WO2013152882A1 - Adressinitialisierung in netzwerken - Google Patents

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WO2013152882A1
WO2013152882A1 PCT/EP2013/052984 EP2013052984W WO2013152882A1 WO 2013152882 A1 WO2013152882 A1 WO 2013152882A1 EP 2013052984 W EP2013052984 W EP 2013052984W WO 2013152882 A1 WO2013152882 A1 WO 2013152882A1
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WO
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network
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control entity
network element
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PCT/EP2013/052984
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Volker Blaschke
Christoph BURGER-SCHEIDLIN
Andreas Mueller
Timo Lothspeich
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/10—Mapping addresses of different types
    • H04L61/103—Mapping addresses of different types across network layers, e.g. resolution of network layer into physical layer addresses or address resolution protocol [ARP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
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    • H04L61/5038—Address allocation for local use, e.g. in LAN or USB networks, or in a controller area network [CAN]
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L2101/00—Indexing scheme associated with group H04L61/00
    • H04L2101/60—Types of network addresses
    • H04L2101/618—Details of network addresses
    • H04L2101/622—Layer-2 addresses, e.g. medium access control [MAC] addresses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L2101/00—Indexing scheme associated with group H04L61/00
    • H04L2101/60—Types of network addresses
    • H04L2101/672—Short addresses

Definitions

  • the present invention relates to a method for address initialization in a network, such as a communication system. Furthermore, the invention relates to a network, a computer program for carrying out the method and one or more machine-readable storage media, on which instructions for carrying out the method are stored.
  • multiple nodes can communicate with each other via a common communication medium or system.
  • the functions of the communication are divided into seven superimposed abstraction layers.
  • the so-called data link layer also referred to as "layer 2" regulates the access of the nodes to the communication medium.
  • layer 2 the so-called data link layer
  • a particular node of such a communication system can usually be explicitly addressed by another node
  • each device connected to the communication medium has a so-called layer 2 address for this purpose.
  • the layer 2 addresses used are unique at least on the link on which the respective addresses are used.
  • EUI-48 or EUI-64 addresses managed by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), which are intended to be globally unambiguous. for example during a production onsuzes) in the device, without thereby generating a potential address conflict.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • each EUI 48 address is given by 48 bits.
  • Addresses are 64 bits. Long addresses tend to increase the transmission time, resulting in increased energy consumption.
  • shorter addresses which are then unique only in that subarea (link) of a network on the data link layer, where they are used.
  • a further advantage of shorter addresses is that the medium is occupied for a shorter time due to the reduction of the transmission time required therewith and thus, if necessary, the
  • the Bluetooth technology which is based on the IEEE802.15.1 standard:
  • the Bluetooth usual jnquiry procedure "offers the possibility of making contact between unknown Bluetooth devices by means of a first device in a network ( a "master") so-called “inquiry” messages sent out
  • This "Inquiry Response” message contains an identifier that uniquely identifies the second device then from the first device in a wide
  • the second device can be assigned a unique address on the link, which is therefore suitable for addressing on layer 2.
  • Bluetooth devices usually have their own, self-sufficient energy supply.
  • the inquiry method can only be used if the accumulated power consumption of all network subscribers is less than the available peak power of the source, taking into account any power losses (for example from a bus) ,
  • this requirement is not generally met, but can be violated in particular when collisions occur. The probability of violation of the requirement tends to increase with increasing number of participants.
  • the object of the present invention is to provide possibilities with which an address assignment to network elements (nodes) can be simplified and quickly while avoiding simultaneous accesses during the initial connection recording.
  • the inventive method is suitable for the address initialization in a network (such as a communication system), the one Control instance and at least one network element.
  • the network element is characterized by an identifier, such as an Extended Unique Identifier (EUI) assigned by the IEEE organization.
  • EUI Extended Unique Identifier
  • Other exemplary possibilities for identifiers are mentioned below.
  • This identifier belongs to a set with at least one possible identifier that is known to the controller or communicated in the context of the method.
