WO2000029929A1 - Netzwerkteilnehmer - Google Patents

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Fridolin Egle
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G7/00—Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/40—Network security 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
    • H04L69/28—Timers or timing mechanisms used in protocols

Definitions

  • the invention relates to a network participant which can be connected to a further network participant via a message line and to which the further network participant can supply a time-of-day message provided in a reception mode.
  • Such a network participant is known from the Siemens catalog ST 70, chapter 12, 1997 edition.
  • This network participant is suitable for use in a distributed automation system which comprises several automation components which have to be synchronized in order to control a technical process in accordance with an automation task.
  • a time transmitter connected to the network sends out a time message cyclically and by "broadcasting * or" MultiCasting *.
  • the automation components synchronize their clocks on the basis of this sent time message. Due to different dwell times of a time-of-day message in the sender of the network subscriber and / or in network components, it can happen that the clock times stored in the time-of-day messages are incorrect at the time of reception.
  • German utility model application 298 19 806.1 proposes to provide a network participant with means which, on the one hand, make it possible to delay times from the time of entry in a time message to
  • the object of the present invention is to provide a network subscriber of the type mentioned at the beginning with a to create better synchronization accuracy of his time.
  • the network participant can be connected to the further network participant via a synchronization line, via which time impulses can be supplied to the network participant by the further network participant, the further network participant simultaneously transmitting a time pulse and a time message to the network participant,
  • the network subscriber is provided with means which detect the time difference between the reception time of the time ⁇ pulse and the reception timing of the time message and adapt in accordance with this time difference the time stored in the message time.
  • a timer is provided for easy detection of the time difference, which is started by the time pulse and stopped by the time telegram.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a network
  • Figure 2 is a timing diagram of transmission signals.
  • 1 is a network, for. B. a so-called
  • LAN Local Area Network
  • Several network participants 2a, 2b, 2c, ... are connected to this network 1 via one Message line 9a can be connected, each having a receiver 3a, 3b, 3c, ... and a transmitter 4a, 4b, 4c, ...
  • a message 5 is to be transmitted to the receiver 3c of the network participant 2c by the transmitter 4a of the network participant 2a.
  • the time of a clock 6 of the network participant 2a is stored, which can be synchronized externally by a signal 7, a clock 8 of the network participant 2c being synchronized with the time entered in the time message 5 at a time of entry.
  • Synchronization line 9b is provided, via which time pulses can be fed to the receiver 3c of the network participant 2c.
  • a network controller 10 or, as shown in the present example, a time pulse transmission unit 11 transmits one at the same time
  • Detection and adaptation unit 12 of the receiver 3c a time pulse, e.g. B. a time pulse in the form of a second pulse.
  • the network controller 10 of the time pulse transmission unit 11 indicates the time of transmission of the time message via a line 13.
  • the time pulse starts a timer of this acquisition and adaptation unit 12, which is stopped by the unit 12 when the time message 5d is received, as a result of which the time difference between the time of reception of the time pulse and the time of reception of the time message 5d is determined.
  • the acquisition and adaptation unit 12 finally adapts the time stored in the time message 5d by the unit 12 to the stored placed time added the determined time difference, which causes the times of the transmitter 4a and the receiver 3c are largely synchronized.
  • FIG. 2 For clarification of the time adjustment, reference is made below to FIG. 2, in which a time diagram of transmission signals is shown.
  • a transmitter S of a network participant sends a time pulse Zi and at the same time a time message Un to receivers E1, E2 from other network participants.
  • the time pulse Zi starts in the receivers E1, E2 corresponding timers which are stopped at the time of receiving the time message Un.
  • the time of day message Un is less time-delayed when transmitting to the receiver El ( ⁇ tl) than when transmitting to the receiver E2 ( ⁇ t2).
  • the time stored in the time message is adjusted by a detection and adaptation unit in the receiver El by the time difference .DELTA.tl and in the receiver E2 by the time difference .DELTA.t2.

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Abstract

Ein Netzwerkteilnehmer, der mit einem weiteren Netzwerkteilnehmer über eine Nachrichtenleitung verbindbar ist und dem in einer Empfangsbetriebsart von dem weiteren Netzwerkteilnehmer eine mit einer Uhrzeit versehene Uhrzeitnachricht zuführbar ist, weist Mittel auf, wodurch eine verbesserte Synchronisationsgenauigkeit der Uhrzeit ermöglicht wird.

