EP3381167A1 - Verfahren zur informationsübertragung in einem kommunikationsnetz - Google Patents

Verfahren zur informationsübertragung in einem kommunikationsnetz

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Publication number
EP3381167A1
EP3381167A1 EP16815787.3A EP16815787A EP3381167A1 EP 3381167 A1 EP3381167 A1 EP 3381167A1 EP 16815787 A EP16815787 A EP 16815787A EP 3381167 A1 EP3381167 A1 EP 3381167A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
primary
unit
processing unit
conditioning unit
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Withdrawn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
EP16815787.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Fischer
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 Mobility GmbH
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 EP3381167A1 publication Critical patent/EP3381167A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4604—LAN interconnection over a backbone network, e.g. Internet, Frame Relay
    • H04L12/462—LAN interconnection over a bridge based backbone
    • H04L12/4625—Single bridge functionality, e.g. connection of two networks over a single bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/14—Multichannel or multilink protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18—Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/26—Special purpose or proprietary protocols or architectures

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting information in a communication network. Furthermore, the invention relates to a communication network.
  • a communication network is used in an application area with safety-related requirements, it is usually necessary for information or data to be reliably transmitted in the communication network. So it can be e.g. be required that information is transmitted as error-free or trouble-free from a signal generating unit to a signal processing unit, so that it can be ensured that the signal processing unit processes correct or unadulterated information.
  • An example of an area of application in which there are safety requirements that may require secure information transmission is rail transport.
  • An object of the invention is to provide a method with which information in a communication network can be reliably transmitted.
  • a primary signal is received from the signal processing unit from the primary signal, a secondary signal is generated and the secondary signal is sent from the signal processing unit via two different protocol layers to a signal processing unit.
  • the invention is based on the consideration that in the case of signal transmission via a first protocol layer and signal transmission via a second protocol layer, which differs from the first protocol layer, due to the different transmission modes, there is a different probability for unwanted signal influencing. Furthermore, the invention is based on the consideration that an undesired signal influencing of a signal which takes place within the framework of a transmission of the signal via a first protocol layer preferably does not influence the signal or other signal influencing of the signal in the context of a transmission of the signal over a second protocol layer.
  • Unintentional signal influencing of the secondary signal generated by the signal processing unit can be detected by the signal processing unit if the secondary signal is transmitted to the signal processing unit via a further protocol layer.
  • the signal processing unit can detect corrupted information in the secondary signal, for example by comparing information obtained via the first protocol layer the secondary signal with an information of the secondary signal obtained via the further protocol layer. In this way, processing of corrupted information by the signal processing unit can be avoided.
  • the information transmission in the communication network can be realized more reliably.
  • a signal generated and / or processed by the signal conditioning unit can be understood.
  • a signal which is generated by a device other than the signal conditioning unit can be understood as the primary signal.
  • the communication network is operated according to the rules of a protocol stack.
  • the elements of the communication network preferably exchange information among themselves according to the rules of a protocol stack.
  • the aforementioned protocol layers are expediently different layers (communication or network protocols) of the protocol stack.
  • the protocol stack comprises seven protocol layers.
  • these seven protocol layers may include the seven protocol layers - Physical Layer (Layer 1), Backing Layer (Layer 2), Network Layer (Layer 3), Transport Layer (Layer 4), Session Layer (Layer 5), Presentation Layer (Layer 6), and Application Layer (Layer 7) - the so-called OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • the signal conditioning unit may in particular be a so-called repeater (also called a regenerator).
  • the signal conditioning unit can therefore be set up in particular to amplify the primary signal.
  • the signal processing unit is advantageously configured to evaluate or process the secondary signal, in particular a payload of the secondary signal. For example, to monitor and / or control a technical process.
  • the signal processing unit advantageously has a programmable processor.
  • the signal processing unit and the signal conditioning unit are elements of the communication network. Furthermore, it is expedient if the devices mentioned below are elements of the communication network.
  • the communication network may be a combination of a wireless network and a wired or wired network.
  • the communication network may, on the one hand, have components that transmit information wirelessly and, on the other hand, have components that transmit information of a wired or line-bound.
  • the communication network is a self-configuring communication network. That is, the communication network advantageously performs automatic configuration of its elements.
  • the communication network or at least one element thereof can be, for example, a component of a rail vehicle control system (a rail vehicle control technology). In such a case, a reliable information transmission can be realized by means of the communication network in a rail vehicle.
  • the secondary signal is sent by the signal conditioning unit via one of the two protocol layers in the form of a first protocol data unit (English: Protocol Data Unit) to the signal processing unit. Furthermore, it is advantageous if the secondary signal from the signal conditioning unit via the other of the two protocol layers in the form of a second protocol data unit, the is different from the first protocol data unit, is sent to the signal processing unit.
  • a first protocol data unit English: Protocol Data Unit
  • At least one of the two protocol data units may have addressing information, such as e.g. a destination address and / or a source address.
  • addressing information such as e.g. a destination address and / or a source address.
  • a source address in particular a traceability of a signal path is made possible.
  • Under a destination address may present an address or
  • the source address can be an address or identifier of the device from which this signal is sent.
  • the secondary signal is sent bit by bit to the signal processing unit via one of the two protocol layers.
  • This protocol layer is expediently the so-called bit transmission layer (1st layer or physical layer) of the OSI model. Such signal transmission can be realized inexpensively.
  • the secondary signal is sent packet by packet to the signal processing unit via the other of the two protocol layers.
  • This protocol layer is expediently the so-called network layer (3rd layer or network layer) of the OSI model.
  • the secondary signal can therefore be sent to the signal processing unit via one of the two protocol layers in the form of data packets and via the other of the two protocol layers in bit coding.
  • a signal transmission in the form of data packets may be advantageous, inter alia, because in this type of signal transmission a lower probability of unwanted signal interference can be achieved (compared to a other type of signal transmission).
  • the signal processing unit compares a payload of the secondary signal obtained via the first of the two protocol layers with a payload of the secondary signal obtained via the second of the two protocol layers. In this way, it can be determined whether the secondary signal was influenced or falsified during transmission via one of the two protocol layers.
  • predetermined parts of the payload information are compared with one another by the signal processing unit or that the payload information in their entirety is compared with one another.
  • one of the payloads of the signal processing unit is expediently processed. Otherwise, the payload is expediently discarded.
  • “discarding” can mean that the payload (after the comparison) is no longer used or processed.Otherwise, in the case of a non-coincidence of the payload, it may be provided that the signal processing unit receive only the payload of the data received via the higher of the two protocol layers Secondary signal is processed while the other payload is discarded.
  • the processing of a payload by the signal processing unit can, in particular, use of the payload. Formation for monitoring and / or to control a technical process.
  • the respective payload may be information composed of a plurality of individual pieces of information.
  • the respective payload may comprise, for example, a control command and / or a measured value.
  • the respective payload information may include time information (a time stamp) and / or addressing information.
  • the at least one transmission channel is a wireless transmission channel, in particular a radio transmission channel.
  • the signal conditioning unit advantageously receives the primary signal over a wireless transmission channel.
  • a wire or line connection between the latter units may be disadvantageous, for example, for reasons of weight, or because such a wired or wired connection can be realized only cost and / or laborious.
  • the transmission channel is a standardized transmission channel, such as Bluetooth, WLAN, ZigBee or 866 MHz radio. This has the advantage that the correspondingly necessary hardware components for such a transmission channel are tried and tested many times and are available at low cost.
  • the transmission channel may also be a non-standardized transmission channel.
  • the secondary signal is sent by wire, in particular via a bus or a bus system, from the signal conditioning unit to the signal processing unit.
  • the generation of the secondary signal from the primary signal comprises a signal amplification of the primary signal.
  • a gain in particular an electronic see amplification of the primary signal. That is, it is expediently by the signal amplification from the primary signal, a processed signal - the secondary signal - generated. In this way it can be achieved that the secondary signal provided by the signal conditioning unit does not fall below a minimum signal strength required for the signal processing unit.
  • the secondary signal may include additional information not contained in the primary signal generated by the signal conditioning unit.
  • the secondary signal may include an address / identifier of the signal conditioning unit as the source address and / or an address / identifier of the signal processing unit as the destination address.
  • the secondary signal can thus be understood as an amplified primary signal with optional additional information.
  • the secondary signal comprises at least one time information (a time stamp) generated by the signal conditioning unit, in particular a reception time of the primary signal. This time information can be taken into account by the signal processing unit in the processing of the secondary signal.
  • the secondary signal may include a transmission time at which the signal conditioning unit transmits the secondary signal.
  • the signal processing unit is a train control unit.
  • the signal processing unit is an actuator (also called actuator).
  • the actuator may be understood to be a device which converts an electrical signal into a mechanical motion or into another physical quantity, such as a mechanical signal. Pressure or temperature, especially to actively intervene in a process.
  • the primary signal is preferably generated by a control unit, in particular by a train control unit.
  • the primary signal may comprise at least one control command for the actuator.
  • the actuator can be arranged for example on a bogie of a rail vehicle.
  • the secondary signal is generated using a sensor.
  • the primary signal may include a measured value acquired by means of the sensor.
  • the primary signal may include time information about a measurement time, i. a time at which the measured value was recorded include.
  • the measured value and / or the time information can / can be a payload of the primary signal.
  • the sensor can, for example, on a bogie of a
  • the senor can be used in particular for monitoring a bogie parameter.
  • the sensor may e.g. a temperature sensor, a speed sensor or another type of sensor.
  • the sensor generates a sensor signal, which may in particular contain the measured value and / or said time information about the measuring time.
  • the sensor signal is expediently - possibly after a signal processing, such as a digitization - passed to a transmitting unit.
  • the primary signal is preferably based on the sensor signal or the primary signal corresponds to the sensor signal. It is also expedient if the transmitting unit transmits the primary signal.
  • the transmitting unit may in particular be a transceiver (also called a transceiver), ie a combined transmitting and receiving unit.
  • individual or all components of the communication network are supplied with electrical energy by means of a secure power supply, which in particular can have a plurality of current sources.
