WO2001031831A1 - Verfahren zum absichern der datenübertragung in einem datenbus - Google Patents

Verfahren zum absichern der datenübertragung in einem datenbus Download PDF

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Martin Peller
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    • H04L2001/0094—Bus

Definitions

  • the invention relates to a method for securing data transmission in a data bus, via which file programs of at least one transmitter are transmitted, which contain a data field of variable length and a checksum (CRC) and in which the data transmission quality is determined by the receiver on the basis of the checksum.
  • CRC checksum
  • the checksum can be a parity check or a cyclic redundancy check.
  • the data telegram essentially consists of header data, the so-called header, for identifying the transmitter and / or the content of the data telegram, the actual (useful) data (data field) and the checksum.
  • the checksum is calculated from the data to be transmitted in accordance with a defined formula and is also transmitted with the useful data via the transmission medium, which is preferably designed as a data bus.
  • the recipient of the data also calculates this checksum according to the same calculation rule. If the two values do not match, there is a transmission fault and the data can be identified as corrupted.
  • the length of the checksum depends on the number of user data bits to be protected and on the required transmission security, ie the Hamming distance. A large number of data bits to be secured require a longer checksum with the same Hamming distance.
  • the checksum is calculated according to a fixed scheme, ie the length of the checksum depends on the maximum possible number of data bits to be protected.
  • the disadvantage here is that the long checksum is also transmitted with short data telegrams. This leads to a constant telegram overhead that is independent of the number of user data bits.
  • the object of the invention is to reduce the telegram overhead to an unavoidable level without any loss in transmission quality and thus to reduce the bus load by reducing the telegram overhead
  • the number of checksum bits depends on the number of data bits to be protected and thus the telegram length. This gives you the option of using fewer checksum bits for short telegrams than for longer telegrams. The same transmission security is achieved in both cases.
  • a data telegram has a variable number of user data bits with up to 31 bytes. This number is determined by the transmitter before the start of its transmission and is transmitted to the telegram as digital telegram length information LEN in the header data.
  • the number of bits of the checksum resulting from the chosen formula for calculating the checksum can be predetermined. If, for example, two different checksum bit numbers of 15 bits are used for a user data bit number of less than 18 data bytes and 24 bit of more than or equal to 18 data bytes, the number of checksum bits is reduced from 24 to 15 bits for data telegrams that have the specified user data bit number of less than 18 Own data bytes
  • the protocoiler overhead during data transmission can be minimized.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Absichern der Datenübertragung in einem Datenbus, über den Datentelegramme mindestens eines Senders weitergegeben werden, die ein Datenfeld variabler Länge und eine Prüfsumme (CRC) enthalten und die Datenübertragungsqualität durch den Empfänger anhand der Prüfsumme bestimmt wird, besitzt die Prüfsumme bei kurzer Datenfeldlänge eine kürzere Länge als bei einem Datenfeld grosser Länge.

