JP2005065296A - ブロードキャスト原理を使用して、バス・ネットワークを介してデータを伝送するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い伝送効率と共に、バス・ネットワーク内で本質的に任意の所望の位置で、または応用例特有の形で必要とされる位置で、具体的には選択されたデータに確実にアクセスすることができる、従来技術と比べて新規の方法を示すこと。
【解決手段】本発明は、複数の加入者が接続されているバス・ネットワークを介してデータを伝送することに関する。本発明による解決策は、選択されたデータをブロードキャスト伝送モードで送信することができるブロードキャスト・メッセージが、ポイント・ツー・ポイント伝送プロトコル内で規定される方法を提供する。補足的な、または代替の応用例では、本発明はさらに、標準的な、または一般的なブロードキャスト・プロトコルに加えて安全ブロードキャスト・メッセージを挿入することを提案する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の加入者が接続されているバス・ネットワークを介してデータを伝送するための方法、さらにその方法を実施するように適合された装置およびバス・ネットワークに関する。

特に安全技術分野の中からの応用例の場合、バス・ネットワークを介して送信されるデータ・ストリームの記録は、たとえば、応用例特有／安全志向の入力／出力データに簡単にアクセスするために、したがって、誤りを可能な限り早く検出し、それに応じて許容可能な最大応答時間を最小限に抑えるために好都合な特徴である。

そのようなデータ記録は、ＤＩＮ Ｅ １９２５８による標準的なＩｎｔｅｒｂｕｓのリング・システムに基づいて、現在、マスタの直接内部、またはマスタの下流でのみ適切である。というのは、入力または出力情報すべてが存在し、評価できるのがこの位置に限られるためである。

さらに、ポイント・ツー・ポイント・ベースの伝送方法は、実際の機能に必要とされない多数のデータ、すなわち、具体的にはいわゆるオーバーヘッド・データを各加入者について個別に送信しなければならず、その結果、伝送の有効性が全体的に減少し、応答時間に対して、すなわち本質的には安全システム内において、たとえば接続されている加入者の入力構成要素のセンサを介しての入力の受信と、たとえば接続されている加入者の出力構成要素のアクチュエータ用の対応する出力データとの間の時間に対して悪影響を与える欠点を有する。

Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合、安全関連の入力データは、たとえばＩｎｔｅｒｂｕｓ内の中央ユニットによって送信され、その中央ユニットは、マスタ内で一体化され、あるいは、付随的に安全関連データを読み取り、また評価する、マスタから離れたものとすることができる。

しかし、中央コントローラまたは監視装置への入力の上述した伝送経路と対照的に、安全志向の信号の出力には、特定の要件がある。一方では、前記信号は、入力データと比べて数の上でかなり小さいが、他方では、出力される安全志向のデータは、一般に、可能な限り迅速に送信することができなければならない。

したがって、既存の安全システムでは、データは従来、呼出し／応答原理に従って交換され、この場合、現在の通例の解決策では、中央ユニットまたは監視装置が、接続されている安全志向の加入者に呼出し／応答方法によって安全データを送信する。しかし、この場合の本質的な欠点は、各加入者について、実際には冗長である多数のいわゆるオーバーヘッド・データを送信する上述の必要性にある。

さらに、場合によっては、たとえばＩｎｔｅｒｂｕｓデータ・フレームにおいて、いくつかの状況下で操作も必要であり、そのような操作のためにデータをバッファ内に記憶しなければならず、したがって遅延が生じ、さらに応答時間を著しく長くすることに通じる。

他の伝送システム、具体的にはＩＴの分野の中のものは、ブロードキャスト・メッセージを伝送するための装置をすでに有する。

例として、この点に関して、多重アクセスを伴う共通伝送媒体と伝送媒体の動的割当てとを有するネットワークおよび通信技法が参照される。それぞれの多重アクセス方法を用いて、データが単一の受信者に送信される純粋なポイント・ツー・ポイントまたはユニキャスト伝送の他に、マルチキャストおよびブロードキャスト伝送により、複数の加入者に情報を同時に送信することも可能であり、その結果、この場合には、オーバーヘッド・データの比率が、複数の別個のユニキャスト伝送と比べて削減される。

これに関して、ドイツ特許第１９９３５４９０号明細書は、複数の加入者と、少なくとも１つの多重アクセス・チャネルが動的に割り当てられているネットワークとの間で対応する通信を実現するための方法、さらに制御／データ伝送システムを開示している。この場合、１加入者がマスタとして指定され、他の加入者がスレーブとして指定され、各加入者は、ブロードキャスト・データ伝送の機能を有する標準的な多重アクセス・プロトコルと、標準的な多重アクセス・プロトコルに重ねられ、マスタ／スレーブ伝送方法を実行するために標準多重アクセス・プロトコルの対応するサービスのフェッチを制御するマスタ／スレーブ・プロトコル・エンティティとが割り当てられる。この開示によれば、各通信サイクルは、マスタから参加スレーブに同期メッセージを送信するステップであって、通信サイクルを識別する情報の少なくとも１項目が同期メッセージ内で送信されるステップと、ユニキャスト呼出しにより、マスタから参加スレーブに呼出しメッセージを送信するステップと、スレーブからマスタに、またブロードキャスト・モードにある残りの参加スレーブに応答メッセージを送信するステップとを含む。