  • the power supply comprises an uninterruptible power supply unit.
  • the power supply may comprise one or more twisted pair lines. In this way, e.g. enables communication via a Profinet bus.
  • the power supply can be used in case of failure or defect of the said transmission channel instead of the transmission channel for data / signal transmission.
  • a primary signal is transmitted by a transmission module via a plurality of different transmission channels, in particular wireless transmission channels.
  • the advantage of using a plurality of different transmission channels is that, in the event of a fault or a failure of one of these transmission channels, an information transmission between the transmitting module and a signal-receiving unit, such as e.g. the signal conditioning unit, over which other transmission channels can be realized.
  • the primary signals transmitted via the different transmission channels can correspond in their payload information. vote. That is, each of these primary signals may have the same payload.
  • the primary signals can each be identical in content.
  • the different transmission channels can thus be used for a redundant transmission of the primary signal. In this way, in the case of a fault or a failure of one of these transmission channels, the same payload can be transmitted via one of the other transmission channels to a signal receiving unit.
  • all of these primary signals may have been generated from the same sensor signal or from the same controller.
  • the secondary signal is expediently generated by the signal conditioning unit from one of these primary signals.
  • information about different frequencies is transmitted via the different transmission channels. Since signal-carrying waves which differ in their frequencies typically have a different reflection behavior, a higher probability can be achieved in this way-due to the exploitation of different reflection characteristics-that at least one of the primary signals is transmitted to a signal-receiving unit eg the signal conditioning unit is transmitted.
  • the transmission module changes at predetermined time intervals a carrier frequency of its respective transmission channel.
  • the transmission module can thus perform a so-called Frequency Hopping method. In this way, the information transmission can be made more robust against (narrowband) interference.
  • the transmission module can have its own transmission unit, in particular a combined transmission and reception unit, for each of the transmission channels.
  • the signal preparation unit can receive a plurality of primary signals from a transmission module, in particular from the aforementioned transmission module, preferably in each case via its own transmission channel, in particular in each case via its own wireless transmission channel.
  • the use of a plurality of different transmission channels has the advantage that in the event of a fault or a failure of one of these transmission channels, an information transmission from the transmission module to the signal conditioning unit (further) can be realized via the other transmission channels.
  • These primary signals may e.g. in their time information (timestamps) match.
  • the primary signals may have the same signal generation time. That is, the primary signals may have been generated at the same time.
  • the primary signals can completely match in their payload.
  • the primary signals can each be identical in terms of their content.
  • the secondary signal is generated from that of these primary signals, in which the signal conditioning unit determines the greatest signal strength.
  • the secondary signal is generated from that of the primary signals, which has the highest signal-to-noise ratio.
  • an amplitude of the respective primary signal or a field strength of the respective primary signal can be understood as signal strength, in particular at the location of the signal conditioning unit.
  • the secondary signal is generated from that of these primary signals, which receives the signal conditioning unit first. If one of the primary signals or an information contained therein exceeds a predetermined age, this primary signal is preferably discarded and thus not used to generate the secondary signal.
  • the same primary signal is received by a plurality of signal processing units via at least one transmission channel, in particular via at least one radio transmission channel, and a secondary signal is generated from the received primary signal.
  • a redundancy of the communication network can be achieved. In the event of a fault or a failure of one of the signal processing units, a signal contained in the primary signal
  • Payload information about one of the other signal processing units are transmitted to the signal processing unit.
  • the secondary signal generated by the respective signal conditioning unit can also be sent from the corresponding signal conditioning unit via two different protocol layers to the signal processing unit.
  • the signal processing unit preferably processes the one of these secondary signals which the signal processing unit first receives. Furthermore, it can be provided that the signal processing unit compares the payload of these secondary signals with each other. It is advantageous if the signal processing unit (only then) processes the payload of one of these, if the payload of at least two secondary signals match. By means of this additional comparison, unwanted signal interference between one of the signal conditioning units and the signal processing unit can be detected.
  • the communication network comprises a signal conditioning unit and a signal processing unit.
  • the signal conditioning unit is configured to receive a primary signal via at least one transmission channel, to generate a secondary signal from the primary signal and to transmit the secondary signal to the signal processing unit via two different protocol layers.
  • the advantageous features mentioned above in connection with the method can also relate to advantageous developments of the communication network according to the invention.
  • the advantageous features mentioned below in connection with the communication network can also relate to advantageous developments of the method according to the invention.
  • the communication network for implementing the method according to the invention, in particular for carrying out at least one of the above-described advantageous developments of the method according to the invention, set up.
  • the communication network may be a component of a vehicle, such as a vehicle. a rail vehicle.
  • the communication network may be part of a control system or a control technology of a rail vehicle.
  • the signal conditioning unit is adapted to receive said primary signal via a wireless transmission channel, in particular via a radio transmission channel.
  • the signal processing unit is set up to receive in each case a primary signal via a plurality of different wireless transmission channels, in particular radio transmission channels.
  • the signal processing unit can have a plurality of different receiving units, in particular radio receiving units. These receiving units can be used, for example, as transceivers. ver, ie as a combined transmitting and receiving unit, be formed.
  • the signal conditioning unit is set up to determine a signal strength of the respective primary signal and / or a reception time of the respective primary signal.
  • the signal conditioning unit is operable as a switch and / or as a router.
  • the signal conditioning unit expediently has a switch and / or router function.
  • the communication network has at least one transmission module.
  • the transmission module is preferably configured to emit a respective primary signal via a plurality of different wireless transmission channels, in particular radio transmission channels.
  • the transmission module can have a separate transmission unit for each of the transmission channels.
  • These transmitting units can each be designed, for example, as a transceiver, ie as a combined transmitting and receiving unit.
  • FIG. 1 shows a communication network, which u.a. a plurality of signal processing units, a plurality of sensors and a signal processing unit designed as a train control unit;
  • FIG. 2 shows another communication network, which u.a. a
  • Signal processing unit and a plurality of trained as actuators signal processing units comprises.
  • the illustrated communication network 2 is a communication network of a rail vehicle.
  • the communication network 2 comprises a plurality of signal processing units 4, wherein in FIG. 1, for better clarity, only two of the signal processing units 4 are shown.
  • the communication network 2 comprises a signal processing unit 6, which in the present exemplary embodiment is a train control unit 8.
  • the signal processing unit 6 is connected to the signal conditioning units 4 via a train bus 10.
  • Each of the signal conditioning units 4 is configured to receive radio signals via four different radio transmission channels.
  • each of the signal processing units 4 has four radio receiving units 12, each equipped with an antenna 14.
  • the signal conditioning units 4 it would be possible for the signal conditioning units 4 (unlike in the present exemplary embodiment) to each use a larger or smaller number of radio transmission channels and accordingly have a larger or smaller number of radio reception units 12.
  • the radio receiving units 12 are combined transmitting and receiving units (transceivers). They are thus set up both for receiving and for transmitting radio signals.
  • Each of the radio receiving units 12 is provided with a signal amplifier 16 for electronically amplifying a received radio signal and / or a signal to be transmitted.
  • each of the signal conditioning units 4 uses a first of its four radio receiving units 12 Bluetooth, a second of its four radio receiving units 12 WLAN and a third of their radio receiving units 12 ZigBee as a transmission channel, whereas the fourth of their radio receiving units 12 as a transmission channel 866 MHz radio uses.
  • the communication network 2 has a communication tion unit 18 for a radio communication between the rail vehicle and a control center.
  • the communication unit 18 has a radio receiving unit 20, which is equipped with an antenna 14 and designed as a combined transmitting and receiving unit (transceiver).
  • the communication unit 18 is equipped with a signal amplifier 16 for electronically amplifying a received radio signal and / or a signal to be transmitted.
  • the communication unit 18 is also connected to the train control unit 8 via the train bus 10.
  • the communication network 2 has a plurality of components which are arranged on bogies, not shown figuratively, of the rail vehicle.
  • components of the communication network 2 are shown by way of example, which are arranged on one of the bogies of the rail vehicle. These components are enclosed in FIG. 1 by a dot-dashed rectangle.
  • the rail vehicle has the same components.
  • the communication network 2 has an arrangement 22 of a plurality of sensors 24 (of which three sensors 24 are shown by way of example in FIG. 1), a signal amplifier 26 with which the sensors 24 are communicatively connected, for the electronic signal amplification of FIG Sensor signals and a digitizer 28, which is communicatively connected to the latter signal amplifier 26, for digitizing the (amplified) senors sorsignale.
  • a signal amplifier 26 with which the sensors 24 are communicatively connected, for the electronic signal amplification of FIG Sensor signals
  • a digitizer 28 which is communicatively connected to the latter signal amplifier 26, for digitizing the (amplified) senors sorsignale.
  • the sensors 24 are configured to measure bogie parameters such as a wheel temperature, a wheel speed, or the like.
  • the sensors 24 arranged on the respective wheel can each be set up to measure different physical quantities. But it is also possible that several of the sensors 24 arranged on the respective wheel are set up to measure the same physical variable, in particular for reasons of redundancy.
  • the communication network 2 comprises at each bogie a multiplexer 30, the input side with the arrangements 22 of sensors 24, signal amplifier 26 and
  • the communication network 2 on each bogie comprises a transmission module 32 to which the multiplexer 30 is communicatively connected on the output side and which is configured to transmit radio signals via four different radio transmission channels.
  • the transmission module 32 has four radio transmission units 34, each with an antenna 14, wherein the radio transmission units 34 are formed as a combined transmitting and receiving units (transceivers).
  • a first of these four radio transmission units 34 uses Bluetooth, a second of these four radio transmission units 34 uses WLAN, a third of these four radio transmission units 34 uses ZigBee and the fourth of the four radio transmission unit 34 uses 866 MHz radio as a transmission channel.
  • the communication network 2 comprises a secure power supply 36, via which the transmitter module 32 and the
  • Signal amplifier 26 of the respective bogie be supplied with electrical energy.
  • Each of the sensors 24 generates a sensor signal at predetermined time intervals.