Description

Beschreibung
Netzwerkteilnehmer
Die Erfindung betrifft einen Netzwerkteilnehmer, der mit einem weiteren Netzwerkteilnehmer über eine Nachrichtenleitung verbindbar ist und dem in einer Empfangsbetriebsart von dem weiteren Netzwerkteilnehmer eine mit einer Uhrzeit versehene Uhrzeitnachricht zuführbar ist.
Ein derartiger Netzwerkteilnehmer ist aus dem Siemens-Katalog ST 70, Kapitel 12, Ausgabe 1997, bekannt. Dieser Netzwerkteilnehmer ist für einen Einsatz in einem verteilten Automatisierungssystem geeignet, das mehrere Automatisierungs- komponenten umfaßt, die zur Steuerung eines technischen Prozesses nach Maßgabe einer Automatisierungsaufgabe synchronisiert werden müssen. Dazu ist vorgesehen, daß ein am Netzwerk angeschlossener Uhrzeitsender zyklisch und per „Broadcasting* oder „MultiCasting* eine Uhrzeitnachricht aussendet. Anhand dieser ausgesendeten Uhrzeitnachricht synchronisieren die Automatisierungskomponenten ihre Uhren. Durch unterschiedliche Verweilzeiten einer Uhrzeitnachricht im Sender des Netzwerkteilnehmers und/oder in Netzkomponenten kann es vorkommen, daß die in den Uhrzeitnachrichten hinterlegten Uhr- Zeiten zum Empfangszeitpunkt fehlerhaft sind.
In der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung 298 19 806.1 wird vorgeschlagen, einen Netzwerkteilnehmer mit Mitteln zu versehen, die es einerseits ermöglichen, Verzögerungszeiten vom Zeitpunkt des Eintrags in eine Uhrzeitnachricht bis zum
Sendezeitpunkt und andererseits Verzögerungszeiten vom Empfangszeitpunkt der Uhrzeitnachricht bis zum Zeitpunkt der Weiterverarbeitung der Uhrzeit zu korrigieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Netzwerkteilnehmer der eingangs genannten Art mit einer ver- besserten Synchronisationsgenauigkeit seiner Uhrzeit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß - der Netzwerkteilnehmer mit dem weiteren Netzwerkteilnehmer über eine Synchronisationsleitung verbindbar ist, über welche dem Netzwerkteilnehmer durch den weiteren Netzwerkteilnehmer Zeitimpulse zuführbar sind, wobei der weitere Netzwerkteilnehmer gleichzeitig einen Zeitimpuls und eine Uhrzeitnachricht dem Netzwerkteilnehmer übermittelt,
- der Netzwerkteilnehmer mit Mitteln versehen ist, welche die Zeitdifferenz zwischen dem EmpfangsZeitpunkt des Zeit¬ impulses und dem Empfangszeitpunkt der Uhrzeitnachricht erfassen und entsprechend dieser Zeitdifferenz die in der Uhrzeitnachricht hinterlegte Uhrzeit anpassen.
Dadurch ist sichergestellt, daß die im Empfänger weiterzuverarbeitende Uhrzeit zum Zeitpunkt der Weiterverarbeitung auch die korrekte Uhrzeit ist und ferner die Uhr des Netz- werkteilnehmers und die Uhr des weiteren Netzwerkteilnehmers weitgehend synchronisiert sind.
Zur einfachen Erfassung der Zeitdifferenz ist ein Timer vorgesehen, welcher durch den Zeitimpuls gestartet und durch das Uhrzeittelegramm angehalten wird.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Netzwerkes und
Figur 2 ein Zeitdiagramm von Übertragungssignalen.
In Figur 1 ist mit 1 ein Netzwerk, z. B. ein sogenanntes
Local Area Network (LAN), bezeichnet. An dieses Netzwerk 1 sind mehrere Netzwerkteilnehmer 2a, 2b, 2c, ... über eine Nachrichtenleitung 9a anschließbar, welche jeweils einen Empfänger 3a, 3b, 3c, ... und einen Sender 4a, 4b, 4c, ... aufweisen. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß dem Empfänger 3c des Netzwerkteilnehmers 2c eine Nachricht 5 durch den Sender 4a des Netzwerkteilnehmers 2a zu übertragen ist. In dieser Uhrzeitnachricht 5 ist die Uhrzeit einer Uhr 6 des Netzwerkteilnehmers 2a hinterlegt, der durch ein Signal 7 extern synchronisierbar ist, wobei mit der zu einem Eintragungszeitpunkt in die Uhrzeitnachricht 5 eingetragenen Uhrzeit eine Uhr 8 des Netzwerkteilnehmers 2c zu synchronisieren ist. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, daß die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt der Eintragung der Uhrzeit in die Uhrzeitnachricht 5 und dem Sendezeitpunkt dieser Uhrzeitnachricht 5 vernachlässigbar ist oder daß durch geeignete, z. B. in der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung 298 19 806.1 beschriebene Maßnahmen diese Zeitdifferenz korrigiert ist. Um eine Fehlsynchronisierung der Uhr 8 des Teilnehmers 2c mit der Uhrzeit des Teilnehmers 2a zu vermeiden, ist es erforderlich, durch Leitungsverzögerungen be- wirkte Abweichungen weitgehend auszugleichen. Dazu ist eine
Synchronisierleitung 9b vorgesehen, über die dem Empfänger 3c des Netzwerkteilnehmers 2c Zeitimpulse zuführbar sind. Zum Sendezeitpunkt der Uhrzeitnachricht 5 überträgt gleichzeitig ein Netzwerkcontroller 10 oder, wie im vorliegenden Beispiel dargestellt, eine Zeitimpuls-Übertragungseinheit 11 einer
Erfassungs- und Anpassungseinheit 12 des Empfängers 3c einen Zeitimpuls, z. B. einen Zeitimpuls in Form eines Sekundenimpulses. Den Sendezeitpunkt der Uhrzeitnachricht zeigt der Netzwerkcontroller 10 der Zeitimpuls-Übertragungseinheit 11 über eine Leitung 13 an. Der Zeitimpuls startet einen Timer dieser Erfassungs- und Anpassungseinheit 12, welcher beim Empfang der Uhrzeitnachricht 5d durch die Einheit 12 angehalten wird, wodurch die Zeitdifferenz zwischen Empfangszeitpunkt des Zeitimpulses und Empfangszeitpunkt der Uhrzeit- nachricht 5d ermittelt ist. Die Erfassungs- und Anpassungseinheit 12 paßt schließlich die in der Uhrzeitnachricht 5d hinterlegte Uhrzeit an, indem die Einheit 12 zu der hinter- legten Uhrzeit die ermittelte Zeitdifferenz addiert, was bewirkt, daß die Uhrzeiten des Senders 4a und des Empfängers 3c weitgehend synchronisiert sind.
Zur Verdeutlichung der Uhrzeitanpassung wird im folgenden auf Figur 2 verwiesen, in welcher ein Zeitdiagramm von Übertragungssignalen dargestellt ist.
Zu einem Zeitpunkt t sendet ein Sender S eines Netzwerkteilnehmers Empfängern El, E2 von weiteren Netzwerkteilneh- mern einen Zeitimpuls Zi und gleichzeitig eine Uhrzeitnachricht Un. Der Zeitimpuls Zi startet in den Empfängern El, E2 entsprechende Timer, welche zum Zeitpunkt des Empfangs der Uhrzeitnachricht Un gestoppt werden. Im dargestellten Beispiel ist die Uhrzeitnachricht Un bei der Übertragung zum Empfänger El weniger zeitverzögert (Δtl) als bei der Übertragung zum Empfänger E2 (Δt2) . Die in der Uhrzeitnachricht hinterlegte Uhrzeit wird jeweils durch eine Erfassungs- und Anpassungseinheit im Empfänger El um die Zeitdifferenz Δtl und im Empfänger E2 um die Zeitdifferenz Δt2 angepaßt.