  • the set of possible identifiers preferably contains the identifier of such network elements that may potentially be contained in the network, for example due to a configuration of the network.
  • the controller instance assigns an address to the network element.
  • the method according to the invention has the advantage that the control entity can address the respective network elements directly because it already has the identifier of the network element in advance, preferably even all identifiers of network elements contained in the network.
  • the addressing may be based on the identifiers so that multiple network elements of the control entity can be prevented from simultaneously sending a message (e.g., a response).
  • the set of currently considered identifiers is preferably a suitable selection from all theoretically possible identifiers of network elements. It can be exactly the identifiers of those located in the network
  • the set may also include one or more identifiers that do not belong to any network element in the network.
  • the set of currently considered identifiers comprises approximately the same order of magnitude as the number of network elements that the network has or should have according to configuration as a maximum.
  • a set of possible identifiers in which no or at least as few redundant (ie not belonging to any network element in the network) identifiers are contained can facilitate and / or accelerate the assignment of addresses. but require a more elaborate or systematic selection of the possible identifiers to be included.
  • a suitable compromise will preferably be made according to the requirements of the applications of the method or the use of the network.
  • a selection of identifiers which are combined in the set of possible identifiers can, for example, be based on superordinate criteria. If, for example, due to the (intended) field of application of the network, it is clear that only network elements of one (or more) specific type (s) and / or manufacturer are or will be represented on the network, the set of possible identifiers may be based on the set those identifiers characterizing network elements of the type (s) and / or manufacturer.
  • a 48-bit EUI-48 address can be divided into a 24-bit wide manufacturer identifier and a 24-bit wide range, which may be distributed individually by the manufacturer. If it can now be assumed that only network elements with a specific manufacturer identifier are located in a network, the set of possible identifiers can be reduced to just 2 24 (instead of 2 48 ) identifiers.
  • the amount of network elements used or to be used in the network can be specified concretely.
  • the respective identifiers can then be summarized in the set of possible identifiers or be, wherein the Set of possible identifiers then preferably no further identifiers.
  • the selection of possible identifiers for creating the set of possible identifiers may be made during an installation process of the network or through the installation process.
  • the method according to the invention can be stored, in whole or in part, in the form of instructions on one or more machine-readable storage mediums, for example integrated in or used by an embedded system. Alternatively or additionally, it may be implemented in a network with a controller entity and at least one network element.
  • the computer program according to the invention comprises program code means which cause a computer or a computer unit to carry out steps of the method according to the invention, e.g. those steps that are to be executed by a control entity and / or an optionally existing central element and / or a network element.
  • the identifier of the network element is a globally unique identification number, such as an EU 1-48 or EUI-64 address. This has the advantage of a simple implementation of the method, because the addresses mentioned are often already established during the production of a network element and can be retrieved from this.
  • the identification of the at least one network element is given in the form of a specific waiting time which must elapse after a start time before the network element has to send a message to the control entity.
  • the start time may, for example, be set by the controller instance or by a higher-level unit (eg a central element in a network comprising the network).
  • the message informs the control that the network element with the specific latency exists in the network. Because the latency is specific to the network element, multiple network elements can be prevented from simultaneously sending a message to the controller. It may be advantageous to ensure that the minimum difference between any two waiting times is greater than the length of time that a node takes to transmit the message to the controlling entity.
  • the difference is preferably at least large enough for reliable carrier sensing to be possible
  • the waiting time specific to the network element can be determined, for example, from a globally unique identification identifier of the network element or from a random number generated autonomously by the network element. In the latter case, by choosing a suitably large random number space, the probability can be minimized that several network elements in the network have the same identifier.
  • control entity has an assignment of the identifiers, which are carried out as specific waiting times, in the set of possible identifiers to an EUL address or serial number of the respective network element.
  • this identifier is in each case of the same type as that of the at least one network element, for example also an identification number (for example an EUL address) or likewise a specific waiting time.
  • control entity verifies the presence of the at least one network element in the network based on its identifier.