上記特許明細書の開示によれば、フィールド・バスにとって通例であるマスタ／スレーブ接続方法は、その結果として、現在、ＬＡＮネットワーク内で遭遇するプロトコル上にマップされる。

したがって、ブロードキャスト・メッセージを送信するための装置を本来すでに有する既存の安全システムにおいても、従来、少なくとも出力データは、呼出し／応答原理に従って送信される。
ドイツ特許第１９９３５４９０号

本発明の目的は、複数の加入者が接続されたバス・ネットワークを介してデータを伝送するために、上述の従来技術における問題と闘うことができる、具体的には、高い伝送効率と共に、バス・ネットワーク内で本質的に任意の所望の位置で、または応用例特有の形で必要とされる位置で、選択されたデータに確実にアクセスすることができる、従来技術と比べて新規の方法を示すことである。

本発明に従ってこの目的が達成される方法は、添付の独立特許請求項の特徴を有する主題により、非常に驚くべき方法ですでに提供されている。

利点および／または好ましい実施形態もしくは開発は、それぞれの従属請求項の主題である。

したがって、複数の加入者が接続されたバス・ネットワークを介してデータを伝送するために、また、各通信サイクルについて、ポイント・ツー・ポイント伝送用に設計されたデータ伝送プロトコルにより、少なくとも１加入者から少なくとも他の１加入者にデータが送信される場合に、本発明は、選択されたデータをブロードキャスト伝送モードで送信することができるブロードキャスト・メッセージが、ポイント・ツー・ポイント伝送プロトコル内で規定されることを提案する。

したがって、本質的な利点は、ブロードキャスト・メッセージがプロトコル内で規定されているポイント・ツー・ポイント伝送プロトコルを処理する手段を用いてバス・ネットワーク内で使用するために設計された装置を、本発明に従って提供することにより、今まで個別の加入者に対する呼出しによって送信されていた情報もまた、ポイント・ツー・ポイント伝送用に設計されたバス・ネットワークを使用して、複数の分散されたユニット部で送信することができる事実にある。したがって、選択されたデータ、具体的には出力データを、非常に柔軟な形で、本質的に位置から独立して使用可能とする、かつ／または評価することができる。さらに、ブロードキャスト・メッセージを使用することにより、従来必要とされた制御データが著しく節約され、それにより確実に、伝送の有効性が著しく高まり、特に安全システムでは必要とされる最大応答時間が削減され、したがって全体的に、伝送機能が著しく向上する。

したがって、本発明による１つの開発によれば、安全関連データ、具体的には安全関連の出力データが、安全フィールド内において実用的な形で、ブロードキャスト・メッセージ内で送信されることが実現されることが好ましい。

具体的には、マスタ／スレーブ・ベースのバス・ネットワーク、たとえば、リング・バスとして設計されたＩｎｔｅｒｂｕｓなどの応用例では、好ましくはマスタ加入者の一部として、またはマスタ加入者に直接続く別個のブロードキャスト加入者として設計された中央ユニットが、システム内で接続されている加入者すべてに、ブロードキャスト・メッセージを用いて安全プロトコルを送信するプロトコルを生成することが実現されることがさらに好都合である。

追加の、または代替の応用例では、本発明はさらに、複数の加入者が接続されたバス・ネットワークを介する、また、そのバス・ネットワーク内で、ブロードキャスト伝送用に設計されたデータ伝送プロトコルを用いて、少なくとも１加入者から複数の他の加入者にデータが送信されるデータ伝送方法の場合に、標準的な、または一般的なブロードキャスト・プロトコルに加えて安全ブロードキャスト・メッセージを挿入することを提案する。したがって、たとえば、ＣＡＮまたはＰｒｏｆｉｂｕｓなど、このタイプのバス・システムの場合でも、上述のものと比べて対応する利点と共に、安全関連データ、具体的には出力データを確実に送信することが可能である。

非常に好都合な実施形態では、本発明による両方の応用例について、ブロードキャスト・メッセージを全体として保護する手段が、ブロードキャスト安全プロトコル内でそのような安全関連データを生成するように相応じて適合された手段に割り当てられる場合がさらに好ましい。これにより、具体的には、呼出し／応答原理に従ってデータを送信する既存の安全システムと比べて、したがって、実際の機能に必要とされない複数のオーバーヘッド・データに対する必須の必要性と比べて、オーバーヘッド・データの比率がさらに著しく減少する。

他の実用的な実施形態では、さらに、ブロードキャスト・ベースの、および／またはポイント・ツー・ポイント・ベースのデータが、ブロードキャスト・メッセージ内で送信されることがさらに実現される。したがって、バス・ネットワークの加入者すべてのために意図された情報項目を一緒に、あるいは、たとえば、共通の「Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｅｘｉｔ」などのコマンド、および／または情報、それぞれの場合において、選択された加入者に特に割り当てられるコマンドおよび／またはアドレスを送信することが可能である。

