EP3729791A1 - Verfahren zur datenübermittlung in einem netzwerk, teilnehmer und netzwerk zur übermittlung von datenpaketen - Google Patents

Verfahren zur datenübermittlung in einem netzwerk, teilnehmer und netzwerk zur übermittlung von datenpaketen

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Publication number
EP3729791A1
EP3729791A1 EP19704208.8A EP19704208A EP3729791A1 EP 3729791 A1 EP3729791 A1 EP 3729791A1 EP 19704208 A EP19704208 A EP 19704208A EP 3729791 A1 EP3729791 A1 EP 3729791A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data packet
subscriber
network
subscribers
data
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Withdrawn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
EP19704208.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars BRO
Mikael VOSS
Joachim Schumacher
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 Mobility GmbH
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 Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3729791A1 publication Critical patent/EP3729791A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • 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
    • H04L69/22—Parsing or analysis of headers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/246—Connectivity information discovery

Definitions

  • a reliable transmission of data packets between the participants is desired. This reliability, which can also be referred to as Quality of Service (QoS), of a transmission is the likelihood that a data packet will be received by its destination.
  • QoS Quality of Service
  • Network subscribers can transmit the data packets to other subscribers to which they are connected.
  • the data transmission between the participants is not always reliable and can, for example, by a movement of mobile subscribers, by exceeding the transmission capacity, by a failure or overload of subscribers, by interference or failure of the transmission technology or by other properties of the data transmission technology or the Participants are disturbed.
  • Exemplary networks in which such a disruption of data transmission can be problematic are data transmissions of train control facilities between train facilities and trackside facilities, data transmissions between mobile and stationary Automatmaschinesge devices in industrial plants or even data transfers between motor vehicles and fixed A directions of road transport.
  • the data transmission within a network can be done by a subscriber to one or more other connected subscribers.
  • the transmitting subscriber is identical to the origin of the data transmission and the catching participants identical to the destination of data transmission. In most cases, however, there is no direct connection between the originating participant and the target participant. In this case, a data transmission takes place indirectly via one or more subscribers, who forward the data packet.
  • a data packet is a defined unit of data that is transmitted and processed together.
  • a data packet contains at least information about the target of the external training.
  • This destination may be a single subscriber (unicast or anycast) a defined subset of subscribers (multicast) or may also be all subscribers (broadcast) of the network.
  • the connections between the subscribers can be realized via different data transmission techniques.
  • the transmission can for example be wired, radio-based or otherwise done.
  • the connection may be in the form of a physical or logical direct connection to one of its subscribers (point-to-point connection) or an unaligned transmission to multiple nodes.
  • the connections need not be static, but can also change, for example, by a movement of mobile participants or by changes in the environmental conditions.
  • the connections between the subscribers usually have a limited transmission capacity.
  • Errors in data transmission can be detected by fault detection mechanisms, and erroneously transmitted data packets can be discarded by subscribers.
  • Some known data transmission systems can even correct transmission errors to a limited extent by error correcting mechanisms.
  • a reliable transmission of data packets between the participants in networks is desirable.
  • a data packet is selectively sent by a subscriber to a connected next subscriber until the data packet has arrived at its destination.
  • the determination of the path can be done by a routing protocol, by which the participants determine the connection between them to the destination.
  • This method is particularly suitable for transmissions whose destination is a single subscriber (unicast, anycast).
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for data transmission in a network and a subscriber of such a network, in which the quality of the data transmission can be increased.
  • the invention achieves this object by a method for data transmission in a network comprising a plurality of subscribers, in which a uniquely identifiable data packet is transmitted from at least one first subscriber to all adjacent second subscribers in which the data packet is received by each second subscriber and determined Whether the data packet from this second subscriber has already been received and / or sent beforehand, and in which the data packet is sent by every second subscriber to all adjacent third subscribers, if the respective second subscriber has not previously received the data packet and / or or had been singing.
  • the invention solves the problem by a sectionneh mer for receiving and sending data packets in a network of multiple participants, the participants is designed to receive a data sent out from an adjacent subscriber data packet and determine whether the data packet from the ten Subscriber has already been received and / or sent and the subscriber is configured to tenvers to all adjacent participants to send if the subscriber has not previously received the data packet and / or sent.
  • the solution according to the invention has the advantage that the entire network of subscribers with the data packet is supplied or flooded on the egg nen page, thereby ensuring reliable transmission to the destination.
  • the destination can also consist of several or all participants of the network (multicast, broadcast).
  • the data packet is sent by the subscribers to all neighboring subscribers.
  • the data packet is duplicated or copied accordingly.
  • an unnecessary burden of Netzwer kes avoided by the invention, because every second participant sends the data packet only to the adjacent third party, if the respective second party had not previously sent or received the data packet. A Mehrfachüber mediation of the same subscriber is thus avoided. This minimizes traffic on the network.
  • the received data packet from each of the second subscribers can not be sent if this second subscriber had previously received and / or sent the data packet, or this second subscriber is the only destination of the data packet.
