JP2007533226A

JP2007533226A - データを伝送し、かつ評価するシステムと方法およびシステムの加入者

Info

Publication number: JP2007533226A
Application number: JP2007507801A
Authority: JP
Inventors: ハルター，ヴェルナー; ベール，エーベルハルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2007-11-15
Also published as: DE102004018316A1; CN1943177A; WO2005101749A1; EP1738532A1

Abstract

データと、評価に関与する少なくとも２つの加入者の伝送および評価システムと方法および該当する加入者であって、その場合にデータがデータフレーム内で伝送され、かつ評価に関与する各加入者に、データフレーム内の少なくとも１つの位置が対応づけられており、その場合にデータが、それぞれリングを形成する複数の伝送路内で伝送され、かつ、評価に関与するそれぞれの加入者のデータをデータフレーム内のそのためにそれぞれ設けられている少なくとも１つの位置へ結合するために、評価に関与する各加入者内にリング当たり１つの結合ユニットが設けられており、その場合にデータフレームの、この加入者内でその位置への結合が行われない位置内の残りのデータは処理されずに次へ案内される。
【選択図】図１２

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載の、データと評価に関与する少なくとも２つの加入者の伝送および評価システムと方法並びに該当する加入者に基づいている。

この種のシステムは、リングネットワークを示すＷＯ０２／４９２７１Ａ２から知られており、そのリングネットワークにおいて個々の加入者はそれぞれ逆の伝送方向を有する２つのリングによって接続される。この種の、逆方向の冗長なリング状のデータ路の使用の他に、他の評価システムまたは評価システムにおいては、たとえばＤＥ１０３０７７４９Ａ１に示されているように、データはリング状のネットワーク内で冗長な付加接続を用いて個別ノードを越えて同じ方向に多重に伝送される。この種の評価システムにおいて、あるいは上で挙げたＷＯ０２／４９２７１Ａ２におけるような逆の評価構造においても、リング状のネットワーク内でデータは冗長な付加接続を用いて個別ノードを越えて多重に同一の方向ないし逆の方向に伝送される。データをこの種のネットワーク内へ結合するために、たとえばＭＯＳＴ実現において設けられるように、データがその中で伝送される、データフレーム全体、従ってフレーム全体が、ネットワークノード内に中間記憶されて、通常２つのフレームの後に初めて再び送出される（これについては、MOST Network Transceiver, OS8104, DS8104 FP4 by Oasis, Silicon System,２００３年１月を参照）。時間的に厳しい実時間適用のための評価システムにおいては、ネットワーク内のデータのこの遅延によって、加入者当たり、すなわちノード当たりの遅延を唯一の中間記憶されるフレームに制限する場合でも、ネットワークノードの数が限定される。この種のデータフレームまたはフレームの長さは、２２．５Ｍビット／秒の伝送率とフレーム当たり６４バイトにおいて、約２２μｓである。その場合にネットワークノード、すなわち加入者の数が８であると、データがネットワークのすべてのノードへ伝送されるまでに、中間記憶されるフレームが１つなら少なくとも１８２μｓ、あるいはデータフレームが２つなら、３６４μｓかかる。従って評価の際に、すなわちデータを評価する際に、必要となる複数のデータの伝送と中間結果および最終結果の交換は、４加入者よりの多いノード数または加入者数において、評価プロセスまたは評価プロセスの受け入れがたい長さをもたらす。

特に分配された、安全上重要なシステムまたはネットワーク内では、エラーの場合でもさらに確実な決定または評価をもたらす、関与する加入者間のデータの交換が必要であり、すなわちエラーが確実に認識されなければならず、安全損失またはシステム故障を回避する、然るべき措置が導入されなければならない。この種の分配された、安全上重要なシステムは、たとえば車両領域からは、Ｘ−バイ−ワイヤ−システムとして知られている。その場合に重要な課題は、この種のシステムの機能的安全性を保証することである。

従って、従来技術から知られたシステムに関して、上述した遅延がほぼ最小限に抑えられることにより、増大された安全性の枠内で安全性をさらに向上させる、という課題が設定される。

そのために、評価に関与する少なくとも２つの加入者を有する、データを伝送し、かつ評価する方法と少なくとも１つの加入者およびシステムは、データがデータフレーム内で伝送され、かつ評価に関与する各加入者にデータフレーム内の少なくとも１つの位置が対応づけられており、その場合にデータが、それぞれリングを形成する複数の伝送路内で伝送されることに基づいている。好ましくは評価に関与する各加入者内に、評価に関与するそれぞれの加入者のデータを、そのためにそれぞれ設けられている、データフレーム内の少なくとも１つの位置へ結合するために、リング当たり１つの結合ユニットが設けられており、その場合に残りのデータはデータフレームの、この加入者内でそこへの結合が行われない位置内で処理されずにさらに伝えられる。すなわち、本発明によれば、データフレームの該当する領域に、該当するノードまたは加入者のみがデータを入力し、他のすべてのデータないし、この種の結合が行われない位置は、加入者によって変更されず、かつ従来技術の一般的な遅延なしでバイパスを通して直接次へ案内される。従って、好ましくは、ネットワーク内のノードの数に関係なく、この種のデータフレーム内で、ネットワーク内の他のすべての加入者またはノードへの評価データまたは評価データの伝送が保証される。