Description

Verfahren zum Absichern der Datenübertragung in einem Datenbus
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Absichern der Datenübertragung in einem Datenbus, über den Dateπteiegramme mindestens eines Senders weitergegeben werden, die ein Datenfeld variabler Länge und eine Prüfsumme (CRC) enthalten und bei dem die Datenübertragungsqualität durch den Empfänger anhand der Prüfsumme bestimmt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 197 53 288 A bekannt. Bei der Prüfsumme kann es sich um einen Parity Check oder einen Cyclic Redundancy Check handeln.
Das Datentelegramm besteht im wesentlichen aus Kopfdaten, dem sog. Header, zur Identifikation des Senders und/oder des Inhalt des Datentelegramms, den eigentlichen (Nutz-)Daten (Data field) und der Prüfsumme. Die Prüfsumme wird aus den zu übertragenden Daten nach einer festgelegten Formel berechnet und mit den Nutz- daten über das vorzugsweise als Datenbus ausgebildete Übertragungsmedium mitübertragen. Der Empfänger der Daten berechnet nach der gleichen Rechenvorschrift diese Prüfsumme ebenfalls. Bei Nichtübereinstimmung der beiden Werte liegt eine Übertragungsstörung vor und die Daten können als verfälscht identifiziert werden.
Die Länge der Prüfsumme richtet sich nach der Anzahl der abzusichernden Nutzdatenbits und nach der benötigten Übertragungssicherheit, also der Hamming- Distanz. Eine große Anzahl von abzusichernden Datenbits erfordert bei gleicher Hammingdistanz eine längere Prüfsumme. Bei den heute bekannten Datenübertragungsprotokollen erfolgt die Berechnung der Prüfsumme nach einem festen Schema, d. h. die Länge der Prüfsumme richtet sich nach der maximal möglichen Anzahl von abzusichernden Datenbits. Nachteilig dabei ist, daß bei kurzen Datentelegrammen ebenfalls die lange Prüfsumme mitübertragen wird. Das führt zu einem von der Anzahl der Nutzdatenbits unabhängigen, konstanten Telegrammoverhead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Telegrammoverhead ohne Einbu- sseπ in der Übertragungsqualität auf ein unumgängliches Maß zu reduzieren und damit die Buslast durch die Reduktion des Telegrammoverheads zu reduzieren
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Anzahl der Prüfsummenbits wird abhängig von der Anzahl der abzusichernden Datenbits und damit der Telegrammlänge. Man erhält damit die Möglichkeit, bei kurzen Telegrammen weniger Prüfsummenbits als bei längeren Telegrammen zu ver- wenden. In beiden Fällen wird die gleiche Übertragungssicherheit erreicht.
Die Entscheidung, welche Formel zur Berechnung der Prüfsumme und damit zur Bestimmung der verwendeten Prüfsummenbitsanzahl herangezogen wird, kann vielfach schon vor Aussenden des Telegramms getroffen werden, weil bei vielen Protokollen auch eine Angabe über die Länge des Telegramms zur weiteren Absicherung mitübertragen wird.
Anhand eines Beispiels sei dies verdeutlicht. Ein Datentelegramm besitze eine variable Anzahl von Nutzdatenbits mit bis zu 31 Bytes. Diese Anzahl wird vom Sender bereits vor Beginn seiner Sendung festgestellt und als digitale Telegrammlängeninformation LEN in den Kopfdaten dem Telegramm mitgegeben.
Für bis zu 31 Bytes Nutzdateninhalt mit der angegebenen Abstufung von 1 Byte sind hierzu 5 Bits erforderlich. Die Angabe LEN=00001 bedeutet, daß 1 Byte Nutzdaten im Telegramm enthalten sind, LEN=00010 bzw. LEN=1 1111 stehen für 2 bzw. 31 Bytes Nutzdaten. Mit Hilfe des Werts von LEN läßt sich die sich aufgrund der gewählten Formel zur Berechnung der Prüfsumme ergebende Bitanzahl der Prüfsumme vorherbestimmen. Wird beispielsweise mit zwei unterschiedlichen Prüfsummenbitzahlen von 15 Bit bei einer Nutzdatenbitanzahl von unter 18 Datenbytes und 24 bit von über oder gleich 18 Datenbytes gearbeitet, ergibt sich eine Verringerung der Zahl der Prüfsummenbits von 24 auf 15 Bit für Datentelegramme, die die angegebene Nutzdatenbitanzahl von unter 18 Datenbytes besitzen
Mit der Erfindung läßt sich der Protokoiloverhead bei einer Datenübertragung mini- miereπ.

Claims

Patentansprüche
1 Verfahren zum Absichern der Datenuberragung in einem Datenbus, über den Datentelegramme mindestens eines Senders weitergegeben werden, die ein Datenfeld variabler Lange und eine Prufsumme (CRC) enthalten und die Daten- ubertragungsqualitat durch den Empfanger anhand der Prufsumme bestimmt wird, dadurch geκennzeιchnet, daß die Prufsumme bei kurzer Datenfeldlange eine kürzere Lange als bei einem Datenfeld großer Lange besitzt
2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Prufsumme zwei mögliche Langen besitzt
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange der Prufsumme vom Sender anhand der Datenfeldlange bestimmt wird
4 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prufsumme vom Sender anhand einer im Telegramm vorgesehenen Langenangabe des Datenfelds ausgewählt wird
PCT/EP2000/010296 1999-10-25 2000-10-19 Verfahren zum absichern der datenübertragung in einem datenbus WO2001031831A1 (de)

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