WO2001095575A1 - Verfahren zum bereitstellen von zeitschlitzen in einem rahmen für die übertragung von informationen - Google Patents

Verfahren zum bereitstellen von zeitschlitzen in einem rahmen für die übertragung von informationen Download PDF

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WO2001095575A1
WO2001095575A1 PCT/EP2001/003671 EP0103671W WO0195575A1 WO 2001095575 A1 WO2001095575 A1 WO 2001095575A1 EP 0103671 W EP0103671 W EP 0103671W WO 0195575 A1 WO0195575 A1 WO 0195575A1
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WO
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information
mobile units
frame
transmission
time slots
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Application number
PCT/EP2001/003671
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Franz
Martin Schwab
Horst Maly
Original Assignee
Alstom Anlagen- Und Automatisierungstechnik Gmbh
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Publication date
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Priority to AU2001252237A priority patent/AU2001252237A1/en
Priority to ES01925515T priority patent/ES2375946T3/es
Priority to EP01925515A priority patent/EP1287646B1/de
Publication of WO2001095575A1 publication Critical patent/WO2001095575A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2643—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using time-division multiple access [TDMA]
    • H04B7/2656—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using time-division multiple access [TDMA] for structure of frame, burst

Definitions

  • the invention is based on a method for providing time slots in a frame for the transmission of information for controlling an industrial transport system with mobile units and with a central unit, for example in a track-guided transport system, the frame having at least one time slot for the transmission of information from the mobile units to the central unit is provided, and in which several of the mobile units can simultaneously write information for transmission.
  • the invention also relates to a corresponding • providing system time slots.
  • the invention also relates to a system and a central unit for the corresponding provision of time slots.
  • Such methods are known as so-called access protocols and have the task of distributing the limited capacity of the transmission channel among a large number of subscribers according to predefinable rules.
  • a problem that must be solved by these access protocols is the resolution of collisions that can arise if several of the mobile units simultaneously write information into the one time slot for transmission.
  • the object of the invention is to provide a method with which the above-mentioned problem is solved as effectively as possible.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that a collision of information from different mobile units occurs in the same Time slot is recognized, and that after a detected collision, the number of these time slots is increased.
  • the object is achieved according to the invention by appropriate means.
  • the advantage of the access protocol according to the invention is that the probability of a collision is significantly reduced in a subsequent frame due to the increase in the number of corresponding time slots. The collision of information present in the current frame is thus resolved with a high probability according to the invention.
  • the access protocol according to the invention is particularly advantageously suitable for the transmission of spontaneous, time-critical, individually occurring information or data blocks.
  • the invention thus differs fundamentally from known radio systems which are aimed at the transmission of large files or voice or the like.
  • a probability is determined with which a mobile unit may access one of the time slots, and the probability is reduced if the number of time slots required would exceed a predetermined limit value. In this way it is achieved that even in the event of collisions which occur after the number of corresponding time slots has increased to the predetermined limit value, there is a possibility in the subsequent frame of further reducing the probability of further collisions.
  • the number of successful transmissions of information in the time slots is recorded and the probability reduced if a first condition is met, which takes into account the sum of detected collisions and detected successful transmissions.
  • the probability is correspondingly increased if the sum of detected collisions and successful transmissions fulfills a predetermined second condition, for example falls below a limit value.
  • the access protocol according to the invention is suitable for supporting a plurality of different priorities.
  • At least one time slot is provided for information of a certain priority if there is a time slot for information of a lower priority in the frame. This ensures that a terminal can transmit information with a higher priority in any case.
  • control element which is provided for one of the mobile units or for the central unit.
  • a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is therefore implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable.
  • an electrical control can be used
  • Storage medium are used, for example a flash memory or a read-only memory.
  • the single figure of the drawing shows a schematic representation of an embodiment of a frame according to the invention for receiving information to be transmitted.
  • the invention is explained below using the example of a track-guided industrial transport system.
  • This can be a baggage distribution system at an airport, for example.
  • the invention can also be used in other technical systems with mobile units.
  • the rail system has switches and crossings and can be inside and outside of buildings.
  • Each transport vehicle is equipped with an electric motor that is supplied with energy via the rail system.
  • the energy transfer from the rail system to the transport vehicle is preferably made contactless.
  • Each transport vehicle is also provided with a computer which is provided for determining the route and for controlling the movement of the transport vehicle within the rail system.
  • the movement of the transport vehicle is understood to mean its speed, braking, acceleration, and the like.
  • each transport vehicle is provided with a transceiver system that enables communication with other transport vehicles.
  • Communication between the transport vehicles is preferably carried out via the rail system.
  • leaky waveguides are integrated in the individual rail tracks, so that the entire rail system acts as an antenna.
  • the transmission / reception systems of the individual transport vehicles are also each provided with an antenna, so that they receive information radiated from the rail system and can also send information to the rail system acting as an antenna.
  • a central computer hereinafter referred to as the master.
  • This master is provided in a fixed position, but can also be assigned to one of the transport vehicles.