  • the received data packet can be deleted if the respective second subscriber had previously received the data packet and / or had already sent it.
  • a data volume greater than 128 bytes can be sent or received together by means of the data packet.
  • a data volume greater than 128 bytes makes sense. Significantly larger amounts of data are of course also possible.
  • the data packet from every other subscriber can not be sent back to the first subscriber. This has the advantage that the data traffic in the network is reduced because the first subscriber has already seen the data packet received by the second subscriber in each case.
  • the invention also relates to a network for the transmission of data packets with a plurality of subscribers, in which, according to the invention, at least some of the subscribers are designed according to the abovementioned embodiment according to the invention.
  • the network can be designed as an ad hoc network.
  • the invention is particularly well suited to the design of such ad hoc networks.
  • the network may be formed within a railway installation, an industrial plant or amony Struktursanla ge.
  • Figure 1 6 are schematic representations of a beispielhaf th embodiment of a network according to the invention in different steps ei ner data transmission according to the invention.
  • FIGS. 1 to 6 each show a network 1 with a multiplicity of subscribers 2, which are at least partially connected to one another by connections 3.
  • the participants 2 forming the network 1 are, for example, various vehicle or trackside Wernerseinrich lines of a railway technical system, between which a data transmission takes place.
  • the connections 3 between the participants 2 are intended to be radio-based here by way of example. Alternatively, however, the connections 3 may also be ka belfact or carried out in other ways.
  • the compounds 3 also do not have to be static, but can change as a result of a movement of the mobile subscribers 2.
  • the schematic representation in FIGS. 1-6 is therefore to be regarded as a snapshot.
  • FIGS. 1-6 a data packet 4 is shown in FIGS. 1-6, which is transmitted between certain subscribers 2.
  • the direction of transmission of the data packet 4 between the participants participants 2 is indicated by an arrow.
  • participants 2 In the following who den designated the participants 2 to differentiate with different reference numerals.
  • a data packet 4 by means of the method according to the invention from an original subscriber 2.1, which forms the origin U of the data packet 4, to a subscriber 2.15, which represents the destination Z of the data packet 4.
  • the data packet 4 is created in its origin U by the subscriber 2.1.
  • the destination Z of the data packet 4 should be the Operaneh mer 2.15, which is specified in the data packet 4.
  • the data packet 4 has a unique identification means 5, by means of which the data packet 4 can be uniquely identified.
  • the identification means 5 is a
  • Identify such as a cryptographic message authentication code, a sender identifier and sequence number combination, a randomly generated packet identifier, or any other identifier that uniquely identifies the data packet 4 from its original transmission.
  • All subscribers 2, 2.1 - 2.15 of the network 1 are designed such that they record the identification means 5 of all the data packets 4 which they receive and / or send. So you can check if a new data packet 4 has already been received. If the data packet 4 or the data packets 4 is mentioned here, the identical data packet 4 and its duplicated data packets 4 are always meant. Other new data packets with different content are not shown in the figures.
  • the data packet 4 in addition to the identification means 5, the data packet 4 but also user data 6, the transmission of which is the actual purpose of data transmission.
  • User data 6 can be example, information of a train protection device that must be transmitted to another participant 2.
  • the data packet 4 is shown once enlarged schematically to show the different contents.
  • each subscriber 2 transmits the data packet 4 to all of his neighboring subscribers 2, with the exception of the subscriber 2 from whom the data packet 4 is received. was.
  • the data packet 4 can also be sent to the subscriber 2, from whom the data packet 4 was received, if this is not technically feasible, for example, bar. This is necessary, for example, if only one radio channel is available for transmission.
  • the data packet is duplicated by the sending subscriber 2, if necessary, in order to be able to send one version to each user 2.
  • the multiplied data packets 4 are identical to one another and have the same identification means 5.
  • the subscriber 2.1 sends the data packet 4 to its neighboring users 2.2 and 2.3.
  • the subscribers 2.2 and 2.3 who have received the data packet 4 in this step, read out the identification means 5 of the data packet 4.
  • each of the receiving subscribers 2.2, 2.3 determines whether the data packet 4 has already been received or sent before. Since each participant records the identification means 5 of all data packets 4 which he has previously seen, ie sent or received, the determination can be made by comparison with the recorded identification means 5.
  • Each receiving subscriber 2.2, 2.3 thus compares the identification means 5 of the new data packet 4 with the identification means 5 of the "old" data packets 4.
  • the data packet 4 is only forwarded by a subscriber 2 if it has not yet arrived from this subscriber 2 received and / or sent.
  • the data packet 4 is forwarded by the subscribers 2.2 and 2.3 to the adjacent subscribers 2.4, 2.5 as shown in FIG. Since the participant 2.3 has only one has neighboring subscriber 2.5, the data packet 4 does not have to be duplicated here.
  • the data packet 4 is not sent back to the neighboring user 2 from which it was previously received.