具体的には、ブロードキャスト・メッセージ内でのポイント・ツー・ポイント・ベースのデータ伝送の場合、特定の加入者と、そこに割り振られたデータとの間の割当てが、加入者のアドレッシング、および／またはバス部の加入者の物理的配置に対応するデータ・ストリーム内のデータの配置によって行われることがさらに実現される。したがって、選択された加入者について、具体的には、好ましくは出力加入者または出力モジュールを有する加入者すべてについて、本発明に従って安全フィールド内で送信される安全なデータの配置および大きさを、応用例特有の形で非常に柔軟に変えることができる。

選択データの応用例特有の監視または評価のためのさらに好都合な開発においては、他の接続された少なくとも１加入者によって、ブロードキャスト・メッセージから簡単にデータを読み出す、かつ／または付随して読み取るために、したがって実用的な開発においては、具体的には、好ましくはポイント・ツー・ポイント・ベースのデータを、したがって特定の加入者に割り振られたデータを個別に抽出するために、加入者が、それぞれの加入者に対するデータの規定済み割当てのためのバス−加入者ベースの手段を有する。

そのような加入者は、実際には、同期して、または連続してブロードキャスト・メッセージのデータにアクセスすることができること、したがって、本発明を複数のバス・ネットワーク・タイプに適用することができることがさらに有利である。

読み出す、かつ／または付随して読み取る加入者は、読み出された、かつ／または付随して読み取られたデータ、ならびに／あるいは、各通信サイクルについて受信されたデータ・ストリーム全体の誤り検査を実施するための手段を有することがさらに好ましい。したがって、バス・ネットワーク内において、本質的に任意の位置から、誤りに対する、応用例特有の形で使用されるバス・ネットワークの、および／または送信データ・ストリームの加入者ベース／分散安全志向の監視を保証することができ、したがって、これにより、誤りが検出されたことに応じて、具体的には付随的に読み取る加入者によって個別に行われる、たとえば１つまたは複数のユニット、あるいはセグメント全体の直接シャットダウンなど、安全志向の応答を実施するための応答時間が最小限に抑えられる。

たとえば所定の、具体的には、サイクル・ベースの最悪の場合の時間が経過した後で独立してシャットダウンを行うために、それぞれの場合において新たに受信された、あるいは読み出された、かつ／または付随して読み取られたデータのエージを確認するため、好都合な実施形態におけるそのような加入者は、データの受信のそれぞれの時間を格納することができるメモリと、対応して設計された監視および／または計数デバイスとを含む。

本発明によるブロードキャスト・メッセージ、またはその中に埋め込まれた選択データが、本質的に既存のプロトコルを根本的に変更することなしに、すでに使用されていることを保証するために、非常に好都合な実施形態では、本発明は、各通信サイクル中に正確に規定された位置を占有し、したがって加入者にとって簡単な形で見つけることができるように、ブロードキャスト・メッセージを、使用されている伝送プロトコル内で配置することを可能にする。そうでない場合は、この場合、安全なブロードキャスト情報が、加入者の情報のように伝送中にさらに処理されることが好都合である。

したがって、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合、好ましくは、ブロードキャスト・テレグラムをループバック・ワードと入力データの間に配置し、したがって、その結果、標準的なプロトコル・モジュールの接続を介して、またおそらくは、オープン出力を有するシフト・レジスタによって補足された和フレームの対応する延長に基づいて、ブロードキャスト・メッセージの発見が非常に簡単な形で保証されることが好適である。

具体的には、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの使用の場合、特に簡単な実施のこの場合において、安全なブロードキャスト情報が、戻りライン経路を介して読み出され、かつ／または付随して読み取られることがさらに実現される。

すでに存在する標準的なブロードキャスト情報に加えて、安全なブロードキャスト・メッセージの配置は、具体的には、標準的なブロードキャスト情報を直接結びつける形で行われる。したがって、安全志向の（出力）加入者における安全な情報の評価および／または変換は、本質的に、プロトコル構造のどんな変更もなしに保証することができる。

上述したブロードキャスト・メッセージの好ましい規定済み配置および処理により、さらに、読み出すべき標準データ、すなわち、具体的には、接続されている出力加入者用の標準出力データを追加で送信することがさらに可能である。

好ましくは、本発明はさらにこの点に関して、具体的には、いつでも追加的な、特に保護されたパラメータ・データを送信することを保証できるようにするためにも、安全志向の加入者装置をマルチチャネルで設計することを提案する。

他の洗練形態において、本発明はさらに、接続された各加入者が、それぞれの場合において分散加入者によって独立して評価することができる安全なブロードキャスト遠隔通信メッセージを送信することができるように、具体的には遠隔通信志向のバス・システムでも使用することができる。実用的な実施形態では、参加する中央加入者なしで、たとえば入力と出力の間の安全なインターネット・トラフィックを実現する際にこれを使用することができることが好ましい。

本発明の他の利点は、下記の好ましい実施形態の例示的な説明から、また添付の図面を参照して明らかになる。

以下の本発明によるブロードキャスト伝送の好ましい実施形態の例示的な説明は、本質的に、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの安全志向応用例に基づくものである。