  • the computers of the individual transport vehicles are referred to below as end devices.
  • the information For the transmission of information from a first terminal to a second terminal, it is necessary that the information is first transmitted from the first terminal to the master and then from the master to the second terminal.
  • the transmission of information from a terminal the master is referred to below as the uplink and the transmission of information from the master to one of the terminals as the downlink.
  • the continuously available transmission time is divided into so-called frames.
  • information is transmitted from the master to the end devices and from the end devices to the master.
  • the individual frames follow one another in time.
  • Such a frame 1 is shown in the figure.
  • the frame 1 has a duration of 10 ms, for example.
  • the frame 1 is divided into a number of time slots, which are referred to as slots 2 below.
  • the number of slots 2 per frame 1 can be fixed, for example 16. However, the number can also be variable.
  • the information to be transmitted can be fed into the individual slots 2 by the master and the end devices.
  • the information for the individual slots 2 of the frame 1 is generated by the master and by the end devices and sent to the rail system acting as an antenna at the time of the corresponding slots 2.
  • the respective recipient can then receive and process the information relevant to him.
  • the slot 3 of a frame 1 is used for frame control and will be explained in more detail. Slot 3 is created by the master.
  • a first number of the following slots 2 is provided for the downlink 4, while a second number of slots 2 is assigned to the uplink 5.
  • the slots 2 for the downlink 4 and the uplink 5 can also be different than in the figure be arranged within the frame 1. The same may also be the case for slot 3.
  • the slots 2 represent a logical view. It is possible and generally also sensible to encode all information or data blocks, which are generally addressed to different terminal devices, in a radio packet and to transmit them in one radio process. The receiving end devices decode and then restore the slot structure.
  • Each slot 2 for the downlink 4 contains the address of the one or those end devices for which the information contained in the slot 2 is intended. These addresses, including the associated information to be transmitted, are written into the relevant slot 2 by the master. Each terminal can then use the address to recognize and receive the information that is intended for the respective terminal.
  • Information is transmitted from the terminals to the master in the slots 2 for the uplink 5.
  • Part 6 of the slots 2 for the uplink 5 are assigned to specific end devices. This is achieved with the help of the frame control information transmitted in the downlink.
  • the master In this slot 3, transmitted at the beginning of the downlink, for example, the master writes the addresses of those terminals for which a slot 2 in the uplink 5 is reserved.
  • the master also writes in slot 3 that slot 2 of part 6 of the uplink 5 that is reserved for the respective terminal.
  • the end devices can then check slot 3 and determine which slot 2 is reserved for which end device.
  • the respective terminal can then write into the predetermined slot 2 that information which the terminal sends to the Master wants to transfer.
  • Another part 7 of the slots 2 for the uplink 5 is not assigned to a specific terminal. Instead, these slots 2 can be used by all end devices to transmit information. However, priority is given to access to these slots 2.
  • An alarm message e.g. the failure of a transport vehicle has the highest priority "PO”.
  • Information that is required to control the movements of the transport vehicles e.g. Information to clarify the right of way at an intersection has the next priority "Pl”.
  • information can be provided with the next lower priorities "P2" and "P3", e.g. Information that is only transmitted for statistical purposes, non-time-critical driving orders or the like.
  • Each slot 2 of part 7 for the uplink 5 is assigned one of the above priorities.
  • the number of slots 2 for each of the priorities will be described later.
  • the number can also be zero, so that e.g. there is no slot 2 for a low priority.
  • each information is assigned a priority. If a first terminal wants to transmit information to a second terminal, the priority of the information to be transmitted is known to the first terminal. To transmit the information, the first terminal requests a slot 2 within the uplink 5 from the master. This request is written by the first terminal into one of those slots 2 of part 7 of the uplink 5 that has the priority of the information to be transmitted. If there is no slot with this priority, the request cannot be sent in the current frame 1 and the terminal tries again in the next frame to transmit the request to the master.
  • the master checks all slots 2 of part 7 of the uplink 5. It is now assumed that only the above-mentioned first terminal has written a request into a slot 2 of part 7 corresponding to the priority. The master recognizes this request and then reserves in the next frame 1 a slot 2 in the part 6 of the uplink 5 specifically for the terminal device that made the request. This terminal can then transmit the information to be transmitted to the master in the next frame 1.
  • the master forwards the information in the frame after next or in a later frame 1 'in one of the slots 2 for the downlink 4 to the second terminal for which the information is intended.
  • the transmission of the information from the first terminal to the second terminal is now complete.
  • the master In such a collision, the master is no longer able to recognize the requirements contained in slot 2, which has been overwritten several times.
  • the master is only able to recognize that there is a collision, that is to say that several end devices want to transmit information with the same priority. This collision case must be resolved by the master.
