EP3227792A1 - Verfahren zur umsetzung eines binären datenstroms - Google Patents

Verfahren zur umsetzung eines binären datenstroms

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Publication number
EP3227792A1
EP3227792A1 EP15703246.7A EP15703246A EP3227792A1 EP 3227792 A1 EP3227792 A1 EP 3227792A1 EP 15703246 A EP15703246 A EP 15703246A EP 3227792 A1 EP3227792 A1 EP 3227792A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grammar
grammars
binary data
combined
data stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15703246.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Hund
Daniel Peintner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3227792A1 publication Critical patent/EP3227792A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F40/00—Handling natural language data
    • G06F40/10—Text processing
    • G06F40/12—Use of codes for handling textual entities
    • G06F40/149—Adaptation of the text data for streaming purposes, e.g. Efficient XML Interchange [EXI] format
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F40/10—Text processing
    • G06F40/12—Use of codes for handling textual entities
    • G06F40/14—Tree-structured documents
    • G06F40/143—Markup, e.g. Standard Generalized Markup Language [SGML] or Document Type Definition [DTD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F40/00—Handling natural language data
    • G06F40/10—Text processing
    • G06F40/12—Use of codes for handling textual entities
    • G06F40/14—Tree-structured documents
    • G06F40/146—Coding or compression of tree-structured data

Definitions

  • the invention relates to a method for converting a binary data stream, preferably an EXI data stream.
  • a known descrip ⁇ description language is "Extensible Markup Language", abbreviated XML, are with which hierarchically structured data in text form or "Piain text" described.
  • the description language XML is used for a platform-independent exchange of data between computer systems. Due to the textual nature of XML, it is readable both by machines and by people. Furthermore, schemes are known which are used to describe a structure and to define data types.
  • a schema for using XML data is also known as XML Schema Definition or XSD.
  • EXI "Efficient XML Interchange" abbreviated, EXI, called Bi ⁇ närreraceation XML to be processed faster than text-based XML data and requires less transmission bandwidth for data transfer between Rechnersyste- men.
  • EXI "Efficient XML Interchange” abbreviated, EXI, called Bi ⁇ närrecateation XML to be processed faster than text-based XML data and requires less transmission bandwidth for data transfer between Rechnersyste- men.
  • an application of EXI is not limited to a binary representation of XML alone, EXI can be used as an exchange format for the transmission of arbitrary semi-structured data.
  • the exchange format EXI develops particular advantages when used in XML-based applications with the use of a microcontroller with limited space and Re ⁇ chen arrangespetit.
  • microcontact scooters work such as intelligent sensors in ei ⁇ ner production line or in a vehicle, are redesignerwei ⁇ se for an on-device editing data furnished in a binary format and share this data via corresponding communication interfaces also usually on
  • Coding schemes into grammars is time consuming and labor intensive. Another problem arises from the fact that current methods for implementing and / or transmitting a binary EXI data stream often provide for the use of multiple schemes. In such cases, a combination of multiple schemas or schema files is required to encode a grammar. In many current applications, the process is unnecessarily if multiple EXI streams require the same or similar combinations of schemes.
  • the present invention is faced with the task of creating With ⁇ tel through which a provision of one or more combinations of schemes corresponding grammars is connected with less time and memory requirements.
  • the inventive method provides an initializing phase before ⁇ in a method for converting a binary data stream between a transmitter and a receiver, in the read out a plurality of pre-generated grammar from a memory area, and these are assembled into one combined grammar.
  • a conversion of binary data and / or text format data into a binary data stream takes place or a conversion of a binary data stream into binary data and / or text format data.
  • the first alternative relates preferably to an encoder, the second alterna tive ⁇ preferably to a decoder.
  • a delivery of text format data to the runtime environment or extraction of text format data from the runtime environment preferably takes place in the form of description language schemas, for example XML schema files, or data structures which are equivalent to XML.
  • a delivery of binary data to the runtime environment or removal of binary data from the runtime environment preferably takes place in the form of memory representations, for example using a format also known as a Document Object Model (DOM).
  • DOM Document Object Model
  • a memory representation is a directly replaceable and processable representation of the data described by a description language scheme and transferable through a binary data stream.
  • An encoder created from this memory representation a serializing th binary data stream, usually for the purpose of Studentstra ⁇ supply.
  • a decoder converts a serialized binary data stream into a memory representation. The memory representation is then used for on-device machining ⁇ processing of binary data.
  • runtime is to be understood as the actual implementation of the binary data stream, which is implemented, for example, by an encoder or EXI encoder or by a decoder or EXI decoder.
  • the coding device and the decoding device are alternatively combined in a single device, which is generally referred to as the runtime environment.
  • the invention is intended to persistently store »atomic « grammars generated from one or more schemas. If needed, the required grammars can be loaded individually and processed in combination, just as if they had already been combined.
  • the method according to the invention makes it possible to convert individual schemas or combinations of individual schemas into the corresponding grammar representation in advance or in the event of changes. From any combination of these atomic grammars, the combined grammar needed in the application is generated in a runtime environment as needed. On the one hand, this measure allows a significantly accelerated generation of the desired grammar, on the other hand, the storage space requirement can be kept small, since the provision of a combinatorial variety of grammars is eliminated.
  • Compu ⁇ terprogramm is processed in an encoder and / or decoder that uses the method executes with the execution.
  • the object is further by an encoder with the features of claim 11 and by a
  • FIGURE shows a schematic representation ofroissein ⁇ units of a coding, in which a conversion of the encoder supplied text format data of a writing language is done in a binary data stream.