その場合に、結合ユニットは、好ましくはカウンタを有しており、そのカウンタによってデータフレーム内に加入者のデータのためにそれぞれ設けられている位置が求められる。

好ましくは、結合ユニットは、さらにマルチプレクスモジュールを有しており、それによって上述したカウンタのカウント状態に従って、データフレーム内の位置に応じて結合または次へ案内することが行われる。その場合に特別な実施形態においては、結合ユニットは後に詳しく説明するコントロールユニット内に収容することができる。

好ましくは、データがビットとしてバイナリで伝送されるので、リング当たり少なくとも１つのビットメモリ素子が設けられており、それによってデータフレーム内に結合すべきデータの同期化が行われ、特にそのためにフリップフロップモジュールが使用される。

好ましい形態においては、各加入者内にリング当たり１つの入力と出力が設けられており、かつ各出力にそれぞれこの種のビットメモリ素子が対応づけられている。しかし、結合プロセスをさらに良く同期化するために、各加入者内にリング当たり１つの入力と出力を設けて、これらの入力の各々と各出力にそれぞれこの種のビットメモリ素子を対応づけることもできる。

従って、結合する場合に、種々のグレードにおいてデータ伝送に関する同期化の改良が可能である。

本発明によれば、この方法は、好ましくは、それぞれ逆の伝送方向を有する第１とリングと第２のリング内に伝送路を形成するシステムにおいて、使用される。

好ましくは、評価自体には関与しないが、それにもかかわらず、特に制御情報としてのデータをデータフレーム内の予め定めることのできる位置へ結合する複数の加入者、特に少なくとも１つの加入者が設けられている。ここでもこの種の結合ユニットを設けることができ、その場合にすべての他のデータ、特にデータフレーム内の、評価に関与する加入者のための位置のデータは、変更されずに、直接次へ案内される。

好ましい実施形態においては、自身で評価を実施、かつそれ自体少なくとも１つのクロックユニットを有し、あるいはそのクロックユニットと接続されている、主加入者が設けられており、その場合にこのクロックユニットは、すべてのリング、従ってすべての伝送路のためにデータを伝送するためのクロックを設定する。

本発明に従って提案される、評価構造または評価構造内のこの部分的バイパスの他の利点と好ましい形態が、明細書と請求項の特徴から明らかにされる。

以下、図面に示す図を用いて、本発明を詳細に説明する。

実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１は、マスター１０３とスレーブ１０４を備えたマスター−スレーブ−コンビネーション１００を有する評価構造を示している。その他さらに６つの加入者が、スレーブとして、従って特に専用のクロックユニットなしで、符号１０５から１１０で示されている。加入者１０３から１１０の接続は、２つの逆方向のリングＲ１とＲ２内で行われるので、データ伝送するために逆方向の２つの冗長なデータ路、特にＲ１とＲ２が利用される。マスター−スレーブ−コンビネーション１００は、マスターと、マスター機能を引き受けることのできるスレーブの他に、同様に２つの冗長なクロックユニット１０１と１０２が設けられていることにより、故障安全性をさらに向上させることができる。しかしその場合に、１つのクロックユニットのみを設けて、それをまずマスターに対応づけ、従ってマスター内に設けず、故障した場合にクロック情報をスレーブ１０４にさらに伝え、それによって駆動を維持することができる。その場合に、クロック情報を問題なく伝送することができるようにするために、マスター１０３とスレーブ１０４が隣人としてかつ空間的近傍に配置されることが必要である。

図２には、マスター−スレーブ−コンビネーション１００の代わりに、クロックユニット２０１を有するマスター２００のみが示されている。本発明によれば、マスター−スレーブ−コンビネーション１００を使用するか、マスター２００を使用するか、は選択的であって、かつ交換可能である。システム内にエラーが、たとえばここで加入者１０７と１０８の間のような導線の中断が生じた場合に、該当する加入者内の情報迂回によってシステム内のデータ伝送を維持することができる。すなわち、２つのノードまたは加入者間のすべての接続が中断された場合でも、さらにすべてのノード間で確実なデータ交換が与えられている。しかしこれは、本発明に基づいて２つのリングＲ１とＲ２のデータが常に各加入者内で評価されて処理され、従来技術とは異なり加入者内でデータの一重の通過が行われていないことによってのみ可能である。図３には、同じ状況が、１つの加入者全体、ここでは加入者１０７が故障したという前提の元で示されている。しかし図２においてすでに説明したように、ここでもデータ伝送は、特にここでは、１つのノードまたは加入者が故障した場合に残りの加入者について、さらに維持することができる。

