WO2012171965A1 - Verfahren und vorrichtungen zum austausch von daten - Google Patents

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WO2012171965A1
WO2012171965A1 PCT/EP2012/061220 EP2012061220W WO2012171965A1 WO 2012171965 A1 WO2012171965 A1 WO 2012171965A1 EP 2012061220 W EP2012061220 W EP 2012061220W WO 2012171965 A1 WO2012171965 A1 WO 2012171965A1
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WO
WIPO (PCT)
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grammar
receiver
transmitter
transmitted
initialization phase
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/061220
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Heuer
Sebastian Käbisch
Daniel Peintner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to CN201280028864.3A priority patent/CN103597448A/zh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/40—Transformation of program code
    • G06F8/41—Compilation
    • G06F8/42—Syntactic analysis
    • G06F8/427—Parsing

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for exchanging data between a transmitter and a receiver, the data exchange being based on a grammar known to the transmitter and the receiver.
  • EXI Efficient XML Interchange
  • MPEG BiM Binary MPEG format for XML
  • Shared knowledge known as shared knowledge, is used to efficiently represent XML data, using information contained in shared knowledge not once more in the data stream, but by referring to information contained in the shared knowledge
  • the agreement on common knowledge before the actual transmission is difficult or impossible in many application areas, which has the consequence that in the case of a data exchange, there is no common knowledge for the reduction of the data stream can be Retired ⁇ attacked. In the worst case, no data exchange is even possible.
  • DTD or RNG derived from ⁇ has been done in a deviation of the grammar in the transmitter of the known grammar in an initialization phase at the beginning of the data exchange or between the actual duration of the data transfer between the sender and the receiver an adjustment of the known grammar of the receiver to the deviant grammar of the sender.
  • a common knowledge (knowledge shared co- ding) is prepared in the form of matched grammars in the transmitter and in the receiver, which can be assumed as the base or common knowledge in order for all white ⁇ direct messages .
  • the common knowledge sen in the familiar grammar, after the adjustment in the known and the different grammar. This makes it possible, even if previously no agreements were made or could be made to transfer data very compact and efficient between the sender and receiver.
  • a grammar in a manner known to those skilled in the art, represents an encoding and decoding instruction for an XML document, a data structure equivalent to XML, or a memory representation of an XML document, for example as a Document Object Model, DOM of an encoder.
  • a decoder uses the grammar as an instruction to create an XML document, an XML equivalent data structure or a memory representation of an XML document from a received data stream.
  • the matching of the known grammar to the different grammar is conveniently carried out exclusively in the Initia ⁇ l Deutschensphase. Differences in the grammar of the sender and the recipient are not equalized during the term contrast.
  • the term “during runtime” is understood to mean the actual transmission of user data between the sender and the receiver.
  • the differences between the known and the differing grammar are transmitted from the transmitter to the receiver in the initialization phase. It is also possible, the full grammar of the transmitter to the receiver to übertra ⁇ gene, so that the receiver based on a comparison of the received rule Zvi ⁇ different grammar of the sender and the own grammar extract the differences, and to a decoding or Kodieranmony can handle.
  • the known grammar is matched to the divergent grammar by learning the payload data transmitted in the initialization phase by the recipient.
  • the known grammar is identified by transmitting an identifier before or at the beginning of the initialization.
  • An example of such an identifier may be a namespace of an XML Schema definition.
  • initialization and "currency ⁇ rend the term" in particular in the context of embedded systems is important because learning is unpredictable regarding the use of memory, the time response and the computing power of the embedded system in general. Leads For embedded systems behavioral learning at runtime may be a violation of the limits of memory, time and computing power, so that in the worst case, a system failure can be the result. for embedded systems learning during the term must therefore be vermei ⁇ or appropriate times to limit the period in which the above limitations may not of importance are. This, the proposed method avoids by as ⁇ that learning in the initialization phase, ie ei ⁇ ner dedicated phase before or between the actual duration of the data transmission takes place, .
  • the receiver performing the learning is able to decide whether the hardware resources required in the learning information are sufficiently present on the receiver side.
  • a safe demolition of learning and of equalizing the Gramma ⁇ sufferers follow. It also follows from this description that the learning of the differences in the grammar of sender and receiver is on the receiver side, which comprises the decoder for the data transmitted by the sender.
  • an agreement on the Common ⁇ mes knowledge is based upon the transfer of at least one, in particular the period preceding, message in the initialization phase.
  • the initialization phase comprises at least the first message transmitted by the transmitter to the receiver, which allows the receiver to match the initially still different grammars in the transmitter and receiver to one another.
  • the messages transmitted or transmitted in the initialization phase are or will be evaluated by a decoder of the receiver.
  • the messages transmitted or transmitted in the initialization phase are or will be rejected by an application of the receiver after the decoding.
  • an XML document comprising the deviation can be transmitted from the sender to the receiver. It is also possible that at least modified constructs of the deviant grammar are transmitted to the receiver. In the first message and optionally other messages the initialization phase, so all the data ⁇ structure and data types such modifications to the receiver are transmitted instances, for example, as space-saving as possible SAMPLE. This includes not only added Su ⁇ changes to the data structure and data types, but possibly also from the XML document data taken away ⁇ structures and types. For example, in the XML schema al ⁇ le constructs (English: particle), transmit an XML schema, which must be matched to the recipient.