Claims

Patentansprüche
1. Netzwerkteilnehmer, der mit einem weiteren Netzwerkteilnehmer über eine Nachrichtenleitung (9a) verbindbar ist und dem in einer Empfangsbetriebsart von dem weiteren Netzwerkteilnehmer (2a) eine mit einer Uhrzeit versehene Uhrzeitnachricht (5) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Netzwerkteilnehmer (2b) mit dem weiteren Netzwerk- teilnehmer (2a) über eine Synchronisationsleitung (9b) verbindbar ist, über welche dem Netzwerkteilnehmer (2b) durch den weiteren Netzwerkteilnehmer (2a) Zeitimpulse (Zi) zuführbar sind, wobei der weitere Netzwerkteilnehmer (2a) gleichzeitig einen Zeitimpuls (Zi) und eine Uhrzeit- nachricht (5) dem Netzwerkteilnehmer (2b) übermittelt,
- der Netzwerkteilnehmer (2b) mit Mitteln (12) versehen ist, welche die Zeitdifferenz (Δtl, Δt2) zwischen dem Empfangszeitpunkt des Zeitimpulses (Zi) und dem Empfangszeitpunkt der Uhrzeitnachricht (5) erfassen und entsprechend dieser Zeitdifferenz (Δtl, Δt2) die in der Uhrzeitnachricht (5) hinterlegte Uhrzeit anpassen.
2. Netzwerkteilnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzwerkteilnehmer (2b) einen Timer auf- weist, welcher zur Erfassung der Zeitdifferenz (Δtl, Δt2) durch den Zeitimpuls (Zi) gestartet und durch die Uhrzeitnachricht (5) angehalten wird.
3. Anordnung mit einem Netzwerkteilnehmer nach Anspruch 1 oder 2 und einem über eine Nachrichtenleitung (9a) und über eine Synchronisationsleitung (9b) verbindbaren weiteren Netzwerkteilnehmer (2a) , wobei dem Netzwerkteilnehmer (2b) durch den weiteren Teilnehmer (2a) gleichzeitig über die Nachrichtenleitung (9a) eine mit einer Uhrzeit versehene Uhrzeitnachricht (5) und über die Synchronisationsleitung (9b) ein Zeitimpuls (Zi) übertragbar ist.
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