図４は、リングの間に横接続が実現される、加入者の構造を示している。

この横接続は、図４において接続１として４００Ｖ１と接続２として４００Ｖ２が示されている。加入者またはノードは、第１の入力４００Ｅ１と第１の出力４００Ａ１および第２の入力４００Ｅ２と第２の出力４００Ａ２を有している。これらの入力および出力を介して原理的に、リングＲ１とＲ２に相当する２つの伝送路が実現される。本発明によれば、もちろん、各伝送路に応じてコントロールユニット４０１ないし４０２が設けられており、その中でステータス情報が生成される。このステータス情報は、たとえばノードまたは加入者の故障に関するネットワーク情報あるいはまたエラー情報または２つの加入者間で故障した接続の故障ステータスを含んでいる。各加入者は、各コントロールユニット４０１ないし４０２に従って、この種のステータス情報自体を生成することができる。このステータス情報は、その後該当する接続４００Ｖ１または４００Ｖ２を介してリング間で交換可能である。これは、結合ユニット４０６を用いてステータス情報を特に、図６でさらに詳細に示す、データフレーム内へ結合することによって行われる。４０７は、フレーム内のステータス情報の正確な位置を求めるために用いられ、それはたとえば、ビットまたはバイトを計数する計数装置を介して行うことができる。

同様なことが、結合ユニット４０９と検出ユニット４１０を有する他の方向についても当てはまる。同様に、入力を介してフレーム内へ入ったステータス情報を評価するために評価ユニット４０５あるいは他の方向については４０８が設けられている。その場合にこれらのユニット４０５、５０６および４０７は、コントロールユニット内に設けることも、外部に設けることもできる。これは、他の方向についても、エレメント４０８、４０９および４１０についても当てはまる。評価ユニット４０５あるいは逆方向においては評価ユニット４０８は、ステータス情報を評価するために用いられ、かつステータス情報を評価する際にエラー、たとえば接続または加入者の故障あるいはネットワーク内のその他のエラーが生じた場合に、それぞれ一方のリング上の、すなわちレギュラー接続、ここでは４００Ｒ１上のデータの伝送を中断して、その代わりに接続４００Ｖ１を介して結合を行うことができるように形成されている。この接続４００Ｖ１の能動化は、切替えエレメント４０３の制御入力４０１ＳＴ１を介して直接行うことができるので、１つには、逆方向において伝送フレーム内の該当する箇所に特殊なステータス情報を他の各データ情報と同様に供給することができ、あるいは重大なエラーの場合には通常のルート４００Ｒ１から接続４００Ｖ１を介して情報の完全な迂回を行うことができる。その場合に、リングＲ１内にエラーが発生した場合には、切替えエレメント４０４への制御接続４０１ＳＴ２を介して、４００Ｒ１を介しての伝送が阻止される。同様に、これが、他の方向についてはコントロールユニット４０２と評価ユニット４０８を介して行われる。ここでは制御入力４０２ＳＴ１を介して接続４００Ｖ２が、すなわち検出ユニット４１０に従って全データ迂回に至るまでステータス情報または他のデータの伝送が、少なくとも部分的に能動化され、かつ同様に切替えエレメント４０３の制御入力４０２ＳＴ２によって４００Ｒ２を介してのリングＲ２内のレギュラーな伝送を阻止することができる。本発明によればさらに、コントロールユニット間に、ここでは破線で示す接続を設けることができ、それによってエラーないしエラーの重要性に従ってコントロールユニット間でこの種の措置を調和させることができ、そのためにそれらのエラーないしエラーの重要性を優先順位テーブルに記入することができる。

図５には、クロックユニット５１１を有する加入者について、同じ機能を示しており、その場合にここでもコントロールユニット５０１と５０２、評価ユニット５０５と５０８、検出ユニット５０７と５１０、結合ユニット５０６と５０９、切替えエレメント５０３と５０４、接続５００Ｖ１または５００Ｖ２を能動化するための該当する制御入力５０１ＳＴ２と５０１ＳＴ１および５０２ＳＴ２と５０２ＳＴ１が設けられており、それによって異なるリングへのデータ結合あるいは入力５００Ｅ１を出力５００Ａ２へ、あるいは入力５００Ｅ２を出力５００Ａ１へ切り替えることが可能となる。この加入者は、特に、彼がクロックユニット５１を有しており、従ってシステム内でマスターまたはバックアップマスターとして機能することができることによって区別される。その他においては、上述した部分の機能は、図４ですでに説明した機能に相当する。ここでも、２つのコントロールユニット５０１と５０２の間に、調整させるために接続を設けることができる。

