bit Autonome Einheit
ID
C: "03"-Suche nach einem
Netzwerk
DATA: 4 Bits Batteriepegel, 4 Bits Bewegungsrichtung,
4 Bits zusätzliche
Info (Status der Satelliten-Kommunikation, Notdaten vorhanden, usw.)
FEC:
16 Bits Fehlersteuerung
"VEREINIGUNG
ZWEITER MASTER"-Nachricht
(variable Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits empfangender Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bits sendender
Master ID
C: "04"-Vereinigung zweier
Master
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Geschwindigkeit
des sendenden Master, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters,
16 Bits Anzahl der Slaves im Netzwerk des sendenden Masters, 24
Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz von #1, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz
von Slave #2, ...., 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz von Slave #N
FEC:
16 Bits Fehlersteuerung
"VEREINIGUNGS-ZUSAMMENFASSUNG"-Nachricht (144 Bits):
SYNCH:
8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits empfangender Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bit sendender
Master ID
C: "05"-Vereinigung zweier
Master
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Geschwindigkeit
des sendenden Masters, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters,
16 Bits Anzahl der Slaves, die im Netzwerk des sendenden Masters
antworten, 16 Bits Anzahl der Slaves, die im Netzwerk des empfangenden
Master antworten
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"AUTONOM, VERBIND
DIICH MIT DEM NETZWERK"-Nachricht
(112 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Autonome Einheit ID
SOURCE ADDR: 24 Bits Master
ID
C: "06"-Vereinigung des
Netzwerkes
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 16 Bits Zeitschlitzzuordnung,
8 Bits Geschwindigkeit des Masters, 8 Bit Bewegungsrichtung des
Masters
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"ICH VERBINDE MICH MIT DEM NETZWERK"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH:
8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Autonome Einheit
ID
C: "07"-Vereinigung mit
dem Netzwerk
DATA: 8 Bits Status- und Sensordaten
FEC:
16 Bits Fehlersteuerung
"SLAVE,
WERDE MASTER"-Nachricht
(variable Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST
ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "08"-Übertragung der Rolle von Netzwerk-Master
zu einem Slave
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Zeitschlitz
für Abfrage
des gegenwärtigen
Masters, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters, 16 Bits
Anzahl der Slaves im Netzwerk, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz des Slave
#1, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz des Slaves #2, ..... 24 Bits
ID + 8 Bits Zeitschlitz für
Slave #N
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
-
Züge, die
viele Güterwagen
mit Verfolgungseinheiten führen,
können
recht langgestreckt sein, bis zu zwei Kilometer (km) von vorne bis
hinten. Veränderliche
Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Wetter, Funk reflektierende
Objekte nahe an der Schiene und Schienenkrümmung kombiniert mit Abstand,
macht es wahrscheinlich, dass einige Nachrichten zwischen Master-
und Slave-Verfolgungseinheiten nicht empfangen werden. Das oben
beschriebene Protokoll stellt sicher, dass in jeder Berichtsperiode
viele Versuche gemacht werden, um zwischen den Master- und Slave-Verfolgungseinheiten
erfolgreich zu kommunizieren. Zusätzlich werden diese Versuche
zu weit getrennten Zeiten gemacht, so dass Kommunikations-Hindernisse,
die zeit- oder ortsabhängig
für einen
sich bewegenden Zug sind, sich ändern,
damit einer der vielen Versuche erfolgreich ist.
-
Wenn
Zusammenhänge
von vielen Wagen, die Verfolgungseinheiten tragen, an ein Ziel geliefert
sind, werden Wagen (und Verfolgungseinheiten) von dem Zug entfernt
und der Zug verlässt
die Nähe.
Wenn dies geschieht, muss die Master-Einheit einen Weg haben, um die Slave-Einheiten
aus dem Netzwerk zu entfernen, und die Slave-Einheiten müssen einen
Weg haben um zu erkennen, dass sie nun autonom sind. Die Prozedur zum
Entfernen von einer oder mehreren Verfolgungseinheiten aus dem Netzwerk
wird nachfolgend beschrieben.
-
Wenn
die Master-Einheit und irgendwelche verbleibenden Slave-Einheiten
von einer oder mehreren Slave-Einheiten für eine ausreichende Strecke
(beispielsweise fünf
km) getrennt werden, ist die Funkverbindung zwischen ihnen nicht
länger
möglich.