  • Figure 3 shows the next step of data transmission of the data packet 4 from the participants 2.4 and 2.5 to their neigh disclosed participants 2.6, 2.7 and 2.8.
  • the subscriber 2.5 had received the data packet 2 twice, namely both from the subscriber 2.3 and from the subscriber 2.2, as shown in FIG.
  • the two data packets 4 are identical.
  • it is checked for the first received data packet 4 by subscriber 2.5 whether this data packet has already been received or transmitted by him. Since this has not yet been the case, the data packet 4 is forwarded to the single adjacent subscriber 2.8, as shown in FIG.
  • the second received data packet 4 is deleted by the subscriber 2.5 and not forwarded because the check here shows that the data packet 4 has already been received before. Namely, the identification means 5 of the second data packet 4 has been recorded by subscriber 2.5 and its renewed reception recognized. By deleting the second data packet 4, the load on the network 1 is advantageously reduced.
  • FIG. 4 shows the next step of the data transmission shown, in which the subscribers 2.6, 2.7 and 2.8 forward the data packets 4 to the next adjacent subscribers 2.9, 2.10 and 2.11.
  • the subscriber 2.6 duplicates the data packet 4 in order to be able to forward it to its neighboring subscribers 2.7 and 2.11 in each case.
  • the participant 2.7 de-duplicated, so deletes the data packet 4 once, because it receives the data packet 4 from both the subscriber 2.4 and the subscriber 2.6 participants.
  • the subscriber 2.8 in turn duplicates the data packet 4 in order to be able to forward it to its neighboring subscribers 2.9 and 2.10.
  • FIG. 5 again shows the next step of the data transmission in which the subscribers 2.10 and 2.11 forward the data packet 4.
  • Subscriber 2.10 sends the data packet 4 to its single new neighboring subscriber 2.14.
  • the participant 2.10 does not have to copy the data packet 4 nor delete it.
  • Participant 2.11 on the other hand, has two new neighboring subscribers 2.12 and 2.13. Therefore, the subscriber 2.11 duplicates the data packet 4 in order to be able to forward it to the subscribers 2.12 and 2.13 respectively.
  • the data packet 4 reaches its destination Z, which exists in the subscriber 2.15. Namely, the subscribers 2.12, 2.13 and 2.14 send the data packet 4 respectively to their single new adjacent subscriber 2.15. Since the subscriber 2.15 is the destination Z of the data packet 4, the fiction, contemporary data transmission ends here.
  • the goal of data transmission is by way of example a single participant 2.15. Therefore, this is a unicast or anycast data transfer.
  • the method according to the invention can also be used for data transmission to a defined subset of the subscribers according to the multicast method or else to all subscribers 2 according to the broadcast method.
  • the data packet 4 has a data volume greater than 1 KB. Therefore, a sufficient amount of user data can be transmitted in the data packet 4. As a result, a multiplicity of data packets 4 per time unit, for example per second, can be transmitted within the network 1 with the method according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübermittlung in einem Netzwerk aus mehreren Teilnehmern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein eindeutig identifizierbares Datenpaket von wenigstens einem ersten Teilnehmer (2) an alle benachbarten zweiten Teilnehmer (2) gesendet und das Datenpaket (4) von jedem zweiten Teilnehmer (2) empfangen und ermittel, ob das Datenpaket (4) von diesem zweiten Teilnehmer (2) zuvor bereits und/oder gesendet wurde. Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Datenpaket (4) von jedem zweiten Teilnehmer (2) an alle benachbarten dritten Teilnehmer (2) gesendet, wenn der jeweilige zweite Teilnehmer (2) das Datenpaket (4) zuvor noch nicht empfangen und/oder gesendet hatte. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine hohe Übertragungsqualität erreicht werden. Die Erfindung betrifft auch einen Teilnehmer zum Empfangen und Aussenden von Datenpaketen in einem Netzwerk und ein Netzwerk zur Übermittlung von Datenpaketen mit mehreren Teilnehmern.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Datenübermittlung in einem Netzwerk, Teilnehmer und Netzwerk zur Übermittlung von Datenpaketen
In bekannten Netzwerken zur Übermittlung von Datenpaketen sind Teilnehmer vorhanden, die die Datenpakete senden und empfangen. Die Teilnehmer sind hierbei Einrichtung zur elekt ronischen Datenverarbeitung, die zum Empfangen, Verarbeiten und Aussenden der Datenpakete ausgestaltet sind. Die Teilneh mer eines solchen Datennetzwerkes können alternativ auch als Knoten bezeichnet werden. In vielen bekannten Netzwerken ist eine zuverlässige Übertragung von Datenpaketen zwischen den Teilnehmer gewünscht. Diese Zuverlässigkeit, die auch als QoS (Quality of Service) bezeichnet werden kann, einer Übertra gung ist die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Datenpaket von seinem Ziel empfangen wird. Teilnehmer des Netzwerks können die Datenpakete an andere Teilnehmer, mit denen sie verbunden sind, übertragen. Die Datenübertragung zwischen den Teilneh mern ist nicht immer zuverlässig und kann beispielsweise durch eine Bewegung mobiler Teilnehmer, durch eine Über schreitung der Übertragungskapazität, durch einen Ausfall oder eine Überlastung von Teilnehmern, durch Störungen oder Ausfall der Übertragungstechnik oder durch andere Eigenschaf ten der Datenübertragungstechnik oder der Teilnehmer gestört werden. Beispielhafte Netzwerke, in denen eine solche Störung der Datenübertragung problematisch sein kann, sind Datenüber tragungen von Zugsicherungseinrichtungen zwischen zugseitigen Einrichtungen und streckenseitigen Einrichtungen, Datenüber tragungen zwischen mobilen und ortsfesten Automatisierungsge räten in industriellen Fabrikationsanlagen oder auch Daten übertragungen zwischen Kraftfahrzeugen und ortsfesten Ein richtungen des Straßenverkehrs.