図６では、データ伝送のためのフレームの例が設けられており、すべてのデータは同期枠…フレーム内で伝送され、その場合に評価に関与するすべてのノードに、所定のデータ領域が対応づけられている。提案されているフレームは、ここではフレームの始端をマークする、プレアンブルＰで始まる。その後Ｓで、１ビットから１バイトまたは複数バイトまで含むことのできるステータス情報が示されている。ＤＴ１、ＤＴ２からＤＴＮは、評価に参加するそれぞれの加入者Ｔ１、Ｔ２からＴＮの、従って図では１０３から１１０ないし２００の、データ領域に相当する。ＣＩで、他のコントロール情報が設けられ、ＬＩはループ情報、そしてＥＯＦはフレームの最後、フレーム端部を表示している。すなわち、図４、図５および図６に示すように、ステータス情報がそれぞれの評価ユニット４０６、４０８、５０６、５０８に従ってリングの評価によって評価され、特殊なステータス領域Ｓ内で反対方向のリングへ情報が引き渡され、それぞれ次のノードまたは加入者内でこのステータス情報の然るべき評価によってエラーが認識され、すなわち補正データが結合され、あるいは加入者または加入者間の導線の故障ステータスの場合にそれぞれの接続へ完全に切り替えることができる。すなわち、たとえば、図４または図５に関して、情報、特に一方の方向からのステータス情報が、入力Ｅ２、すなわち４００Ｅ２あるいは５００Ｅ２を介してコントロールユニットへ入力されて、評価され、他方では反対方向において入力Ｅ１、すなわち４００Ｅ１または５００Ｅ１を介して同様にコントロールユニット５０１または４０１へ入力されて、図４に示すようにそこで評価される。従ってエラー、特に２つのノードまたは加入者の間の導線の中断、特にこの箇所における２つのリングの完全な中断あるいは加入者の完全な故障を、自動的に検出することができる。その場合に１つの加入者がマスターとして作用し、ネットワーク全体、すなわちシステム全体のためにそのクロックユニットのクロックを設定する。その場合にクロックユニットは、すでに説明したように、冗長に実現することができ、マスター加入者エラーの場合には、この種のクロック生成するエレメント、従ってこの種のクロックユニットへのアクセスを有する各ノードが、機能を引き受けることができる。その場合にエラーの重要性に従って、すでに図２と３で説明したように、データフローの完全な切替え、従って一方のリングから他方のリングへの迂回を行うか、あるいは余り深刻でない場合にはバイパスを実現することができる。すなわち、その場合に迂回の他に、すでに説明したように、反対側の回路の他のコントロールユニットから情報を結合することによって、補正を行うこともできる。

図６に示すように、情報またはシステムのデータは、予め定められた長さのフレーム内で伝送される。その場合に例えば３２、６４または１２８バイトあるいはまた任意の他のフレーム長を使用することができる。各フレームは、プレアンブルで開始され、データは、たとえばＰＬＬによってクロックリカバリーを行うことができるように、コード化されている。その場合にデータ伝送は、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Defferencial Signaling）またはＵＴＰ（Unshielded Twister Pairs）あるいはまたＳＴＰ（Shealded Twisted Pairs）あるいは任意の他の電気的あるいは光学的伝送のような、電気的物理的レイヤー上で行うことができる。すべてのアクティブなノードあるいは加入者、すなわち評価に参加している加入者のために、それぞれの加入者に従ってフレーム位置ＤＴ１、ＤＴ２からＤＴＮが設けられている。その場合に長さは、評価に参加している、予め定められる数の加入者またはノードに依存している。すべてのノードまたは加入者の同期した作業、すなわち同一のクロック周波数の利用によって、該当する加入者によって生成されたのではないすべての情報または全てのデータをバイパスすることが可能である。この種のバイパスの最適な実現は、各加入者によって結合することのできる新しいデータを、このそれぞれの構造のバイパスすべきデータ量とフレーム内で同期させることができるようにするために、２つまたは３つのフリップフロップまたは同様なメモリと遅延素子を必要とする。従って、挿入すべきデータ量または該当する加入者の挿入すべきデータに関係なく、全データ構造または全データが、各ノードにおいて２または３クロックだけ遅延され、従ってすべての受信する加入者にとってはほぼ同時に生じる。各加入者のデータのために固定されたフレーム位置が使用される場合には、アドレスオーバーヘッドは不要である。従って利用可能な情報のために、全データレートまたは全フレームをほぼ完全に使用することができる。すべてのノードの同時伝送と組み合わせた場合には、複雑なプロシージャについても、極めて短いデータ交換周期が生じる。