Während
aller Subperioden (drei in dem gegebenen Beispiel) von einer Berichtsperiode
empfängt
die Slave-Einheit keine "BIST
DU NOCH VORHANDEN?"-Nachrichten. Wenn zwei
volle Berichtsperioden ohne derartige empfangenen Nachrichten vergangen
sind, ändert
die Slave-Einheit ihren eigenen Status in denjenigen von einer autonomen
Einheit.
-
Der
Prozess, damit eine Master-Einheit eine Slave-Einheit aus ihrem
Netzwerk entfernt, ist ähnlich. Wenn
der Master zwei volle Berichtsperioden durchlaufen hat, ohne eine
Antwort von einem Slave zu empfangen, wird der Slave aus dem Netzwerk
entfernt, und der Master wird sie nicht länger abfragen. Wenn der Master
alle Slaves in dem Netzwerk verliert, kehrt er in einen autonomen
Status zurück.
-
Wenn
zwei Murmel-Netzwerke in einen Bereich zueinander kommen, müssen sie
sich entweder zu einem Netzwerk vereinigen oder getrennt bleiben.
Das folgende Protokoll definiert die Operationen für eine Berichtsperiode.
Die angegebenen Zeiten sind ein Beispiel, wobei die oben gewählten Parameterwerte
verwendet werden, aber dieses Protokoll arbeitet auch für andere
Auswahlen der Parameter. Zeit wird in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode
von einer Stunde angegeben.
-
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master
horcht auf Kanal 1 während
dieser gesamten Zeit, abgesehen von der kurzen Übertragungszeit, während der
der Master ein "AUFRUF
NEUER MITGLIEDER" auf
Kanal 1 sendet.
-
Die Übertragungszeit
ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden umfassenden Periode
angeordnet. Während
dieser Zeitperiode ist eine zweite Master-Einheit des Netzwerkes
innerhalb des Kommunikationsbereiches von der ersten Master-Einheit
des Netzwerkes und folgt einem ähnlichen
Protokoll. Da die Master-Einheiten des Netzwerkes vor dieser Zeit
nicht miteinander kommuniziert haben, sind die Takte der Master-Einheiten
nicht synchronisiert. Die Länge
der Zeit, die mit dem Horchen (Empfangen) verbraucht wird, relativ
zu der Spezifikation der Langzeit-Taktgenauigkeit ist so, dass sich
die Master garantiert überlappen.
Am Ende von 00:05 haben die Master jeweils Signale des anderen empfangen,
aber keiner hat eine Antwort an den anderen gerichtet.
-
00:06–00:59 – Welche
Master-Einheit auch zuerst ihre "AUFRUF
NACH NEUEN MITGLIEDERN" sendete,
sie sendet eine "VEREINIGUNG
ZWEIER MASTER"-Nachricht
bei 00:06 aus.
-
Die
andere Master-Einheit zeichnet diese Information auf und ermittelt,
ob es wünschenswert
ist, sich zu vereinigen. Wenn die Geschwindigkeit und/oder die Kopfinformation
(d. h. das Geschwindigkeitsprofil) von den zwei Master-Einheiten
unterschiedlich sind, dann sollten diese zwei Master nicht vereinigt
werden und von dem zweiten Master wird keine Antwort gegeben.
-
Wenn
die Geschwindigkeitsprofile identisch sind, antwortet der zweite
Master auf die "VEREINIGUNG ZWEIER
MASTER"-Nachricht
mit seiner eigenen "VEREINIGUNG
ZWEITER MASTER"-Nachricht.
Jeder Master hat nun die Netzwerk-Information von beiden Netzwerken.