  • the master has the following parameters for each of the priorities PO, P1, P2, P3:
  • N number of slots 2 within part 7 for the uplink 5 for each of the priorities PO, P1, P2, P3,
  • Nm limit value for N for each priority
  • p probability that a terminal accesses one of the N slots 2 of part 7 of the respective priority
  • r factor for increasing or decreasing N
  • p for each of the priorities PO, Pl , P2, P3, r limit value for the decision whether p is changed.
  • the master coordinates access to slots 2 within part 7 for uplink 5 according to the following rules:
  • N minimum (n x r; Nm) (1).
  • the risk of a collision is significantly reduced. If collisions continue to occur, the above equation is applied again. If there is no longer a collision, the number N of slots 2 within part 7 for the uplink 5 is set to zero or, as will be explained, to one, according to equation (1).
  • the probability p that a terminal device will access one of the N slots 2 of part 7 of the specific priority is reduced by the factor r. This lesser
  • Access probability is realized in that each of the terminals carries out a random experiment with the aid of a pseudo random number generator, on the The end device then decides with the probability p whether it accesses the current frame or not.
  • a lower limit can be introduced for the probability p, which must not be undercut. This lower limit can be based on the maximum number of transport vehicles that can be managed by the master, or it can be based on the number of terminals.
  • N 4
  • the probability p is one in the current frame and the number n of collisions is such that n x r r Nm, then the probability p of the current frame 1 is retained identically in the next frame 1 as well.
  • the number N is always set to the limit value Nm in the next frame 1, regardless of the equation (1).
  • the master first determines the number N of slots 2 within part 7 for the uplink 5 according to the above rules for the highest priority PO. The master then allocates those slots 2 of part 6 for the uplink 5 that are permanently assigned to a terminal and have the priority PO.
  • the master allocates these slots 2 for the next lower priority Pl.
  • the master then also allocates the slots 2 of part 6, that is to say the permanently assigned slots 2, for this priority P1.
  • the master takes into account that for each priority that is greater than the lowest priority that is present in the current frame 1, at least one slot 2 in part 7 for the uplink 5 must be present. This has the result that, for example for the highest priority PO, the number N is never reduced to zero, but at least always remains one. With priority P2, however, the number N can become zero if there are no slots 2 with the lower priority P3 are present in frame 1.
  • the master takes into account that if a low priority is taken into account again for the first time after it has not been assigned a slot 2 within part 7 of the uplink 5 for a longer period of time, the number N of this low priority is immediately set to Nm becomes. In this case, the probability p can additionally be reduced.

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Abstract

Es wird ein System zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen in einem technischen System mit mobilen Einheiten und mit einer Zentraleinheit beschrieben. Der Rahmen weist mindestens einen Zeitschlitz auf, der für die Übertragung von Informationen von den mobilen Einheiten zu der Zentraleinheit vorgesehen ist, und in den mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen zur Übertragung einschreiben können. Es wird eine Kollision von Informationen verschiedener mobiler Einheiten in demselben Zeitschlitz erkannt, und es wird nach einer erkannten Kollision die Anzahl dieser Zeitschlitze erhöht.

Description

Verfahren zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen zur Steuerung eines industriellen Transportsystems mit mobilen Einheiten und mit einer Zentraleinheit, beispielsweise bei einem spurgeführten Transportsystem, wobei der Rahmen mindestens einen Zeitschlitz aufweist, der für die Übertragung von Informationen von den mobilen Einheiten zu der Zentraleinheit vorgesehen ist, und in den mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen zur Übertragung einschreiben können. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes •System zum Bereitstellen von Zeitschlitzen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System und eine Zentraleinheit zum entsprechenden Bereitstellen von Zeitschlitzen.
Derartige Verfahren sind als sogenannte Zugriffsprotokolle bekannt und haben die Aufgabe, die begrenzte Kapazität des Übertragungskanals unter einer Vielzahl von Teilnehmern nach vorgebbaren Regeln zu verteilen. Ein Problem, das dabei von diesen Zugriffsprotokollen gelöst werden muß, ist die Auflösung von Kollisionen, die entstehen können, wenn mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen in den einen Zeitschlitz zur Übertragung einschreiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem das vorstehend genannte Problem möglichst effektiv gelöst wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kollision von Informationen verschiedener mobiler Einheiten in demselben Zeitschlitz erkannt wird, und daß nach einer erkannten Kollision die Anzahl dieser Zeitschlitze erhöht wird. Bei einem System und einer Zentraleinheit der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch entsprechende Mittel gelöst.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Zugriffsprotokolls besteht darin, daß in einem nachfolgenden Rahmen aufgrund der Erhöhung der Anzahl der entsprechenden Zeitschlitze die Wahrscheinlichkeit einer Kollision wesentlich vermindert ist. Die in dem aktuellen Rahmen vorhandene Kollision von Informationen wird also erfindungsgemäß mit hoher Wahrscheinlichkeit wieder aufgelöst .