  • Runtime Rewind ⁇ RTE which input data in Da- tei- or text form are supplied.
  • input data in the form of an XML document FLE is supplied to the runtime environment RTE.
  • a binary data stream DST is generated in the runtime environment RTE, which is transmitted via an interface IFC coding device to a receiver (not shown).
  • a plurality of advance of at least one description ⁇ schematic said generated atomic grammars GR1, GR2 are in an initialization of a a - read memory area and assembled into one combined grammar CGR - not represent ⁇ provided.
  • the combined Gram ⁇ matics CGR is supplied via a non-standard interface, for example EXI grammar interface, the runtime environment RTE.
  • the required grammars GR1, GR2 are loaded individually and processed as a combined grammar CGR on the composition, just as if already combined located in front ⁇ a grammar.
  • the input data FLE fed to the runtime environment RTE are processed into the binary data stream DST by means of structural coding STC and content coding CTC.
  • a grammar in a manner known to those skilled in the art, is an encoding and decoding instruction for an XML document, a data structure equivalent to XML, or a memory representation of an XML document, for example, a Document Object Model, DOM of an encoder.
  • a decoder uses the grammar as an instruction to convert an incoming data stream into an XML document, one to XML equivalent Data structure or memory representation of an XML document.
  • the functional units shown in FIG. 1 can be present both in a coding device on the side of a transmitter and in a decoding device on the side of a receiver.
  • the binary data stream DST On the receiver side, the binary data stream DST then forms the input data, which are fed via the interface IFC to the structure coding units STC and content coding CTC for generating the structure and the content.
  • the XML document, the in-memory representation or the equivalent to XML data structure then represent the ⁇ réelleda th of the recipient. According to one embodiment of the invention for the
  • Gk grammar (basket xsd)
  • Gka grammar (basket xsd + apple.xsd)
  • Gkb grammar (basket xsd + pear.xsd)
  • Gkc grammar (basket xsd + citrus. Xsd)
  • Gkab grammar (basket xsd + apple.xsd + pear.xsd)
  • Gkac grammar (basket xsd + apple.xsd + citrus. Xsd)
  • Gkbc grammar (basket xsd + pear.xsd + citrus. Xsd)
  • Gkabc grammar (basket xsd + apfel.xsd + pear.xsd + cit- rus.xsd)
  • G'k atomic grammar (basket xsd)
  • G'a atomic grammar (apple. Xsd)
  • G'b atomic grammar (pear. Xsd)
  • G'c atomic grammar (citrus. Xsd)
  • This atomic grammars allow in a runtime environment a substantial more efficient combination to a COM ⁇ bined grammar, as a previously known generating a grammar from a combination of schemes, so that composition into a combined grammar from a plurality of atomic grammars in the runtime environment allows much faster becomes.
  • G'd atomic_grammar (date .xsd)
  • G'k atomic_grammar (basket. Xsd) If the application now requires the grammar Gkbc, which should either be present in the cache or be generated by conventional methods, then it can be combined from the atomic grammars according to the inventive means, for example with a call combine defined as a combined grammar:
  • Gkbc combine (G'k + G'b + G'c)
  • the combined grammar at runtime is identical to the conventionally generated grammar, i. the grammar created with a call grammar defined from the combination of the schemes basket, pear, citrus and held:
  • Gkbc grammar (basket xsd + pear.xsd + citrus. Xsd)
  • the runtime environment in accordance with the provisions of the EXI standards, the resulting com ⁇ bined grammar of a grammar that would have occurred even with a combination of different schemes according to XML schema definition or XSD equivalent.
  • the requirement for combinability of atomic grammars to be demanded according to a general embodiment is that global elements of respective atomic, i. Prefabricated grammars are fed into a combined list of global elements of the combined grammar.
  • a qualified name is a globally unique identifier that consists of element names and a name space identifier.
  • a qualified name or QName can be composed of so-called NCNames (Non-Colonized Names), with each of the NCNames except for the last one namespace or namespace designated. The last NCName corresponds to the local name within the namespace.
  • NCNames Non-Colonized Names
  • the individual NCNames be composed of ⁇ means of dot (.) To a QName.
  • combinability is supported by global elements of the combined list of global elements of the combined grammar
  • Indirect refer to global elements of respective pre-generated grammars. This means for example that a combined list of global elements with the length (length + length Gl G2) is guided, which indirectly references the best ⁇ rising lists. Thus, a list of references to the respective atomic grammars is created. This list can be built in the initialization phase when combining different atomic grammars.
  • the compatibility is supported in that pre-generated fragmentary grammars are fed in a combined list of global elements of the combined gramma ⁇ tik per ⁇ irrir in the initialization phase elements, wherein upon a match of a qualified name or "QName" in different elements the matching qualified name is applied exactly once in the ⁇ combinatorial-defined list of global elements, name conflicts are resolved according to a schema-informed gramma ⁇ tik.
  • This embodiment relates to elements of a "Fragment Content Grammar" according to the EXI standard. The procedure for this is analogous to the global elements explained above. An exception to this is only definitions with identical names, which are composed of element name and a name space identifier.
  • combinability is supported by feeding in the initialization phase type-attributes of respective pre-generated grammars into a combined list of type-attributes built up, if necessary, from a combination of previously generated and type-attribute-containing grammars.
  • a type attribute "xsi: type cast” occurs, an EXI codec jumps to the referenced type "grammar", if it exists.
  • the list is rebuilt on first demand by building a combination of all type grammars (G1 + G2 + ).
  • combinability is supported by the fact that at least one global element from the combined grammar with the correct local name and / or name space designation is used in the initialization phase for wildcard expressions or wildcards.