  • element data can be a Identifiers are assigned, which can then be stored in a table (as is the case with EXI with string tables).
  • element name no longer needs to be transmitted. It is suffi ⁇ cient merely to refer to the identifier.
  • the individual elements can be assigned a type property, which is also in the
  • String table is deposited.
  • a conversion of a transferred string into a numeric value can be omitted since the corresponding information about the type of processing of the string table can be taken from it. This increases the efficiency of the transmission method can verbes ⁇ fibers.
  • the information can be detected at which points a deviation occurs.
  • the deviant grammar is directly transmitted to the receiver in the initialization phase.
  • this variant to-use for coding or Dekodie ⁇ tion grammar is provided to the decoder prior to run time.
  • the first message containing the grammar can be marked so that the decoder of the recipient recognizes that it contains the grammar required for the further decoding.
  • the tag can also serve for initialization that this one of the processing of the grammar assigned
  • Interface of a runtime environment of the decoder is supplied.
  • the signaling may for example be effected in transport ⁇ level, for example layer 5 or the sixth
  • the grammar is used in this second variant of, for example, a grammar interface of the runtime environment of the decoder of the receiver. gers for processing the generated from the grammar decoding instruction supplied.
  • the invention further provides a coding device of a transmitter for exchanging data between the transmitter and a receiver, wherein the data exchange is based on a grammar known to the transmitter and the receiver, which is adapted to a deviation of the grammar in the transmitter from the known grammar in an initialization phase at the beginning of the data exchange between the sender and the receiver to make an adjustment of the known grammar of the receiver to the deviant grammar of the sender.
  • the transmitter can e.g. his knowledge in advance, e.g. as EXI grammar form or as a table form, transferred to the recipient.
  • EXI grammar form e.g. as EXI grammar form or as a table form
  • an alignment of the grammars can be done by the exchange of identifiers.
  • the invention provides a decoder of a receiver for exchanging data between a transmitter and the receiver, wherein the data exchange is based on a grammar known to the transmitter and the receiver, which is adapted to a deviation of the grammar in the transmitter from the known grammar in an initialization phase at the beginning of the data exchange between the transmitter and the receiver to make an adjustment of the known grammar of the receiver to the deviant grammar of the transmitter.
  • the encoder and the decoder may comprise further means for carrying out the above procedure be written ⁇ beyond.
  • the embodiments described above each have the following advantages: It is very flexible agreement on a common knowledge without any agreement before the actual transfer possible.
  • the procedure enables the achievement of very high compression rates, identical to the so-called pre-agreed shared know-how. There is no versioning issue if the XML schema or grammar derived from it, ie the agreed common knowledge, changes. In this case, the procedure described above is carried out again in the initialization phase with each change. Finally, the procedure is a transparent procedure for the Applikatio ⁇ nen who already use pre-agreement today. It is not to ⁇ adaptation of EXI libraries necessary to reach an XML schema versioning.
  • FIG. 1 is a sample grammar for creating EXI codes
  • FIG. 2 is a known flowchart of encoding data at the transmitter side
  • FIG. 3 is a flowchart of the coding of data on the transmitter side, in which the procedure according to the invention is illustrated, and
  • a data exchange takes place based on a grammar known to the transmitter 1 and the receiver 2.
  • this grammar may be derived from an XML Schema, a DTD (Document Type Definition) or an RNG (RELAX NG) Definition.
  • XML schema-based data exchange possible to deviate ⁇ chung previously agreed in the in the transmitter 1 of a known XML schema is possible. This is the case, for example, if in the receiver 2 the XML schema used for the decoding of the exchanged data can not be updated.
  • the procedure described below creates A possible ⁇ friendliness, as with different XML schemas in the transmitter 1 and receiver 2 still maintain high efficiency in XML-based data exchange can be achieved.
  • EXI Efficient XML Interchange
  • ST1, ST2, ST3, El and E2 indicate states of the sequence of the EXI code.
  • ST1 represents a start day 1, ST2 a start day2, ST3 a start day 3, E1 an element 1 and E2 an element 2.
  • a (C), A (D), SE (S), SE (B) and EE indicate transitions between the elements states.
  • AT (C) stands for AT (Category), AT (D) for AT (Date), SE (S) for SE (Subject) and SE (B) for
  • FIG. 1 thus shows a decoding process which maps structural information into a machine-readable decoding process.
  • Figures 2 and 3 each show a flowchart for Ko ⁇ consolidation of data on the side of the transmitter 1, again in a known, conventional manner (Fig. 2) and once in erfindungsge ⁇ rectly manner (Fig. 3).
  • Reference numeral 10 denotes a configuration time environment provided in the conventional flowchart of FIG. 2.
  • a given XML schema 12 is converted by a schema compiler 14 into a grammar defined by the schema (reference 16).
  • Reference numeral 18 denotes a built-in grammar. From the grammars 16, 18 a grammar 22 of a runtime environment 20 is generated, which is used for encoding data to be exchanged. The generated grammar 22 is over a non-standardized
  • reference numeral 40 represents a memory representation of an XML, which is also referred to as a Document Object Model (DOM).
  • DOM Document Object Model
  • the reference numeral 42 represents a data structure which is equivalent to XML.
  • An XML document is marked with the reference sign ⁇ 44th
  • the input data 40, 42, 44 may be in one of the ways described and supplied to the runtime environment 20.