Jeder Master schaut nun nach Konflikten, wo die "BIST DU NOCH VOR-HANDEN?"-"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Abfrage/Antwort-Zeitschlitze
der unterschiedlichen Netzwerke sich stören. Eine Störung kann
bedeuten, dass sie den gleichen Zeitschlitz in den zwei Netzwerken
einnehmen, oder sie kann auch bedeuten, dass sie einen nahegelegenen
Schlitz einnehmen. Wo eine Störung
gefunden wird, bewegen die zwei Master jeweils die störenden Zeitschlitze
um einen kleinen Betrag (z. B. zwei Zeitschlitze) voneinander weg,
um sicherzustellen, dass sie sich nicht stören. Wenn die identischen Zeitschlitze
eingenommen sind, dann ist die Verschiebungsrichtung so, dass der
Master, der zuerst den "AUFRUF
NEUER MITGLIEDER" sendete,
seine Netzwerk-Mitglieder zuerst bewegt und die anderen Mitglieder
des Netzwerkes später.
Die neuen Übertragungszeiten
werden jedoch noch während
der Zeit auftreten, zu der die richtigen Slave-Empfänger eingeschaltet
sind.
-
01:00–58:00 – Normaler
Betrieb, Abfragen mit einem sendenden Master, beide Master empfangen
die "BIST DU NOCH
VORHANDEN?"/"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Anfrage/Antwort.
-
Die
Zeiten, zu denen die "BIST
DU NOCH VORHANDEN?" Anfragen
ausgesendet werden, können leicht
verschoben sein, aber sie überlappen
noch die Zeiten, in denen der Slave-Empfänger in Betrieb ist. Slaves,
die die zeitverschobene Anfrage empfangen, antworten sofort und
setzen ihren internen Zeitschlitz zurück für die wahrgenommene Änderung
in der Schlitzposition.
-
58:01–59:59 – welcher
Master auch immer zuerst seine "AUFRUF
NACH NEUEN MITGLIEDERN"-Nachricht
gesendet hat, sendet eine "VEREINIGUNGS-ZUSAMMENFASSUNG"-Nachricht bei 58:03 aus.
-
Die
16 Bits, die die Anzahl von Slaves darstellen, die in dem Netzwerk
des sendenden Masters antworten, spezifizieren die Anzahl von empfangbaren
markier ten Slaves, die zu dem ursprünglichen Netzwerk von dem sendenden
Master gehören.
In ähnlicher
Weise spezifizieren die 16 Bits, die die Anzahl von Slaves darstellen,
die in dem Netzwerk des empfangenden Masters antworten, die Anzahl
von empfangbaren markierten Slaves, die zu dem ursprünglichen
Netzwerk des anderen, empfangenden Masters gehören. Jeder Master hält nun Information
darüber,
wie viele Slaves aus beiden Netzwerken des anderen Masters ein Slave in
dem neuen Netzwerk wird. Falls beide Master Antworten von der gleichen
Zahl von Slaves empfängt,
dann wird immer derjenige Master, der seinen "AUFRUF NACH NEUEN MITGLIEDERN" zuerst gesendet
hat, der Master für
das neue Netzwerk. Der neue Netzwerk-Master liefert nun eine "AUTONOM, TRETE IN
DAS NETZWERK EIN"-Nachricht, auf die
der alte Master mit einer "ICH
TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht antwortet.
Der alte Master ist nun ein Slave in dem neuen Netzwerk.
-
Es
sei angenommen, dass ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist. Im
Laufe des Abfragens seiner Slaves könnte die Batterieleistung von
dem Netzwerk-Master
genügend
klein werden, damit der Netzwerk-Master aufgefordert wird, die Verantwortung
des Masters auf einen der Slaves zu übertragen, dessen Batterieleistung
noch stark ist. Wenn ein existierender Netzwerk-Master bereit ist,
seine Rolle auf einen anderen Slave zu übertragen, beginnt er den Prozess
des Übertragens
der Rolle in der nächsten
Berichtsperiode. Der Netzwerk-Master wählt den Slave, der die höchste Batterieleistung
hat. Das folgende Protokoll wird verwendet, um die Rolle des Masters
von dem Netzwerk-Master auf einen der Slaves zu übertragen. Die dargestellte
Aktivität
ist eine Berichtsperiode. Wiederum sind die angegeben Zeiten ein
Beispiel, wobei die oben gewählten
Parameterwerte benutzt werden, aber dieses Protokoll arbeitet für andere
ausgewählte
Parameter. Die Zeit ist in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode von einer
Stunde angegeben.
00:00–02:00 – Der Netzwerk-Master
führt seine
Rolle wie gewöhnlich
aus. Wenn während
dieser Zeit der Netzwerk-Master eine Sendung von einem anderen Master
empfängt,
wird er nicht versuchen, sich mit dem Master zu vereinigen.