Die Datenübertragung innerhalb eines Netzwerks kann von einem Teilnehmer an einen oder mehrere andere verbundene Teilnehmer erfolgen. Im einfachsten Fall ist der sendende Teilnehmer identisch mit dem Ursprung der Datenübertragung und der emp- fangende Teilnehmer identisch mit dem Ziel der Datenübertra gung. In den meisten Fällen besteht aber keine direkte Ver bindung zwischen dem Ursprungsteilnehmer und dem Zielteilneh mer. In diesem Fall erfolgt eine Datenübertragung indirekt über einen oder mehrere Teilnehmer, die das Datenpaket wei terleiten .
Ein Datenpaket ist eine definierte Einheit von Daten, die ge meinsam übertragen und verarbeitet wird. Ein Datenpaket ent hält dabei mindestens Informationen über das Ziel der Aussen dung. Dieses Ziel kann ein einzelner Teilnehmer (Unicast oder Anycast) eine definierte Teilmenge der Teilnehmer (Multicast) oder können auch sämtliche Teilnehmer (Broadcast) des Netz werkes sein.
Die Verbindungen zwischen den Teilnehmern können über unter schiedliche Datenübertragungstechniken realisiert werden. Die Übertragung kann beispielsweise kabelgebunden, funkbasiert oder auf andere Weise erfolgen. Die Verbindung kann in Form einer physischen oder logischen Direktverbindung zu einem an deren Teilnehmer (Punkt-zu-Punkt-Verbindung) oder einer unausgerichteten Aussendung an mehrere Knoten bestehen. Dabei müssen die Verbindungen nicht statisch sein, sondern können sich auch beispielsweise durch eine Bewegung mobiler Teilneh mer oder durch Veränderungen der Umgebungsbedingungen verän dern. Die Verbindungen zwischen den Teilnehmern haben übli cherweise eine begrenzte Übertragungskapazität.
Fehler bei der Datenübertragung können durch Fehlererken nungsmechanismen erkannt werden, und fehlerhaft übertragene Datenpakete können durch Teilnehmer verworfen werden. Einige bekannte Datenübertragungssysteme können sogar Übertragungs fehler in einem begrenzten Maß durch Fehlerkorrekturmechanis men korrigieren.
Dennoch ist eine zuverlässige Übertragung von Datenpaketen zwischen den Teilnehmern in Netzwerken wünschenswert. Bei bekannten Verfahren wird ein Datenpaket solange gezielt von einem Teilnehmer an einen verbundenen nächsten Teilnehmer gesendet, bis das Datenpaket an seinem Ziel angelangt ist. Dabei kann die Ermittlung des Pfades durch ein Routingproto koll erfolgen, durch das die Teilnehmer die Verbindung zwi schen ihnen bis zum Ziel ermitteln. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Übertragungen, deren Ziel ein einzelner Teilnehmer ist (Unicast, Anycast) .
Allerdings können bei den bekannten Verfahren immer wieder Fehler auftreten, so dass die Übertragungsqualität nicht im mer ausreichend ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübermittlung in einem Netzwerk und einen Teilnehmer eines solchen Netzwerkes bereitzustellen, bei denen die Qua lität der Datenübertragung erhöht werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Da tenübermittlung in einem Netzwerk aus mehreren Teilnehmern, bei dem ein eindeutig identifizierbares Datenpaket von we nigstens einem ersten Teilnehmer an alle benachbarten zweiten Teilnehmer gesendet wird, bei dem das Datenpaket von jedem zweiten Teilnehmer empfangen wird und ermittel wird, ob das Datenpaket von diesem zweiten Teilnehmer zuvor bereits emp fangen und/oder gesendet wurde, und bei dem das Datenpaket von jedem zweiten Teilnehmer an alle benachbarten dritten Teilnehmer gesendet wird, wenn der jeweilige zweite Teilneh mer das Datenpaket zuvor noch nicht empfangen und/oder gesen det hatte.
Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe durch einen Teilneh mer zum Empfangen und Aussenden von Datenpaketen in einem Netzwerk aus mehreren Teilnehmern, wobei der Teilnehmer aus gestaltet ist, ein von einem benachbarten Teilnehmer ausge sendetes Datenpaket zu empfangen und zu ermitteln, ob das Da tenpaket von dem Teilnehmer zuvor bereits empfangen und/oder gesendet wurde und der Teilnehmer ausgestaltet ist, das Da- tenpaket an alle benachbarten Teilnehmer zu senden, wenn der Teilnehmer das Datenpaket zuvor noch nicht empfangen und/oder gesendet hat.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass auf der ei nen Seite das gesamte Netzwerk aus Teilnehmern mit dem Daten paket versorgt oder geflutet wird und dadurch eine zuverläs sige Übermittlung an das Ziel gewährleistet ist. Vorteilhaf ter Weise werden nämlich verschiedene Pfade verwendet. Das Ziel kann dabei auch aus mehreren oder allen Teilnehmern des Netzwerkes bestehen (Multicast, Broadcast) . Dafür wird das Datenpaket von den Teilnehmern jeweils an alle benachbarten Teilnehmer gesendet. Hierfür wird das Datenpaket entsprechend dupliziert beziehungsweise kopiert. Auf der anderen Seite wird durch die Erfindung eine unnötige Belastung des Netzwer kes vermieden, weil jeder zweite Teilnehmer das Datenpaket nur an die benachbarten dritten Teilnehmer sendet, wenn der jeweilige zweite Teilnehmer das Datenpaket zuvor noch nicht gesendet beziehungsweise empfangen hatte. Eine Mehrfachüber mittlung von dem gleichen Teilnehmer wird also vermieden. Da durch wird der Datenverkehr im Netzwerk minimiert.
Die Erfindung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben werden.
So kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs gemäßen Verfahrens das empfangene Datenpaket von jedem der zweiten Teilnehmer nicht gesendet werden, wenn dieser zweite Teilnehmer das Datenpaket zuvor bereits empfangen und/oder gesendet hatte, oder dieser zweite Teilnehmer das einzige Ziel des Datenpaketes ist. Ferner kann das empfangene Daten paket gelöscht werden, wenn der jeweilige zweite Teilnehmer das Datenpaket zuvor bereits empfangen und/oder bereits ge sendet hatte. Dies hat den Vorteil, dass bereits empfangene und/oder bereits gesendete Datenpakete nicht bei den Teilneh mern zwischengespeichert werden müssen. Um insgesamt weniger Datenpakete übermitteln zu müssen und Nutzdaten in ausreichender Menge zu übertragen, kann mittels des Datenpaketes eine Datenmenge größer 128 Byte gemeinsam gesendet oder empfangen werden. Für die Übermittlung von Nutzdaten ist eine Datenmenge größer 128 Byte sinnvoll. Deut lich größere Datenmengen sind natürlich auch möglich.
Um auf einfache Weise zu ermitteln, ob Datenpakete bereits bei einem zweiten Teilnehmer gesendet oder empfangen worden sind, kann mithilfe eines Identifizierungsmittels, das das Datenpaket aufweist, ermittelt werden, ob der zweite Teilneh mer das Datenpaket zuvor bereits empfangen und/oder gesendet hatte .
Ferner kann das Datenpaket von jedem zweiten Teilnehmer nicht an den ersten Teilnehmer zurückgesendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Datenverkehr im Netzwerk reduziert wird, denn der erste Teilnehmer hat das von dem zweiten Teilnehmer empfangene Datenpaket in jedem Fall bereits gesehen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Netzwerk zur Übermittlung von Datenpaketen mit mehreren Teilnehmern, bei dem erfindungsgemäß zumindest einige der Teilnehmer nach der oben genannten erfindungsgemäßen Ausführung ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Netzwerk als ein Ad-hoc-Netzwerk ausgebildet sein. Die Erfindung eignet sich besonders gut für die Ausgestaltung solcher Ad-hoc- Netzwerke .
Ferner kann das Netzwerk innerhalb einer eisenbahntechnischen Anlage, einer Industrieanlage oder einer Straßenverkehrsanla ge ausgebildet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Figur 1 6 schematische Darstellungen einer beispielhaf ten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Netzwerkes in unterschiedlichen Schritten ei ner erfindungsgemäßen Datenübertragung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzwerkes in den Figu ren 1 - 6 beschrieben.
Die Figuren 1 - 6 zeigen jeweils ein Netzwerk 1 mit einer Vielzahl von Teilnehmern 2, die zumindest teilweise durch Verbindungen 3 miteinander verbunden sind. Die das Netzwerk 1 bildenden Teilnehmer 2 sind beispielsweise verschiedene fahr- zeug- beziehungsweise streckenseitigen Zugsicherungseinrich tungen einer eisenbahntechnischen Anlage, zwischen denen eine Datenübertragung stattfindet. Die Verbindungen 3 zwischen den Teilnehmern 2 sollen hier beispielhaft funkbasiert ausgebil det sein. Alternativ können die Verbindungen 3 aber auch ka belgebunden oder auf andere Weise ausgeführt sein. Die Ver bindungen 3 müssen auch nicht statisch sein, sondern können sich durch eine Bewegung der mobilen Teilnehmer 2 verändern. Die schematische Darstellung in den Figuren 1 - 6 ist daher als eine Momentaufnahme zu sehen.