ここで再度、評価プロシージャまたは評価プロセスについて簡単に説明する。評価を実施するために、各加入者は、単純な算術的、論理的および比較演算を実施する可能性を持たなければならない。そのために、たとえば、各評価ユニット内で、この課題を実施するために、簡単な、あるいは小型のプロセッサが用いられる。その場合にこの小型のプロセッサは、図４と図５において説明したように、データフローをコントロールし、ステータス情報を評価して、加入者の正しいオペレーションをチェックするために、コントロールユニットとし、あるいはその中に含めることができる。システムの様々な加入者は、互いに独立して評価プロシージャ、従って評価を実施する。各加入者は、たとえばセンサから、入力量を得て、それを計算プロセスのために利用する。安全のために必要とされる、異なる種類のセンサに従って、加入者の入力量は許容可能な規模で異なることができる。しかしそれにもかかわらず、同じ入力量からスタートするために、すなわち評価の評価プロシージャの開始時に、すべての入力量を交換し、評価して、それぞれの計算に従って適切に入れ換えることができる。その後第２のステップとして、計算が実施されて、結果が交換される。その後、各加入者内で評価を実施して、評価結果を同様に交換することができる。この評価結果の評価によって、アクチュエータを調節することができ、それによって所望のシステムリアクションを得ることができる。評価プロシージャの最後に受け入れられない結果を供給した加入者は、評価から排除することができる。従って加入者、特に排除後に残った加入者は、グローバルなシステム行動へ本質的に影響を与えることなしで、適合された方法で行動することができる。その場合に、この評価プロセスの様々な段階を互いに分離するための、情報、特に伝送されるデータの種類およびそのデータの有効性も同様に、ステータス情報に含めることができる。システムステータスとアクティブな加入者の数および評価に関するこの加入者のステータスも同様である。従って各加入者は他の各加入者のステータスを評価することができ、従って異なる場合には容易にエラーを発見することができる。これは、各加入者が、特に評価プロセスから排除された場合に、すべての他の加入者の情報を得ることができることにより可能である。従って、すでに排除された加入者も、たとえばマスター決定によって、新たに評価結果と一致した場合には、新たに評価プロセスに受け入れることができる。このようにして、特に、加入者の過渡的な排除しかもたらさない、加入者の過渡的エラーを認識して、対処することができる。この構造は、評価のために使用できる他に、たとえば種々のバスシステム間の接続（ゲートウェイ）としてのような、他のデータ交換プロセスにも適している。

入ってくるデータ情報は、各加入者内で、たとえばコードエラー、プレアンブル、バイトの数、フレームの数、ＥＯＦ−バイトなどについてチェックされる。システムアクティビティがない場合、あるいはフレーム構造内のエラーまたは他の、特に先行ノードまたは加入者に発生するエラーの場合に、それを上述したように排除することができる。この理由から、コントロール情報ＣＩの後にループ情報ＬＩが挿入されており、それによって一方のリングの、すなわち一方の伝送方向の情報を他方のリング上で、あるいは他方の伝送方向の情報を仲介し、それによって両方の伝送方向あるいは両方のリングＲ１、Ｒ２から加入者のアクセサビリティを求めることができる。それによってすべての非マスター加入者は、マスター加入者と同一の情報を得るので、それを同様に監視して、マスター決定が不明の場合に自立的に行動することができる。従ってマスターも、エラーのある非マスターと同様に、バイパスによって、あるいは迂回することによって、システム内の重要な安全性を危険にさらすことなく、システムから排除することができるので、個々のエラーまたは複数のエラーにおいて常にできる限り最高の機能性が生じる。これを、以下で図７から１０を用いて再度詳しく説明する。