  • the means 24 and 26 generate therefrom the binary current, which is designated by the reference numerals 25 and 27.
  • the reference numeral 25 rep ⁇ present coded structure information, the Be ⁇ zugs Schweizer 27 encoded content information. This can via an interface 30 in a correspondingly obtained the Kodie ⁇ tion sequence (upper binary stream) or in a rearranged (rearranged) and compressed (compress- sed) "order" (lower binary stream) to the receiver 2 be transferred for decoding.
  • the interface 30 is also referred to as EXI interface.
  • the flow chart shown in Fig. 2 is present in known Varu ⁇ nikationssystemen on both sides of the transmitter and at the receiver.
  • the binary stream On the receiver side, the binary stream then forms the input data, which are fed via the EXI interfaces to the devices for structure and content coding for generating the structure and the content.
  • the XML document, the memory representation or the data structure equivalent to XML then represent the output data of the recipient.
  • the components contained in the configuration time environment 10 can be omitted on the part of the receiver 2.
  • the grammar 22 required for the function of the transmitter and receiver is generated by the transmitter and then transmitted to the receiver in an initialization phase prior to the actual transit time of the data exchange. All information contained in the grammar 22 may be included in a first message transmitted from the transmitter 1 to the receiver 2.
  • This message is preferably marked so that it can be seen by the receiver 2 that it is used to initialize the decoder. As a result, it is not supplied to the EXI interface 30 of the runtime environment but to the non-standardized interface 32.
  • a Signalisie ⁇ tion that is indication that the first message in a grammar is included, can for example take place on transport ⁇ level, for example layer 5. If the receiver 2 has received the grammar 22, he processes it in the usual way. In particular, the information required for structure decoding is adjusted, if necessary. The same applies likewise to the coding of the content by means of the device 26.
  • this Da ⁇ ten library on the EXI interface 30 takes place In the one or more messages from the initialization phase sent from the transmitter 1 to the receiver all changes to the data structure and data types to be made in the recipient's XML document.
  • the message or messages in the initialization phase generally include all or all of the XML schema parts to be modified.
  • these are mapped via an ad hoc grammar device 28 in the receiver so that the grammar 22 of the receiver is matched to the grammar 22 of the sender 1.
  • the further messages after the initialization phase then use the common knowledge to minimize the amount of data to be transmitted.
  • the messages transmitted in the message or messages of the initialization phase may be, for example,
  • Recurring strings can be provided with identifiers, so that instead of a text string in the messages at runtime only the identifier needs to be coded.
  • a data set can be provided with a type property. In this way, data used at runtime can also reference to a type, so needs to be that example is not performed at the receiver, a type conversion information model.

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Austausch von Daten zwischen einem Sender (1) und einem Empfänger (2). Der Datenaustausch basiert auf einer dem Sender (1) und dem Empfänger (2) bekannten Grammatik (22). In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt bei einer Abweichung der Grammatik (22) in dem Sender (1) von der bekannten Grammatik (22) in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs oder zwischen der eigentlichen Laufzeit der Datenübertragung zwischen dem Sender (1) und dem Empfänger (2) ein Angleich der bekannten Grammatik (22) des Empfängers (2) an die abweichende Grammatik (22) des Senders (1).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtungen zum Austausch von Daten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Austausch von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger, wobei der Datenaustausch auf einem dem Sender und dem Empfänger bekannten Grammatik basiert.
Im Einsatz von effizienten Kodierverfahren für XML (Exten- sible Markup Language) wird in vielen Fällen davon ausgegangen, dass sich ein Sender und ein Empfänger vor der eigentlichen Übertragung von Daten auf ein gemeinsames Wissen, z.B. in der Form eines bekannten XML-Schemas, geeinigt haben. Bei¬ spielsweise trifft dies bei der Verwendung des sogenannten Schema Informed Mode auf EXI (Efficient XML Interchange) oder MPEG BiM (Binäres MPEG-Format für XML) zu. EXI ist ein Format für die binäre Repräsentation von XML Information Sets. Im Vergleich zu textbasierten XML-Dokumenten können Dokumente im EXI-Format schneller verarbeitet werden und benötigen weniger Bandbreite beim Transfer über eine Kommunikationsverbindung.
Das gemeinsame Wissen, das als „Shared Knowledge" bezeichnet wird, wird für die effiziente Repräsentation von XML-Daten verwendet. Dabei werden in dem gemeinsamen Wissen enthaltene Informationen nicht ein weiteres Mal im Datenstrom verwendet, sondern durch Verweis auf in dem gemeinsamen Wissen enthaltenen Informationen ersetzt, wodurch die eigentliche Datenmenge für die Übertragung klein gehalten werden kann. Die Einigung auf gemeinsames Wissen vor der eigentlichen Übertragung ist in vielen Anwendungsgebieten schwer oder nicht möglich. Dies hat dann zur Folge, dass bei einem Datenaustausch auf kein gemeinsames Wissen zur Reduktion des Datenstromes zurückge¬ griffen werden kann. Im schlimmsten Fall ist sogar gar kein Datenaustausch möglich.