原則として、センサとアクチュエータはすべて、Ｉｎｔｅｒｂｕｓによる入力／出力志向の伝送中に和フレーム内でアドレスされる。

この点に関して、概略図において添付の図３ａ〜３ｂは、例を用いて、完全なＩｎｔｅｒｂｕｓ通信の１サイクル中に、そのようなリング・システムの個別の加入者の順方向および戻りライン経路のインターフェース部でそれぞれの場合に存在するデータを示す。図では、異なる和フレーム（図３ｃ）が、それぞれスレーブ加入者ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３の順方向ライン経路上で、符号Ａ、Ｂ、Ｃによって識別された入来インターフェース部で常に送信される（図３ａ）ことがわかる。

データ・ストリームの伝送のサイクルは、マスタ加入者により、ループバック・ワードＬＢＷで始まり、次いで、個別のスレーブ加入者ＴＮ６、ＴＮ５、ＴＮ４、ＴＮ３、ＴＮ２、ＴＮ１のための現行出力データＯ６、Ｏ５、Ｏ４、Ｏ３、Ｏ２、Ｏ１が続く。これは最後の加入者から始まる、すなわち、個別の加入者のメモリの順序を示す図３ｂによれば、加入者ＴＮ６で始まる。したがって、通信サイクルの現行出力データは、すべてインターフェースＡ部にあり、したがって、たとえば、安全な監視ユニットによって評価するために、そこで保つことができる。

しかし、インターフェースＢ部のデータは、ＴＮ１によって識別される加入者の入力データＩ１（図３ｃ）で始まる。というのは、加入者ＴＮ１がその入力データを加入者ＴＮ２に転送するとき、ループバック・ワードＬＢＷが依然として加入者ＴＮ１部にあるからである。したがって、ループバック・ワードＬＢＷの後に、リング内の最後の加入者ＴＮ６のデータ・パケットで始まり、残りの加入者ＴＮ６、ＴＮ５、ＴＮ４、ＴＮ３、ＴＮ２の出力データＯ６、Ｏ５、Ｏ４、Ｏ３、Ｏ２だけが続く。インターフェースＣ部でも同様に観察することができるが、ループバック・ワードＬＢＷの後に、残りの加入者ＴＮ６、ＴＮ５、ＴＮ４、ＴＮ３の出力データＯ６、Ｏ５、Ｏ４、Ｏ３だけが続き、ループバック・ワードの前にも、追加で上流の加入者ＴＮ２の入力情報Ｉ２が先行することが異なる。

たとえばリング・システムの戻りライン上のインターフェースＤおよびＥ部では、非常に状況が異なる。ここで送信される情報は、Ｉｎｔｅｒｂｕｓシステムの最上位遠隔バス内の加入者すべてについて同一であり、その入力データは、戻り伝送ライン上でマスタに直接供給される。したがって、加入者ＴＮ２、ＴＮ４、ＴＮ５は、戻りライン上で、ループバック・ワードＬＢＷの前ですべての接続されている加入者ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４、ＴＮ５、ＴＮ６の入力データＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６を含む戻りデータ・ストリーム全体について通知されるが（図３ｃ）、加入者ＴＮ２、ＴＮ４、ＴＮ５はまた、ＯＵＴデータの一部分、またはこの場合、マスタの出力データだけを付随的に受信する。

たとえば加入者ＴＮ２は、加入者ＴＮ１用のＯＵＴデータについてまったく知らない。というのは、データがまったく通過しないからである。これに対して、新たなＩｎｔｅｒｂｕｓサイクルの開始直後に、その入力Ｉ１を受信する。原則として、第１の加入者ＴＮ１とマスタだけが、順方向ライン（インターフェースＡ）を介してすべての出力データＯ６、Ｏ５、Ｏ４、Ｏ３、Ｏ２、Ｏ１と、戻りライン（インターフェースＦ）を介して、接続されている加入者ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４、ＴＮ５、ＴＮ６のすべての入力データＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６とを共に受信することができる。

具体的には図１および図２を参照すると、本発明を適用して、各通信サイクルについて出力データの送信中に、ブロードキャスト・メッセージが付随的に送信され、前記ブロードキャスト・メッセージは、そこに埋め込まれた選択データに対して柔軟なアクセスを可能にする。Ｉｎｔｅｒｂｕｓに基づいて、Ｉｎｔｅｒｂｕｓ和フレームがブロードキャスト・メッセージによって延長される。

したがって、具体的には安全志向の応用例の場合、ブロードキャスト・メッセージは、安全データすべてを容れる安全フィールドを備えることが好ましい。図４ｂからわかるように、ブロードキャスト伝送のデータはさらに、システム全体について１回保護しなければならないだけであり、その結果、必要とされるオーバーヘッド・データの比率を著しく削減することができる。ブロードキャスト・メッセージによって可能となるオーバーヘッド・データの削減を例示するために、図４は、例を用いて、加入者関連の有用データが、それぞれ割り当てられた保護データ・チェックと共に送信されるポイント・ツー・ポイント伝送に必要とされるオーバーヘッド・データであり、遠隔通信志向伝送の場合には、さらに各加入者について個別にそれぞれアドレス・データが割り当てられる。