02:00–18:00 – Der Netzwerk-Master
ruft alle Slaves in der normalen Art und Weise mit der "BIST DU NOCH VORHANDEN?"/"ICH BIN NOCH VORHAN-DEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz
auf, außer
für den
Slave, an den er die Rolle des Masters weitergeben will. In dem
geplanten Zeitschlitz von diesem Slave sendet der Netzwerk-Master
die "SLAVE, WERDE
MASTER"-Nachricht,
die ID und Zeitschlitzinformation zum Abfragen aller Slaves in dem
Murmel-Netzwerk enthält.
In dieser Nachricht ist auch seine eigene ID und der Zeitschlitz
enthalten, an dem der Slave den Master abfragen sollte. Der Slave
antwortet durch Senden einer "ICH
BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht.
Diese bestätigt,
dass der Slave die Rolle des neuen Masters übernommen hat und als ein neuer
Master in der nächsten
Berichtsperiode arbeiten wird. In der gegenwärtigen Berichtsperiode arbeitet
der existierende Master wie gewöhnlich.
Der Vorgang des Sendens und Empfangens einer "SLAVE, WERDE MASTER"/"ICH
BIN NOCH VORHANDEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz
ist die gleiche wie die "BIST DU
NOCH VORHANDEN?"ICH
BIN NOCH VOR-HANDEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz.
-
Wenn
jedoch der vorgesehene Slave die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht
nicht empfangen hat, sendet der Slave nicht die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht. In diesem
Fall versucht der Master wieder, die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht in dem erforderlichen Zeitschlitz
in der nächsten
Berichts-Subperiode (22:00–38:00)
zu senden. Wenn während
dieser Zeit der Master immer noch nicht in der Lage ist, den Slave
zu erreichen, versucht er den Slave in der nachfolgenden Berichts-Subperiode
zu erreichen.
-
Wenn
ein Master während
der gesamten Berichtsperiode nicht in der Lage ist, die Rolle des
Masters auf einen Slave zu übertragen,
wählt er
einen neuen Slave, auf den er die Rolle des Masters in der nächsten Berichtsperiode
zu übertragen
versucht. Der Netzwerk-Master durchläuft diesen Prozess, bis er
einen Slave findet, der bereit ist, die Rolle des Masters zu übernehmen.
-
Wiederum
sei angenommen, dass ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist. Das
folgende Protokoll wird verwendet, wenn eine Verfolgungseinheit
in das Netzwerk eintritt. Die gegebenen Zeiten sind ein Beispiel, wobei
die oben gewählten
Parameterwerte benutzt werden, aber dieses Protokoll arbeitet für andere
gewählte Parameter.
Die Zeit ist in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode von einer
Stunde gegeben.
-
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master
empfängt
auf Kanal 1 während
dieser gesamten Zeit, außer
für die
kurze (50 MSek) Sendezeit, während
der der Master eine "AUFRUF
NEUER MITGLIEDER"-Nachricht
auf Kanal 1 sendet.
-
Die
Sendezeit ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden
umfassenden Periode angeordnet. Eine unterschiedliche wahlfreie
Position ist für
jede Subperiode gewählt.
-
Während dieser
Zeitperiode folgt ein autonomer Verfolger, der nun in dem Kommunikationsbereich des
Netzwerk-Masters ist, einem ähnlichen
Protokoll. Die autonome Einheit sendet eine 50 MSek Sendung "SUCHE NACH EINEM
NETZ-WERK"-Nachricht wahlfrei
innerhalb der mittleren Sekunde der fünf Sekunden, in denen sie nach
verfügbaren
Mastern horcht. Da die autonome Einheit keine Kommunikation mit
dem Master vor dieser Zeit hatte, sind die Takte von dem Master
und dem autonomen Einheit nicht synchronisiert. Die Länge der
Zeit, die mit dem Empfangen verbraucht wurde, relativ zu der Spezifikation
der Langzeit-Taktgenauigkeit ist so, dass sich der Master und die
autonomen Einheiten garantiert überlappen.