Der Einsatz von effizienten Kodierverfahren für XML ist beispielsweise bei „Embedded Systems" von Bedeutung. Solche Sys- teme kommen beispielsweise im Umfeld von Elektrofahrzeugen zum Einsatz, bei denen Informationen zwischen einem Elektro- fahrzeug und einer Ladestation beispielsweise mittels XML ausgetauscht werden. Eine Anforderung in diesem Umfeld besteht unter anderem darin, dass sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtskompatibilität zwischen älteren und den aktuellsten Versionen der XML-Schemas beider Komponenten bestehen muss. Die Vereinbarung eines gemeinsamen Wissens ist hierbei mit einigem Aufwand verbunden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtungen zum effizienteren Austausch von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger anzugeben, welche ein Kodierverfahren für XML nutzen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merk¬ malen des Patentanspruches 1 sowie Vorrichtungen gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 15 und 16. Vorteilhafte Ausges¬ taltungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austausch von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger, wobei der Datenaustausch auf einem dem Sender und dem Empfänger bekannten Grammatik basiert, welches im Sender und im Empfänger vorliegt und zum Beispiel aus einem XML Schema, DTD oder RNG ab¬ geleitet wurde, erfolgt bei einer Abweichung der Grammatik in dem Sender von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs oder zwischen der eigentlichen Laufzeit der Datenübertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger ein Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers an die abweichende Grammatik des Senders.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor der eigentlichen Übertragung der Nutzdaten ein gemeinsames Wissen (shared co- ding knowledge) in Gestalt angeglichener Grammatiken im Sender und im Empfänger hergestellt, das in Folge für alle wei¬ teren Nachrichten als Basis bzw. gemeinsames Wissen angenommen werden kann. Vor dem Angleich besteht das gemeinsame Wis- sen in der bekannten Grammatik, nach dem Angleich in der bekannten und der abweichenden Grammatik. Hiermit ist es möglich, auch wenn vorher keine Vereinbarungen getroffen wurden oder getroffen werden konnten, Daten sehr kompakt und effizient zwischen Sender und Empfänger zu übertragen.
Eine Grammatik stellt in einer dem Fachmann bekannten Weise eine Kodier- und Dekodieranweisung für ein XML-Dokument, eine zu XML äquivalente Datenstruktur oder eine Speicherrepräsentation eines XML Dokuments zum Beispiel als Document Object Model, DOM einer Kodiereinrichtung dar. Eine Dekodiereinrichtung nutzt die Grammatik als Anweisung, um aus einem empfangenen Datenstrom ein XML-Dokument, eine zu XML äquivalente Datenstruktur oder eine Speicherrepräsentation eines XML Dokuments zu erstellen.
Der Angleich der bekannten Grammatik an die abweichende Grammatik erfolgt zweckmäßigerweise ausschließlich in der Initia¬ lisierungsphase. Unterschiede in der Grammatik des Senders und des Empfängers werden während der Laufzeit demgegenüber nicht mehr angeglichen. Unter dem Begriff „während der Laufzeit" ist dabei die eigentliche Übertragung von Nutzdaten zwischen dem Sender und dem Empfänger zu verstehen.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung werden in der Initialisierungsphase zumindest die Unterschiede zwischen der bekannten und der abweichenden Grammatik von dem Sender an den Empfänger übertragen. Ebenso ist es möglich, die vollständige Grammatik des Senders an den Empfänger zu übertra¬ gen, so dass der Empfänger auf Basis eines Vergleichs zwi¬ schen der empfangenen abweichenden Grammatik des Senders und der eigenen Grammatik die Unterschiede extrahieren und zu einer Dekodier- bzw. Kodieranweisung verarbeiten kann.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt im Empfänger ein Angleichen der bekannten Grammatik an die abweichende Grammatikdurch Lernen der in der Initialisierungsphase übertragenen Nutzdaten durch den Empfänger. In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird vor oder am Anfang der Initialisierung die bekannte Grammatik durch Übermittlung eines Kennzeichners identifiziert. Ein Beispiel ei- nes solchen Kennzeichners kann ein Namespace einer XML Schema Definition sein.
Die Unterscheidung zwischen Initialisierungsphase und „wäh¬ rend der Laufzeit" ist insbesondere im Kontext von eingebet- teten Systemen von Bedeutung, da Lernen in der Regel unvorhersehbar bezüglich der Nutzung des Speichers, des Zeitverhaltens und der Rechenleistung des eingebetteten Systems ist. Bei eingebetteten Systemen führt Lernen zur Laufzeit unter Umständen zu einer Verletzung der Grenzen von Speicher, Zeit- verhalten und Rechenleistung, so dass im ungünstigsten Fall ein Systemversagen die Folge sein kann. Bei eingebetteten Systemen ist ein Lernen während der Laufzeit daher zu vermei¬ den oder auf geeignete Zeiten in der Laufzeit zu begrenzen, in denen die oben genannten Einschränkungen nicht von Bedeu- tung sind. Dies vermeidet das vorgeschlagene Verfahren da¬ durch, dass das Lernen in der Initialisierungsphase, d.h. ei¬ ner dedizierten Phase vor oder zwischen der eigentlichen Laufzeit der Datenübertragung, erfolgt. In der Initialisie¬ rungsphase ist es insbesondere dem das Lernen durchführenden Empfänger möglich zu entscheiden, ob die in den Lerninformationen benötigten Hardwareressourcen auf Empfängerseite ausreichend vorhanden sind. So kann gegebenenfalls ein sicherer Abbruch des Lernens und damit des Angleichens der Gramma¬ tikerfolgen. Aus dieser Beschreibung ergibt sich ferner, dass das Lernen der Unterschiede der Grammatik von Sender und Empfänger auf Seiten des Empfängers, welche den Dekoder für die von dem Sender übertragenen Daten umfasst, erfolgt.