図７は、マスター−スレーブ配列７００、マスター１０３および非マスター加入者１０４を有するシステム構造を再度示している。ブロック７０１内に、冗長なクロックユニット７０２と７０３が示されており、マスター１０３あるいは非マスター加入者１０４に対応づけることができ、従ってシステムの、すなわち加入者１０５から１１０および１０３と１０４を有するリングＲ１とＲ２のためのクロックを設定することができる。複数のクロックジェネレータまたはクロックユニット７０２と７０３を有するマスター−スレーブ−コンビネーション７００およびマスターと非マスター間の空間的近さを実現することによって、図８で説明するように、故障した場合にマスターの単純な代替とそれに伴う従来のデータ路の代替が可能である。マスター１０３が故障した場合に、一方では、リングＲ１に関して加入者１０４から加入者１１０への接続を形成することができ、他方では、リングＲ２に関して加入者１１０と加入者１０４の間に接続を形成することができる。マスター−スレーブ−コンビネーションが完全に、あるいはまた、図９に示すように、クロックユニットを有するマスター２００のみが故障した場合に、それにもかかわらずバックアップマスター、ここでは１０７ｂが他のクロックユニット９００へのアクセスを有している限りにおいて、残りの加入者１０５から１１０の駆動を維持することができる。ここでは１０７ｂが他のクロックユニット９００へのアクセスを有している限りにおいて、残りの加入者１０５から１１０の駆動を維持することができる。この種の代替マスターまたはバックアップマスターは、システム内に何重にも設けることができるので、ここでも安全スケーリングないしエラースケーリングが可能である。すなわちたとえば、図１０に示すように、マスター２００および加入者１０７と１０８の間の接続が同時に故障した場合に、クロックユニット１００１と１００２への２つのバックアップマスター１０５ｂと１１０ｂを使用することによって、サブシステムの形成を行うことができ、そのサブシステム自体がさらに所定の基本機能を維持することができる。この種のシステム内にさらに３つあるいはそれより多い加入者が含まれている場合には、同様に、特にこれらの加入者によってコントロールされる機能のために、評価、すなわち評価をさらに実施することができる。さらに２つの加入者が残っている場合には、機能を同一性について比較する場合に、少なくとも部分的な評価を行うことができる。システム内で使用されるクロックユニットの、すなわちその数と配置に応じて、潜在的サブネットワークを予め定めることはできるので、エラー安全性または故障安全性の枠内でスケーリングを行うことができる。

従って本発明に基づくこの解決によって、高い実時間要請を有する安全上リスキーな適用のためのシステムを示すことができる。特に、マスター故障の場合にマスターが移動するケースにおいて、従来は、新しいシステム周波数、すなわち新しいクロックへの、特にＰＬＬの高い過渡時間を考慮しなければならなかった。このマスターが移動するのを回避し、かつ２つのリングまたは伝送路のために同一のクロックを使用する可能性によって、完全な安全性を得ることができる。というのは、然るべき機能を有するこの構造においては、２つの加入者間のすべての接続が中断された場合、あるいはまた加入者、特にマスターが完全に故障した場合でも、完全なデータ交換が保証されているからである。従って本発明は、特にＸ−バイ−ワイヤ−システムにおいて、かつ特に評価、すなわち評価が実施されるすべてのところでの、すべての安全上リスキーな適用のために効果的に使用することができる。

この種の評価について、図１に基づく図１１ａにおいて再度説明し、その場合に評価に関与する加入者、ここでは１０３、１１０、１０６および１０７は、ハッチングによって明らかにされている。図６に準拠した該当するデータフレームが、図１１ｂに示されており、プレアンブルＰ、制御情報Ｓおよび加入者１０３、１０６、１０７および１１０のデータ位置ＤＴ１０３、ＤＴ１０６、ＤＴ１０７およびＤＴ１１０と、特にネットワークステータスを表示するコントロール情報ＣＩ、フィールドＳＦ内の、データフレーム自体に関する他の制御情報およびフレームの最後ＥＯＦを有している。その場合にフィールドＳＦは、省略することもでき、この情報はフィールドＥＯＦ内に収容することもできる。同様に本発明によれば、フィールドＳのステータス情報とデータフレームＣＩおよびＳＦ内の他の位置を任意にデータフレーム内の最初あるいは最後に収容することもできる。

図に示すように、評価あるいは評価構造内で評価または評価に関与する各加入者に、データを伝送するためのこのデータフレームのデータ領域が対応づけられている。この領域内では、該当する加入者のみが入力する。さらに加入者は、ステータス情報Ｓあるいはフレームに関するステータス情報ＳＦあるいはまたＣＩとＥＯＦのような、共通のフィールドへ、それぞれシステム内の設定または協定に従って入力することができる。

他のすべてのデータ、すなわち特にデータフレーム内の他の加入者の位置に応じたデータは、変更されず、従って遅延なしでバイパスを通して直接次へ案内することができる。そのために、図１２にはバイパス機能を有するこの種の結合ユニットが、それぞれの伝送方向において再度概略的に示されている。この結合ユニットの原理は、すでに図４と図５内で見られ、ここではバイパス機能についてだけ再度簡単かつ適切に示されており、その場合に個々の機能は同様に図４と図５のコントロールユニット内に、あるいはまたこれらの図の他のモジュール内に含めることができる。