  • game as defined in ⁇ in EXI wildcards such as AT (*), AT (uri, *), SE (*), SE (uri, *), is of a grammar possible usually a list of all global elements and / or attributes used as a possible comparison. An attempt is made to find a global element and / or attribute that in the list matches the local name and a Uniform Resource Identifier (URI) of the namespace. In the case of multiple combined grammars, the combined list is searched accordingly.
  • URI Uniform Resource Identifier
  • the compatibility is supported by the fact that an extended substitution group is formed in the initialization phase for elements of substitutional groups of various pre-generated grammars, in which elements of various pre-generated grammars a same substitution group associated with the ⁇ .
  • an element can be substituted with all elements that belong to the same substitution group or
  • substitutionGroup Belong to "substitutionGroup".
  • substitution group or the Substituti ⁇ onsrios associated list may need to be extended matiken if elements from different grammars of the same substitution group members.
  • the invention relates to a method for converting a binary data stream, preferably EXI data stream, wherein in an initialization phase, a plurality of grammars generated in advance from at least one description language scheme are read from a memory area and combined into a combined grammar, and wherein the combined Grammar of a runtime environment for the implementation of the binary data stream is supplied.
  • the invention allows one hand, a substantially ACCEL ⁇ nddle produce the desired grammar compared to a grammar generated as needed from individual schemes, on the other hand, the memory requirement can be kept small, since the provision of a combinatorial diversity at omitted grammars.
  • the invention provides for increased flexibility by enabling new, possibly unforeseen, combinations without having to generate a new grammar for this combination.
  • a faster update is possible for changes in individual schemes, since only the affected atomic grammar and not all combinations have to be re- generated .
  • the invention allows a reduced management of metadata, as an atomic grammar preferably relates to only a scheme and not a combina ⁇ tion of schemes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft zusammenfassend ein Verfahren zur Umsetzung eines Binärdatenstroms, vorzugsweise EXI-Datenstroms, wobei in einer Initialisierungsphase eine Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungssprachenschema erzeugten Grammatiken aus einem Speicherbereich ausgelesen und zu einer kombinierten Grammatik zusammengesetzt werden und wobei in die kombinierte Grammatik einer Laufzeitumgebung zur Umsetzung des Binärdatenstroms zugeführt wird. Die Erfindung gestattet einerseits eine wesentlich beschleunigte Erzeugung der gewünschten Grammatik im Vergleich zu einer bei Bedarf erzeugten Grammatik aus einzelnen Schemata, andererseits kann der Speicherplatzbedarf klein gehalten werden, da die Vorhaltung einer kombinatorischen Vielfalt an Grammatiken entfällt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Umsetzung eines binären Datenstroms Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung eines binären Datenstroms, vorzugsweise eines EXI-Datenstroms .
Im Stand der Technik sind Beschreibungssprachen zur Spezifikation von Datenformaten und der für eine Bearbeitung der Da- ten benötigten Verfahren bekannt. Eine bekannte Beschrei¬ bungssprache ist »Extensible Markup Language«, abgekürzt XML, mit welcher hierarchisch strukturierte Daten in Textform oder »Piain Text« beschrieben werden. Die Beschreibungssprache XML wird für einen plattformunabhängigen Austausch von Daten zwi- sehen Rechnersystemen eingesetzt. Aufgrund der textuellen Natur von XML ist diese sowohl durch Maschinen als auch durch Menschen lesbar. Weiterhin sind Schemata bekannt, welche zur Beschreibung einer Struktur und zur Definition von Datentypen angewandt werden. Ein Schema zur Anwendung für XML Daten ist auch als XML Schema Definition bzw. XSD bekannt.
Häufig ist ein effizienter Datenaustausch zwischen Rechnersystemen erforderlich, welcher mit einer textuellen Beschreibungssprache wie XML nicht zu erreichen ist. Daher wurden bi- näre Repräsentationen von XML vorgeschlagen. Eine als
»Efficient XML Interchange«, abgekürzt EXI, bezeichnete Bi¬ närrepräsentation von XML ist im Vergleich zu textbasierten XML-Daten schneller zu verarbeiten und benötigt weniger Übertragungsbandbreite beim Datenaustausch zwischen Rechnersyste- men. Eine Anwendung von EXI ist im Übrigen nicht allein auf eine Binärrepräsentation von XML beschränkt, EXI kann als Austauschformat zur Übermittlung beliebiger semistrukturierter Daten eingesetzt werden. Das Austauschformat EXI entfaltet insbesondere Vorteile bei einer Verwendung in XML-basierten Anwendungen mit Einsatz eines Mikrokontrollers mit begrenztem Speicherplatz- und Re¬ chenleistungsangebot. Geräte, welche auf Basis von Mikrokont- rollern arbeiten, beispielsweise intelligente Sensoren in ei¬ ner Fertigungslinie oder in einem Fahrzeug, sind üblicherwei¬ se für eine gerätinterne Bearbeitung von Daten in einem Binärformat eingerichtet und tauschen diese Daten über entspre- chende Kommunikationsschnittstellen auch üblicherweise auf
Basis von Binärdaten untereinander aus. Insbesondere Binärda¬ ten gemäß EXI-Spezifikationen ermöglichen dabei eine Interoperabilität mit XML-basierten Systemen. Auch für das Austauschformat EXI ist eine Anwendung von Sche¬ mata, beispielsweise XML Schemadateien, vorteilhaft. Eine Verwendung von Schemata gestattet eine typisierte Darstellung austauschender Daten, in der Fachwelt auch als »typed data« bekannt, welche auf Seiten eines Empfängers eine schnellere Überführung von Daten eine interne Repräsentation gestattet. Weiterhin gestattet diese Maßnahme eine noch kompaktere Dar¬ stellung, da empfängerseitig bereits bekanntes Wissen - wie z.B. XML Elementnamen - nicht mehr in einem Textformat, sondern durch beidseitig bekannte, kurze Identifier übertragen werden können.