Das erfindungsgemäße Zugriffsprotokoll eignet sich besonders vorteilhaft zur Übertragung spontaner, zeitkritischer, einzeln auftretender Informationen bzw. Datenblöcke. Die Erfindung unterscheidet sich damit grundlegend von bekannten Funksystemen, die auf die Übertragung von großen Dateien oder Sprache oder dergleichen ausgerichtet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Wahrscheinlichkeit festgelegt, mit der eine mobile Einheit auf einen der Zeitschlitze zugreifen darf, und es wird die Wahrscheinlichkeit vermindert, wenn die Anzahl der benötigten Zeitschlitze einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten würde. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei Kollisionen, die nach einer Erhöhung der Anzahl der entsprechenden Zeitschlitze auf den vorgegebenen Grenzwert noch auftreten, in dem nachfolgenden Rahmen eine Möglichkeit vorhanden ist, die Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen weiter zu vermindern.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Anzahl erfolgreicher Übertragungen von Informationen in den Zeitschlitzen erfaßt, und es wird die Wahrscheinlichkeit vermindert, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist, welche die Summe aus erkannten Kollisionen und erkannten erfolgreichen Übertragungen berücksichtigt. Entsprechend wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, wenn die Summe aus erkannten Kollisionen und erkannten er olgreichen Übertragungen eine vorgegebene zweite Bedingung erfüllt, beispielsweise einen Grenzwert unterschreitet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn den Informationen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sind, und wenn den verschiedenen Prioritäten nacheinander und unabhängig voneinander Zeitschlitze in dem Rahmen zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Zugriffsprotokoll dazu geeignet, eine Mehrzahl verschiedener Prioritäten zu unterstützen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn für Informationen einer bestimmten Priorität mindestens ein Zeitschlitz bereitgestellt wird, wenn in dem Rahmen ein Zeitschlitz für Informationen einer niedrigeren Priorität vorhanden ist . Damit wird gewährleistet, daß ein Endgerät in jedem Fall eine Information mit einer höheren Priorität übertragen kann.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für eine der mobilen Einheiten oder für die Zentraleinheit vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist . Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Flash-Memory oder ein Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rahmens zur Aufnahme von zu übertragenden Informationen .
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines spurgeführten industriellen Transportsystems erläutert . Dabei kann es sich beispielsweise um ein Gepäck-Verteilsystem auf einem Flughafen handeln. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen technischen Systemen mit mobilen Einheiten einsetzbar.
Bei einem spurgeführten Transportsystem ist ein Schienensystem vorhanden, auf dem sich führerlose Transportvehikel weitgehend beliebig bewegen können.
Das Schienensystem weist Weichen und Kreuzungen auf und kann sich innerhalb und außerhalb von Gebäuden befinden. Jedes Transportvehikel ist mit einem Elektromotor versehen, der über das Schienensystem mit Energie versorgt wird. Die Energieübertragung von dem Schienensystem auf das Transportvehikel ist dabei vorzugsweise berührungslos ausgebildet . Jedes Transportvehikel ist weiterhin mit einem Rechner versehen, der zur Ermittlung der Route sowie zur Steuerung der Bewegung des Transportvehikels innerhalb des Schienensystems vorgesehen ist . Unter der Bewegung des Transportvehikels wird dabei dessen Geschwindigkeit, Abbremsen, Beschleunigen, und dergleichen verstanden.
Die Bewegungen der Transportvehikel innerhalb des Schienensystems werden derart miteinander koordiniert, daß sich keine Kollisionen der Transportvehikel ereignen. Zu diesem Zweck ist jedes Transportvehikel mit einem Sende- /Empfangssystem versehen, das eine Kommunikation mit anderen Transportvehikeln ermöglicht.
Die Kommunikation zwischen den Transportvehikeln erfolgt dabei vorzugsweise über das Schienensystem. Hierzu sind in die einzelnen Schienenstränge Leckwellenleiter integriert, so daß das gesamte Schienensystem als Antenne wirkt. Die Sende- /Empfangssysteme der einzelnen Transportvehikel sind ebenfalls mit jeweils einer Antenne versehen, so daß sie von dem Schienensystem abgestrahlte Informationen empfangen und ebenfalls Informationen an das als Antenne wirkende Schienensystem senden können.
Die Kommunikation zwischen den Transportvehikeln ist zentral organisiert. Hierzu ist ein zentraler Rechner, nachfolgend als Master bezeichnet, vorgesehen. Dieser Master ist ortsfest vorgesehen, kann aber auch einem der Transportvehikel zugeordnet sein. Die Rechner der einzelnen Transportvehikel werden nachfolgend als Endgeräte bezeichnet.
Für die Übermittlung einer Information von einem ersten Endgerät zu einem zweiten Endgerät ist es erforderlich, daß die Information zuerst von dem ersten Endgerät an den Master und dann von dem Master an das zweite Endgerät übermittelt wird. Die Übertragung einer Information von einem Endgerät an den Master wird nachfolgend als Uplink bezeichnet und die Übertragung einer Information von dem Master an eines der Endgeräte als Downlink.