Die Einigung auf ein gemeinsames Wissen vor der eigentlichen Übertragung von Nutzdaten kann auf unterschiedliche Weise erfolgen . In einer ersten Variante erfolgt eine Einigung auf gemeinsa¬ mes Wissen basierend auf der Übertragung zumindest einer, insbesondere der Laufzeit vorausgehenden, Nachricht in der Initialisierungsphase. Hierbei umfasst die Initialisierungs- phase zumindest die erste von dem Sender an den Empfänger übertragene Nachricht, welche es dem Empfänger ermöglicht, die zunächst noch unterschiedlichen Grammatiken im Sender und Empfänger aneinander anzugleichen. Insbesondere wird oder werden die in der Initialisierungsphase übertragene oder übertragenen Nachrichten von einem Dekoder des Empfängers ausgewertet. Demgegenüber wird oder werden die in der Initialisierungsphase übertragene oder übertragenen Nachrichten von einer Applikation des Empfängers nach der Dekodierung verworfen. Dies bedeutet, die in der Initialisierungsphase übertra- gene oder übertragenen Nachrichten entsprechen den Nutzdaten und werden nach der Dekodierung nicht in üblicher Weise weiter von einer Applikation verarbeitet, da die in der oder den Nachrichten der Initialisierungsphase enthaltenen Informatio¬ nen nur für das anlernen der Grammatik geeignet ist und nicht sinnvoll von der Applikation verarbeitbar sind.
Beispielsweise kann ein die Abweichung umfassendes XML- Dokument von dem Sender an den Empfänger übertragen werden. Ebenso ist es möglich, dass zumindest veränderte Konstrukte der abweichenden Grammatik an den Empfänger übertragen werden. In der ersten Nachricht, und optional weiteren Nachrichten der Initialisierungsphase, werden somit alle die Daten¬ struktur und die Datentypen betreffenden Änderungen an den Empfänger zum Beispiel als möglichst Platzsparende Beispiel- instanzen übertragen. Dies umfasst nicht nur hinzugefügte Än¬ derungen an der Datenstruktur und den Datentypen, sondern gegebenenfalls auch aus dem XML-Dokument weggenommene Daten¬ strukturen und -typen. Zum Beispiel bei XML-Schema werden al¬ le Konstrukte (englisch: particle) eines XML-Schemas, welche angeglichen werden müssen, an den Empfänger übertragen.
Die Änderungen werden gemäß einem vorgegebenen Codec im Empfänger abgebildet. Beispielsweise können Elementdaten einem Kennzeichner zugeordnet werden, welcher dann in einer Tabelle hinterlegt werden kann (wie dies beispielsweise bei EXI mit String-Tabellen realisiert ist) . Während der Laufzeit des Da- tenaustauschs zwischen Sender und Empfänger braucht dann der Elementname nicht mehr übertragen zu werden. Es ist ausrei¬ chend, lediglich auf den Kennzeichner zu verweisen. Zusätzlich kann darüber hinaus den einzelnen Elementen eine Typ- Eigenschaft zugeordnet werden, welche ebenfalls in der
String-Tabelle hinterlegt wird. In diesem Fall kann eine Kon- version eines übertragenen Strings in einen numerischen Wert entfallen, da die entsprechende Information über die Art der Verarbeitung der String-Tabelle entnehmbar ist. Hierdurch lässt sich die Effizienz des Übertragungsverfahrens verbes¬ sern .
Alternativ kann in dem gemeinsamen Wissen die Information er- fasst werden, an welchen Stellen eine Abweichung auftritt.
Die erste Variante weist den Vorteil auf, dass existierende Dekoder in dem Empfänger genutzt werden können, um einen
Angleich der Grammatik im Sender und im Empfänger vorzunehmen .
Bei der zweiten Variante wird direkt die abweichende Gramma- tik in der Initialisierungsphase an den Empfänger übertragen. Bei dieser Variante wird die für die Kodierung bzw. Dekodie¬ rung zu nutzende Grammatik dem Dekoder vor der Laufzeit zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann die erste Nachricht, die die Grammatik enthält, gekennzeichnet sein, so dass der Dekoder des Empfängers erkennt, dass darin die für die weite¬ re Dekodierung erforderliche Grammatik enthalten ist. Die Kennzeichnung kann weiterhin zur Initialisierung dienen, dass diese einer der Verarbeitung der Grammatik zugeordneten
Schnittstelle einer Laufzeitumgebung des Dekoders zugeführt wird. Die Signalisierung kann beispielsweise auf Transport¬ ebene, z.B. Schicht 5 oder 6, erfolgen. Die Grammatik wird bei dieser zweiten Variante z.B. einer Grammatik- Schnittstelle der Laufzeitumgebung des Dekoders des Empfän- gers zur Verarbeitung der aus der Grammatik erzeugten Dekodieranweisung zugeführt.