  • the sensor signal of the respective sensor 24 contains a measured value detected by the sensor 24, time information about a measuring time of the measured value and the identifier of the sensor 24.
  • the identifier makes it possible for the sensor Measured value of the signal processing unit 6 the associated sensor 24 can be assigned.
  • the individual sensor signals are electronically amplified by the signal amplifier 26 connected to the sensors 24 and digitized by the digitizer 28.
  • the multiplexer 30 successively connects a different one of its inputs to its output, thereby sequentially forwarding the (amplified and digitized) sensor signals received at the respective input to the transmitter module 32.
  • the transmitter module 32 generates from each sensor signal received four primary signals in the form of radio signals, each having the same payload consisting of the measured value, the time information on the measurement time and the sensor identifier. Furthermore, the transmission module 32 transmits the primary signals by means of its four radio transmission units 34 each via its own one of said four different radio transmission channels (WLAN, Bluetooth, ZigBee, 866 MHz radio).
  • At least one of the aforementioned signal conditioning units 4 receives in each case at least one radio transmission channel of one of these four primary signals. If this one signal conditioning unit 4 receives one of the primary signals via a plurality of radio transmission channels, this signal conditioning unit 4 determines the signal strengths of the primary signals and uses only that of the primary signals in which the signal conditioning unit 4 determines the greatest signal strength.
  • Said signal conditioning unit 4 generates a secondary signal from the primary signal.
  • the primary signal is amplified electronically by the signal conditioning unit 4.
  • the secondary signal contains the payload of the primary signal, ie a measured value, a time information about a measurement time of the measured value and a sensor identifier.
  • the secondary signal contains one of the signal conditioning unit 4 generated time information, namely the reception time of the primary signal (ie the time at which the Signal Milton preparation unit 4 receives the primary signal), and the identifier of the signal conditioning unit 4 as a source address.
  • the signal conditioning unit 4 transmits the secondary signal via two different protocol layers of a protocol stack, namely via the so-called bit transmission layer and via the so-called network layer to the
  • Signal processing unit 6 For transmission of the train bus 10 is used.
  • the signal conditioning unit 4 transmits the secondary signal to the signal processing unit 6 via the physical layer and via the network layer in the form of different protocol data units assigned to the respective protocol layers.
  • the secondary signal is transmitted bit by bit (ie in bit coding) via the physical layer and packet by packet (via the network layer). ie transmitted as data packets) to the signal processing unit 6.
  • the signal processing unit 6 compares the payload information of the secondary signal obtained via the physical layer with the payload of the secondary signal obtained via the network layer. If the payload matches, the signal processing unit 6 uses one of the (in this case identical) payload information for monitoring the bogie parameter associated with the sensor signal. The signal processing unit 6 processes this payload so. In case of mismatch of the payload, e.g. because at least one of the payload has been corrupted by way of transmission over one of the two protocol layers, the payload is discarded.
  • the signal processing unit 6 processes a payload of that secondary signal which the signal processing unit 6 first receives from one of these multiple signal conditioning units 4.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further communication network 38. Also in this communication network 38 is a communication network of a rail vehicle.
  • This communication network 38 comprises a train control unit 8. Furthermore, the communication network 38 comprises a communication unit 18 for radio communication between the rail vehicle and a control center. The communication unit 18 is connected to the train control unit 8 via a train bus 10.
  • the communication network 38 has a transmission module 32, which is connected via the train bus 10 with the train control unit 8.
  • the transmission module 32 is configured to have four different radio transmission channels to send radio signals.
  • the transmission module 32 has four radio transmission units 34. A first of these four radio transmission units 34 uses Bluetooth, a second of these four radio transmission units 34 uses WLAN, a third of these four radio transmission units 34 uses ZigBee and the fourth of the four radio transmission unit 34 uses 866 MHz radio as a transmission channel.
  • the communication network 38 has a plurality of components which are arranged on bogies of the rail vehicle, not shown in the figures.
  • components of the communication network are shown as an example, which are arranged on one of the bogies of the rail vehicle. These components are enclosed in FIG 2 by a dash-dotted rectangle.
  • the rail vehicle has the same components.
  • the communication network 38 has an array 40 of several
  • Actuators 42 each of which can implement an electrical signal in a mechanical movement or in another physical size, in FIG 2 a better clarity of each actuator assembly 40 each only three actuators 42 are shown.
  • the actuators 42 of the communication network 38 each represent a signal processing unit 6.
  • the communication network 38 has on each bogie a signal conditioning unit 4, with which the
  • Actuators 42 are communicatively connected and which is adapted to receive four different radio transmission channels radio signals.
  • the respective signal processing unit 4 has four radio receiving units 12, each equipped with an antenna 14.
  • the radio receiving units 12 are combined transmitting and receiving units (transceivers). Each of the Radio receiving units 12 is equipped with a signal amplifier 16 for electronically amplifying a received radio signal and / or a signal to be transmitted. A first of these four radio reception units 12 uses Bluetooth, a second of these four radio reception units 12 uses WLAN, a third of these four radio reception units 12 uses ZigBee and the fourth of the four radio reception units 12 uses 866 MHz radio as a transmission channel.
  • the communication network 38 has a secure power supply 36 via which the signal conditioning unit 4 of the respective bogie is supplied with electrical energy.
  • the train control unit 8 generates a control signal which contains a control command for one of the actuators 42.
  • the control signal contains the identifier of that actuator 42, for which the control command is determined, and the identifier of that signal conditioning unit 4, with which this actuator 42 is connected.
  • the train control unit 8 transmits the control signal to the transmission module 32 via the train bus 10. Furthermore, the transmission module 32 generates four primary signals from the received control signal in the form of radio signals, each having the same payload consisting of the control command and the two said identifiers. The transmission module 32 transmits the primary signals by means of its four radio transmission units 34 in each case via its own one of said four different radio transmission channels (WLAN, Bluetooth, ZigBee, 866 MHz radio).
  • the respective signal conditioning unit 4 receives at least one radio transmission tion channel one of these primary signals. If the signal conditioning unit 4 receives one of the primary signals via a plurality of radio transmission channels, the signal conditioning unit 4 determines the signal strengths of the primary signals and uses only that of the primary signals in which the signal conditioning unit 4 detects the greatest signal strength.
  • the signal conditioning unit 4 amplifies the primary signal electronically. Furthermore, the signal conditioning unit 4 checks whether its identifier is equal to the signal conditioning unit identifier contained in the primary signal. If these two identifiers do not match, the signal conditioning unit 4 discards the primary signal. Otherwise, the signal conditioning unit 4 generates from the amplified primary signal a secondary signal which contains the same payload as the primary signal.
  • the signal conditioning unit 4 transmits the secondary signal via two different protocol layers of a protocol stack, namely via the so-called physical layer and via the so-called network layer to the intended actuator 42.
  • the signal conditioning unit 4 transmits the secondary signal via the physical layer and via the network layer in the form of different (
  • the secondary signal is transmitted bit by bit (ie in bit coding) and via the network layer packet by packet (ie as a data packets) to said actuator via the physical layer.
  • the actuator 42 compares the payload information of the secondary signal obtained via the bit transmission layer with the payload information of the secondary signal obtained via the network layer. In the case of a match of the payload, the actor 42 processes one of the (in this In the case of identical) NutzInformationen by the actuator 42 converts the secondary signal into a mechanical movement or another physical quantity. In the case of a mismatch of the payload, however, the payload is discarded.
  • control signals generated for other actuators 42 are transmitted in an analogous manner to the respectively provided actuator 42.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz (2, 38). Um eine zuverlässige Informationsübertragung in dem Kommunikationsnetz (2, 38) zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass von einer Signalaufbereitungseinheit (4) über mindestens einen Übertragungskanal ein Primärsignal empfangen wird, von der Signalaufbereitungseinheit (4) aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt wird und das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit (4) über zwei verschiedene Protokollschichten an eine Signalverarbeitungseinheit (6) gesendet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz. Ferner betrifft die Erfindung ein Kommunikationsnetz .
Wird ein Kommunikationsnetz in einem Anwendungsgebiet mit sicherheitstechnischen Anforderungen eingesetzt, ist es üblicherweise erforderlich, dass in dem Kommunikationsnetz Informationen bzw. Daten zuverlässig übertragen werden. So kann es z.B. erforderlich sein, dass Informationen möglichst fehler- bzw. störungsfrei von einer signalerzeugenden Einheit an eine signalverarbeitende Einheit übermittelt werden, damit sichergestellt werden kann, dass die signalverarbeitende Einheit korrekte bzw. unverfälschte Informationen verarbeitet.
Ein Beispiel für ein Anwendungsgebiet, in dem sicherheitstechnische Anforderungen bestehen, welche eine sichere Informationsübertragung erforderlich machen können, ist das Schienenverkehrswesen. Im Schienenverkehrswesen kann es beispiels- weise erforderlich sein, Informationen, die einen Zustand eines Schienenfahrzeugs betreffen, wie z.B. Informationen bezüglich eines Drehgestell-Parameters, zuverlässig übermittelt werden, insbesondere aus Gründen der Fahrgastsicherheit. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit welchem Informationen in einem Kommunikationsnetz zuverlässig übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz ist vorgesehen, dass von einer Signalauf ereitungseinheit über mindestens einen Übertragungskanal ein Primärsignal empfangen wird, von der Signalaufbereitungseinheit aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt wird und das Sekundärsignal von der Signalaufberei - tungseinheit über zwei verschiedene Protokollschichten an eine Signalverarbeitungseinheit gesendet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche sowie der nach- folgenden Beschreibung.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einer Signalübertragung über eine erste Protokollschicht und bei einer Signalübertragung über eine zweite Protokollschicht, welche von der ersten Protokollschicht verschieden ist, bedingt durch die unterschiedlichen Übertragungsweisen, jeweils eine unterschiedliche Wahrscheinlichkeit für eine ungewollte Signalbeeinflussung vorliegt. Ferner geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass eine ungewollte Signalbeeinflussung eines Signals, die im Rahmen einer Übertragung des Signals über eine erste Protokoll - Schicht erfolgt, vorzugsweise zu keiner Signalbeeinflussung oder zu einer anderen Signalbeeinflussung des Signals im Rah- men einer Übertragung des Signals über eine zweite Protokollschicht führt .