Ｉｎｔｅｒｂｕｓシステムをベースとすると、本発明によれば、送信すべき出力データはさらに、出力加入者すべてについて、システム全体にわたって同一の時点で出力することができ、安全志向の加入者について追加データを送る必要がない。さらに、安全でないプロセス・データおよび／またはパラメータ・データを含めた安全でないデータを、標準的なＩｎｔｅｒｂｕｓデバイスの場合のように、たとえばＰＣＰ（周辺機器通信プロトコル）によって周知の方法で引き続き構築することがさらに可能である。

データを変更することも、技術的リスクを伴う新技術を必ずしも使用しなければならないこともない、本発明によるブロードキャスト・メッセージの構成および柔軟な評価について、図１および図２に示されている安全フィールドに基づいて以下でより詳しく述べる。

図１は、マスタ加入者と、マスタ直後のブロードキャスト加入者と、他の接続されている安全でない加入者ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ５、ＴＮ６、ＴＮ７ならびに安全な加入者ＳＴＮ４、ＳＴＮ８、ＳＴＮ９とを有するリング・バスを示す。考察されている例では、本発明を適用して、コントローラまたはマスタの下流に配置されているブロードキャスト加入者またはブロードキャスタは、ブロードキャスト・メッセージにより、他の接続されている加入者ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３、ＳＴＮ４、ＴＮ５、ＴＮ６、ＴＮ７、ＳＴＮ８、ＳＴＮ９のすべてに安全プロトコルを送信するプロトコルを生成する。しかし、代替の好ましい実施形態では、プロトコルを生成する中央ユニットまたは加入者ユニットをも、たとえばマスタ内で一体化することができる。

好ましくは、少なくとも安全な加入者ＳＴＮｘ用の安全志向の有用データすべてが、たとえばニブルまたはサービス・データ・オブジェクト（ＳＤＯ）に基づいて、安全プロトコル内に埋め込まれ、たとえば、いわゆる巡回冗長検査（ＣＲＣ）の形態で特別な保護検査（ＣＨＥＣＫ）を受ける。

使用されているバス・ネットワークに応じて、ブロードキャスト・メッセージは、時間またはサイクル・セグメントの予め決定可能な点で、明確に規定された位置に位置し、それに応じて、選択された加入者によるアクセスが保証されるように、基本的なポイント・ツー・ポイント・プロトコル内に組み込まれる。さらに、選択された加入者は、有用なデータを、対応するユニットまたは加入者に正確に割り当てることを必要とし、これは、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合、特別なアドレス・リストまたは物理的割当てにより、また他のバスでは、たとえば含まれた、または割り当てられたアドレスにより行うことができる。

したがって、Ｉｎｔｅｒｂｕｓ応用例の場合、ブロードキャスト・メッセージが、ループバック・ワードＬＢＷと入力データの間に配置されることが好都合であり、（安全関連の）有用データは、入力ビットの形態で情報ビットとして、第１の加入者用の情報で始まるデータ・ストリーム内に挿入される。後続の加入者用の情報は、直接続く。したがって、図１による安全フィールドは、まずブロードキャスト加入者に割り当てられた情報Ｂと、それに続く残りの加入者用の情報、すなわち、ＴＮ１、ＴＮ２、ＴＮ３、ＳＴＮ４、ＴＮ５、ＴＮ６、ＴＮ７、ＳＴＮ８、ＳＴＮ９用の情報を含む。

安全関連情報の全体は、１回保護され、そのために、たとえば上述のＣＲＣ、あるいは通し番号または複数の組合せ、また適切な場合、様々な好適な対策をも使用することが可能である。

安全フィールドにアクセスするために選択された接続済み、安全志向の加入者ＳＴＮｘ（図２）は、それらに適用可能なビット列を、受信された、または付随して読み取られたデータ・ストリームから抽出することができるように設計され、これは、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合には、所定のアドレス・リストによって行うことができる。しかし、実用的な開発においては、各加入者自体が、中央ユニットによって受信されたビットすべてを、中央ユニットと同じ対策で同時に検査し、その結果を、ブロードキャスト・メッセージの結果と比較する。Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合、図２でわかるように、この検査は、標準的なＩｎｔｅｒｂｕｓのＣＲＣであるＩＢ−ＣＲＣの決定により、能動バス・インターフェースによって順方向ライン経路上で行うこともできる。

Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合、上述の付随的な読取りは、好ましくは戻りライン上でインターセプトを監視することによって簡単な形で行うことができ、一方、他のバス・システムでは、加入者すべてが同じ時点で情報を読み取ることができる。

一方では、すべての情報は、Ｉｎｔｅｒｂｕｓ内の戻りライン経路上で有効データ・サイクルの終了時に使用可能であり、他方では、中央ユニットによって実施される安全情報（番号、ＣＲＣ、．．．）を含むそれぞれの安全フィールドは、バス・システム内の、またはサム・レート（ｓｕｍ ｒａｔｅ）内の単純なシフト・レジスタによって、明確な位置で見つけることができる。