図１２には、符号１２００で、上述したバイパス機能に関する加入者と結合ユニットが示されている。その場合に入力１２００Ｅ１と１２００Ｅ２が、それぞれの伝送方向に従って示されている。同様に、出力１２００Ａ１と１２００Ａ２が、それぞれのリングに従って示されている。符号１２０１と１２０２によって、各伝送方向についてそれぞれ結合ユニットが示されている。この結合ユニット１２０１と１２０２は、それぞれカウンタ１２０３および１２０４、マルチプレクサまたはマルチプレクスモジュール１２０５ないし１２０６およびビットメモリ素子、特にフリップフロップモジュール１２０７および１２０８を有している。選択的に、同期を改良するために、それぞれ入力側にブロック１２０９および１２１０として示すように、他のビットメモリ素子、特に同様にフリップフロップモジュールを設けることができる。

この種の結合ユニットと保証されたバイパス機能とによって、他の、特に複数のノードまたは加入者、まさにそれ自体評価ないし評価のためのデータを支持しないが、たとえば制御情報フィールドＳまたはＳＦ内で加入者データＤＴとして重要な制御情報を伝送することができるノードまたは加入者を、ネットワーク内に収容することも可能である。その場合に、この種の評価に関与しない加入者は、評価プロセスとネットワークステータスに関するすべての情報を有することができ、従って原理的にはそれ自体シーケンスに介入することができる。

従って、図１１ａに示すように、評価、すなわち評価の際に、必要な高いデータ発生によってデータ伝送を損なうことなしに、システムの安全上重要なすべてのコンポーネントをネットワーク化することができる。そのために、本発明によれば、各ネットワークノード内にマルチプレクスモジュール１２０５と１２０６および同期化フリップフロップ１２０７と１２０８が挿入されており、その場合にマルチプレクスモジュールはそれぞれ、データを入力１２００Ｅ１または１２００Ｅ２から場合によっては他の同期化フリップフロップを介して直接出力１２００Ａ１または１２００Ａ２へさらに案内するか、あるいは、このマルチプレクサがカウンタ、特にバイトカウンタまたはビットカウンタ、従ってカウンタモジュール、ここでは１２０３または１２０４によって制御されて、バイパスの様々なカウンタ状態において様々なノードまたは加入者内で能動化されることが可能であるという特殊性をもって、データをネットワークノード、すなわち加入者自体から加入者データＤＴとして、ここでは付加的な入力を介して供給する。評価に関与しないノードにおいては、すべてのデータは変更されず、即座に次へ渡される。ここでは、コントロールフレーム構成部分ＳＦのみが、あるいはまた、制御情報および／または他の、たとえばグローバルなネットワークおよびステータス情報を送信しようとする限りにおいて、Ｓも例外を形成する。本発明に基づく部分的バイパスは、特にフレーム内の所定のデータバイトのみを代えようとする場合に、ＭＯＳＴ適用のためにも可能である。制御は、ＭＯＳＴシステム内に実装されたルーチンエンジンを介して可能である。

すべてのデータは、同期フレーム内で伝送され、その場合に評価に関与する各ノードに、フレーム内の所定のデータ領域が対応づけられている。スレーブのためには、データからクロックが回収されるので、付加的なクロック導線を省くことができる。付加的なリセット導線も、省くことができる。というのは、制御情報はＳおよび／またはＳＦ内で伝達できるからである。システムは、フル同期で作業し、従って時間的にトリガーされることができる。直接次へ案内されるデータが１から２クロックだけ遅れて同期される、スレーブノードとは異なり、マスターへ到着する、フレームのデータは一時記憶されなければならない。というのは、到着するフレームと出て行くフレームは互いに同期しておらず、各ネットワークディレイ、従ってネットワーク遅延に依存しているからである。従って、マスターノードまたは主加入者内の評価データも、正確に１フレーム遅延されて、再び送信される。

すなわち、主加入者またはマスターは、一定の数のバイトを有するデータフレームを送信し、加入者は、データから回収したクロックを使用する。評価プロセスに関与する各加入者は、データフレーム内のデータ領域ないし位置を得る。その加入者は、加入者に対応づけられた領域内でのみ、データを入力する。他のデータはバイパスされる。その場合に本発明によれば、各ネットワークノード、すなわち加入者が複数のデータ領域内でも、特にコントロールフレーム領域Ｓおよび／またはＳＦ内でも、データを入力できることも、考えられる。

本発明に基づく解決によって、安全上重要な適用において高い実時間要請を有する上述したシステムの使用が可能になる。評価データ、中間結果および評価結果は、データ発生が高く、互いに接続されている加入者が多い場合でも、極めて迅速に交換可能である。