Zur weiteren Optimierung eines gemäß EXI zu übertragenden binären Datenstroms ist vorgesehen, Schemata in Grammatiken, auch bekannt als EXI Grammars, zu kodieren. Weiterhin gestat- tet eine Grammatik auch eine kodierte Repräsentation bzw. Deklaration von Namensräumen bzw. Namespaces. Aus Gründen der Einfachheit werden im Folgenden unter dem allgemeinen Oberbegriff Schemata sowohl Schemata im Sinne der vorhergehenden Beschreibung als auch Namensräume verstanden.
Eine Kodierung von Schemata in Grammatiken ist zeit- und arbeitsintensiv. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Tatsache, dass derzeit gängige Verfahren zur Umsetzung und/oder Übertragung eines binären EXI-Datenstroms häufig eine Verwen- dung mehrerer Schemata vorsehen. In solchen Fällen ist eine Kombination aus mehreren Schemata bzw. Schemadateien erforderlich, um eine Grammatik zu kodieren. Dabei wird in vielen derzeitigen Anwendungsfällen der Prozess unnötigerweise mehr- fach ausgeführt, wenn mehrere EXI Datenströme gleiche oder gleichartige Kombinationen an Schemata erfordern.
Bei einem häufig auftretendem Fall, gemäß dem ein Schema aus einer Vielzahl von Schemata einer Änderung unterliegt, muss der Prozess einer Kodierung einer Grammatik aus der Vielzahl an Schemata, darunter auch unveränderten, wiederholt werden.
Mehrere verschiedene Kombinationen aus Schemata führen zu je¬ weils einer Grammatik pro Kombination. Einem technischen Bedarf, Grammatiken für verschiedene Kombinationen von Schemata persistent vorzuhalten kann derzeit nur nachgekommen werden, indem viele Varianten an Grammatiken vorab erzeugt werden. Die Anzahl an Varianten steigt mit einer zunehmenden Anzahl an Schemata aufgrund der kombinatorischen Mannigfaltigkeit an Kombinationsmöglichkeiten extrem an, so dass der zur Speicherung der Grammatiken erforderliche Speicherplatz dementsprechend hoch ist.
Die vorliegende Erfindung ist vor die Aufgabe gestellt, Mit¬ tel zu schaffen, durch welche eine Bereitstellung einer oder mehrerer Kombinationen von Schemata entsprechenden Grammatiken mit weniger Zeit- und Speicheraufwand verbunden ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine Initialisierungs¬ phase in einem Verfahren zur Umsetzung eines binären Datenstroms zwischen einem Sender und einem Empfänger vor, in der eine Mehrzahl vorab erzeugter Grammatiken aus einem Speicherbereich ausgelesen und diese zu einer kombinierten Grammatik zusammengesetzt werden.
In einer darauf Folgenden oder im Wesentlichen gleichzeitig ablaufenden Kodierungsphase oder Laufzeitphase erfolgt unter Anwendung der kombinierten Grammatik eine Umsetzung von binären Daten und/oder Textformatdaten in einen Binärdatenstrom oder eine Umsetzung eines Binärdatenstroms in binäre Daten und/oder Textformatdaten. Die erste Alternative bezieht sich vorzugsweise auf eine Kodiereinrichtung, die zweite Alterna¬ tive vorzugsweise auf eine Dekodiereinrichtung.
Eine Zuführung von Textformatdaten zur Laufzeitumgebung bzw. Entnahme von Textformatdaten aus der Laufzeitumgebung erfolgt vorzugsweise in Gestalt von Beschreibungssprachenschemata, beispielsweise XML-Schemadateien, oder Datenstrukturen, wel- che äquivalent zu XML sind.
Eine Zuführung von binären Daten zur Laufzeitumgebung bzw. Entnahme von binären Daten aus der Laufzeitumgebung erfolgt vorzugsweise in Gestalt von Speicherrepräsentationen, bei- spielsweise unter Verwendung eines auch als Document Object Model (DOM) bekannten Formats.
Eine Speicherrepräsentation ist eine direkt mit einem Programm austauschbare und verarbeitbare Darstellung der durch ein Beschreibungssprachenschema beschriebenen und durch einen Binärdatenstrom übertragbaren Daten. Eine Kodiereinrichtung erstellt aus dieser Speicherrepräsentation einen serialisier- ten Binärdatenstrom, üblicherweise zum Zwecke einer Übertra¬ gung. Eine Dekodiereinrichtung setzt einen serialisierten Bi- närdatenstrom in eine Speicherrepräsentation um. Die Speicherrepräsentation wird sodann für eine gerätinterne Bearbei¬ tung der binären Daten verwendet.