  • control unit even checks for each identifier in the set of possible identifiers whether there is a network element in the network which is characterized by the respective identifier. If the Set of possible identifiers include more identifiers than network elements are present in the network, the control entity can in this way successively find out the network elements located in the network, for example, to assign them an address.
  • the check means a backup against erroneous data or conditions that change in the network, such as, for example, a failure of a network element.
  • the check can be done by sending query messages that the controller instance propagates in the network. Each of these consecutively sent query messages may ask for its own identifier, which may possibly contain identifiers in the sentence.
  • a network element that receives a query message asking for the identifier characterizing the network element can send a message to the controller instance within a predetermined period of time, thereby indicating its existence in the network.
  • the control entity with such query messages can each query a different identifier of the set of possible identifiers. If the identifier of the at least one network element then coincides with the last one queried, the network element sends a message to the control entity at a reporting time.
  • the reporting time is preferably in a time interval of predetermined length from the sending of the last (that is, the matching) query message by the control entity.
  • the time interval can be predetermined in such a way that it allows the network element to receive the corresponding query message, to recognize that the requested possible identifier corresponds to its own identifier and to generate an appropriate message and to send it to the control entity.
  • the time interval is preferably smaller than a polling clock, namely so small that the message is received by the control entity before it sends a new polling message (with a new possible identifier).
  • the control entity is arranged to determine the identity of the network element, for example, by receiving the message in a time interval of predetermined length after sending the corresponding (matching) query message.
  • the message itself may include an indication of the identifier of the network element.
  • the assignment of the address can take place immediately, ie even before the sending of another query message by the control entity.
  • control entity performs alternative block dispatching by address mapping, when the control entity has polled a predetermined number of identifiers, or after a predetermined number of network elements having retrieved identifiers are found, and after addressing accordingly block by block further identifiers from the set of possible identifiers queried and assigned addresses.
  • the controller entity may be aware of the actual number of network elements in the network or may be notified by a higher-level entity (such as a central entity such as the one mentioned above). In this case, it is advantageous if the control entity stops sending query messages as soon as it has received from each of the network elements a message with which the corresponding identifier is directly or indirectly confirmed. In this case, not all identifiers of the set of possible identifiers need to be queried.
  • the respective message of the network element may include an indication of the identifier of the network element.
  • the control entity can be informed that the network element exists in the network and that the address is being assigned to it.
  • the controller entity may be arranged to close the identifier from the time it receives the message.
  • the message may contain an acknowledgment that the network element is taking over the address. Alternatively, such confirmation may be sent separately in another message.
  • the message may include an indication of which address the network element has accepted. As a result, higher reliability can be achieved, for example, by simple plausibility checks.
  • the first address may be assigned to the network element in response to the message by a message from the controller entity.
  • the network element can then confirm the transfer of the address in another message.
  • control entity may notify the address to the network element prior to the reporting time. If the network includes one or more other network elements, the control entity may announce a new address on the network upon receiving the message. A network element whose reporting time has come can then be assigned this new address.
  • the addresses to be allocated are announced in a specific order already at the beginning of the address initialization in the network. This is explained in more detail below.
  • the network comprises a plurality of network elements.
  • the above-mentioned (at least one) network element is then a first network element with a first identifier which sends a first message to the control entity at a first reporting time.
  • the first network element is assigned an address, which is referred to here as the first address.
  • a second network element also has an identifier which, like the first identifier, can have one of the characteristics described above and is referred to here as a second identifier.
  • the second network element sends according to this embodiment, at a reporting time, which is referred to here as the second reporting time, a message, which is here called a second message, to the control entity.
  • the second network element is assigned an address, which is referred to here as a second address.
  • the second time of the time depends on the second identifier. It can be before or after the first time of your return. Which address is assigned to the first network element and / or which address is assigned to the second network element preferably depends in this embodiment on the time sequence of the two reporting times.
  • the network may store a list of possible addresses that will be processed in the assignment in a particular order. If the first time of Meid then before the second, then the first network element correspondingly assigned an address that comes in the order before the second address; The same applies to the opposite case.