この点に関して、図２は、以下の原理によって評価するために、加入者と安全フィールドを、たとえば本質的に任意の安全志向の上位出力加入者ＳＴＮｘ部で付随的に読み取ることができるＩｎｔｅｒｂｕｓシステムの場合において、データが存在する方法を示す。

原則として、データは、最後の加入者からマスタに、どんな変更もなく、加入者すべてを直接介して、Ｉｎｔｅｒｂｕｓシステムの戻りライン上で経路指定される。加入者ＳＴＮｘは、標準的なプロトコル・モジュールの接続により、またおそらくは、オープン出力を有するシフト・レジスタによって補足されたデータすべてを付随的に読み取る。一般に、プロトコル・モジュール、およびシフト・レジスタまたはシフト・レジスタ群が共に獲得することができるよりも多くのビットが送信されるため、ビットは、Ｉｎｔｅｒｂｕｓサイクルが有効と識別されるまで、使用されている加入者から脱落する。したがって、この時点で、最後のビットだけが両ユニットに位置する。これらは、レジスタのサイズに応じて、まず標準的なＩｎｔｅｒｂｕｓ ＣＲＣおよびループバック・ワードである。これらの直後、シフト・レジスタは、第１の加入者、すなわち、図１によればブロードキャスト加入者の入力データ、またはブロードキャスト・メッセージを生成する中央ユニットが、ループバック・ワードＬＢＷに直接続くことを許すデータを保持する。

したがって、安全なブロードキャスト情報は、第１のスレーブ加入者の情報のものは別に、この方法で伝送プロトコル内に組み込まれることが好ましい。この場合、選択された加入者または加入者群用として意図されている（特に安全な）情報は、加入者順に正確に適合されたブロードキャスト列に配向され、その結果、それぞれの加入者について、その加入者用に意図されている情報の関連項目が位置する可能性のあるブロードキャスト領域内の位置を規定するのに十分となる。

受信された新しいデータのエージを確認するため、接続されている各加入者は、メモリ・ユニット内に受け取られた最後の情報の時間を記憶することが好都合である。これに基づき、対応して設計された手段を用いて、加入者は、所定の最悪の場合の時間が経過した後で、規定された安全志向の応答を個別に開始する、具体的にはシャットダウンを行うことができる。

ブロードキャスト・フィールド内の送信情報は、本質的に任意のタイプの情報、すなわち、たとえば個別の情報ビット、コマンド、アドレスなどを含むことができるため、したがって、受信された情報を使用し、個別の加入者または加入者のグループ、具体的には出力加入者の安全志向の機能を、個別に、かつ／または応用例特有の形で開始することができる。

したがって、具体的には狙った形で、接続されている加入者ユニットの直接シャットダウン、安全志向の加入者ユニット上の標準的なＩ／Ｏグループのシャットダウン、および／または、複数の加入者を含むセグメント全体のシャットダウンを行うことが可能である。

さらに、出力データは、中央位置だけで、さらに１回だけ、標準的なデータ・ストリームに負担をかけるため、原則として、出力加入者群にも標準的な出力データを同時に供給することがさらに可能である。そのために、本発明の実用的な開発においては、それぞれの安全志向のユニットがマルチチャネルで構成され、その結果、特別に保護されたパラメータ、プログラミングまたは構成データは、データが中央ユニットまたは遠隔ブロードキャスト・ユニット上で安全に生成されており、加入者上で安全志向の形で評価される場合に、標準的なＰＣＰインターフェースを介して送信することができる。

本質的に任意の中央ブロードキャスト・ユニットを実現するために、Ｉｎｔｅｒｂｕｓの場合には、根本的な変更なしに簡単に実施するため、安全志向の分散ユニット群がＩｎｔｅｒｂｕｓシステムの上位に位置することが必要である。さらに、図３によれば、たとえばスレーブ加入者ＴＮ３からの連続インターフェースは、入来インターフェースをスレーブ加入者ＴＮ４に継続するため、分岐内の配置は、対応する適合を伴ってのみ許される。というのは、入力データのすべてがこの位置にあるわけではないからである。図３による例では、加入者ＴＮ６の下流で、ＴＮ５、ＴＮ４、ＴＮ２、ＴＮ１を介してマスタに戻るラインだけが、接続されている加入者の入力またはＩｎデータすべてを含む。同様に、Ｉｎｔｅｒｂｕｓで可能な様々なシステム・レベルについても同じことが当てはまる。

それに反して、必要な適合をもたらすそのような問題は、安全データが、Ｉｎｔｅｒｂｕｓマスタ上などの中央ユニットによって生成される場合、発生しない。

上記の説明は、本質的にＩｎｔｅｒｂｕｓの安全志向の応用例に基づくものであるが、本発明は、標準的な、または一般的なブロードキャスト・プロトコルに加えて「安全な」ブロードキャスト・フィールドが挿入される実施形態をさらに含む。ＣＡＮバス、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、またはイーサネット（登録商標）など、バス・システムの場合の例として、ブロードキャスト安全フィールドを標準的なブロードキャスト情報内に挿入することができる。これらのバス・システムの場合も、対応するモジュールを有する出力加入者について、出力モジュールにおいて、Ｉｎｔｅｒｂｕｓと同様に評価が行われ、この場合、ブロードキャスタは、安全関連情報を安全入力／出力モジュールに送信する安全なコントローラに対応する。