Zur Organisation des Uplink und des Downlink ist die kontinuierlich vorhandene Übertragungszeit in sogenannte Rahmen aufgeteilt. Innerhalb von jedem Rahmen werden Informationen von dem Master an die Engeräte und von den Endgeräten an den Master übertragen. Die einzelnen Rahmen folgen zeitlich einander. Ein derartiger Rahmen 1 ist in der Figur dargestellt. Der Rahmen 1 besitzt beispielsweise eine Zeitdauer von 10 ms.
Der Rahmen 1 ist in eine Anzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt, die nachfolgend kurz als Slots 2 bezeichnet werden. Die Anzahl der Slots 2 pro Rahmen 1 kann fest sein, beispielsweise 16. Die Anzahl kann aber auch variabel sein. In die einzelnen Slots 2 können von dem Master und von den Endgeräten die zu übertragenden Informationen eingespeist werden.
Die Informationen für die einzelnen Slots 2 des Rahmens 1 werden von dem Master und von den Endgeräten erzeugt und im Zeitpunkt der entsprechenden Slots 2 an das als Antenne wirkende Schienensystem versendet. Der jeweilige Empfänger kann dann die für ihn relevanten Informationen empfangen und weiterverarbeiten .
Der Slot 3 eines Rahmens 1 dient der Rahmensteuerung und wird noch näher erläutert werden. Der Slot 3 wird von dem Master erzeugt .
Eine erste Anzahl der nachfolgenden Slots 2 ist für den Downlink 4 vorgesehen, während eine zweite Anzahl von Slots 2 dem Uplink 5 zugeordnet ist. Die Slots 2 für den Downlink 4 und den Uplink 5 können auch anders als in der Figur innerhalb des Rahmens 1 angeordnet sein. Entsprechendes kann ggf. auch für den Slot 3 der Fall sein.
Die Slots 2 stellen eine logische Sichtweise dar. Es ist möglich und in der Regel auch sinnvoll, alle Informationen bzw. Datenblöcke, die im allgemeinen an verschiedene Endgeräte adressiert sind, in ein Funkpaket zu kodieren und in einem Funkvorgang zu senden. Die empfangenden Endgeräte dekodieren und stellen dann die Slot-Struktur wieder her.
In den Slots 2 für den Downlink 4 werden Informationen von dem Master an die Endgeräte übertragen. Jedem Endgerät ist zu diesem Zweck eine Adresse zugeordnet. In jedem Slot 2 für den Downlink 4 ist die Adresse desjenigen oder derjenigen Endgeräte enthalten, für die die in dem Slot 2 enthaltene Information bestimmt ist. Diese Adressen einschließlich der zugehörigen, zu übertragenden Information werden von dem Master in den jeweils relevanten Slot 2 eingeschrieben. Jedes Endgerät kann daraufhin anhand der Adresse diejenigen Informationen erkennen und empfangen, die für das jeweilige Endgerät bestimmt sind.
In den Slots 2 für den Uplink 5 werden Informationen von den Endgeräten an den Master übertragen. Ein Teil 6 der Slots 2 für den Uplink 5 sind bestimmten Endgeräten zugeordnet. Dies wird mit Hilfe der im Downlink übertragenen Informationen zur Rahmensteuerung erreicht. In diesen, z.B. zu Beginn des Downlinks übertragenen Slot 3 schreibt der Master die Adressen derjenigen Endgeräte ein, für die ein Slot 2 im Uplink 5 reserviert ist. Der Master schreibt in den Slot 3 ebenfalls denjenigen Slot 2 des Teils 6 des Uplink 5 ein, der für das jeweilige Endgerät reserviert ist. Die Endgeräte können daraufhin den Slot 3 überprüfen und feststellen, welcher Slot 2 für welches Endgerät reserviert ist. Daraufhin kann das jeweilige Endgerät in den vorbestimmten Slot 2 diejenige Information einschreiben, die das Endgerät an den Master übertragen will .
Ein weiterer Teil 7 der Slots 2 für den Uplink 5 ist keinem bestimmten Endgerät zugeordnet. Statt dessen können diese Slots 2 von allen Endgeräten zur Übermittlung von Informationen verwendet werden. Für den Zugriff auf diese Slots 2 ist jedoch eine Priorität ausschlaggebend.
Den zu übertragenden Informationen sind entsprechend ihrer Bedeutung unterschiedliche Prioritäten zugeordnet. Eine Alarmmeldung, z.B. der Ausfall eines Transportvehikels, besitzt die höchste Priorität "PO". Informationen, die zur Steuerung der Bewegungen der Transportvehikel erforderlich sind, also z.B. Informationen zur Klärung der Vorfahrt an einer Kreuzung, besitzen die nächste Priorität "Pl". Weiterhin können Informationen noch mit den nächstniedrigeren Prioritäten "P2" und "P3" versehen werden, z.B. Informationen, die nur zu statistischen Zwecken übermittelt werden, nicht-zeitkritische Fahraufträge oder dergleichen.