Die Erfindung schafft weiter eine Kodiereinrichtung eines Senders zum Austausch von Daten zwischen dem Sender und einem Empfänger, wobei der Datenaustausch auf einer dem Sender und dem Empfänger bekannten Grammatik basiert, welche dazu ausgebildet ist, bei einer Abweichung der Grammatik in dem Sender von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs zwischen dem Sender und dem Empfänger einen Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers an die abweichende Grammatik des Senders vorzunehmen.
Der Sender kann z.B. sein ganzes Wissen vorab, z.B. als EXI Grammatikform oder als Tabellenform, an den Empfänger übertragen. Hier ist es nicht notwendig, zunächst zu bestimmen, wo die Unterschiede in den Grammatiken liegen. Alternativ kann ein Angleich der Grammatiken durch den Austausch von Identifiern erfolgen.
Weiter schafft die Erfindung eine Dekodiereinrichtung eines Empfängers zum Austausch von Daten zwischen einem Sender und dem Empfänger, wobei der Datenaustausch auf einer dem Sender und dem Empfänger bekannten Grammatikbasiert, welche dazu ausgebildet ist, bei einer Abweichung der Grammatik in dem Sender von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs zwischen dem Sender und dem Empfänger einen Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers an die abweichende Grammatik des Senders vorzunehmen.
Die Kodiereinrichtung und die Dekodiereinrichtung können darüber hinaus weitere Mittel zur Durchführung des oben be¬ schriebenen Verfahrens umfassen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen weisen jeweils folgende Vorteile auf: Es ist eine sehr flexible Einigung auf ein gemeinsames Wissen ohne jegliches Übereinkommen vor der eigentlichen Übertragung möglich. Das Vorgehen ermöglicht die Erzielung sehr hoher Kompressionsraten, identisch zum sog. Pre-Agreed Shared Know- ledge . Es besteht keine Versionierungproblematik, wenn sich das XML-Schema oder die davon abgeleitete Grammatik, d.h. das vereinbarte gemeinsame Wissen, ändert. In diesem Fall wird das oben beschriebene Vorgehen bei jeder Veränderung erneut in der Initialisierungsphase durchgeführt. Schließlich ist das Vorgehen ein transparentes Verfahren für die Applikatio¬ nen, die heute schon Pre-Agreement nutzen. Es ist keine An¬ passung von EXI-Bibliotheken notwendig, um eine XML-Schema- Versionierung zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausfüh rungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Beispielgrammatik, um EXI-Codes zu erstellen, Fig. 2 ein bekanntes Ablaufschema der Kodierung von Daten auf Senderseite,
Fig. 3 ein Ablaufschema der Kodierung von Daten auf Senderseite, bei dem das erfindungsgemäße Vorgehen il- lustriert ist, und
Fig. 4 einen in erfindungsgemäßer Weise eingerichteten
Sender und Empfänger zum Austausch von Daten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austausch von Daten zwischen einem Sender 1 und einem Empfänger 2 über eine Kommunikationsverbindung 3 erfolgt ein Datenaustausch basierend auf einer dem Sender 1 und dem Empfänger 2 bekannten Grammatik. Diese Grammatik kann z.B. aus einem XML-Schema, einem DTD (Document Type Definition) oder einer RNG (RELAX NG) Definition abgeleitet sein. Es sind Anwendungen der Nutzung eines XML-Schema-basierten Datenaustausches möglich, bei dem in dem Sender 1 eine Abwei¬ chung von einem ehemals vereinbarten, bekannten XML-Schema möglich ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in dem Empfänger 2 das XML-Schema, das für die Dekodierung der ausgetauschten Daten verwendet wird, nicht aktualisierbar ist. Das nachfolgend beschriebene Vorgehen schafft eine Mög¬ lichkeit, wie bei unterschiedlichen XML-Schemata im Sender 1 und Empfänger 2 dennoch eine hohe Effizienz beim XML- basierten Datenaustausch erzielt werden kann.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren nutzt EXI (Efficient XML Interchange) für die binäre Repräsentation von XML Information Sets. Die zum nachfolgend dargestellten XML-Schema da- zugehörige EXI-Grammatik ist schematisch in Fig. 1 dargestellt .
<xs : complexType name="Note">
<xs : sequence>
<xs:element name="S" type="xs : string"/>
<xs:element name="B" type="xs : string"/>
</xs : sequence>
<xs : attribute name="D" type="xs : date" use="required"/> <xs : attribute name="C" type="xs : string" use="optional"/> </xs : complexType>
ST1, ST2, ST3, El und E2 bezeichnen Zustände der Ablauffolge des EXI-Codes. ST1 repräsentiert ein Starttag 1, ST2 ein Starttag2, ST3 ein Starttag 3, El ein Element 1 und E2 ein Element 2. A (C) , A (D) , SE(S), SE (B) und EE bezeichnen Übergänge zwischen den Zuständen. AT (C) steht für AT (Category) , AT (D) für AT (Date), SE(S) für SE(Subject) und SE (B) für
SE (Body) . AT repräsentiert ein Attribut, SE ein Startelement. Fig. 1 zeigt somit einen Dekodierungsablauf, der eine Struk- turinformation in einen maschinenlesbaren Dekodierungsablauf abbildet . Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils ein Ablaufschema zur Ko¬ dierung von Daten auf Seiten des Senders 1, einmal in bekannter, herkömmlicher Weise (Fig. 2) und einmal in erfindungsge¬ mäßer Weise (Fig. 3) .
Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine im herkömmlichen Ablaufschema gemäß Fig. 2 vorgesehene Konfigurationszeitumgebung gekennzeichnet. In dieser wird ein gegebenes XML-Schema 12 durch einen Schemacompiler 14 in eine Grammatik, die durch das Schema festgelegt ist (Bezugszeichen 16) gewandelt. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine vordefinierte Grammatik (Built-in Grammar) . Aus den Grammatiken 16, 18 wird eine Grammatik 22 einer Laufzeitumgebung 20 erzeugt, welche für die Kodierung auszutauschender Daten verwendet wird. Die er- zeugte Grammatik 22 wird über eine nicht standardisierte
Schnittstelle (z.B. EXI-Grammatik-Schnittstelle) der Lauf¬ zeitumgebung 20 zugeführt. Aus der Grammatik 22 können mittels Struktur-Kodierung 24 und einer Einrichtung 26 zur Inhaltskodierung der Laufzeitumgebung 20 zugeführte Eingangsda- ten zu einem Binärstrom prozessiert werden.
Der Laufzeitumgebung können die Eingangsdaten in Datei- oder Textform zugeführt werden. Beispielsweise repräsentiert das Bezugszeichen 40 eine Speicherrepräsentation eines XML, wel- ches auch als Document Object Model (DOM) bezeichnet wird.
Das Bezugszeichen 42 repräsentiert eine Datenstruktur, welche äquivalent zu XML ist. Ein XML-Dokument ist mit dem Bezugs¬ zeichen 44 gekennzeichnet. Die Eingangsdaten 40, 42, 44 können in einer der beschriebenen Arten vorliegen und der Lauf- zeitumgebung 20 zugeführt werden. Die Einrichtungen 24 und 26 erzeugen hieraus den Binärstrom, welcher mit dem Bezugszeichen 25 und 27 gekennzeichnet ist. Das Bezugszeichen 25 rep¬ räsentiert hierbei kodierte Strukturinformationen, das Be¬ zugszeichen 27 kodierte Inhaltsinformationen. Diese können über eine Schnittstelle 30 in einer entsprechend der Kodie¬ rung anfallenden Reihenfolge (oberer Binärstrom) oder in einer neu geordneten (rearranged) und komprimierten (compres- sed) „Reihenfolge" (unterer Binärstrom) an den Empfänger 2 zur Dekodierung übertragen werden. Die Schnittstelle 30 wird auch als EXI-Schnittstelle bezeichnet. Diese ist standardi¬ siert . Das in Fig. 2 gezeigte Ablaufschema ist bei bekannten Kommu¬ nikationssystemen sowohl auf Seiten des Senders als auch auf Seiten des Empfängers vorhanden. Auf Seiten des Empfängers bildet dann der Binärstrom die Eingangsdaten, welche über die EXI-Schnittstellen den Einrichtungen zur Struktur- und In- haltskodierung zur Erzeugung der Struktur und des Inhalts zugeführt werden. Das XML-Dokument, die Speicherrepräsentation oder die zu XML äquivalente Datenstruktur stellen dann die Ausgangsdaten des Empfängers dar. Bei dem erfindungsgemäßen Vorgehen können die in der Konfigurationszeitumgebung 10 enthaltenen Komponenten auf Seiten des Empfängers 2 entfallen. Ermöglicht wird dies in einer Varian¬ te dadurch, dass die für die Funktion des Senders und Empfängers erforderliche Grammatik 22 durch den Sender erzeugt und dann in einer Initialisierungsphase vor der eigentlichen Laufzeit des Datenaustausches an den Empfänger übertragen wird. Sämtliche, in der Grammatik 22 enthaltenen Informationen können in einer ersten Nachricht, welche von dem Sender 1 an den Empfänger 2 übertragen wird, enthalten sein.
Diese Nachricht ist vorzugsweise gekennzeichnet, so dass für den Empfänger 2 erkennbar ist, dass diese zur Initialisierung des Dekoders verwendet wird. Hierdurch wird diese nicht der EXI-Schnittstelle 30 der Laufzeitumgebung, sondern der nicht- standardisierten Schnittstelle 32 zugeführt. Eine Signalisie¬ rung, d.h. Kennzeichnung, dass in der ersten Nachricht eine Grammatik enthalten ist, kann beispielsweise auf Transport¬ ebene, z.B. Schicht 5, erfolgen. Hat der Empfänger 2 die Grammatik 22 empfangen, so verarbeitet er diese in gewohnter Weise. Insbesondere werden die für die Strukturdekodierung erforderlichen Informationen angepasst, sofern erforderlich. Gleiches gilt ebenfalls für das Kodieren des Inhalts mittels der Einrichtung 26. Wird in einer alternativen Variante das gemeinsame Wissen über eine oder mehrere vorausgehenden Nachrichten in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustausches zwischen Sender 1 und Empfänger 2 hergestellt, so erfolgt dieser Da¬ tenaustausch über die EXI-Schnittstelle 30. In der oder den Nachrichten der Initialisierungsphase werden von dem Sender 1 an den Empfänger sämtliche in dem XML-Dokument des Empfängers zu vorzunehmenden Änderungen bezüglich der Datenstruktur und der Datentypen mitgeteilt. Die Nachricht oder Nachrichten in der Initialisierungsphase umfassen allgemein alle oder alle zu ändernden Konstrukte (Particles) eines XML-Schemas. Sobald diese von dem Empfänger über die Schnittstelle 30 empfangen wurden, werden diese über eine Ad-hoc-Grammatikeinrichtung 28 im Empfänger abgebildet, so dass die Grammatik 22 des Empfängers an die Grammatik 22 des Senders 1 angeglichen wird. Die weiteren Nachrichten nach der Initialisierungsphase nutzen dann das gemeinsame Wissen, um die zu übertragende Datenmenge kleinzuhalten .