Unter dem Begriff »Laufzeit« ist dabei die eigentliche Umset- zung des Binärdatenstroms zu verstehen, welche beispielsweise durch eine Kodiereinrichtung bzw. EXI-Encoder oder durch eine Dekodiereinrichtung bzw. EXI-Dekoder verwirklicht sind. Die Kodiereinrichtung und die Dekodiereinrichtung sind alternativ in einer einzigen Einrichtung zusammengefasst , auf welche allgemein mit der Laufzeitumgebung Bezug genommen wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, aus einem oder mehreren Schemata erzeugte »atomaren« Grammatiken persistent abzulegen. Bei Bedarf einer Kombination können die benötigten Grammatiken einzeln geladen werden und in Kombination verarbeitet werden, genauso als wären sie bereits kombiniert vorgelegen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, einzelne Schemata oder Kombination aus einzelnen Schemata vorab bzw. bei Änderungen in die entsprechende Grammatik-Repräsentation zu überführen. Aus jeder Kombination dieser atomaren Grammatiken wird die im Anwendungsfall benötigte kombinierte Grammatik bei Bedarf in einer Laufzeitumgebung erzeugt. Diese Maßnahme erlaubt einerseits eine wesentlich beschleunigte Erzeugung der gewünschten Grammatik, andererseits kann der Speicherplatzbedarf klein gehalten werden, da die Vorhaltung einer kombinatorischen Vielfalt an Grammatiken entfällt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Das Compu¬ terprogramm wird in einer Kodiereinrichtung und/oder Dekodiereinrichtung abgearbeitet, welcher mit der Abarbeitung das Verfahren ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kodiereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie durch eine
Dekodiereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die FIG eine schematische Darstellung von Funktionsein¬ heiten einer Kodiereinrichtung, in welcher eine Umsetzung von der Kodiereinrichtung zugeführten Textformatdaten einer Be- Schreibungssprache in einen Binärdatenstrom erfolgt.
Die eigentliche Kodierung erfolgt in einer als Laufzeitumge¬ bung RTE bezeichneten Einheit, welcher Eingangsdaten in Da- tei- oder Textform zugeführt werden. Beispielsweise werden Eingangsdaten in Form eines XML-Dokuments FLE der Laufzeitumgebung RTE zugeführt. Alternativ werden Speicherrepräsentati¬ on oder zu XML äquivalente Datenstrukturen als Eingangsdaten zugeführt .
Unter Anwendung einer Strukturkodierung STC und einer Inhaltskodierung CTC wird in der Laufzeitumgebung RTE ein binärer Datenstrom DST erzeugt, welche über eine Schnittstelle IFC Kodiereinrichtung an einen - nicht dargestellten - Empfänger übertragen wird.
Eine Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungs¬ sprachenschema erzeugten atomaren Grammatiken GR1, GR2 werden in einer Initialisierungsphase aus einem einen - nicht dar¬ gestellten - Speicherbereich ausgelesen und zu einer kombinierten Grammatik CGR zusammengesetzt. Die kombinierte Gram¬ matik CGR wird über eine nicht standardisierte Schnittstelle, z.B. EXI-Grammatik-Schnittstelle, der Laufzeitumgebung RTE zugeführt. Je nach benötigten Kombinationsbedarf werden die benötigten Grammatiken GR1, GR2 einzeln geladen werden und nach Zusammensetzung als kombinierte Grammatik CGR verarbeitet, genauso als wäre eine Grammatik bereits kombiniert vor¬ gelegen .
Aus der kombinierten Grammatik CGR werden mittels Strukturko- dierung STC und Inhaltskodierung CTC die der Laufzeitumgebung RTE zugeführten Eingangsdaten FLE in den binären Datenstrom DST prozessiert.
Eine Grammatik stellt in einer dem Fachmann bekannten Weise eine Kodier- und Dekodieranweisung für ein XML-Dokument, eine zu XML äquivalente Datenstruktur oder eine Speicherrepräsentation eines XML Dokuments zum Beispiel als Document Object Model, DOM einer Kodiereinrichtung dar. Eine Dekodiereinrichtung nutzt die Grammatik als Anweisung, um aus einem empfangenen Datenstrom ein XML-Dokument, eine zu XML äquivalente Datenstruktur oder eine Speicherrepräsentation eines XML Dokuments zu erstellen.
Die in der FIG gezeigten Funktionseinheiten können sowohl in einer Kodiereinrichtung auf Seiten eines Senders als auch in einer Dekodiereinrichtung auf Seiten eines Empfängers vorhanden sein. Auf Seiten des Empfängers bildet dann der Binärda- tenstrom DST die Eingangsdaten, welche über die Schnittstelle IFC den Einheiten zur Strukturkodierung STC und Inhaltskodie- rung CTC zur Erzeugung der Struktur und des Inhalts zugeführt werden. Das XML-Dokument, die Speicherrepräsentation oder die zu XML äquivalente Datenstruktur stellen dann die Ausgangsda¬ ten des Empfängers dar. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die für den
Sender beschriebene und mit einer in Zusammensetzung der kombinierten Grammatik verbundene Initialisierungsphase auf Sei¬ ten des Empfängers jedoch auch entfallen. Ermöglicht wird dies in dieser Ausführungsform dadurch, dass die für die Funktion des Senders und Empfängers erforderliche Grammatik CGR durch den Sender erzeugt und dann in einer Initialisie¬ rungsphase vor der eigentlichen Laufzeit des Datenaustausches an den Empfänger übertragen wird. Sämtliche, in der Grammatik CGR enthaltenen Informationen können in einem ersten - übli- cherweise besonders gekennzeichneten - Datenstromabschnitt , welche vom Sender an den Empfänger übertragen wird, enthalten sein .