Weiterhin ist in den Figuren 1 - 6 ein Datenpaket 4 gezeigt, das zwischen bestimmten Teilnehmern 2 übertragen wird. Die Richtung der Übertragung des Datenpakets 4 zwischen den Teil nehmern 2 ist durch einen Pfeil angedeutet. Im Folgenden wer den die Teilnehmer 2 zur Unterscheidung mit unterschiedlichen Bezugszeichen bezeichnet.
Im Folgenden wird erläutert, wie ein Datenpaket 4 mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem ursprünglichen Teilnehmer 2.1, der den Ursprung U des Datenpakets 4 bildet, zu einem Teilnehmer 2.15, der das Ziel Z des Datenpakets 4 darstellt . Das Datenpaket 4 wird in seinem Ursprung U von dem Teilnehmer 2.1 erstellt. Das Ziel Z des Datenpakets 4 soll der Teilneh mer 2.15 sein, der im Datenpaket 4 angegeben ist. Weiterhin weist das Datenpaket 4 ein eindeutiges Identifizierungsmittel 5 auf, durch das das Datenpaket 4 eindeutig identifiziert werden kann. Das Identifizierungsmittel 5 ist ein
Identifizieren wie beispielsweise ein kryptografischer Nach- richtenauthentisierungscode, eine Kombination aus Absender kennung und Sequenznummer, eine zufällig erzeugte Paketken nung oder eine beliebige andere Kennung, die das Datenpaket 4 ab seiner ursprünglichen Aussendung eindeutig identifiziert.
Sämtliche Teilnehmer 2, 2.1 - 2.15 des Netzwerks 1 sind so ausgestaltet, dass sie das Identifizierungsmittel 5 sämtli cher Datenpakete 4 aufzeichnen, die sie empfangen und/oder versenden. So können sie prüfen, ob ein neues Datenpaket 4 bereits vorher empfangen wurde. Wenn hier von dem Datenpaket 4 oder den Datenpaketen 4 die Rede ist, ist immer das identi sche Datenpaket 4 und dessen duplizierte Datenpakete 4 ge meint. Andere neue Datenpakete mit anderem Inhalt sind in den Figuren nicht dargestellt.
Neben dem Identifizierungsmittel 5 weist das Datenpaket 4 aber auch Nutzdaten 6 auf, deren Übermittlung der eigentliche Zweck der Datenübertragung ist. Nutzdaten 6 können beispiels weise Informationen einer Zugsicherungseinrichtung sein, die an einen anderen Teilnehmer 2 übermittelt werden müssen. In Figur 1 ist das Datenpaket 4 einmal schematisch vergrößert dargestellt, um die unterschiedlichen Inhalte zu zeigen.
Da das Datenpaket 4 nicht direkt von seinem Ursprung U an sein Ziel Z übertragen werden kann, weil die entsprechenden Teilnehmer 2 nicht alle direkt miteinander verbunden sind, muss das Datenpaket 4 über andere Teilnehmer 2 übertragen werden, die zwischen Ursprung U und Ziel Z liegen. Zur Über tragung des Datenpakets 4 sendet jeder Teilnehmer 2 das Da tenpaket 4 an alle seine benachbarten Teilnehmer 2 aus, mit Ausnahme des Teilnehmers 2, von dem das Datenpaket 4 empfan- gen wurde. Alternativ kann das Datenpaket 4 auch an den Teil nehmer 2 gesendet werden, von dem das Datenpaket 4 empfangen wurde, wenn dies beispielsweise technisch nicht anders mach bar ist. Dies ist beispielsweise nötig, wenn nur ein Funkka nal zur Übermittlung zur Verfügung steht.
Für die Übertragung des Datenpakets 4 an alle benachbarten Teilnehmer 2 wird das Datenpaket von dem aussendenden Teil nehmer 2 gegebenenfalls vervielfältigt, um jeweils eine Ver sion an jeden Teilnehmer 2 senden zu können. Die vervielfäl tigten Datenpakete 4 sind zueinander identisch und weisen dasselbe Identifizierungsmittel 5 auf.