Eine ungewollte Signalbeeinflussung des von der Signalaufbereitungseinheit erzeugten Sekundärsignals, die im Rahmen ei- ner Übertragung des Sekundärsignals über eine Protokollschicht erfolgt, kann von der Signalverarbeitungseinheit festgestellt werden, wenn das Sekundärsignal über eine weitere Protokollschicht an die Signalverarbeitungseinheit übertragen wird. Durch die Signalübertragung über zwei verschie- dene Protokollschichten kann erreicht werden, dass die Signalverarbeitungseinheit eine verfälschte Information im Sekundärsignal feststellen kann, z.B. durch einen Vergleich einer über die erste Protokollschicht erhaltenen Information des Sekundärsignal mit einer über die weitere Protokoll - Schicht erhaltenen Information des Sekundärsignals. Auf diese Weise kann die Verarbeitung einer verfälschten Information durch die Signalverarbeitungseinheit vermieden werden. Somit kann die Informationsübertragung im Kommunikationsnetz sicherer bzw. zuverlässiger realisiert werden.
Unter dem Sekundärsignal kann ein von der Signalaufbereitungseinheit erzeugtes und/oder aufbereitetes Signal verstan- den werden. Als Primärsignal hingegen kann ein Signal aufge- fasst werden, welches von einer anderen Vorrichtung als der Signalaufbereitungseinheit erzeugt wird.
Vorzugweise wird das Kommunikationsnetz nach den Regeln eines Protokollstapels betrieben. Anders ausgedrückt, die Elemente des Kommunikationsnetzes tauschen Informationen untereinander vorzugsweise nach den Regeln eines Protokollstapels aus.
Die zuvor genannten Protokollschichten sind zweckmäßigerweise verschiedene Schichten (Kommunikations- bzw. Netzwerkprotokolle) des Protokollstapels. In bevorzugter Weise umfasst der Protokollstapel sieben Protokollschichten. Diese sieben Protokollschichten können insbesondere die sieben Protokoll - schichten - Bitübertragungsschicht (Schicht 1) , Sicherungs- Schicht (Schicht 2), Vermittlungsschicht (Schicht 3), Transportschicht (Schicht 4) , Sitzungsschicht (Schicht 5) , Darstellungsschicht (Schicht 6) und Anwendungsschicht (Schicht 7) - des sogenannten OSI-Modells (englisch: Open Systems In- terconnection Model) sein.
Bei der Signalaufbereitungseinheit kann es sich insbesondere um einen sogenannten Repeater handeln (auch Regenerator genannt) . Die Signalaufbereitungseinheit kann also insbesondere dazu eingerichtet sein, das Primärsignal zu verstärken.
Die Signalverarbeitungseinheit ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, das Sekundärsignal, insbesondere eine Nutzinformation des Sekundärsignals, auszuwerten bzw. zu verarbei- ten, beispielsweise um einen technischen Prozess zu überwachen und/oder zu steuern. Zum Zwecke der Signalverarbeitung weist die Signalverarbeitungseinheit vorteilhafterweise einen programmierbaren Prozessor auf.
Zweckmäßigerweise sind die Signalverarbeitungseinheit und die Signalaufbereitungseinheit Elemente des Kommunikationsnetzes. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die nachfolgend genannten Vorrichtungen Elemente des Kommunikationsnetzes sind.
Bei dem Kommunikationsnetz kann es sich insbesondere um eine Kombination eines drahtlosen Netzwerks und eines draht- bzw. leitungsgebundenen Netzwerks handeln. Anders formuliert, das Kommunikationsnetz kann einerseits Komponenten aufweisen, die Informationen drahtlos übertragen, und andererseits Komponenten aufweisen, die Informationen eines draht- bzw. leitungsgebundenen übertragen.
Vorteilhafterweise ist das Kommunikationsnetz ein selbstkon- figurierendes Kommunikationsnetz. Das heißt, das Kommunikationsnetz führt vorteilhafterweise eine automatische Konfiguration seiner Elemente durch.
Das Kommunikationsnetz oder mindestens ein Element davon kann beispielsweise ein Bestandteil eines Schienenfahrzeug- Leitsystems (einer Schienenfahrzeug-Leittechnik) sein. In solch einem Fall kann mithilfe des Kommunikationsnetzes in einem Schienenfahrzeug eine zuverlässige Informationsübertragung realisiert werden.
Zweckmäßigerweise wird das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit über eine der beiden Protokollschichten in Form einer ersten Protokoll -Dateneinheit (englisch: Protocol Data Unit) an die Signalverarbeitungseinheit gesendet. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit über die andere der beiden Protokoll - schichten in Form einer zweiten Protokoll -Dateneinheit , die von der ersten Protokoll -Dateneinheit verschieden ist, an die Signalverarbeitungseinheit gesendet wird.
Mindestens eine der beiden Protokoll -Dateneinheiten kann eine Adressierungsinformation, wie z.B. eine Ziel-Adresse und/oder eine Quell-Adresse, umfassen. Mithilfe einer Quell-Adresse wird insbesondere eine RückVerfolgbarkeit eines Signalweges ermöglicht . Unter einer Ziel-Adresse kann vorliegend eine Adresse bzw.
Kennung desjenigen Geräts verstanden werden, für welches ein Signal bzw. eine darin enthaltene Information bestimmt ist. Als Quell -Adresse kann eine Adresse bzw. Kennung desjenigen Geräts aufgefasst werden, von welchem dieses Signal versendet wird.
Es ist bevorzugt, wenn das Sekundärsignal über eine der beiden Protokollschichten bitweise an die Signalverarbeitungseinheit gesendet wird. Diese Protokollschicht ist zweckmäßi- gerweise die sogenannte Bitübertragungsschicht (1. Schicht bzw. Physical Layer) des OSI-Modells. Eine solche Signalübertragung lässt sich kostengünstig realisieren.
Weiter ist es bevorzugt, wenn das Sekundärsignal über die an- dere der beiden Protokollschichten paketweise an die Signalverarbeitungseinheit gesendet wird. Diese Protokollschicht wiederum ist zweckmäßigerweise die sogenannte Vermittlungsschicht (3. Schicht bzw. Network Layer) des OSI-Modells. Das Sekundärsignal kann also über eine der beiden Protokollschichten in Form von Datenpaketen und über die andere der beiden Protokollschichten in Bitkodierung an die Signalverarbeitungseinheit gesendet werden. Eine Signalübertragung in Form von Datenpaketen kann u.a. deshalb vorteilhaft sein, weil bei dieser Art der Signalübertragung eine geringere Wahrscheinlichkeit für ungewollte Signalbeeinflussungen erreicht werden kann (verglichen mit einer anderen Art der Signalübertragung) . Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass bei Signalübertragung in Form von Datenpaketen, das Signal bzw. die Information nicht in einen Datenspeicher der Signalaufbereitungseinheit geladen werden muss, bevor das Signal weitergeleitet werden kann. Dadurch wiederum kann eine ungewollte, im Datenspeicher hervorgerufene Signalbeeinflussung vermieden werden.
In bevorzugter Weise vergleicht die Signalverarbeitungsein- heit eine über die erste der beiden Protokollschichten erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals mit einer über die zweite der beiden Protokollschichten erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob das Sekundärsignal bei der Übertragung über eine der beiden Protokollschichten beeinflusst bzw. verfälscht wurde .
Es kann vorgesehen sein, dass von der Signalverarbeitungseinheit vorbestimmte Teile der Nutzinformationen miteinander verglichen werden oder dass die Nutzinformationen in ihrer Gesamtheit miteinander verglichen werden.
Im Falle einer Übereinstimmung der Nutzinformationen bzw. einer Übereinstimmung definierter Teile der Nutzinformationen wird zweckmäßigerweise eine von den Nutzinformationen von der Signalverarbeitungseinheit verarbeitet. Andernfalls werden die Nutzinformationen zweckmäßigerweise verworfen. „Verwerfen" kann hier bedeuten, dass die Nutzinformationen (nach dem Vergleich) nicht weiter genutzt bzw. verarbeitet werden. Al- ternativ kann im Falle einer Nichtübereinstimmung der Nutzinformationen vorgesehen sein, dass die Signalverarbeitungseinheit nur die Nutzinformation des über die höhere der beiden Protokollschichten erhaltenen Sekundärsignals verarbeitet wird, während die andere Nutzinformation verworfen wird.
Das Verarbeiten einer Nutzinformation durch die Signalverarbeitungseinheit kann insbesondere eine Verwendung der Nutzin- formation zur Überwachung und/oder zur Steuerung eines technischen Prozesses umfassen.
Grundsätzlich kann die jeweilige Nutzinformation eine aus mehreren Einzelinformationen zusammengesetzte Information sein .
Die jeweilige Nutzinformation kann beispielsweise einen Steuerbefehl und/oder einen Messwert umfassen. Ferner kann die jeweilige Nutzinformation eine Zeitinformation (einen Zeitstempel) und/oder eine Adressierungsinformation umfassen.
Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Übertragungskanal ein drahtloser Übertragungskanal, insbesondere ein Funkübert- ragungskanal . Anders ausgedrückt, die Signalaufbereitungseinheit empfängt das Primärsignal vorteilhafterweise über einen drahtlosen Übertragungskanal. Auf diese Weise kann in Anwendungsgebieten, in denen eine draht- bzw. leitungsgebundene Verbindung zwischen derjenigen Einheit, die das Primärsignal erzeugt, und der Signalaufbereitungseinheit nicht gewünscht ist bzw. nachteilig ist, eine Kommunikation zwischen diesen beiden Einheiten ermöglicht werden. Eine draht- bzw. leitungsgebundene Verbindung zwischen den letztgenannten Einheiten kann beispielsweise aus Gewichtsgründen nachteilig sein, oder weil sich eine solche draht- bzw. leitungsgebundene Verbindung nur kosten- und/oder arbeitsaufwendig realisieren lässt .