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Konzept einer kombi- nierten Grammatik anhand eines illustrativen Beispiels erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass zur Umsetzung eines binären Datenstroms stets ein XML-Schema mit dem Dateinamen »korb.xsd« benötigt wird, wobei die Dateiendung »xsd« eine XML-Schemadefinition bezeichnet. Im Schema Korb werden fall- weise Elemente weiterer Schemata, beispielsweise die Schemata »apfel.xsd«, »birne.xsd« und »citrus. xsd« verwendet. Zur Umsetzung eines binären Datenstroms mit bisher bekannten Verfahren Mitteln war es notwendig, folgende Grammatiken Gk, Gka, Gkb, ... Gkabc mit einem Aufruf grammar (...) aus einer jeweiligen Kombination an Schemata zu erzeugen und vorzuhal- ten :
Gk = grammar ( korb . xsd)
Gka = grammar ( korb . xsd + apfel.xsd )
Gkb = grammar ( korb . xsd + birne.xsd )
Gkc = grammar ( korb . xsd + citrus. xsd )
Gkab = grammar ( korb . xsd + apfel.xsd + birne.xsd)
Gkac = grammar ( korb . xsd + apfel.xsd + citrus. xsd )
Gkbc = grammar ( korb . xsd + birne.xsd + citrus. xsd)
Gkabc = grammar ( korb . xsd + apfel.xsd + birne.xsd + cit- rus.xsd)
Die oben bezeichneten Grammatiken Gk, Gka, Gkb, ... Gkabc muss- ten entweder ad hoc, also unmittelbar vor deren jeweiliger Verwendung durch einen Enkodierer bzw. Dekodierer aus den je- weiligen Schemata erstellt werden oder vorab erzeugt und in einem Speicherbereich, insbesondere Cachespeicher, bis zu ihrer Verwendung zwischengespeichert werden. Während die erste aufgrund einer zeit- und ressourcenaufwändige ad-hoc-Generie- rung nachteilig ist, hat die zweite Variante den Nachteil, dass zur Vorhaltung aller eventuell notwendigen Grammatiken ein hoher Speicherbedarf benötigt wird. Zudem ist es bei einer Änderung in einem der Schemata erforderlich, alle betroffenen Grammatiken neu zu erstellen. Weiterhin ist es bei Hinzutritt eines weiteren Schemas, bei¬ spielsweise »dattel.xsd« erforderlich, für jede mögliche Kom¬ bination mit diesem Schema eine Grammatik zu erzeugen, im obigen Beispiel würden 18 zusätzliche Kombinationen möglicher Schemakombinationen hinzutreten. Dies zieht üblicherweise ei- ne Änderung des Schemas korb. xsd nach sich, wodurch für alle Kombinationen an Schemata neue Grammatiken erzeugt werden müssen, im obigen Beispiel dann 26. In Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel ist demgegenüber vorgesehen, eine Mehrzahl von bereits vorab aus einem Schema erzeugten Grammatiken zu einer kombinierten Grammatik zusammenzusetzen. Alternativ können diese bereits vorab erzeugten Grammatiken auch aus einer Mehrzahl von Schemata erzeugt wor den sein.
Zur Vorhaltung der bereits vorab aus einem Schema erzeugten Grammatiken G'k, G'a, G'b, G'c, im Weiteren auch als atomare Grammatik bzw. atomare kombinierbare Grammatik bezeichnet, wird ein Aufruf atomic_grammar (...) wie folgt eingesetzt.
G'k = atomic grammar ( korb . xsd)
G'a = atomic grammar (apfel . xsd)
G'b = atomic grammar (birne . xsd)
G'c = atomic grammar (citrus . xsd)
Diese atomaren Grammatiken gestatten in einer Laufzeitumge- bung eine wesentliche effizientere Kombination zu einer kom¬ binierten Grammatik, als eine vormals bekannte Erzeugung einer Grammatik aus einer Kombination an Schemata, so dass Zusammensetzung zu einer kombinierte Grammatik aus mehreren atomaren Grammatiken in der Laufzeitumgebung wesentlich schneller ermöglicht wird.
Auch bei einer erläuterten Hinzufügung eines weiteren Schema muss lediglich jedes direkt geänderte Schema neu erstellt werden wie im Folgenden am Beispiel eines hinzuzutretenden Schemas Dattel erläutert:
G'd = atomic_grammar (dattel . xsd)
Lediglich die dem geänderten Schema Korb zugeordnete atomare Grammatik G'k muss im Zuge dieses Hinzutretens neu erstellt werden :
G'k = atomic_grammar ( korb . xsd) Wird in der Anwendung nun die Grammatik Gkbc benötigt, welche nach herkömmlichen Verfahren entweder im Cache vorliegen oder erzeugt werden müsste, kann diese gemäß der erfindungsgemäßen Mittel, z.B. mit einem Aufruf combine ( ... ) als kombinierte Grammatik aus den atomaren Grammatiken kombiniert werden:
Gkbc = combine (G'k + G'b + G'c)
Die kombinierte Grammatik ist zur Laufzeit im Übrigen identisch mit der herkömmlich erzeugten Grammatik, d.h. der mit einem Aufruf grammar (...) aus der Kombination der Schemata Korb, Birne, Citrus erzeugten und vorgehaltenen Grammatik:
Gkbc = grammar ( korb . xsd + birne.xsd + citrus. xsd)
Bei einer Implementierung der Laufzeitumgebung gemäß der Vorschriften des EXI Standards entspricht die resultierende kom¬ binierten Grammatik einer Grammatik, welche auch bei einer Kombination aus unterschiedlichen Schemata gemäß XML Schema Definition bzw. XSD entstanden wäre.
Die gemäß einer allgemeinen Ausführungsform zu fordernde Voraussetzung für eine Kombinierbarkeit atomarer Grammatiken ist, dass globale Elemente jeweiliger atomarer, d.h. vorab erzeugter Grammatiken in eine kombinierte Liste globaler Elemente der kombinierten Grammatik zuführbar sind.