Am Ende von 00:05 hat der Master eine Sendung von der autonomen
Einheit empfangen, und die autonome Einheit hat eine Sendung von dem
Master empfangen, aber keiner hat eine Antwort an den anderen gerichtet.
00:06–00:59 – benutzt
für viele
Master
01:00–01:39 – zu einer
festen Zeit (beispielsweise 60 Sekunden) nachdem die autonome Einheit
ihre "SUCHE NACH
EINEM NETZWERK"-Nachricht
gesendet hat, schaltet die autonome Einheit ihren Empfänger ein.
-
Bei
60 Sekunden, nachdem der Master die "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht empfangen
hat, sendet der Master eine "AUTONOM,
TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht
aus. Diese Nachricht enthält
Zeitschlitz- und
Taktkorrekturinformation. Die autonome Einheit antwortet mit einer ""ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht. Zu dieser
Zeit wird die autonome Einheit ein Slave, und sie startet mit dem
Antworten auf "BIST
DU NOCH VOR-HANDEN?"-Nachrichten in dem
zugeordneten Zeitschlitz von dem unmittelbar folgenden 02:00–18:00 Zeitintervall.
-
Wenn
der Master die "ICH
TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Antwortnachricht
von der autonomen Einheit unmittelbar empfängt, sendet der Master die "AUTONOM, TRETE IN
DAS NETZWERK EIN"-Nachricht bis
zu drei Mal. Wenn keine Antwort empfangen wird, dann wird angenommen,
dass die autonome Einheit ein Mitglied von dem Netzwerk ist. In ähnlicher
Weise erwartet die autonome Einheit den Empfang der "AUTONOM, TRETE IN
DAS NETZWERK EIN"-Nachricht,
die an sie selbst gerichtet ist und antwortet. Wenn die autonome
Einheit die "AUTONOM,
TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht,
die an sie adressiert ist, nicht empfängt, dann erwartet sie weiterhin
ihren Empfang für
eine gewisse Zeitperiode (beispielsweise fünf Sekunden), nachdem die letzte
Nachricht von dem Master empfangen wurde. Wenn die autonome Einheit
die "AUTONOM, TRETE
IN DAS NETZ-WERK
EIN"-Nachricht empfängt und
darauf antwortet, wartet sie für
weitere fünf
Sekunden, um die Nachricht zu empfangen, wenn sie wieder gesendet
wird (für
den Fall, dass der Master die Antwort nicht empfangen hat) und antwortet
wieder, wenn die Nachricht empfangen wird.
-
Wenn
Sendungen von mehr als einer autonomen Einheit von dem Master empfangen
werden, dann führt
der Master die obige Anfrage/Antwort-Prozedur mit jeder autonomen
Einheit durch, von der er während der
00:00–00:05
Zeitperiode empfangen hat. Die autonomen Einheiten werden in der
Reihenfolge adressiert, in der der Master ihre "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht empfangen
hat.
-
01:40–59:59 – normale
Netzwerk-Abfrageoperationen
-
Das
folgende Protokoll wird verwendet, wenn zwei oder mehr autonome
Verfolger kombiniert werden, um ein Netzwerk zu bilden.
-
00:00–00:05 – während dieser
Zeitperiode senden viele autonome Verfolger, die nun innerhalb eines Kommunikationsbereiches
zueinander sind, eine 50 MSek Sendenachricht "SUCHE NACH EINEM NETZWERK", die wahlfrei in
der Mitte von der fünf
Sekunden umfassenden Periode angeordnet sind.
-
Da
die autonomen Einheiten vor dieser Zeit keine Kommunikation miteinander
hatten, sind die Takte der Einheiten nicht synchronisiert. Relativ
zu der Lang zeit-Taktgenauigkeit-Spezifikation ist die Länge der
Zeit, die mit dem Empfangen verbraucht wurde, so, dass sich die
Sendungen und Empfänge
von allen autonomen Einheiten überlappen.
Am Ende von 00:05 haben die autonomen Einheiten jeweils die "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht des anderen
erhalten, aber es sind keine Antworten gesendet worden. Jede autonome
Einheit hat die ID von allen anderen autonomen Einheiten aufgezeichnet,
die sie empfangen hat. Die autonomen Einheiten sortieren individuell
alle empfangenen IDs und ihre eigene ID in aufsteigender Reihenfolge. Da
alle IDs einzigartig sind, gibt es keine Duplikationen.