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Übertragungskanal ein standardisierter Übertragungskanal ist, wie z.B. Bluetooth, WLAN, ZigBee oder 866 MHz Funk. Dies hat den Vorteil, dass die entsprechend notwendigen Hardwarekomponenten für einen solchen Übertragungskanal vielfach erprobt sind und kostengünstig erhältlich sind. Grundsätzlich kann es sich bei dem Übertragungskanal aber auch um einen nicht standardisierten Übertragungskanal handeln. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Sekundärsignal drahtgebunden, insbesondere über einen Bus oder ein Bus-System, von der Signalaufbereitungseinheit an die Signalverarbeitungseinheit gesendet.
Zweckmäßigerweise umfasst die Erzeugung des Sekundärsignals aus dem Primärsignal eine Signalverstärkung des Primärsignals. Anders ausgedrückt, bei der Erzeugung des Sekundärsignals kann u.a. eine Verstärkung, insbesondere eine elektroni- sehe Verstärkung, des Primärsignals erfolgen. Das heißt, zweckmäßigerweise wird durch die Signalverstärkung aus dem Primärsignal ein aufbereitetes Signal - das Sekundärsignal - erzeugt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das von der Signalaufbereitungseinheit bereitgestellte Sekundärsignal eine für die Signalverarbeitungseinheit benötigte Mindestsig- nalstärke nicht unterschreitet.
Weiter ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein Teil, vorzugsweise die Gesamtheit, der im Primärsignal enthaltenen Infor- mationen im Sekundärsignal enthalten ist. Darüber hinaus kann das Sekundärsignal im Primärsignal nicht enthaltene zusätzliche Informationen umfassen, welche von der Signalaufbereitungseinheit erzeugt werden. Zum Beispiel kann das Sekundärsignal eine Adresse/Kennung der Signalaufbereitungseinheit als Quelladresse und/oder eine Adresse/Kennung der Signalverarbeitungseinheit als Zieladresse umfassen. Das Sekundärsignal kann also als verstärktes Primärsignal mit optionalen zusätzlichen Informationen aufgefasst werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Sekundärsignal mindestens eine von der Signalaufbereitungseinheit erzeugte Zeitinformation (einen Zeitstempel) , insbesondere einen Empfangszeitpunkt des Primärsignals, umfasst. Diese Zeitinformation kann von der Signalverarbeitungseinheit bei der Verarbeitung des Sekundärsignals berücksichtigt werden. Außerdem kann das Sekundärsignal einen Sendezeitpunkt, an dem die Signalauf ereitungseinheit das Sekundärsignal versendet, enthalten . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit ein Zugsteuergerät.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit ein Aktor (auch Aktuator genannt) . Als Aktor kann eine Vorrichtung aufgefasst werden, die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung oder in eine andere physikalische Größe, wie z.B. Druck oder Temperatur, umsetzen kann, insbesondere um damit aktiv in einen Prozess einzugreifen. In diesem Fall wird das Primärsig- nal vorzugsweise von einem Steuergerät, insbesondere von einem Zugsteuergerät, erzeugt. Ferner kann das Primärsignal mindestens einen Steuerbefehl für den Aktor umfassen. Der Aktor kann beispielsweise an einem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Sekundärsignal unter Verwendung eines Sensors erzeugt wird. In solch einem Fall kann das Primärsignal einen mithil- fe des Sensors erfassten Messwert umfassen. Ferner kann das Primärsignal eine Zeitinformation über einen Messzeitpunkt, d.h. einen Zeitpunkt, an dem der Messwert aufgenommen wurde, umfassen. Der Messwert und/oder die Zeitinformation können/kann eine Nutzinformation des Primärsignals sein. Der Sensor kann beispielsweis an einem Drehgestell eines
Schienenfahrzeugs angeordnet sein. Hierdurch kann der Sensor insbesondere zur Überwachung eines Drehgestell-Parameters genutzt werden. Der Sensor kann z.B. ein Temperatursensor, ein Drehzahlsensor oder eine andere Art von Sensor sein.
Zweckmäßigerweise erzeugt der Sensor ein Sensorsignal, welches insbesondere den Messwert und/oder besagte Zeitinformation über den Messzeitpunkt enthalten kann. Das Sensorsignal wird zweckmäßigerweise - ggf. nach einer Signalverarbeitung, wie z.B. einer Digitalisierung - an eine Sendeeinheit geleitet. Vorzugsweise basiert das Primärsignal auf dem Sensorsignal oder entspricht das Primärsignal dem Sensorsignal . Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Sendeeinheit das Primärsignal versendet. Die Sendeeinheit kann insbesondere ein Transceiver (auch Sendeempfänger genannt) , also eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit, sein. In bevorzugter Weise werden einzelne oder alle Komponenten des Kommunikationsnetzes mittels einer sicheren Stromversorgung, welche insbesondere mehrere Stromquellen aufweisen kann, mit elektrischer Energie versorgt. Vorteilhafterweise umfasst die Stromversorgung eine unterbrechungsfreie Strom- Versorgungseinheit. So kann auch im Falle einer Störung der Stromversorgung eine Versorgung von Komponenten des Kommunikationsnetzes mit elektrischer Energie sichergestellt werden.
Ferner kann die Stromversorgung eine oder mehrere Twisted- Pair-Leitungen umfassen. Auf diese Weise wird z.B. eine Kommunikation über einen Profinet-Bus ermöglicht. Vorzugsweise kann die Stromversorgung bei einem Ausfall bzw. Defekt des besagten Übertragungskanals anstelle des Übertragungskanals zur Daten-/Signalübertragung genutzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass von einem Sendemodul über mehrere unterschiedliche Übertragungskanäle, insbesondere drahtlose Übertragungskanäle, jeweils ein Primärsignal ausgesendet wird. Die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Übertragungskanäle hat hierbei den Vorteil, dass im Falle einer Störung bzw. eines Ausfalls eines dieser Übertragungskanäle eine Informationsübermittlung zwischen dem Sendemodul und einer signalempfangenden Einheit, wie z.B. der Signalaufbereitungseinheit, über die übrigen Übertragungskanäle reali- siert werden kann.
Die über die unterschiedlichen Übertragungskanäle ausgesendeten Primärsignale können in ihren Nutzinformationen überein- stimmen. Das heißt, jedes dieser Primärsignale kann die gleiche Nutzinformation aufweisen. Bei den Primärsignalen kann es sich jeweils um inhaltlich gleiche Signale handeln. Die unterschiedlichen Übertragungskanäle können also für eine re- dundante Übertragung des Primärsignals genutzt werden. Auf diese Weise kann im Falle einer Störung bzw. eines Ausfalls eines dieser Übertragungskanäle die gleiche Nutzinformation über einen der anderen Übertragungskanäle an eine signalempfangende Einheit übermittelt werden.
Insbesondere können alle diese Primärsignale aus demselben Sensorsignal oder von demselben Steuergerät erzeugt worden sein. Zweckmäßigerweise wird das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit aus einem dieser Primärsignale er- zeugt.
Vorzugsweise werden über die unterschiedlichen Übertragungskanäle Informationen über unterschiedliche Frequenzen, insbesondere unterschiedliche Funk-Frequenzen, übertragen. Da sig- naltragende Wellen, die sich in ihren Frequenzen unterscheiden, typischerweise ein unterschiedliches Reflexionsverhalten aufweisen, kann auf diese Weise - bedingt durch das Ausnutzen unterschiedlicher Reflexionsverhalten - eine höhere Wahrscheinlichkeit erreicht werden, dass mindestens eins der Pri- märsignale an eine signalempfangende Einheit, wie z.B. die Signalaufbereitungseinheit, übermittelt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verändert das Sendemodul in vorgegebenen Zeitabständen eine Trägerfre- quenz seines jeweiligen Übertragungskanals. Das Sendemodul kann also ein sogenanntes Frequenzsprungverfahren (englisch: Frequency Hopping) durchführen. Auf diese Weise kann die Informationsübertragung robuster gegenüber (schmalbandigen) Störungen erfolgen.
Weiter kann das Sendemodul für jeden der Übertragungskanäle eine eigene Sendeeinheit, insbesondere eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit, aufweisen. Ferner kann die Signalauf ereitungseinheit von einem Sendemodul, insbesondere von dem zuvor genannten Sendemodul, mehrere Primärsignale empfangen, vorzugsweise jeweils über einen ei- genen Übertragungskanal, insbesondere jeweils über einen eigenen drahtlosen Übertragungskanal . Die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Übertragungskanäle hat den Vorteil, dass im Falle einer Störung bzw. eines Ausfalls eines dieser Übertragungskanäle eine Informationsübermittlung vom Sendemodul an die Signalaufbereitungseinheit (weiterhin) über die übrigen Übertragungskanäle realisiert werden kann.
Diese Primärsignale können z.B. in ihren Zeitinformationen (Zeitstempeln) übereinstimmen. Insbesondere können die Pri- märsignale denselben Signalerzeugungszeitpunkt aufweisen. Das heißt, die Primärsignale können zum selben Zeitpunkt erzeugt worden sein. Weiterhin können die Primärsignale vollständig in ihren Nutzinformationen übereinstimmen. Bei den Primärsignalen kann es sich jeweils um inhaltlich gleiche Signale han- dein.