該当する評価構造を有する、本発明に基づくシステムを示している。導線中断が発生した場合のシステムを示している。加入者の故障が発生した場合のシステムを示している。各加入者の内部構造を示している。専用のタイムベース、従ってクロックユニットを有する加入者の構造を示している。本発明に基づくフレーム構造の例を示している。本発明に基づくシステムにおけるマスター−スレーブ−コンビネーションを示している。マスター−スレーブ−コンビネーション内のマスターの故障を示している。マスター故障あるいはマスター−スレーブ−コンビネーション全体の故障と付加的なバックアップマスターを示している。たとえば、付加的なバックアップマスターを有する接続または加入者の選択とサブシステムの形成のような、２つのエラーが同時に発生した場合のマスターあるいはマスター−スレーブ−コンビネーションの故障を示している。図１１ａには、図１に示す然るべき評価構造を有する本発明に基づくシステムが再度示されており、その場合に評価に関与する加入者はハッチングによって示されており、図１１ｂは本発明に基づく他のデータフレームを示しており、このデータフレームは特に評価に関与する加入者のデータおよび制御情報の伝送を示している。反対の方向で動く、再度簡単にするリング構造の加入者の結合ユニットを示している。

Claims

データと評価に関与する少なくとも２つの加入者の伝送および評価システムであって、その場合にデータがデータフレーム内で伝送され、かつ評価に関与する各加入者にデータフレーム内の少なくとも１つの位置が対応づけられており、その場合にデータがそれぞれリングを形成する複数の伝送路内で伝送される、前記システムにおいて、
評価に関与する加入者のデータを、データフレーム内の評価の関与のためにそれぞれ設けられている少なくとも１つの位置へ結合するために、評価に関与する各加入者内にリング当たり１つの結合ユニットが設けられており、その場合に残りのデータはデータフレームの、この加入者においてその位置への結合が行われない位置内で、処理されずに次へ伝えられることを特徴とするデータの伝送および評価システム。
結合ユニットがカウンタを有しており、前記カウンタによってデータフレーム内の、それぞれ加入者のデータのために設けられている位置が求められることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
結合ユニットがマルチプレクスモジュールを有しており、前記マルチプレクスモジュールによって、前記カウンタのカウント状態に従って、データフレーム内の位置に応じてデータの結合または次への伝送が行われることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
データがビットとしてバイナリで伝送され、かつ、リング当たり少なくとも１つのビットメモリ素子が設けられており、前記ビットメモリ素子によって、データフレーム内へ結合すべきデータの同期化が行われることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
各加入者内に、リング当たり１つの入力と出力が設けられており、かつ、各出力にそれぞれビットメモリ素子が対応づけられていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
各加入者内に、リング当たり１つの入力と出力が設けられており、かつ、各入力と各出力に、それぞれビットメモリ素子が対応づけられていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
伝送路が、それぞれ逆の伝送方向を有する第１のリングと第２のリングを形成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
評価に関与しない少なくとも１つの加入者が設けられており、前記加入者が制御情報としての特殊なデータをデータフレーム内の予め定めることのできる位置へ結合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
評価に関与する少なくとも１つの加入者が設けられており、前記加入者が制御情報としての特殊なデータをデータフレーム内の予め定めることのできる位置へ結合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
主加入者を有し、前記主加入者が評価を実施し、かつ少なくとも１つのクロックユニットを有しており、前記クロックユニットがすべてのリングのためにデータを伝送するためのクロックを設定する、請求項１に記載のシステム。
データを伝送かつ評価するシステムの加入者であって、その場合にデータがデータフレーム内で伝送され、かつ加入者は、評価に関与する加入者にデータフレーム内の少なくとも１つの位置が対応づけられていることにより、評価に関与しており、その場合にデータは、それぞれリングを形成する複数の伝送路内で伝送される、前記加入者において、
評価に関与する加入者のデータをデータフレーム内のそのためにそれぞれ設けられている少なくとも１つの位置へ結合するために、評価に関与する各加入者内に、リング当たり１つの結合ユニットが設けられており、その場合にデータフレームの、この加入者においてその位置への結合が行われない位置内の残りのデータが、処理されずに次へ伝送されることを特徴とする、システムの加入者。
評価に関与する少なくとも２つの加入者を有する通信システム内でデータを伝送かつ評価する方法であって、その場合にデータがデータフレーム内で伝送され、かつ評価に関与する各加入者に、データフレーム内の少なくとも１つの位置が対応づけられており、その場合にデータが、それぞれリングを形成する複数の伝送路内で伝送される、前記方法において、
評価に関与する各加入者内で、評価に関与するそれぞれの加入者のデータが、それぞれのリングのデータフレーム内の、評価に関与ため（そのため）にそれぞれ設けられている少なくとも１つの位置へ結合され、その場合にデータフレームの、この加入者においてその位置への結合が行われない位置内の残りのデータが、処理されずに次へ伝送されることを特徴とする、データを伝送かつ評価する方法。