Jedem Slot 2 des Teils 7 für den Uplink 5 ist eine der vorstehenden Prioritäten zugeordnet. Die Anzahl von Slots 2 für jede der Prioritäten wird noch beschrieben werden. Die Anzahl kann auch Null sein, so daß z.B. für eine niedrige Priorität kein Slot 2 vorhanden ist.
Jeder Information ist wie gesagt eine Priorität zugeordnet. Will ein erstes Endgerät eine Information an ein zweites Endgerät übertragen, so ist dem ersten Endgerät die Priorität der zu übertragenden Information bekannt. Zur Übertragung der Information fordert das erste Endgerät einen Slot 2 innerhalb des Uplink 5 bei dem Master an. Diese Anforderung wird von dem ersten Endgerät in eines derjenigen Slots 2 des Teils 7 des Uplinks 5 eingeschrieben, das die Priorität der zu übertragenden Information besitzt. Ist kein Slot mit dieser Priorität vorhanden, so kann die Anforderung in dem aktuellen Rahmen 1 nicht abgesetzt werden und das Endgerät versucht im nächsten Rahmen erneut, die Anforderung an den Master zu übermitteln.
Der Master überprüft alle Slots 2 des Teils 7 des Uplinks 5. Es sei nun angenommen, daß nur das vorstehend genannte erste Endgerät eine Anforderung in ein der Priorität entsprechendes Slot 2 des Teils 7 eingeschrieben hat. Der Master erkennt diese Anforderung und reserviert dann in dem nächsten Rahmen 1 einen Slot 2 in dem Teil 6 des Uplinks 5 speziell für dasjenige Endgerät, das die Anforderung abgesetzt hat. Dieses Endgerät kann dann in dem nächsten Rahmen 1 die zu übertragende Information an den Master übermitteln.
Der Master leitet die Information in dem übernächsten oder einem noch späteren Rahmen 1 'in einem der Slots 2 für den Downlink 4 an das zweite Endgerät weiter, für das die Information bestimmt ist. Die Übermittlung der Information von dem ersten Endgerät an das zweite Endgerät ist damit abgeschlossen .
Es besteht nun die Möglichkeit, daß in demselben Zeitpunkt eine Mehrzahl von Endgeräten eine Information gleicher Priorität an ein anderes Endgerät versenden wollen. Dies kann dazu führen, daß in demselben Zeitpunkt mehrere Anforderungen von verschiedenen Endgeräten in denselben Slot 2 des Teils 7 für den Uplink 5 eingeschrieben werden. Dies stellt einen Kollisionsfall dar.
In einem derartigen Kollisionsfall ist der Master nicht mehr in der Lage, die in dem mehrfach überschriebenen Slot 2 enthaltenen Anforderungen zu erkennen. Der Master ist nur noch in der Lage zu erkennen, daß ein Kollisionsfall vorliegt, daß also mehrere Endgeräte Informationen mit derselben Priorität übertragen wollen. Dieser Kollisionsfall muß von dem Master aufgelöst werden.
Hierzu sind bei dem Master die folgenden Parameter für jede der Prioritäten PO, Pl , P2 , P3 vorhanden:
N = Anzahl der Slots 2 innerhalb des Teils 7 für den Uplink 5 für jede der Prioritäten PO, Pl, P2, P3 ,
Nm = Grenzwert für N für jede Priorität, p = Wahrscheinlichkeit, daß ein Endgerät auf einen der N Slots 2 des Teils 7 der jeweiligen Priorität zugreift, r = Faktor für die Erhöhung oder die Verminderung von N und p für jede der Prioritäten PO, Pl, P2 , P3 , r = Grenzwert für die Entscheidung, ob p verändert wird.
Der Master koordiniert den Zugriff auf die Slots 2 innerhalb des Teils 7 für den Uplink 5 nach folgenden Regeln:
Es wird nachstehend davon ausgegangen, daß ein Endgerät auf einen der zu einer Priorität zugehörigen Slots 2 ohne weiteres zugreifen kann. Dies bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit für einen derartigen Zugriff gleich Eins ist. Bei später beschriebenen Regeln wird diese Wahrscheinlichkeit verringert werden, so daß dieser Zugriff nicht mehr ohne weiteres erfolgen kann, sondern nur noch mit der Wahrscheinlichkeit p kleiner als Eins.
Ist - wie gesagt - für ein bestimmtes Endgerät die Wahrscheinlichkeit p, daß dieses Endgerät auf einen der zu einer bestimmten Priorität zugehörigen Slots 2 zugreift, gleich Eins, und treten in den zugehörigen Slots 2 des Teils 7 des Rahmens 1 für diese Priorität eine Anzahl n von Kollisionen auf, so gilt die folgende Gleichung (1) :
N = Minimum (n x r; Nm) (1) .
Bei der vorstehenden Gleichung (1) , wie auch bei nachfolgenden Gleichungen ist zu beachten, daß auf der linken Seite der Gleichung immer der Wert für den nächsten Rahmen 1 angegeben ist, während die rechte Seite der Gleichung immer von Werten des derzeit aktuellen Rahmens 1 ausgeht.