Zweckmäßigerweise wird das Sekundärsignal aus demjenigen dieser Primärsignale erzeugt, bei dem die Signalaufbereitungseinheit die größte Signalstärke feststellt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Sekundärsignal aus demjenigen der Primärsignale erzeugt wird, welche das höchste Signal-zuRausch-Verhältnis aufweist. Als Signalstärke kann vorliegend eine Amplitude des jeweiligen Primärsignals bzw. eine Feldstärke des jeweiligen Primärsignals aufgefasst werden, insbe- sondere am Ort der Signalaufbereitungseinheit. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Sekundärsignal aus demjenigen dieser Primärsignale erzeugt wird, welches die Signalaufbereitungseinheit als erstes empfängt. Falls eines der Primärsignale bzw. eine darin enthaltene Information ein vorgegebenes Alter überschreitet, wird dieses Primärsignal vorzugsweise verworfen und somit nicht zur Erzeugung des Sekundärsignals verwendet. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass von mehreren Signalaufbereitungseinheiten jeweils über mindestens einen Übertragungskanal, insbesondere über mindestens einen Funkübertra- gungskanal, das gleiche Primärsignal empfangen wird und aus dem empfangenen Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt wird. Durch den Einsatz mehrerer Signalaufbereitungseinheiten kann eine Redundanz des Kommunikationsnetzes erreicht werden. Im Falle einer Störung bzw. eines Ausfalls einer der Signalauf- bereitungseinheiten kann eine im Primärsignal enthaltene
Nutzinformation über eine der anderen Signalaufbereitungseinheiten an die Signalverarbeitungseinheit übermittelt werden.
Das von der jeweiligen Signalaufbereitungseinheit erzeugte Sekundärsignal kann ferner von der entsprechenden Signalaufbereitungseinheit über zwei verschiedene Protokollschichten an die Signalverarbeitungseinheit gesendet werden.
Vorzugsweise verarbeitet die Signalverarbeitungseinheit das- jenige dieser Sekundärsignale, welches die Signalverarbeitungseinheit als erstes empfängt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Signalverarbeitungseinheit die Nutzinformationen dieser Sekundärsignale miteinander vergleicht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Signalverarbeitungseinheit (nur dann) die Nutzinformation eines dieser verarbeitet, falls die Nutzinformationen mindestens zweier Sekundärsignale übereinstimmen. Über diesen zusätzlichen Vergleich kann eine ungewollte Signalbeeinflussung zwischen einer der Signalaufbereitungseinheiten und der Signalverarbeitungseinheit festge- stellt werden.
Das erfindungsgemäße Kommunikationsnetz umfasst eine Signalaufbereitungseinheit und eine Signalverarbeitungseinheit. Die Signalaufbereitungseinheit ist dazu eingerichtet, über min- destens einen Übertragungskanal ein Primärsignal zu empfangen, aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal zu erzeugen und das Sekundärsignal über zwei verschiedene Protokollschichten an die Signalverarbeitungseinheit zu senden. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzes sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ferner können sich die weiter oben im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten vorteilhaften Merkmale auch auf vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kommunikations- netzes beziehen. Umgekehrt können sich die nachfolgend im Zu- sammenhang mit dem Kommunikationsnetz genannten vorteilhaften Merkmale auch auf vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehen.
Zweckmäßigerweise ist das erfindungsgemäße Kommunikationsnetz zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zur Durchführung mindestens einer der oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, eingerichtet. Das Kommunikationsnetz kann beispielsweise ein Bestandteil eines Fahrzeugs, wie z.B. eines Schienenfahrzeugs, sein. Insbesondere kann das Kommunikationsnetz ein Bestandteil eines Leitsystems bzw. einer Leittechnik eines Schienenfahrzeugs sein .
Vorteilhafterweise ist die Signalaufbereitungseinheit dazu eingerichtet, besagtes Primärsignal über einen drahtlosen Übertragungskanal, insbesondere über einen Funkübertragungs- kanal, zu empfangen.
In bevorzugter Weise ist die Signalaufbereitungseinheit dazu eingerichtet, über mehrere unterschiedliche drahtlose Übertragungskanäle, insbesondere Funkübertragungskanäle, jeweils ein Primärsignal zu empfangen. Zu diesem Zweck kann die Sig- nalaufbereitungseinheit mehrere unterschiedliche Empfangseinheiten, insbesondere Funk-Empfangseinheiten, aufweisen. Diese Empfangseinheiten können beispielsweise jeweils als Transcei- ver, d.h. als kombinierte Sende- und Empfangseinheit, ausgebildet sein.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Signalaufbereitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Signalstärke des jeweiligen Primärsignals und/oder einen Empfangszeitpunkt des jeweiligen Primärsignals festzustellen.
Zweckmäßigerweise ist die Signalaufbereitungseinheit als Switch und/oder als Router betreibbar. Anders ausgedrückt, die Signalaufbereitungseinheit hat zweckmäßigerweise eine Switch- und/oder Router-Funktion .
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Kommunikationsnetz min- destens ein Sendemodul aufweist. Das Sendemodul ist vorzugsweise dazu eingerichtet, über mehrere unterschiedliche drahtlose Übertragungskanäle, insbesondere Funkübertragungskanäle, jeweils ein Primärsignal auszusenden. Das Sendemodul kann für jeden der Übertragungskanäle eine eigene Sendeeinheit aufweisen. Diese Sendeeinheiten können beispielsweise jeweils als Transceiver, d.h. als kombinierte Sende- und Empfangseinheit, ausgebildet sein. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite- ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Kommunikationsnetz kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale, gegenständlich formuliert, auch als Eigen- schaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit zu sehen und umgekehrt . Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je- weilige Zahlwort eingeschränkt sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kom- biniert werden.
Es zeigen:
FIG 1 ein Kommunikationsnetz, welches u.a. mehrere Sig- nalaufbereitungseinheiten, mehrere Sensoren und eine als Zugsteuergerät ausgebildete Signalverarbeitungseinheit umfasst; und
FIG 2 ein weiteres Kommunikationsnetz, welches u.a. eine
Signalaufbereitungseinheit und mehrere als Aktoren ausgebildete Signalverarbeitungseinheiten umfasst.
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzes 2. Bei dem dargestellten Kommunikationsnetz 2 han- delt es sich um ein Kommunikationsnetz eines Schienenfahrzeugs . Das Kommunikationsnetz 2 umfasst mehrere Signalaufbereitungseinheiten 4, wobei in FIG 1 einer besseren Übersichtlichkeit halber lediglich zwei der Signalaufbereitungseinheiten 4 dargestellt sind.
Außerdem umfasst das Kommunikationsnetz 2 eine Signalverarbeitungseinheit 6, bei der es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Zugsteuergerät 8 handelt. Die Signalverarbeitungseinheit 6 ist über einen Zug-Bus 10 mit den Signal- aufbereitungseinheiten 4 verbunden.
Jede der Signalaufbereitungseinheiten 4 ist dazu eingerichtet, über vier unterschiedliche Funkübertragungskanäle Funksignale zu empfangen. Zu diesem Zweck weist jede der Signal - aufbereitungseinheiten 4 vier Funk-Empfangseinheiten 12 auf, die jeweils mit einer Antenne 14 ausgestattet sind. Grundsätzlich wäre es möglich, dass die Signalaufbereitungseinheiten 4 (anders als im vorliegenden Ausführungsbeispiel) jeweils eine größere oder kleinere Anzahl von Funkübertragungs- kanäle nutzen und entsprechend eine größere bzw. kleinere Anzahl von Funk-Empfangseinheiten 12 aufweisen.
Bei den Funk-Empfangseinheiten 12 handelt es sich um kombinierte Sende- und Empfangseinheiten (Transceiver) . Sie sind also sowohl zum Empfangen als auch zum Senden von Funksignalen eingerichtet. Jede der Funk-Empfangseinheiten 12 ist mit einem Signalverstärker 16 zur elektronischen Verstärkung eines empfangenen Funksignals und/oder eines auszusendenden Signals ausgestattet.
Bei jeder der Signalaufbereitungseinheiten 4 nutzt eine erste ihrer vier Funk-Empfangseinheiten 12 Bluetooth, eine zweite ihrer vier Funk-Empfangseinheiten 12 WLAN und eine dritte ihrer Funk-Empfangseinheiten 12 ZigBee als Übertragungskanal, wohingegen die vierte ihrer Funk-Empfangseinheiten 12 als Übertragungskanal 866 MHz Funk nutzt.
Darüber hinaus weist das Kommunikationsnetz 2 eine Kommunika- tionseinheit 18 für eine Funk-Kommunikation zwischen dem Schienenfahrzeug und einer Leitstelle auf. Die Kommunikationseinheit 18 weist eine Funk-Empfangseinheit 20 auf, die mit einer Antenne 14 ausgestattet ist und als kombinierte Sende- und Empfangseinheit (Transceiver) ausgestaltet ist. Ferner ist die Kommunikationseinheit 18 mit einem Signalverstärker 16 zur elektronischen Verstärkung eines empfangenen Funksignals und/oder eines auszusendenden Signals ausgestattet. Außerdem ist die Kommunikationseinheit 18 ebenfalls über den Zug-Bus 10 mit dem Zugsteuergerät 8 verbunden.
Des Weiteren weist das Kommunikationsnetz 2 mehrere Komponenten auf, die an figürlich nicht dargestellten Drehgestellen des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. In FIG 1 sind exempla- risch Komponenten des Kommunikationsnetzes 2 dargestellt, welche an einem der Drehgestelle des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. Diese Komponenten sind in FIG 1 von einem strichpunktierten Rechteck umschlossen. An jedem seiner anderen Drehgestelle weist das Schienenfahrzeug die gleichen Kom- ponenten auf.
Für jedes der vier Räder des jeweiligen Drehgestells weist das Kommunikationsnetz 2 eine Anordnung 22 von mehreren Sensoren 24 (von denen in FIG 1 exemplarisch drei Sensoren 24 dargestellt sind), einem Signalverstärker 26, mit welchem die Sensoren 24 kommunikativ verbunden sind, zur elektronischen Signalverstärkung von Sensorsignalen und einem Digitalisierer 28, welcher mit letztgenanntem Signalverstärker 26 kommunikativ verbunden ist, zur Digitalisierung der (verstärkten) Sen- sorsignale. Einer besseren Übersichtlichkeit halber ist in
FIG 1 nur eine der vier gleichartigen Anordnungen 22 des jeweiligen Drehgestells dargestellt.