Bei den in der oder den Nachrichten der Initialisierungsphase übertragenen Nachrichten kann es sich beispielsweise um
Strings handeln, welche bei EXI genutzt werden, String- Tabellen vorzufüllen. Wiederauftretende Strings können hier- bei mit Kennzeichnern versehen werden, so dass anstelle eines textuellen Strings in den Nachrichten zur Laufzeit lediglich der Kennzeichner kodiert werden braucht. Zur Erhöhung der Effizienz kann darüber hinaus ein Datensatz mit einer Typ- Eigenschaft versehen werden. Hierdurch können zur Laufzeit verwendete Daten auch auf einen Typ referenzieren, so dass beispielsweise auf Seiten des Empfängers ein Typumwandlungs¬ verfahren nicht durchgeführt zu werden braucht.
Insgesamt ermöglicht dieses Vorgehen eine flexible Einigung auf gemeinsames Wissen ohne jegliches Übereinkommen vor der eigentlichen Übertragung. Es können sehr hohe Kompressionsraten erzielt werden. Darüber hinaus gibt es keine Versionie- rungsproblematik, wenn sich das XML-Schema auf Seiten des Senders ändert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren transparent für Applikationen ist, welche heute be¬ reits die Methodik des „Pre-Agreements" nutzen. Hier sind keine Anpassungen von EXI-Bibliotheken notwendig, um eine XML-Schemaversionierung zu erreichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Austausch von Daten zwischen einem Sender
(1) und einem Empfänger (2), wobei der Datenaustausch auf ei- ner dem Sender (1) und dem Empfänger (2) bekannten Grammatik basiert, bei dem
bei einer Abweichung der Grammatik in dem Sender (1) von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs oder zwischen der eigentlichen Laufzeit der Datenübertragung zwischen dem Sender (1) und dem Empfänger (2) ein Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers
(2) an die abweichende Grammatik des Senders (1) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Angleich der be- kannten Grammatik an die abweichende Grammatik ausschließlich in der Initialisierungsphase erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Unterschiede in der Grammatik des Senders (1) und des Empfängers (2) während der Laufzeit nicht angeglichen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Initialisierungsphase zumindest die Unterschiede zwi¬ schen der bekannten und der abweichenden Grammatik von dem Sender (1) an den Empfänger (2) übertragen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Empfänger (2) ein Angleichen der bekannten Grammatik an die abweichende Grammatik durch Lernen der in der Initiali- sierungsphase übertragenen Nutzdaten durch den Empfänger (2) erfolgt .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor oder am Anfang der Initialisierung die bekannte Grammatik durch Übermittlung eines Kennzeichners identifiziert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Initialisierungsphase zumindest die erste von dem Sender (1) an den Empfänger (2) übertragene Nachricht umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die in der Initialisierungsphase übertragene oder übertragenen Nachrichten von einem Dekoder des Empfängers (2) ausgewertet wird oder werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die in der Ini- tialisierungsphase übertragene oder übertragenen Nachrichten von einer Applikation des Empfängers (2) zwecks Dekodierung verworfen wird oder werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem ein die Abweichung umfassendes XML-Dokument an den Empfänger (2) übertragen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem zumindest veränderte Konstrukte eines abweichenden XML-Schemas an den Empfänger (2) übertragen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die abweichende Grammatik (22) in der Initialisierungsphase an den Empfänger (2) übertragen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Grammatik (22) einer Grammatik-Schnittstelle einer Laufzeitumgebung zur Verarbeitung einer aus der Grammatik (22) erzeugten Dekodieranweisung zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Grammatik (22) von einer XML Schema Definition, Relax NG Definition oder einer Document Type Definition abgeleitet wird.
15. Kodiereinrichtung eines Senders (1) zum Austausch von Daten zwischen dem Sender (1) und einem Empfänger (2), wobei der Datenaustausch auf einer dem Sender (1) und dem Empfänger (2) bekannten Grammatik basiert, welche dazu ausgebildet ist, bei einer Abweichung des der Grammatik in dem Sender (1) von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs zwischen dem Sender (1) und dem Empfänger (2) einen Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers (2) an die abweichende Grammatik des Senders (1) vorzu¬ nehmen .
16. Dekodiereinrichtung eines Empfängers (2) zum Austausch von Daten zwischen einem Sender (1) und dem Empfänger (2), wobei der Datenaustausch auf einer dem Sender (1) und dem Empfänger (2) bekannten basiertwelche dazu ausgebildet ist, bei einer Abweichung der Grammatik in dem Sender (1) von der bekannten Grammatik in einer Initialisierungsphase zu Beginn des Datenaustauschs zwischen dem Sender (1) und dem Empfänger (2) einen Angleich der bekannten Grammatik des Empfängers (2) an die abweichende Grammatik des Senders (1) vorzunehmen.
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