  • the order can be known in advance to the first and the second network element or can be announced, for example, at the beginning of the address initialization. In both cases, the first network element can, if the first time of the message is before the second one, take over the first address that has not yet been assigned to the order, without the allocation first having to be communicated to it.
  • the first network element then also sends the first message (or another message that is sent at the same time or shortly thereafter, ie before a further step in the address initialization is made) to the second network element, advantageously even to all network elements in the network, or to all network elements that have not yet been assigned an address. That's how the others know
  • the assignment of the first address to the first network element can take place immediately after the first message has been sent or can be completed. If the first reporting time before the second, so the assignment can be made in particular before the second reporting time, possibly even before sending another query message by the controller.
  • the address initialization can be carried out in blocks analogously to the case described above.
  • the first address can be assigned to the first network element only after the second reporting time.
  • All of the above embodiments are suitable for use in networks with multiple network elements, each of which can have a common power supply.
  • they are suitable for address initialization on the data link layer, ie for the case that the address is a layer 2 address (or that the addresses are layer 2 addresses).
  • the addresses are layer 2 addresses.
  • other applications are possible.
  • the network is a first subnetwork of an overall network, which comprises at least one further subnetwork with at least one control entity and one network element.
  • this control instance is a set of possible identifiers known or he will be notified.
  • the control entity and the set of possible identifiers are meant by the first or the further subnet, they are each provided with the attribute "first / s / r" or "further / s / r" in the following description.
  • the further control entity assigns the further (at least one) network element an address (here also referred to as "further”) based on an identifier characterizing this network element.
  • the first and the further subnets are preferably disjoint, that is to say they have no common network learning.
  • the overall network has a central element with which the first and the further control entity can communicate in each case.
  • the control entities can be connected to each other via a communication interface, for example via a backbone.
  • the communication interface may in turn be connected to the / a central element.
  • the overall network comprises a central element
  • all identifiers of network elements in the overall network or in a network comprising at least the first and the further subnetwork are communicated to the latter.
  • the central element is also at least for the network elements in the first (and / or further) subnet an assignment of the associated identifiers network to the corresponding part (in which the belonging to the identifier network element is involved) communicated; It is advantageous if the central element is even informed of such an assignment for each of the network elements in the overall network.
  • the central element can in each case communicate to the first (and possibly the further) control entity exactly (exclusively) those identifiers which characterize network elements contained in the first (or further) subnetwork.
  • the first or the further set of possible identifiers can then be composed accordingly from the respective identifiers.
  • the first control entity can assume the function of this function analogously.
  • Set of possible identifiers in each case all identifiers of network elements that are integrated in the overall network or in a network that includes the first and the further subnet. If the entire network has a central element, all the identifiers can be communicated to it. The central element can then forward all the identifiers to the first and / or the further control entity. Alternatively, for example, all the identifiers can be communicated to the first control entity, and / or it can forward all of these identifiers to the further control entity instead of a central element.
  • no additional identifiers i.e., no identifiers that do not characterize a network element represented in the overall network
  • no additional identifiers are communicated to the central element or the first and / or further control entity.
  • the number of identifiers in the first or further set of possible identifiers is then relatively small, which facilitates the assignment of addresses, because if necessary, for example, a few query messages must be sent.
  • the further control entity is notified of a (preferably each) identifier from which the first control entity is already aware (for example by a message in response to a suitable query message) that it is a network element in the first part characterized network.
  • the first control entity either directly to the other control entity to send a message (for example via a communication interface), or the first control entity can send such a message to a central element (if one exists in the overall network), and the central element in turn inform the other controller.
  • the further control entity no longer needs to interrogate the identifier associated with the network element already found in the first subnetwork. This can change the ad- accelerate the procurement process in the other subnetwork. If necessary, identifiers of several network elements can be combined in the message.
  • the first control entity is informed analogously of an identifier whose associated network element was found in the further subnetwork.
  • the first control entity can query the identifiers in the first sentence in the order determined by a descending number size, while the other control entity follows the ascending number size when querying.