この場合、「安全な」ブロードキャスト・メッセージの正確な位置決めは、好都合には、一般的なブロードキャストの直接後で挿入することによって行うことができ、この場合、順序は必須でなく、それぞれのアドレスで置き換えることができる。

このタイプのバスでも、安全なブロードキャスト・メッセージはやはり、本質的に、任意の安全情報、すなわち、具体的には、固定的に定められた情報ビットまたはコマンドを含むことができる。述べたように、順序は、原則として、たとえば、対応するアドレッシングなど対応する対策を講じて、選択された加入者、すなわち、好ましくは選択された出力加入者群またはグループ群が、それぞれ各自に関連する情報を確実に見つけることができるようにする限り、応用例特有の形で、さらには任意で異なるものとすることができる。

したがって、他の構成では、具体的には遠隔通信志向のバス・システムにおいて、接続されている各加入者は、選択された分散（出力）加入者がそれぞれ自分自身について評価することができる安全なブロードキャスト・メッセージを送信することができる可能性がある。この特徴は、具体的には、参加する中央加入者なしで、たとえば入力と出力の間の安全なインターネット・トラフィックを実現する際にこれを使用することができる。

入力データの割当て、ならびに安全関連の出力加入者の出力のシャットダウンに通じる条件のプログラミングは、中央ユニットまたはブロードキャスタ上で、実用的な形でユーザによって実施されるべきであり、これらはＳＰＣの標準的なプログラムによって影響されない。

本発明の実装、および安全フィールドを含むブロードキャスト・メッセージの編集用のブロードキャスタを有するリング・ネットワークの概略図である。 Ｉｎｔｅｒｂｕｓに接続された、図１によるブロードキャスト安全フィールドの評価用に設計された安全な加入者の例示的な簡易ブロック図である。 通信サイクルのデータ送信中に個別の加入者のインターフェース部に存在するデータを示す、Ｉｎｔｅｒｂｕｓリング・ネットワークの一般化された概略図である。 通信サイクルのデータ送信中に個別の加入者のインターフェース部に存在するデータを示す、Ｉｎｔｅｒｂｕｓリング・ネットワークの一般化された概略図である。 通信サイクルのデータ送信中に個別の加入者のインターフェース部に存在するデータを示す、Ｉｎｔｅｒｂｕｓリング・ネットワークの一般化された概略図である。 図４ｂのブロードキャスト伝送と比べた遠隔通信志向データ伝送の場合のオーバーヘッド・データの比率を概略的に示す図である。 ブロードキャスト伝送の図である。

Claims (42)