Ist für eine bestimmte Priorität in dem Teil 7 für den Uplink 5 z.B. nur ein einziger Slot 2 vorgesehen, so kann dort auch nur eine einzige Kollision auftreten. Die Anzahl n ist damit Eins. Ist als Beispiel r = 4 vorgesehen, so haben die vorstehenden Gleichungen zur Folge, daß die Anzahl N der Slots 2 innerhalb des Teils 7 für diese Priorität auf Vier erhöht wird. Dabei wird angenommen, daß Nm in jedem Fall größer als Vier ist .
Aufgrund der nunmehr in dem nächsten Rahmen 1 für die bestimmte Priorität vorhandenen vier Slots 2 ist die Gefahr einer Kollision wesentlich vermindert. Treten weiterhin Kollisionen auf, so wird die vorstehende Gleichung erneut angewendet. Tritt keine Kollision mehr auf, so wird die Anzahl N der Slots 2 innerhalb des Teils 7 für den Uplink 5 entsprechend der Gleichung (1) auf Null oder, wie noch ausgeführt werden wird, auf Eins gesetzt.
Ist die Wahrscheinlichkeit p weiterhin gleich Eins und übersteigt die Anzahl N den Grenzwert Nm, so wird die nachfolgende Gleichung (2) berücksichtigt:
p = p / r, wenn n x r > Nm (2) .
In diesem Fall wird also - wie bereits angedeutet wurde - die Wahrscheinlichkeit p, daß ein Endgerät auf einen der N Slots 2 des Teils 7 der bestimmten Priorität zugreift, um den Faktor r erniedrigt . Diese geringere
Zugriffswahrscheinlichkeit wird dadurch realisiert, daß jedes der Endgeräte ein Zufallsexperiment mit Hilfe eines Pseudozufallszahlengenerators durchführt, auf dessen Grundlage das Endgerät dann mit der Wahrscheinlichkeit p entscheidet, ob es auf den aktuellen Rahmen zugreift oder nicht .
Für die Wahrscheinlichkeit p kann ein unterer Grenzwert eingeführt werden, der nicht unterschritten werden darf. Dieser untere Grenzwert kann sich an der maximalen Anzahl von Transportvehikeln orientieren, die von dem Master verwaltet werden können, oder er kann sich an der Anzahl von Endgeräten orientieren.
Ist im aktuellen Rahmen l z.B. N = 4, p = 1, Nm = 10, r = 4 und n = 3, so wird die Anzahl N im nächsten Rahmen 1 auf N = Nm begrenzt und die Wahrscheinlichkeit p auf 1/4 reduziert.
Ist im aktuellen Rahmen die Wahrscheinlichkeit p gleich Eins und ist die Anzahl n der Kollisionen so, daß n x r ≤ Nm gilt, so wird die Wahrscheinlichkeit p des aktuellen Rahmens 1 auch im nächsten Rahmen 1 identisch beibehalten.
Ist im aktuellen Rahmen 1 die Wahrscheinlichkeit p kleiner als Eins, so wird im nächsten Rahmen 1 die Anzahl N immer auf den Grenzwert Nm gesetzt, und zwar unabhängig von der Gleichung (1) .
Ist im aktuellen Rahmen 1 die Wahrscheinlichkeit p kleiner als Eins, so werden zusätzlich im nächsten Rahmen 1 folgende Gleichungen (3), (4) und (5) angewendet:
p = p / r, wenn (n+s) > rmxNm (3) p = p x r, wenn (n+s) < (l-rm)xNm (4) p = p, in allen anderen Fällen (5) .
Dabei stellt s die Anzahl der kollisionsfreien Zugriffe auf die Slots 2 des Teils 7 der bestimmten Priorität dar. Ist im aktuellen Rahmen 1 als Beispiel p = 1/16, r = 4, n = 0, s = l, rm = 0,8 und Nm = 10, so ist die Bedingung der Gleichung (4) in der Form von (0+1) < (l-0,8)xl0 erfüllt, und es wird die Wahrscheinlichkeit p im nächsten Rahmen 1 auf 1/4 erhöht .
Ist im aktuellen Rahmen 1 abweichend vom vorstehenden Beispiel aber n = 2, so ist weder die Bedingung der Gleichung (3), noch die Bedingung der Gleichung (4) erfüllt. Damit wird die Wahrscheinlichkeit p des aktuellen Rahmens 1 auch im nächsten Rahmen 1 beibehalten.
Der Master ermittelt die Anzahl N der Slots 2 innerhalb des Teils 7 für den Uplink 5 zuerst nach den vorstehenden Regeln für die höchste Priorität PO . Danach vergibt der Master diejenigen Slots 2 des Teils 6 für den Uplink 5, die einem Endgerät fest zugeordnet werden und die Priorität PO besitzen.
Sofern noch Slots 2 für den Uplink 5 nicht vergeben und damit übrig sind, vergibt der Master diese Slots 2 für die nächstniedrige Priorität Pl . Für diese Priorität Pl vergibt der Master dann ebenfalls die Slots 2 des Teils 6, also die fest zugeordneten Slots 2.