  • the control authorities may start the query with different identifiers.
  • a large number of further possible different search strategies can be used by the two control instances in each case.
  • the first and the further control entity can start to send polling messages at different times.
  • the further control entity can only start polling when the first control entity has already identified all the network elements in the first subnet, and the reverse case is possible analogously.
  • the respective start times can be determined on the basis of characteristics of the first and the further subnetwork. Includes, for example, the first one
  • Subnetwork more network elements than the other subnetwork, and include both the first and the further set of possible identifiers all identifiers of network elements from the first and the other subnet, it may be advantageous if first the first control entity with the interrogation of Identifiers begins, and / or even completes the interrogation of identifiers before the further control instance begins.
  • the query in different order and / or at different times can ensure that the two control entities at least temporarily ask in different search spaces of identifiers for identifiers. For example, in this way a message about a discovery of a network element in the first part network reach the other control entity before it has already queried the corresponding identifier itself. The further control entity can then omit the corresponding identifier during the query. In this way, the number of unnecessary queries in the entire network can be reduced, which can mean time savings in address assignment.
  • the reverse case is analogous.
  • the respective start time from which the corresponding waiting time expires before a network element sends a message to a control entity in its network can be set differently for the first and the further subnetwork.
  • Figure 1 exemplifies a network to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 shows an overall network with two separate subnetworks in which the invention can be applied.
  • FIG. 3 shows a possible address initialization with identification query by the control entity.
  • FIG. 4 shows an address initialization with block processing and identification query.
  • Figure 5 shows an address initialization in which the address is sent with the ID query.
  • FIG. 6 shows an address initialization with address announcement in advance.
  • FIG. 7 shows a possible address initialization, in which the identifier is a specific waiting time.
  • the network 1 shown in FIG. 1 has a control entity 10, a plurality of network elements 101, 102, 103, 104, 105, 110 and a common communication medium 11, via which the network elements and the control entity can communicate with one another.
  • the network elements 101, 102 and 103 have an identifier 1012, 1022 and 1032, respectively, and are assigned addresses 101 1, 1021 and 1031 in the network, respectively.
  • the control entity 10 has a set 100 of possible identifiers in the network, which it can query if necessary.
  • the control entity shown has its own address 1001 and a set 107 of possible addresses, which it can optionally assign.
  • FIG. 1 has a control entity 10, a plurality of network elements 101, 102, 103, 104, 105, 110 and a common communication medium 11, via which the network elements and the control entity can communicate with one another.
  • the network elements 101, 102 and 103 have an identifier 1012, 1022 and 1032, respectively, and are assigned addresses 101 1, 1021 and 10
  • an overall network 90 includes a plurality of subnetworks 1000, 2000, each subnetwork having its own control entity 10, 20, respectively.
  • the individual control instances are connected to each other via a suitable communication interface (eg a backbone) 92.
  • the controller 10 may include a block 107 with possible addresses as shown in FIG.
  • the controller entity 20 may include an analog block of possible addresses that it may allocate.
  • the central element 91 can contain a block with possible addresses and specify to the control instances 10 and 20 which addresses from this block they can assign. In each of the
  • Cases may include the address ranges for networks 1000 and 2000, one or more common addresses.
  • control entity 10, 20 there are various ways to tell the control entity 10, 20 which identifiers are available in the network 1000 or 2000: a) Each control entity is informed directly exactly the identifiers that exist in its subnetwork. b) An optional existing central element 91 all identifiers 910 are communicated from the entire network and there is an assignment 920, which identifier is in which subnet. The central element tells each control instance exactly the identifiers that also fall in their subnet. c) Each controller instance is notified directly of all identifiers from the overall network 90. d) An optionally present central element 91 is notified of all identifiers 910 from the entire network, and the central element forwards to each control entity all identifiers that exist in the overall network. The role of the central element 91 can also be assumed by a control entity 10, 20 or the central element can also additionally have a control entity functionality.