1. 複数の加入者が接続されているバス・ネットワークを介してデータを伝送するための方法において、この場合、各通信サイクルについて、ポイント・ツー・ポイント伝送用に設計されたデータ伝送プロトコルにより、少なくとも１加入者（マスタ）から少なくとも他の１加入者（ＴＮｘ、ＳＴＮｘ）にデータが送信される方法であって、選択されたデータをブロードキャスト伝送モードで送信することができるブロードキャスト・メッセージが、ポイント・ツー・ポイント伝送プロトコル内で規定される方法。
2. さらに、安全関連データ、具体的には安全関連の出力データが、前記ブロードキャスト・メッセージ内で送信される請求項１に記載の方法。
3. 複数の加入者が接続されているバス・ネットワークを介してデータを伝送するための方法において、ブロードキャスト伝送用に設計されたデータ伝送プロトコルを用いて、少なくとも１加入者から複数の他の加入者にデータが送信される方法であって、選択された安全関連データをその中で送信することができる安全ブロードキャスト・メッセージが、標準的な、または一般的なブロードキャスト・プロトコルに加えて挿入される方法。
4. さらに、中央ユニット（マスタ、ブロードキャスタ）が、システム内で接続されている前記加入者（ＴＮｘ、ＳＴＮｘ）すべてに、前記ブロードキャスト・メッセージを用いて安全プロトコルを送信するプロトコルを生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. さらに、前記中央ユニットが、マスタ加入者の一部として、またはマスタ加入者に直接続くブロードキャスト加入者として設計されている請求項４に記載の方法。
6. さらに、安全関連データを送信するための前記安全プロトコルが、安全情報、具体的にはＣＲＣチェックサムを使用して、全体として保護される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. さらに、ブロードキャスト・ベースの、および／またはポイント・ツー・ポイント・ベースのデータが、前記安全プロトコル内で送信される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. さらに、加入者、具体的には出力加入者と、ブロードキャスト・テレグラム内でそこに割り振られたデータとの間の割当てが、前記加入者のアドレッシング、および／または加入者群の配置に対応するデータ・ストリーム内のデータの配置によって行われる請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. さらに、データが、少なくとも１加入者、具体的には出力加入者によって、前記ブロードキャスト・メッセージから読み出される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. さらに、データが、戻りライン上で少なくとも１加入者、具体的には出力加入者によって、前記ブロードキャスト・メッセージから付随して読み取られ、かつ／または読み出される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. さらに、前記ブロードキャスト・メッセージのデータが、加入者群、具体的には出力加入者群によって同期してアクセスされる請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. さらに、加入者群、具体的には出力加入者群が、前記ブロードキャスト・メッセージから、それらに割り振られたデータを独立して抽出する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. さらに、加入者群、具体的には出力加入者群が、データ・ストリームの検査を独立して実施する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. さらに、少なくとも１加入者、具体的には出力加入者が、データの受信の時間を記憶する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. さらに、加入者群、具体的には出力加入者群が、前記ブロードキャスト・メッセージ内で送信されたデータに応答して、安全志向の応答を独立して実施する請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. さらに、前記バス・ネットワークとしてマスタ／スレーブ・ベースのバスが使用される請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. さらに、前記バス・ネットワークとしてリング・バスが使用される請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. さらに、前記バス・ネットワークとしてＩｎｔｅｒｂｕｓ、ＣＡＮバス、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、またはイーサネットが使用される請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
19. さらに、前記ブロードキャスト・メッセージが、通信サイクル内で規定された位置で伝送プロトコル内に配置される請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
20. さらに、前記ブロードキャスト・メッセージが、規定された加入者の情報のように伝送のために処理される請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
21. さらに、追加的に送信される標準的なデータ、具体的には、接続された加入者群用の標準的な出力データおよび／または追加的な特別に保護されたデータがある請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
22. さらに、複数の加入者が、それぞれの場合において、分散された加入者群によって独立して評価することができる安全なブロードキャスト遠隔通信メッセージを送信する請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
23. バス・ネットワーク内で使用するための、具体的には、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置。
24. ブロードキャスト・メッセージをポイント・ツー・ポイント伝送プロトコル内で規定するための手段を備える請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記ブロードキャスト・メッセージ内で安全関連データを含む安全プロトコルを生成するための手段をさらに備える請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記生成手段が、マスタ加入者の一部、またはマスタ加入者に直接続くブロードキャスト加入者の一部である中央ユニットに割り当てられる請求項２５に記載の装置。
27. さらに、安全情報を用いてブロードキャスト・メッセージ全体を保護するための手段を特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の装置。
28. さらに、ブロードキャスト・ベースの、および／またはポイント・ツー・ポイント・ベースのデータを前記ブロードキャスト・メッセージ内に埋め込むように働く、少なくとも１バス加入者に割り当てられた手段を特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記ブロードキャスト・メッセージからデータを付随して読み取る、かつ／または読み出すための手段をさらに備える請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の装置。
30. リング・バス・ネットワーク内で使用するように適合された請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の装置。
31. Ｉｎｔｅｒｂｕｓ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＣＡＮバス、またはイーサネットに基づくデータ伝送に適合された請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の装置。
32. リング・バス・ネットワークの戻りライン上で前記ブロードキャスト・メッセージを読み出すための手段を有する少なくとも１バス加入者を含む請求項３１に記載の装置。
33. さらに、通信サイクル内で定義されている伝送プロトコル内の位置で前記ブロードキャスト・メッセージを生成する、かつ／または読み出すための手段を特徴とする請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の装置。
34. さらに、対応するバス加入者に割り振られた前記ブロードキャスト・メッセージのデータを独立して抽出するように働く、バス加入者に割り当てられた手段を特徴とする請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の装置。
35. さらに、加入者に対するデータの規定済み割当てのための手段を特徴とする請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の装置。
36. さらに、受信された、または付随的に読み取られたデータ・ストリームを検査するように働く、バス加入者に割り当てられた手段を特徴とする請求項１乃至３５のいずれか１項に記載の装置。
37. さらに、データ入力時間を記憶する、かつ／または監視するように働く、バス加入者に割り当てられた手段を特徴とする請求項１乃至３６のいずれか１項に記載の装置。
38. 前記ブロードキャスト・メッセージ内で送信されたデータに応答して、独立して応答を開始するための、バス加入者に割り当てられた手段を特徴とする請求項１乃至３７のいずれか１項に記載の装置。
39. マルチチャネル設計の少なくとも１加入者、具体的には、安全志向の加入者をさらに含む請求項１乃至３８のいずれか１項に記載の装置。
40. 請求項１乃至３９のいずれか１項に記載の方法を実施するように適合された、具体的には、遠隔通信志向の、またはＩ／Ｏ志向の伝送プロトコルに基づくバス・ネットワーク。
41. ループバック・ワードと入力データの直接間にブロードキャスト・メッセージを有する伝送プロトコルを伴う少なくとも１つのＩｎｔｅｒｂｕｓを含む請求項１乃至４０のいずれか１項に記載のバス・ネットワーク。
42. 標準的なブロードキャスト情報に加えて、保護されたブロードキャスト・メッセージを送信する伝送プロトコルを有する請求項１乃至４１のいずれか１項に記載のバス・ネットワーク。
    

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