-
Wenn
irgendeine autonome Einheit eine "AUFRUF NEUER MIT-GLIEDER"-Nachricht empfangen hat, dann wird
diese autonome Einheit versuchen, zu dem Master einzutreten. Sie
wird nicht versuchen, sich mit anderen autonomen Einheiten zu kombinieren.
00:06–01:39 – benutzt
für Einheiten,
um sich mit Mastern zu vereinigen (siehe oben)
00:1:40–01:49 – Jede Einheit
prüft ihre
sortierte Liste von IDs. Die Einheit, die ihre eigene ID als den
kleinsten Wert der Liste hat, arbeitet nun als ein Master, der mehrere "SUCHE NACH EINEM
NETZWERK"-Nachricht empfangen
hat.
-
Alternativ
kann irgendein Algorithmus, der einen besonderen Master auf der
Basis einer Adresse, Batteriepegel und anderen Parametern ermittelt,
verwendet werden. Dieser selbst ernannte Master wählt dann eine
wahlfreie Zeit innerhalb von 01:40–01:44, um eine Serie von "AUTONOM, TRETE IN
DAS NETZWERK EIN"-Nachrichten auszusenden,
die an alle anderen autonomen Einheiten auf der Liste adressiert
sind. Diese Nachricht enthält
Zeitschlitz- und Taktkorrekturinformation für das neue Netzwerk.
-
Die
autonomen Einheiten schalten ihre Empfänger bei 01:40 ein und überwachen
Sendungen. Wenn eine autonome Einheit eine "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht empfängt, die
ihre eigene ID als die autonome ID und auch die kleinste Zahl auf
ihrer eigenen internen Liste als die Master ID hat, dann antwortet
sie mit einer "ICH
TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht.
Nachdem alle "AUTONOM, TRETE
IN DAS NETZWERK EIN"/"ICH TRETE IN DAS NETZWERK
EIN"-Nachrichten
ausgetauscht worden sind, steht dieses neue Netzwerk als vollständig gebildet
durch den selbst-ernannten Master und alle autonomen Einheiten,
die erfolgreich eingetreten sind. Alle autonomen Einheiten, die
nicht erfolgreich eingetreten sind, bleiben autonom für den Rest
dieser Berichtsperiode.
-
02:00–59:59 – normale
Netzwerk-Abfrageoperationen
-
Das
oben beschriebene Protokoll ist in den Fließdiagrammen der 5 bis 8 zusammengefasst und dargestellt. 5 ist ein Fließdiagramm,
das den Prozess an einem Master zum Abfragen von einem Slave darstellt.
Für jeden
Slave geht der Master durch eine ähnliche Logik. Am Schritt 501 wird
der Modus auf Master gesetzt. Die Master-Einheit "schläft", bis die Slave-Einheit
am Schritt 502 Zeit abfragt. Zu dieser Zeit "erwacht" die Master-Einheit
und sendet eine Abfrage an die Slave-Einheit am Schritt 503.
Dann wird am Entscheidungsblock 504 eine Prüfung gemacht
um zu ermitteln, ob von dem Slave eine Antwort empfangen wurde.
Wenn dies so ist, wird die empfangene Slave-Information am Schritt 505 gespeichert,
und der Fehler-Zählwert (FAIL_COUNT)
für diesen
Slave wird am Schritt 506 auf Null gesetzt. Der Prozess
läuft in
einer Schleife zum Schritt 502 zurück. Wenn jedoch eine Antwort
nicht empfangen ist, wird der Fehler-Zählwert für diesen Slave am Schritt 507 inkrementiert.
Am Entscheidungsblock 508 wird eine Prüfung gemacht, um zu ermitteln,
ob der Fehler-Zählwert
für diesen
Slave gleich sechs ist. Wenn nicht, läuft der Prozess in einer Schleife
zum Schritt 502 zurück;
Anderenfalls wird der Slave am Schritt 509 von der Slave-Liste
des Masters entfernt. Als nächstes wird
am Entscheidungsschritt 510 eine Prüfung gemacht um zu ermitteln,
ob die Anzahl der Slaves auf der Slave-Liste des Masters gleich
oder größer als
eins ist. Wenn dies so ist, kehrt der Prozess in einer Schleife zum
Schritt 502 zurück.