  • variants a) and b) can assign suitable addresses directly to the network elements
  • variants c) and d) have the peculiarity that network elements do not necessarily actually have network elements for all identifiers of the overall network that the control entity again has to find out which identifiers actually exist in their network. This can be done in principle by the concepts described above; Examples are set forth with reference to FIGS. 3 to 7.
  • FIG. 2 shows by way of example how the control entity 10 sends the control entity 20 such a message 930.
  • Such messages can be used to prevent a control entity from searching for an identifier that has already been found in another subnetwork. So a temporal advantage can be achieved.
  • This effect can be additionally influenced by (as described above) of each individual control entity another start value (with which the interrogation of the identifiers should be started) and / or another start time and / or another search strategy (eg search order) is specified.
  • FIGS. 3 to 7 show how the control entity 10 and the network elements 101 and 102 exchange messages in the course of time t.
  • the control entity 10 has a set of possible identifiers 100.
  • the control entity and network elements can be combined to form a common identifier. or a common further subnetwork of an overall network. In the associated network or subnet other, not shown network elements may be present; In an alternative embodiment, fewer network elements may be present than shown in the figures.
  • the respective matching features are provided with the same reference numerals and are explained in the description of Figure 3.
  • the respective identifier of the network elements can be, for example, a globally unique EUL address or a random number generated autonomously by each network element. In the latter
  • the random number range (from which a random number is drawn) may optionally be suitably limited, for example on the basis of collisions that have occurred from a previous address allocation process and / or on the basis of a (maximum) number of network elements present in the network, if this is known.
  • the control entity starts to send query messages 201 and 202 to the network elements, in which it polls different identifiers one after the other in order to know which identifiers are present in the network.
  • the controller instance works through a known set of possible identifiers. If, as in the case of the interrogation message 201, a queried identifier does not exist in the network, after a certain time ⁇ t (so-called "timeout"), the next identifier is continued, if the identifier is present in the network, as in the case of the interrogation message 202 At the time ti is received by the associated network element 102, the network element 102 logs back by a message 210. In an embodiment not shown, the timeout is thereby triggered again by this message In the form shown, the timeout is a fixed, even clock If this clock is chosen so large that can be ruled out that the controller still sends a new query message during an address assignment.
  • the controller instance does not have to wait for a timeout to proceed with the method.
  • the process of address initialization for element 102 is completed and the control unit may poll for the next identifier. If an acknowledgment (message 212) is dispensed with, the control unit can continue to send message 203 directly after the message 21 1 has been sent, without waiting for a timeout.
  • the controller entity 10 in the message 21 1 may assign a unique Layer 2 address to the network element. The acceptance of this address is confirmed by the network element in the message 212, wherein the confirmation message can also be dispensed with.
  • the message 210 is sent by the network element 102 at the time of reporting T 0 2. This is done when in a query message (here 202) for the appropriate identifier (here 102) has been asked. Thus, the reporting time T1 0 2 depends on the identifier of the network element 102.
  • the control unit shown sends in the interval clock further query messages 203, 204 and 205, in which they each asks for a different identifier;
  • the controller entity may be arranged to begin polling the network element 102 with the request for further identifiers without waiting for a fixed time interval to elapse.
  • the identifier of the network element 101 is queried at time t 2 . This therefore responds at the time T 10 i, which is thus the reporting time of the network element 101, with the message 213.
  • the network element 101 confirms the identifier.
  • the controller instance assigns an address to the network element.
  • the network element acknowledges acceptance of the address. This message 215 is optional.
  • Addresses are processed one after the other. Thus, a block check is performed. In a first block, all in the network (or in the sentence possible identifiers) existing identifiers by the query messages 201, 202, 203, 204 and 205 and the messages 210 and 213 collected. In a second block, the assignment of the addresses and the confirmation of their transfer takes place with the messages 21 1, 212, 214 and 215.
  • the confirmation messages 212 and 215 may possibly be waived again.