Die Sensoren 24 sind zum Messen von Drehgestell-Parametern, wie z.B. einer Rad-Temperatur, einer Rad-Drehzahl oder dergleichen, eingerichtet. Insbesondere können die am jeweiligen Rad angeordneten Sensoren 24 jeweils zum Messen unterschiedlicher physikalischer Größen eingerichtet sein. Es ist aber auch möglich, dass mehrere der am jeweiligen Rad angeordneten Sensoren 24 zum Messen derselben physikalischen Größe eingerichtet sind, insbesondere aus Redundanzgründen. Außerdem umfasst das Kommunikationsnetz 2 an jedem Drehgestell einen Multiplexer 30, der eingangsseitig mit den Anordnungen 22 von Sensoren 24, Signalverstärker 26 und
Digitalisierer 28 kommunikativ verbunden ist. Ferner umfasst das Kommunikationsnetz 2 an jedem Drehgestell ein Sendemodul 32, mit welchem der Multiplexer 30 ausgangs- seitig kommunikativ verbunden ist und welches dazu eingerichtet, über vier unterschiedliche Funkübertragungskanäle Funksignale zu versenden. Zu diesem Zweck weist das Sendemodul 32 vier Funk-Sendeeinheiten 34 mit jeweils mit einer Antenne 14 auf, wobei die Funk-Sendeeinheiten 34 als kombinierte Sende- und Empfangseinheiten (Transceiver) ausgebildet sind. Eine erste dieser vier Funk-Sendeeinheiten 34 nutzt Bluetooth, eine zweite dieser vier Funk-Sendeeinheiten 34 nutzt WLAN, eine dritte dieser vier Funk-Sendeeinheiten 34 nutzt ZigBee und die vierte der vier Funk-Sendeeinheit 34 nutzt 866 MHz Funk als Übertragungskanal.
Des Weiteren umfasst das Kommunikationsnetz 2 eine sichere Stromversorgung 36, über welche das Sendemodul 32 und der
Signalverstärker 26 des jeweiligen Drehgestells mit elektrischer Energie versorgt werden.
Nachfolgend wird exemplarisch für ein Drehgestell des Schie- nenfahrzeugs beschrieben, wie unter Verwendung der Sensoren
24 erzeugte Informationen an die Signalverarbeitungseinheit 6 übermittelt werden.
Jeder der Sensoren 24 erzeugt in vorgegebenen Zeitabständen ein Sensorsignal. Das Sensorsignal des jeweiligen Sensors 24 enthält einen vom Sensor 24 erfassten Messwert, eine Zeitinformation über einen Messzeitpunkt des Messwerts sowie die Kennung des Sensors 24. Die Kennung ermöglicht es, dass der Messwert von der Signalverarbeitungseinheit 6 dem zugehörigen Sensor 24 zugeordnet werden kann.
Die einzelnen Sensorsignale werden von dem mit den Sensoren 24 verbundenen Signalverstärker 26 elektronisch verstärkt und vom Digitalisierer 28 digitalisiert. Des Weiteren verbindet der Multiplexer 30 nacheinander jeweils einen anderen seiner Eingänge mit seinem Ausgang und leitet dadurch die am jeweiligen Eingang erhaltenen (verstärkten und digitalisierten) Sensorsignale nacheinander an das Sendemodul 32 weiter.
Das Sendemodul 32 erzeugt aus jedem erhaltenen Sensorsignal vier Primärsignale in Form von Funksignalen, die jeweils die gleiche Nutzinformation bestehend aus dem Messwert, der Zeit- Information über den Messzeitpunkt und der Sensorkennung aufweisen. Weiterhin versendet das Sendemodul 32 die Primärsignale mithilfe seiner vier Funk-Sendeinheiten 34 jeweils über einen eigenen der besagten vier unterschiedlichen Funkübertragungskanäle (WLAN, Bluetooth, ZigBee, 866 MHz Funk) .
Mindestens eine der zuvor genannten Signalaufbereitungseinheiten 4 empfängt jeweils über mindestens einen Funkübertragungskanal eines dieser vier Primärsignale. Sofern diese eine Signalaufbereitungseinheit 4 über mehrere Funkübertragungskanäle jeweils eins der Primärsignale empfängt, ermittelt diese Signalaufbereitungseinheit 4 die Signalstärken der Primärsignale und nutzt im Weiteren nur dasjenige der Primärsignale, bei dem die Signalaufbereitungsein- heit 4 die größte Signalstärke feststellt.
Besagte Signalaufbereitungseinheit 4 erzeugt aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal . Hierbei wird das Primärsignal von der Signalaufbereitungseinheit 4 elektronisch verstärkt. Das Sekundärsignal enthält die Nutzinformation des Primärsignals, d.h. einen Messwert, eine Zeitinformation über einen Messzeitpunkt des Messwerts sowie eine Sensorkennung. Außerdem enthält das Sekundärsignal eine von der Signalaufbereitungs- einheit 4 erzeugte Zeitinformation, nämlich den Empfangszeitpunkt des Primärsignals (d.h. den Zeitpunkt, an dem die Signalauf ereitungseinheit 4 das Primärsignal empfängt) , sowie die Kennung der Signalaufbereitungseinheit 4 als Quell - Adresse.
Die Signalaufbereitungseinheit 4 übermittelt das Sekundärsignal über zwei verschiedene Protokollschichten eines Protokollstapels, nämlich über die sogenannte Bitübertragungs- Schicht und über die sogenannte Vermittlungsschicht an die
Signalverarbeitungseinheit 6. Zur Übermittlung wird dabei der Zug-Bus 10 genutzt.
Die Signalaufbereitungseinheit 4 übermittelt das Sekundärsig- nal über die Bitübertragungsschicht und über die Vermittlungsschicht in Form unterschiedlicher (den jeweiligen Protokollschichten zugeordneten) Protokoll-Dateneinheiten an die Signalverarbeitungseinheit 6. Über die Bitübertragungsschicht wird das Sekundärsignal bitweise (d.h. in Bitkodierung) und über die Vermittlungsschicht paketweise (d.h. als Datenpakte) an die Signalverarbeitungseinheit 6 übermittelt.
Weiterhin vergleicht die Signalverarbeitungseinheit 6 die über die Bitübertragungsschicht erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals mit der über die Vermittlungsschicht erhaltenen Nutzinformation des Sekundärsignals. Im Falle einer Übereinstimmung der Nutzinformationen nutzt die Signalverarbeitungseinheit 6 eine der (in diesem Fall identischen) Nutzinformationen für eine Überwachung des dem Sensorsignals zu- geordneten Drehgestell-Parameters. Die Signalverarbeitungseinheit 6 verarbeitet diese Nutzinformation also. Im Falle einer Nichtübereinstimmung der Nutzinformationen, z.B. weil mindestens eine der Nutzinformationen im Wege der Übertragung über eine der beiden Protokollschichten verfälscht wurde, werden die Nutzinformationen verworfen.
Wenn mehrere der Signalaufbereitungseinheiten 4 jeweils über mindestens einen Funkübertragungskanal eines der vier zuvor genannten Primärsignale empfangen, verfährt jede dieser Signalauf ereitungseinheiten 4 mit dem Primärsignal bzw. den Primärsignalen in analoger Weise. In solch einem Fall verarbeitet die Signalverarbeitungseinheit 6 eine Nutzinformation desjenigen Sekundärsignals, welches die Signalverarbeitungseinheit 6 zuerst von einer dieser mehreren Signalaufbereitungseinheiten 4 empfängt.
Der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich für später auf- genommene Messwerte in analoger Weise. Ferner werden die von den Sensoren 24 der anderen Drehgestelle erzeugten Informationen in analoger Weise an die Signalverarbeitungseinheit 6 übermittelt . Die Beschreibung des nachfolgenden Ausführungsbeispiels beschränkt sich primär auf die Unterschiede zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleiche bzw. einander entsprechende Elemente sind, soweit zweck- dienlich, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind im nachfolgenden Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Kom- munikationsnetzes 38. Auch bei diesem Kommunikationsnetz 38 handelt es sich um ein Kommunikationsnetz eines Schienenfahrzeugs .
Dieses Kommunikationsnetz 38 umfasst ein Zugsteuergerät 8. Ferner umfasst das Kommunikationsnetz 38 eine Kommunikations- einheit 18 für eine Funk-Kommunikation zwischen dem Schienenfahrzeug und einer Leitstelle auf. Die Kommunikationseinheit 18 ist über einen Zug-Bus 10 mit dem Zugsteuergerät 8 verbunden .
Außerdem weist das Kommunikationsnetz 38 ein Sendemodul 32 auf, das über den Zug-Bus 10 mit dem Zugsteuergerät 8 verbunden ist. Das Sendemodul 32 ist dazu eingerichtet, über vier unterschiedliche Funkübertragungskanäle Funksignale zu versenden. Zu diesem Zweck weist das Sendemodul 32 vier Funk- Sendeeinheiten 34 auf. Eine erste dieser vier Funk-Sendeeinheiten 34 nutzt Bluetooth, eine zweite dieser vier Funk- Sendeeinheiten 34 nutzt WLAN, eine dritte dieser vier Funk- Sendeeinheiten 34 nutzt ZigBee und die vierte der vier Funk- Sendeeinheit 34 nutzt 866 MHz Funk als Übertragungskanal.
Des Weiteren weist das Kommunikationsnetz 38 mehrere Kompo- nenten auf, die an figürlich nicht dargestellten Drehgestellen des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. In FIG 2 sind exemplarisch Komponenten des Kommunikationsnetzes dargestellt, die an einem der Drehgestelle des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. Diese Komponenten sind in FIG 2 von einem strichpunktierten Rechteck umschlossen. An jedem seiner anderen Drehgestelle weist das Schienenfahrzeug die gleichen Komponenten auf .
Für jedes der vier Räder des jeweiligen Drehgestells weist das Kommunikationsnetz 38 eine Anordnung 40 von mehreren
Aktoren 42 auf, die jeweils ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung oder in eine andere physikalische Größe, umsetzen können, wobei in FIG 2 einer besseren Übersichtlichkeit halber von jeder Aktor-Anordnung 40 jeweils nur drei Aktoren 42 dargestellt sind. Die Aktoren 42 des Kommunikationsnetzes 38 stellen jeweils eine Signalverarbeitungseinheit 6 dar .