Mit Bezug auf Figur 1 sendet also der Teilnehmer 2.1 das Da tenpaket 4 an seine benachbarten Teilnehmer 2.2 und 2.3. Als benachbarte Teilnehmer 2 sollen hier nur Teilnehmer 2 gelten, die durch eine Verbindung 3 miteinander verbunden sind. Die Teilnehmer 2.2 und 2.3, die das Datenpaket 4 in diesem Schritt empfangen haben, lesen das Identifizierungsmittel 5 des Datenpakets 4 aus. Jetzt ermittelt jeder der empfangenden Teilnehmer 2.2, 2.3, ob das Datenpaket 4 bereits zuvor emp fangen beziehungsweise gesendet wurde. Da jeder Teilnehmer die Identifizierungsmittel 5 sämtlicher Datenpakete 4 auf zeichnet, die er zuvor bereits gesehen hat, also gesendet be ziehungsweise empfangen hat, kann die Ermittlung durch einen Vergleich mit den aufgezeichneten Identifizierungsmitteln 5 erfolgen. Jeder empfangende Teilnehmer 2.2, 2.3 vergleicht also das Identifizierungsmittel 5 des neuen Datenpakets 4 mit den Identifizierungsmitteln 5 der „alten" Datenpaketen 4. Er findungsgemäß wird das Datenpaket 4 von einem Teilnehmer 2 nur dann weitergesendet, wenn es von diesem Teilnehmer 2 zu vor noch nicht empfangen und/oder gesendet wurde.
Da die Teilnehmer 2.2, 2.3 in der in den Figuren 1 - 6 darge stellten Datenübertragung das Datenpaket 4 noch nicht empfan gen hatten, wird das Datenpaket 4 wie in Figur 2 dargestellt von den Teilnehmer 2.2 und 2.3 an die benachbarten Teilnehmer 2.4, 2.5 weitergesendet. Da der Teilnehmer 2.3 nur einen wei- teren benachbarten Teilnehmer 2.5 hat, muss das Datenpaket 4 hier nicht vervielfältigt werden.
Bei der in den Figuren dargestellten Datenübermittlung wird das Datenpaket 4 jeweils nicht an den benachbarten Teilnehmer 2 zurückgeschickt, von dem es zuvor empfangen wurde.
Da der Teilnehmer 2.2 zwei weitere benachbarte Teilnehmer 2.4, 2.5 aufweist, wird das Datenpaket 4 von dem Teilnehmer 2.2 dupliziert. Das Weitersenden des Datenpakets 4 an die Teilnehmer 2.4 und 2.5 ist in Figur 2 dargestellt.
Figur 3 zeigt den nächsten Schritt der Datenübertragung des Datenpakets 4 von den Teilnehmern 2.4 und 2.5 an ihre benach barten Teilnehmer 2.6, 2.7 und 2.8. Der Teilnehmer 2.5 hatte das Datenpaket 2 zweimal erhalten, nämlich sowohl von dem Teilnehmer 2.3 als auch von dem Teilnehmer 2.2, wie in Figur 2 dargestellt. Die beiden Datenpakete 4 sind identisch. Er findungsgemäß wird für das zuerst empfangene Datenpaket 4 von Teilnehmer 2.5 geprüft, ob dieses Datenpaket von ihm bereits empfangen oder gesendet wurde. Da dies noch nicht der Fall war, wird das Datenpaket 4 an den einzigen benachbarten Teil nehmer 2.8 weitergesendet, wie in Figur 3 dargestellt. Das zweite empfangene Datenpaket 4 jedoch wird vom Teilnehmer 2.5 gelöscht und nicht weitergesendet, weil die Prüfung hier ergibt, dass das Datenpaket 4 bereits zuvor empfangen wurde. Das Identifizierungsmittel 5 des zweiten Datenpakets 4 wurde nämlich von Teilnehmer 2.5 aufgezeichnet und dessen erneuter Empfang erkannt. Durch das Löschen des zweiten Datenpakets 4 wird die Belastung des Netzwerks 1 in vorteilhafter Weise re duziert .
Figur 4 zeigt den nächsten Schritt der dargestellten Daten übertragung, bei dem die Teilnehmer 2.6, 2.7 und 2.8 die Da tenpakete 4 an die nächsten benachbarten Teilnehmer 2.9, 2.10 und 2.11 weitersenden. Dabei dupliziert der Teilnehmer 2.6 das Datenpaket 4, um es an seine benachbarten Teilnehmer 2.7 und 2.11 jeweils weitersenden zu können. Der Teilnehmer 2.7 de-dupliziert, also löscht das Datenpaket 4 einmalig, da er das Datenpaket 4 sowohl vom Teilnehmer 2.4 als auch vom Teil nehmer 2.6 erhält. Der Teilnehmer 2.8 wiederum dupliziert das Datenpaket 4, um es an seine benachbarten Teilnehmer 2.9 und 2.10 weitersenden zu können.
Figur 5 zeigt erneut den nächsten Schritt der Datenübertra gung, in dem die Teilnehmer 2.10 und 2.11 das Datenpaket 4 weitersenden. Der Teilnehmer 2.10 sendet das Datenpaket 4 an seinen einzigen neuen benachbarten Teilnehmer 2.14. Somit muss der Teilnehmer 2.10 das Datenpaket 4 weder kopieren noch es löschen. Der Teilnehmer 2.11 hingegen hat zwei neue be nachbarte Teilnehmer 2.12 und 2.13. Daher vervielfältigt der Teilnehmer 2.11 das Datenpaket 4, um es jeweils an die Teil nehmer 2.12 und 2.13 weitersenden zu können.