Wenn nicht, wird der Modus für
die Einheit am Schritt 511 auf autonom gesetzt und der
Prozess läuft
zum Ausgang.
-
6 ist ein Fließdiagramm
und stellt den Prozess an einem Slave zum Senden von Information
zum Master und zum Ändern
des Zustands auf autonom dar. Der Modus wird zunächst am Schritt 601 auf
Slave gesetzt. Die Slave-Einheit "schläft" bis zum geplanten
Zeitschlitz der Slave-Einheit am Schritt 602. Zu dieser Zeit "erwacht" die Slave-Einheit
und erwartet den Empfang von einem Abruf von der Master-Einheit
am Schritt 603. Dann wird am Entscheidungsschritt 604 eine
Prüfung gemacht
um zu ermitteln, ob von dem Master ein Abruf empfangen worden ist.
Wenn dies so ist, sendet der Slave Positions- und Sensor-Information
an den Master am Schritt 605, und der Fehler-Zählwert (FAIL_COUNT)
für diesen
Slave wird am Schritt 606 auf Null gesetzt. Dann wird am
Schritt 607 der Aufweck-Timer für den geplanten Zeitschlitz
von der ersten Subperiode von der nächsten Berichtsperiode gesetzt.
Der Prozess läuft
in der Schleife zurück
zum Schritt 602. Wenn jedoch keine Antwort empfangen worden
ist, wird der Fehler-Zählwert
für diesen
Slave am Schritt 608 inkrementiert. Am Entscheidungsschritt 609 wird
eine Prüfung
gemacht um zu ermitteln, ob der Fehler-Zählwert für diesen Zählwerk gleich sechs ist. Wenn
nicht, wird der Aufweck-Timer für
den geplanten Zeitschlitz für
die erste Subperiode von der nächsten
Berichtsperiode am Schritt 610 gesetzt, und der Prozess
läuft in
einer Schleife zum Schritt 602 zurück; Anderenfalls wird der Status
von der Slave-Einheit am Schritt 611 auf autonom gesetzt.
-
7 zeigt das Fließdiagramm
für den
Prozess an einer Master-Einheit zum Vereinigen von zwei ausgebildeten
Netzwerken. Der Modus wird zunächst
am Schritt 701 auf Master gesetzt. Am Entscheidungsschritt 702 wird
eine Prüfung
während
der Zeitperiode 00:00–00:05
gemacht um zu ermitteln, ob eine andere Master-Einheit sendet. Wenn nicht, endet der
Prozess; Anderenfalls wird eine weitere Prüfung am Entscheidungsschritt 703 gemacht,
um zu ermitteln, ob das Geschwindigkeitsprofil von der anderen Master-Einheit
mit demjenigen von dieser Master-Einheit zusammenpasst. Wenn nicht,
endet der Prozess; Anderenfalls wird am Entscheidungsschritt 704 eine
andere Prüfung
gemacht, um zu ermitteln, ob diese Mastereinheit eine Slave-Einheit
werden soll. Wenn dieser Master eine Slave-Einheit werden soll,
erwartet er, bei 00:06–00:30,
den Empfang von der Nachricht "MASTER
WIRD SLAVE" von
der anderen Master-Einheit, wie es am Entscheidungsblock 705 angegeben
ist. Wenn diese Nachricht nicht empfangen wird, endet der Prozess;
Anderenfalls sendet, beim Empfang der Nachricht, diese Master-Einheit
seine Netzwerk-Information
an die andere Master-Einheit am Schritt 706 und setzt dann
seinen Modus auf autonom am Schritt 707. In der Zeitperiode
01:00–01:39 wird
die Master-Einheit
eine Slave-Einheit von der anderen Master-Einheit am Schritt 708,
womit der Prozess der Vereinigung der Netzwerke abgeschlossen wird.
-
Wenn
andererseits diese Master-Einheit die Master-Einheit bleiben soll,
wie es am Entscheidungsschritt 704 ermittelt ist, sendet
sie zur Zeit 00:06 die Nachricht "MASTER WIRD SLAVE" am Schritt 709. Dann wartet
die Master-Einheit auf die andere Master-Einheit, dass diese ihre
Netzwerk-Information am Entscheidungsschritt 710 sendet.