Dies wird gemäß einer Ausführungsform beispielsweise er¬ reicht, indem Verweise auf qualifizierte Namen, welche im EXI-Sprachgebrauch als QNames bezeichnet sind, von Elementen der einzelnen atomaren Grammatiken in einer Liste zusammengeführt werden, welche letztlich die kombinierte Grammatik darstellt. Ein qualifizierter Name ist ein global eindeutiger Bezeichner, welcher sich aus Elementnamen und einem Bezeich- ner für den Namensraum zusammensetzen. Im Einzelnen kann ein qualifizierter Name oder QName aus sogenannten NCNames (Non- Colonized Names) zusammengesetzt werden, wobei jeder der NCNames bis auf den letzten einen Namensraum bzw. Namespace bezeichnet. Der letzte NCName entspricht dem lokalen Namen innerhalb des Namensraumes. Die einzelnen NCNames werden mit¬ tels Punkt (.) zu einem QName zusammengesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Kombinierbarkeit dadurch unterstützt, dass globale Elemente der kombinierten Liste globaler Elemente der kombinierten Grammatik durch eine
Indirektion auf globale Elemente jeweiliger vorab erzeugter Grammatiken verweisen. Das bedeutet beispielsweise, dass eine kombinierte Liste von globalen Elementen mit der Länge (Länge Gl + Länge G2) geführt wird, welche indirekt auf die beste¬ hende Listen verweist. Es wird also eine Liste aus Verweisen auf die jeweiligen atomaren Grammatiken angelegt. Diese Liste kann in der Initialisierungsphase beim Kombinieren unterschiedlicher atomarer Grammatiken aufgebaut werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Kombinierbarkeit dadurch unterstützt, dass in der Initialisierungsphase Elemente je¬ weiliger vorab erzeugter fragmentarischer Grammatiken in eine kombinierte Liste globaler Elemente der kombinierten Gramma¬ tik zugeführt werden, wobei bei einer Übereinstimmung eines qualifizierten Namens bzw. »QName« in unterschiedlichen Elementen der übereinstimmende qualifizierte Name in der kombi¬ nierten Liste globaler Elemente genau einmal angelegt wird, wobei Namenskonflikte gemäß einer schema-informierten Gramma¬ tik aufgelöst werden. Diese Ausführungsform bezieht sich auf Elemente einer »FragmentContent Grammar« gemäß EXI Standard. Das Vorgehen hierzu ist an sich analog zu den oben erläuterten globalen Elementen. Eine Ausnahme dafür bilden nur Definitionen mit identischen Qnames, welche sich aus Elementname und einem Bezeichner für den Namensraum zusammensetzen. Das Ziel, mehrfache namensgleiche Elemente in ein einziges, ein¬ deutiges Element in der kombinierten Grammatik zu überführen, wird durch eine Auflösung von Namenskonflikte analog zum Vor¬ gehen in einer schema-informierten Grammatik bzw. »Schema- informed Element Fragment Grammar« gelöst. Gemäß einer Ausführungsform wird die Kombinierbarkeit dadurch unterstützt, dass in der Initialisierungsphase Typ-Attribute jeweiliger vorab erzeugter Grammatiken in eine kombinierte Liste von Typ-Attributen zugeführt werden, welche bei Bedarf aus einer Kombination von vorab erzeugten und Typ-Attribute enthaltenden Grammatiken aufgebaut wird. Beim Auftreten eines Typ-Attributs »xsi:type cast« springt ein EXI Codec zu dem Bezug genommenen Typ »Grammatik«, sofern dieser vorhanden ist. Im Falle von kombinierten Grammatiken wird die Liste beim ersten Bedarf neu aufgebaut, indem sie eine Kombination aller Typ-Grammatiken (Gl + G2 + ...) aufbaut.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Kombinierbarkeit dadurch unterstützt, dass in der Initialisierungsphase für Platzhal- terausdrücke bzw. Wildcards mindestens ein globales Element aus der kombinierten Grammatik mit zutreffendem lokalen Namen und/oder zutreffender Namensraumbezeichnung eingesetzt wird. Beim Auftreten von Platzhalterausdrücke bzw. Wildcards, bei¬ spielsweise in EXI definierte Wildcards wie z.B. AT(*), AT(uri, *), SE(*), SE(uri, *), wird von einer Grammatik üblicherweise eine Liste aller möglichen globalen Elemente und/oder Attribute als möglicher Vergleich herangezogen. Dabei wird versucht, ein globales Element und/oder Attribut zu finden, welches in der Liste mit dem lokalen Namen (local na- me) und einem Bezeichner bzw. URI (Uniform Resource Identi- fier) des Namensraums (Namespace) übereinstimmt. Im Fall von mehreren kombinierten Grammatiken wird entsprechend die kombinierte Liste durchsucht. Gemäß einer Ausführungsform wird die Kombinierbarkeit dadurch unterstützt, dass in der Initialisierungsphase für Elemente aus Substitutionsgruppen von verschiedenen vorab erzeugten Grammatiken eine erweiterte Substitutionsgruppe gebildet wird, in welcher Elemente aus verschiedenen vorab erzeugten Grammatiken einer selben Substitutionsgruppe zugeordnet wer¬ den. In XML bzw. EXI ist ein Element mit allen Elementen substituierbar, welche der selben Substitutionsgruppe bzw.
»substitutionGroup« angehören. Im Fall von kombinierten Gram- matiken muss die Substitutionsgruppe bzw. die der Substituti¬ onsgruppe zugehörige Liste gegebenenfalls erweitert werden, sofern Elemente aus verschiedenen Grammatiken der selben substitutionGroup angehören.