Außerdem weist das Kommunikationsnetz 38 an jedem Drehgestell eine Signalaufbereitungseinheit 4 auf, mit welcher die
Aktoren 42 kommunikativ verbunden sind und welche dazu eingerichtet ist, über vier unterschiedliche Funkübertragungskanäle Funksignale zu empfangen. Zu diesem Zweck weist die jeweilige Signalaufbereitungseinheit 4 vier Funk-Empfangseinheiten 12 auf, die jeweils mit einer Antenne 14 ausgestattet sind.
Bei den Funk-Empfangseinheiten 12 handelt es sich um kombinierte Sende- und Empfangseinheiten (Transceiver) . Jede der Funk-Empfangseinheiten 12 ist mit einem Signalverstärker 16 zur elektronischen Verstärkung eines empfangenen Funksignals und/oder eines auszusendenden Signals ausgestattet. Eine erste dieser vier Funk-Empfangseinheiten 12 nutzt Bluetooth, eine zweite dieser vier Funk-Empfangseinheiten 12 nutzt WLAN, eine dritte dieser vier Funk-Empfangseinheiten 12 nutzt ZigBee und die vierte der vier Funk-Empfangseinheiten 12 nutzt 866 MHz Funk als Übertragungskanal.
Darüber hinaus weist das Kommunikationsnetz 38 eine sichere Stromversorgung 36 auf, über welche die Signalaufbereitungseinheit 4 des jeweiligen Drehgestells mit elektrischer Energie versorgt wird.
Nachfolgend wird exemplarisch für ein Drehgestell des Schienenfahrzeugs beschrieben, wie eine vom Zugsteuergerät 8 erzeugte Information an einen der Aktoren 42 übermittelt wird. Das Zugsteuergerät 8 erzeugt ein Steuersignal, welches einen Steuerbefehl für einen der Aktoren 42 enthält. Zudem enthält das Steuersignal die Kennung desjenigen Aktors 42, für den der Steuerbefehl bestimmt ist, sowie die Kennung derjenigen Signalaufbereitungseinheit 4, mit welcher dieser Aktor 42 verbunden ist.
Das Zugsteuergerät 8 übermittelt das Steuersignal über den Zug-Bus 10 an das Sendemodul 32. Weiterhin erzeugt das Sendemodul 32 aus dem erhaltenen Steuersignal vier Primärsignale in Form von Funksignalen, die jeweils die gleiche Nutzinformation bestehend aus dem Steuerbefehl und den beiden besagten Kennungen aufweisen. Das Sendemodul 32 versendet die Primärsignale mithilfe seiner vier Funk-Sendeinheiten 34 jeweils über einen eigenen der besagten vier unterschiedlichen Funkü- bertragungskanäle (WLAN, Bluetooth, ZigBee, 866 MHz Funk) .
Bei mindestens einem der Drehgestelle empfängt die jeweilige Signalaufbereitungseinheit 4 über mindestens einen Funkübert- ragungskanal eins dieser Primärsignale. Sofern die Signalaufbereitungseinheit 4 über mehrere Funkübertragungskanäle jeweils eins der Primärsignale empfängt, ermittelt die Signalaufbereitungseinheit 4 die Signalstärken der Primärsignale und nutzt im Weiteren nur dasjenige der Primärsignale, bei dem die Signalaufbereitungseinheit 4 die größte Signalstärke feststellt .
Die Signalaufbereitungseinheit 4 verstärkt das Primärsignal elektronisch. Ferner prüft die Signalaufbereitungseinheit 4, ob ihre Kennung gleich der im Primärsignal enthaltenen Signalaufbereitungseinheit-Kennung ist. Falls diese beiden Kennungen nicht übereinstimmen, verwirft die Signalaufbereitungseinheit 4 das Primärsignal. Andernfalls erzeugt die Sig- nalaufbereitungseinheit 4 aus dem verstärkten Primärsignal ein Sekundärsignal, das die gleiche Nutzinformation enthält wie das Primärsignal .
Ferner übermittelt die Signalaufbereitungseinheit 4 das Se- kundärsignal über zwei verschiedene Protokollschichten eines Protokollstapels, nämlich über die sogenannte Bitübertragungsschicht und über die sogenannte Vermittlungsschicht leitungsgebunden an den vorgesehenen Aktor 42. Die Signalaufbereitungseinheit 4 übermittelt das Sekundärsignal über die Bitübertragungsschicht sowie über die Vermittlungsschicht in Form unterschiedlicher (den jeweiligen Protokollschichten zugeordneten) Protokoll -Dateneinheiten an den vorgesehenen Aktor 42. Dabei wird das Sekundärsignal über die Bitübertragungsschicht bitweise (d.h. in Bitkodierung) und über die Vermittlungsschicht paketweise (d.h. als Datenpakte) an besagten Aktor übermittelt.
Des Weiteren vergleicht der Aktor 42 die über die Bitübertra- gungsschicht erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals mit der über die Vermittlungsschicht erhaltenen Nutzinformation des Sekundärsignals. Im Falle einer Übereinstimmung der Nutzinformationen verarbeitet der Aktor 42 eine der (in die- sem Fall identischen) NutzInformationen, indem der Aktor 42 das Sekundärsignal in eine mechanische Bewegung oder eine andere physikalische Größe umsetzt. Im Falle einer Nichtübereinstimmung der Nutzinformationen hingegen werden die Nutzinformationen verworfen.
Der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich für später (vom Zugsteuergerät 8) erzeugte Steuersignale in analoger Weise. Ferner werden für andere Aktoren 42 erzeugte Steuersignale in analoger Weise an den jeweils vorgesehenen Aktor 42 übermittelt .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Informationsübertragung in einem Kommunikationsnetz (2, 38), bei dem
- von einer Signalaufbereitungseinheit (4) über mindestens einen Übertragungskanal ein Primärsignal empfangen wird,
- von der Signalaufbereitungseinheit (4) aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt wird und
- das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit (4) über zwei verschiedene Protokollschichten an eine Signalverarbeitungseinheit (6) gesendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit (4) über eine der beiden Protokollschichten in Form einer ersten Protokoll -Dateneinheit und über die andere der beiden Protokollschichten in Form einer zweiten Protokoll -Dateneinheit , die von der ersten Protoll-Dateneinheit verschieden ist, an die Signalverarbeitungseinheit (6) gesendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sekundärsignal über eine der beiden Protokollschichten bitweise und über die andere der beiden Protokollschichten paketweise an die Signalverarbeitungseinheit (6) gesendet wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalverarbeitungseinheit (6) eine über die erste der beiden Protokollschichten erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals mit einer über die zweite der beiden Protokoll - schichten erhaltene Nutzinformation des Sekundärsignals ver- gleicht, wobei im Falle einer Übereinstimmung dieser Nutzinformationen eine von den Nutzinformationen von der Signalverarbeitungseinheit (6) verarbeitet wird und andernfalls die Nutzinformationen verworfen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Übertragungskanal ein drahtloser Übertra- gungskanal, insbesondere ein Funkübertragungskanal, ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sekundärsignal drahtgebunden, insbesondere über einen Bus (10) oder ein Bus-System, von der Signalaufbereitungseinheit (4) an die Signalverarbeitungseinheit (6) gesendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erzeugung des Sekundärsignals aus dem Primärsignal eine Signalverstärkung des Primärsignals umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sekundärsignal mindestens eine von der Signalaufbereitungseinheit (4) erzeugte Zeitinformation, insbesondere einen Empfangszeitpunkt des Primärsignals, umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalverarbeitungseinheit (6) ein Zugsteuergerät (8) ist .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalverarbeitungseinheit (6) ein Aktor (42) ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sekundärsignal unter Verwendung eines Sensors (24) erzeugt wird, wobei das Primärsignal einen mithilfe des Sensors (24) erfassten Messwert sowie eine Zeitinformation über einen Messzeitpunkt umfasst.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
von einem Sendemodul (32) über mehrere unterschiedliche Über- tragungskanäle, insbesondere drahtlose Übertragungskanäle, jeweils ein Primärsignal ausgesendet wird, wobei die über die Übertragungskanäle ausgesendeten Primärsignale in ihren Nutz- informationen übereinstimmen und das Sekundärsignal von der Signalaufbereitungseinheit (4) aus einem dieser Primärsignale erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalaufbereitungseinheit (4) von einem Sendemodul (32) mehrere Primärsignale empfängt, die in ihren Zeitinformationen übereinstimmen, wobei die Signalaufbereitungseinheit (4) die Primärsignale jeweils über einen eigenen Übertragungskanal, insbesondere drahtlosen Übertragungskanal, empfängt und das Sekundärsignal aus demjenigen dieser Primärsignale er- zeugt, bei dem die Signalaufbereitungseinheit (4) die größte Signalstärke feststellt und/oder welches die Signalaufbereitungseinheit (4) als erstes empfängt.
14. Kommunikationsnetz (2, 38) mit einer Signalaufbereitungs- einheit (4) und einer Signalverarbeitungseinheit (6), wobei die Signalaufbereitungseinheit (4) dazu eingerichtet ist, über mindestens einen Übertragungskanal ein Primärsignal zu empfangen, aus dem Primärsignal ein Sekundärsignal zu erzeugen und das Sekundärsignal über zwei verschiedene Protokoll - schichten an die Signalverarbeitungseinheit (6) zu senden.
15. Kommunikationsnetz (2 ,38) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalauf ereitungseinheit (4) dazu eingerichtet ist, über mehrere unterschiedliche drahtlose Übertragungskanäle, insbesondere Funkübertragungskanäle, jeweils ein Primärsignal zu empfangen und eine Signalstärke des jeweiligen Primärsignals und/oder einen Empfangszeitpunkt des jeweiligen Primärsignals festzustellen.
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