Wenn die Master-Einheit die Netzwerk-Information von der anderen
Master-Einheit nicht empfängt,
endet der Prozess. Wenn jedoch die Netzwerk-Information empfangen wird, wird die
andere Master-Einheit zu der Slave-Liste dieser Master-Einheit in
der Zeitperiode 01:00–01:39
am Schritt 711 hinzugefügt,
womit der Prozess zum Vereinigen der Netzwerke abgeschlossen ist.
-
8 zeigt das Fließdiagramm
für den
Prozess an einer Master-Einheit zum Übertragen der Rolle des Masters
auf eine Slave-Einheit. Der Modus wird zunächst am Schritt 801 auf
Master gesetzt. Am Entscheidungsschritt 802 wird eine Prüfung gemacht
um zu ermitteln, ob die Batterie schwach ist. Dies wird am Beginn der
Zeitperiode gemacht. Wenn die Batterie nicht schwach ist, endet
der Prozess. Wenn jedoch die Batterie schwach ist, wird eine weitere
Prüfung
am Entscheidungsschritt 803 gemacht um zu ermitteln, ob
irgendeine Slave-Einheit mit einer höheren Batterieleistung vorhanden
ist. Wenn nicht, endet der Prozess; Anderenfalls wird die Slave-Einheit
mit der höchsten
Batterieleistung gewählt,
um die neue Master-Einheit am Schritt 804 zu werden. Zur
Zeitperiode 00:06–00:59
erwartet die Master-Einheit die Übertragung
von einer anderen Master-Einheit, die eine stärkere Batterie haben kann.
Wenn ein derartiger Master existiert, wie es am Entscheidungsschritt 805 ermittelt
wird, dann wird die in Bezug auf 7 beschriebene
Prozedur am Schritt 806 aufgerufen. Anderenfalls wird zur
Zeitperiode 01:00–01:39
der Prozess der Hinzufügung
einer autonomen Einheit zu dem Netzwerk am Schritt 807 gehemmt.
Dann wird die Abruffrage/Antwort-Prozedur am Schritt 808 ausgeführt, außer dass
die Slave-Einheit, die die neue Master-Einheit werden soll, nicht
mit der "BIST DU
NOCH VORHANDEN?"-Nachricht
abgefragt wird; Stattdessen wird am Schritt 809 die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht zu der
Slave-Einheit in ihrem Zeitschlitz gesendet wird. Am Entscheidungsschritt 810 wartet die
Master-Einheit auf eine "ICH
BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht
von der Slave-Einheit, die ausgewählt ist, die neue Master-Einheit
zu werden. Wenn diese Nachricht empfangen wird, arbeitet die Master-Einheit
weiterhin als eine Master-Einheit für den Rest der Berichtsperiode,
aber am Ende der Berichtsperiode wechselt die Master-Einheit ihren
Status zu ei nem Slave am Schritt 811, womit der Prozess
der Übertragung
ihrer Rolle von Master zu Slave abgeschlossen wird.
-
Sollte
jedoch die "ICH
BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht
nicht von der Slave-Einheit empfangen werden, die ausgewählt ist,
die neue Master-Einheit zu werden, dann wartet die gegenwärtige Master-Einheit bis
zur nächsten
Subperiode am Schritt 812. Wenn nicht alle Subperioden
in dieser Periode verbraucht sind in der gegenwärtigen Periode (siehe 4), wie es am Entscheidungsschritt 813 ermittelt
ist, läuft
der Prozess in der Schleife zurück
zum Schritt 808, wo das Abfrage/Antwort-Protokoll wiederholt wird. Die Master-Einheit wartet
wieder darauf, die "ICH
BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht
von der Slave-Einheit zu empfangen, die gewählt ist, der neue Master zu
werden. Wenn die Nachricht nicht empfangen wird und alle Subperioden
für die
Periode verbraucht worden sind, läuft der Prozess in der Schleife
zum Entscheidungsschritt 802 zurück, um den Prozess wieder zu
beginnen, um dieses Mal eine andere Slave-Einheit zu wählen, die
die neue Master-Einheit werden soll.