In Figur 6 erreicht das Datenpaket 4 sein Ziel Z, das in dem Teilnehmer 2.15 besteht. Die Teilnehmer 2.12, 2.13 und 2.14 senden das Datenpaket 4 nämlich jeweils an ihren einzigen neuen benachbarten Teilnehmer 2.15. Da der Teilnehmer 2.15 das Ziel Z des Datenpakets 4 ist, endet hier die erfindungs gemäße Datenübertragung.
In den Figuren 1 - 6 ist das Ziel der Datenübertragung bei spielhaft ein einzelner Teilnehmer 2.15. Daher handelt es sich hier um eine Unicast- oder Anycast-Datenübertragung . Al ternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch zur Datenübertragung an eine definierte Teilmenge der Teilnehmer nach dem Multicast Verfahren oder auch an alle Teilnehmer 2 nach dem Broadcast Verfahren verwendet werden.
Das in den Figuren 1 - 6 beispielhaft dargestellte erfin dungsgemäße Netzwerk 1 ist als ein Ad-hoc-Netzwerk ausgebil det, wo sich die Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Andere Netzwerkformen sind selbstverständlich ebenfalls möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert natür lich auch für andere Netzwerkformen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden zwischen dem Ur sprung U und dem Ziel Z alle möglichen Pfade genutzt. Dadurch wird eine hohe Quality of Service sichergestellt ohne zusätz liche fehlerkorrigierende Algorithmen anwenden zu müssen.
Das Datenpaket 4 weist eine Datenmenge größer als 1 KB auf. Daher können in dem Datenpaket 4 eine ausreichende Menge an Nutzdaten übertragen werden. Dadurch können mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren eine Vielzahl von Datenpaketen 4 pro Zeiteinheit, beispielsweise pro Sekunde, innerhalb des Netz werkes 1 übermittelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübermittlung in einem Netzwerk aus meh reren Teilnehmern,
bei dem ein eindeutig identifizierbares Datenpaket von we nigstens einem ersten Teilnehmer an alle benachbarten zweiten Teilnehmer gesendet wird,
bei dem das Datenpaket von jedem zweite Teilnehmer empfangen wird und ermittelt wird, ob das Datenpaket von diesem zweiten Teilnehmer zuvor bereits empfangen und/oder gesendet wurde, und bei dem das Datenpaket von jedem zweiten Teilnehmer an alle benachbarten dritten Teilnehmer gesendet wird, wenn der jeweilige zweite Teilnehmer das Datenpaket zuvor noch nicht empfangen und/oder gesendet hatte.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das empfangene Datenpaket von jedem der zweiten Teilnehmer nicht gesendet wird, wenn dieser zweite Teilnehmer das Daten paket zuvor bereits empfangen und/oder gesendet hatte oder dieser zweite Teilnehmer das einzige Ziel des Datenpakets ist .
3. Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das empfangene Datenpaket gelöscht wird, wenn der jeweilige zweite Teilnehmer das Datenpaket zuvor bereits empfangen und/oder gesendet hatte.
4. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
mittels des Datenpakets eine Datenmenge größer 128 Byte ge meinsam gesendet oder empfangen wird.
5. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
mit Hilfe eines Identifizierungsmittels, das das Datenpaket aufweist, ermittelt wird, ob der zweite Teilnehmer das Daten paket zuvor bereits empfangen und/oder gesendet hatte.
6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Datenpaket von jedem zweiten Teilnehmer nicht an den ers ten Teilnehmer zurückgesendet wird.
7. Teilnehmer zum Empfangen und Aussenden von Datenpaketen in einem Netzwerk aus mehreren Teilnehmern,
wobei der Teilnehmer ausgestaltet ist, ein von einem benach barten Teilnehmer ausgesendetes Datenpaket zu empfangen und zu ermitteln, ob das Datenpaket von dem Teilnehmer zuvor be reits empfangen und/oder gesendet wurde, und
der Teilnehmer ausgestaltet ist, das Datenpaket an alle be nachbarten Teilnehmer zu senden, wenn der Teilnehmer das Da tenpaket zuvor noch nicht empfangen und/oder gesendet hat.
8. Netzwerk zur Übermittlung von Datenpaketen mit mehreren Teilnehmern,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zumindest einige der Teilnehmer nach Anspruch 7 ausgebildet sind .
9. Netzwerk nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Netzwerk als ein Ad-hoc-Netzwerk ausgebildet ist.
10. Netzwerk nach Anspruch 8 oder 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Netzwerk innerhalb einer eisenbahntechnischen Anlage, ei ner Industrieanlage oder einer Straßenverkehrsanlage ausge bildet ist.
EP19704208.8A 2018-02-21 2019-01-23 Verfahren zur datenübermittlung in einem netzwerk, teilnehmer und netzwerk zur übermittlung von datenpaketen Withdrawn EP3729791A1 (de)

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