Die Erfindung betrifft zusammenfassend ein Verfahren zur zur Umsetzung eines binären Datenstroms, vorzugsweise EXI-Daten- stroms, wobei in einer Initialisierungsphase eine Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungssprachenschema erzeugten Grammatiken aus einem Speicherbereich ausgelesen und zu einer kombinierten Grammatik zusammengesetzt werden und wobei in die kombinierte Grammatik einer Laufzeitumgebung zur Umsetzung des Binärdatenstroms zugeführt wird.
Die Erfindung gestattet einerseits eine wesentlich beschleu¬ nigte Erzeugung der gewünschten Grammatik im Vergleich zu einer bei Bedarf erzeugten Grammatik aus einzelnen Schemata, andererseits kann der Speicherplatzbedarf klein gehalten werden, da die Vorhaltung einer kombinatorischen Vielfalt an Grammatiken entfällt.
Die Erfindung gewährleistet eine erhöhte Flexibilität durch Ermöglichung von neuen, evtl. unvorhergesehenen, Kombinationen, ohne eine neue Grammatik für diese Kombination erzeugen zu müssen. Darüber hinaus ist eine schnellere Aktualisierung bei Änderungen einzelner Schemata möglich, da nur die betroffene atomare Grammatik und nicht alle Kombinationen neu er¬ zeugt werden müssen.
Weiterhin gestattet die Erfindung eine reduzierte Verwaltung von Metadaten, da sich eine atomare Grammatik vorzugsweise auf lediglich ein Schema bezieht und nicht auf eine Kombina¬ tion von Schemata.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Umsetzung eines Binärdatenstroms , wobei in einer Initialisierungsphase eine Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungssprachenschema erzeugten Grammatiken aus einem Speicherbereich ausgelesen und zu einer kombinierten Grammatik zusammengesetzt werden; und; die kombinierte Grammatik einer Laufzeitumgebung zur Umsetzung des Binärdatenstroms zugeführt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des Binärdatenstroms eine Zuführung von binären Daten und/oder Textformatdaten einer Beschreibungssprache zur Laufzeitumgebung umfasst, in welcher eine Umsetzung in einen Binärdatenstrom erfolgt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung des Binärdatenstroms eine Zuführung de Binärdatenstroms zur Laufzeitumgebung umfasst, welcher in bi näre Daten und/oder Textformatdaten einer Beschreibungssprache umgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Initialisierungsphase glo¬ bale Elemente jeweiliger vorab erzeugter Grammatiken in eine kombinierte Liste globaler Elemente der kombinierten Gramma¬ tik zugeführt werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass globale Elemente der kombinierten Liste durch eine Indirektion auf globale Elemente jeweiliger vorab erzeugter Grammatiken verweisen.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Initialisierungsphase Ele¬ mente jeweiliger vorab erzeugter fragmentarischer Grammatike in eine kombinierte Liste globaler Elemente der kombinierten Grammatik zugeführt werden, wobei bei einer Übereinstimmung eines qualifizierten Namens in unterschiedlichen Elementen der übereinstimmende qualifizierte Name in der kombinierten Liste globaler Elemente genau einmal angelegt wird, wobei Na menskonflikte gemäß einer schema-informierten Grammatik aufgelöst werden.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Initialisierungsphase Typ- Attribute jeweiliger vorab erzeugter Grammatiken in eine kom¬ binierte Liste von Typ-Attributen zugeführt werden, welche bei Bedarf aus einer Kombination von vorab erzeugten und Typ Attribute enthaltenden Grammatiken aufgebaut wird.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Initialisierungs¬ phase für Platzhalterausdrücke mindestens ein globales Ele¬ ment aus der kombinierten Grammatik mit zutreffendem lokalen Namen und/oder zutreffender Namensraumbezeichnung eingesetzt wird .
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Initialisierungsphase für Elemente aus Substitutionsgruppen von verschiedenen vorab er zeugten Grammatiken eine erweiterte Substitutionsgruppe ge¬ bildet wird, in welcher Elemente aus verschiedenen vorab er¬ zeugten Grammatiken einer selben Substitutionsgruppe zugeord net werden.
10. Computerprogrammprodukt mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Patentansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt an einer Kodiereinrichtung oder Dekodiereinrichtung ausgeführt wird.
11. Kodiereinrichtung zur Umsetzung eines Binärdatenstroms , umfassend,
- eine mit der Kodiereinrichtung zusammenwirkende Initiali¬ sierungseinheit zum Auslesen einer Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungssprachenschema erzeugten Grammatiken aus einem Speicherbereich und zur Zusammensetzung der Grammatiken zu einer kombinierten Grammatik; und; eine LaufZeiteinheit zur Umsetzung von der
Kodiereinrichtung zugeführten binären Daten und/oder Textformatdaten einer Beschreibungssprache in einen Binärda- tenstrom unter Anwendung der kombinierten Grammatik.
. Dekodiereinrichtung zur Entgegennahme eines Binärdaten- roms, umfassend,
eine mit der Dekodiereinrichtung zusammenwirkende Initia¬ lisierungseinheit zum Auslesen einer Mehrzahl von vorab aus mindestens einem Beschreibungssprachenschema erzeugten Grammatiken aus einem Speicherbereich und zur Zusammensetzung der Grammatiken zu einer kombinierten Grammatik; und; eine LaufZeiteinheit zur Umsetzung eines der
Dekodiereinrichtung zugeführten Binärdatenstroms in binären Daten und/oder Textformatdaten einer Beschreibungssprache unter Anwendung der kombinierten Grammatik.
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