Danach wird dieses Verfahren für die Prioritäten P2 und P3 wiederholt, sofern noch Slots 2 vorhanden sind.
Bei diesem Vorgehen wird von dem Master berücksichtigt, daß für jede Priorität, die größer ist als die niedrigste, im aktuellen Rahmen 1 vorhandene Priorität, zumindest ein Slot 2 im Teil 7 für den Uplink 5 vorhanden sein muß. Dies hat zur Flöge, daß z.B. für die höchste Priorität PO die Anzahl N nie auf Null vermindert wird, sondern zumindest immer Eins bleibt. Bei der Priorität P2 kann jedoch die Anzahl N zu Null werden, wenn keine Slots 2 mit der niedrigeren Priorität P3 im Rahmen 1 vorhanden sind.
Des weiteren wird von dem Master berücksichtigt, daß, wenn eine niedrige Priorität das erste Mal wieder berücksichtigt wird, nachdem sie eine längere Zeitdauer keinen Slot 2 innerhalb des Teils 7 des Uplink 5 zugeordnet bekommen hat, die Anzahl N dieser niedrigen Priorität sofort auf Nm gesetzt wird. Zusätzlich kann in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit p noch erniedrigt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen zur Steuerung eines industriellen Transportsystems mit mobilen Einheiten und mit einer Zentraleinheit, beispielsweise bei einem spurgeführten Transportsystem, wobei der Rahmen mindestens einen Zeitschlitz aufweist, der für die Übertragung von Informationen von den mobilen Einheiten zu der Zentraleinheit vorgesehen ist, und in den mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen zur Übertragung einschreiben können, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kollision von Informationen verschiedener mobiler Einheiten in demselben Zeitschlitz erkannt wird, und daß nach einer erkannten Kollision die Anzahl dieser Zeitschlitze erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wahrscheinlichkeit festgelegt wird, mit der eine mobile Einheit auf einen der Zeitschlitze zugreifen darf .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, wenn die Anzahl der benötigten Zeitschlitze einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten würde.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zeitschlitze, auf die mehrere mobile Einheiten zugreifen können, entsprechend dem Grenzwert beibehalten wird, solange die Wahrscheinlichkeit kleiner als Eins ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl erfolgreicher Übertragungen von Informationen in den Zeitschlitzen erfaßt wird, und daß die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist, welche die Summe aus erkannten Kollisionen und erkannten erfolgreichen Übertragungen berücksichtigt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, wenn die Summe aus erkannten Kollisionen und erkannten erfolgreichen Übertragungen eine vorgegebene zweite Bedingung erfüllt, beispielsweise einen Grenzwert unterschreitet.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei den Informationen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den verschiedenen Prioritäten nacheinander und unabhängig voneinander Zeitschlitze in dem Rahmen zur Verfügung gestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für Informationen einer bestimmten Priorität mindestens ein Zeitschlitz bereitgestellt wird, wenn in dem Rahmen ein Zeitschlitz für Informationen einer niedrigeren Priorität vorhanden ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zeitschlitze für Informationen einer bestimmten Priorität auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wenn diese Priorität eine längere Zeitdauer nicht mehr aufgetreten ist.
10. Steuerelelement, insbesondere Flash-Memory oder Read- Only-Me ory, für ein Steuergerät einer der mobilen Einheiten oder der Zentraleinheit, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.
11. System zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen, mit mobilen Einheiten und mit einer Zentraleinheit, wobei der Rahmen mindestens einen Zeitschlitz aufweist, der für die Übertragung von Informationen von den mobilen Einheiten zu der Zentraleinheit vorgesehen ist, und in den mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen zur Übertragung einschreiben können, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erkennung einer Kollision von Informationen verschiedener mobiler Einheiten in demselben Zeitschlitz vorhanden sind, und daß Mittel zur Erhöhung der Anzahl dieser Zeitschlitze nach einer erkannten Kollision vorhanden sind.
12. Zentraleinheit zum Bereitstellen von Zeitschlitzen in einem Rahmen für die Übertragung von Informationen in einem System mit mobilen Einheiten, wobei der Rahmen mindestens einen Zeitschlitz aufweist, der für die Übertragung von Informationen von den mobilen Einheiten zu der Zentraleinheit vorgesehen ist, und in den mehrere der mobilen Einheiten gleichzeitig Informationen zur Übertragung einschreiben können, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentraleinheit Mittel zur Erkennung einer Kollision von Informationen verschiedener mobiler Einheiten in demselben Zeitschlitz vorhanden sind, und daß in der Zentraleinheit Mittel zur Erhöhung der Anzahl dieser Zeitschlitze nach einer erkannten Kollision vorhanden sind .
13. System oder Zentraleinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein spurgeführtes Transportsystem vorgesehen ist, das mit einem als Leckwellenleiter ausgebildeten Schienensystem versehen ist .
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