  • a corresponding block processing takes place with inserted address assignment. Not all the identifiers available in the network (or in the set of possible identifiers), but only a predetermined number of such identifiers are queried in the first block. In the second block, addresses are assigned to the identifiers collected in this way. In further blocks then other identifiers can be processed analogously.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the query messages 401, 402, 403, 404, 405 and 406 not only each inquire whether a specific identifier is present in the network, but by default also contain the corresponding address to be assigned next.
  • the network elements 101 and 102 with the corresponding identifier must only confirm in the messages 410 and 41 1 that the corresponding address has been accepted.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the address to be assigned next is respectively announced in a message 501 or 502 in the network.
  • the query messages 201 to 205 then again only need to ask for the respective identifier. If the identifier is suitable, the network elements 102 and 101 at the reporting times T 10 2 and T 10 i send the messages 212 and 215, respectively, in which they confirm the acceptance of the respective address.
  • the addresses are assigned in a specific order known to the network elements in advance.
  • messages 501 and 502 may be omitted in the flow shown in FIG.
  • the messages 212 and 215 may include an indication of the respective identifier.
  • the messages 210 and 213 described above could be the messages; they do not contain any confirmation of the address transfer, but an indication of the identifier.
  • control entity 10 knows the exact number of network elements in the network or a maximum number of network elements in the network. In these cases, the controller instance may abort the interrogation of the identifiers after the appropriate number of network elements are found. So you do not need to work through the complete set of possible identifiers. For example, in the examples above, after the network element 101, the control entity could abort polling of other identifiers if it knows that the number of network elements is limited to two.
  • the order in which the individual identifiers are queried can be selected differently for different embodiments. Also, the order in which the addresses are assigned can be suitably selected. For example, the amount of addresses to be allocated may begin at 0 and continue in ascending order to minimize the necessary address space.
  • the addresses may be assigned according to a mechanism which ensures that between every two addresses the minimum
  • FIG. 7 shows a message exchange according to a further embodiment of the present invention.
  • the identifier of the network elements corresponds in each case to a specific waiting time.
  • the control entity starts the address initialization process with the message 600 addressed to all network elements in the network. From this start signal, each network element waits for the waiting time corresponding to its identifier.
  • the controller instance keeps monitoring the communication channel and waits for incoming messages.
  • a network element may then extend the latency by the time that the channel (for previous address assignments of other network elements) is used. Thus it can be avoided that a first network element transmits and at a second network element the
  • the time interval in which the waiting time is changed by one unit is preferably chosen to be at least so large that at least the messages 601, 602 and 603 can be exchanged.
  • the network element 102 has the waiting time Ati 0 2- After its expiry, the network element 102 sends the message 601 to the control entity at the time of reporting T 10 2 and reports therein the expiry of their own waiting time. The controller then sends in the message 602 the address assigned to the network element 102, whose acceptance confirms the network element in the message 603. Analogously, after expiration of its waiting time At 10 i, the network element 101 sends a message 604, to which an address is assigned in the message 605, whose acceptance confirms it in the message 606. The confirmation messages 603 and 606 may be omitted.
  • a maximum waiting time t M is provided, after which the process ends. If the controller instance knows the number of network elements in the network, the process can end alternatively, if all Network elements were found. In this way, the address initialization process can be shortened. If the network is a subnet in an overall network with one or more other subnets, another such maximum latency may be provided for the other subnet (s).
  • the respective waiting time can for example be calculated on the basis of EUL addresses or on the basis of a random number. It can be provided that not the entire range of identifiers, but only a part of the same is interpreted as waiting time.
  • a 48-bit EUI-48 address can be divided into a 24-bit wide manufacturer identifier and a 24-bit wide range, which may be distributed individually by the manufacturer. If one can safely assume that there are only network elements with a specific manufacturer ID in a network, then it is not necessary to distribute 2 48 identifiers on the time axis but only 2 24 identifiers.
  • the embodiments in which the identifier corresponds to a specific waiting time can be combined with an address announcement in advance or else an announcement of the order of the addresses to be assigned.
  • the controller instance from the past Time between the start of the award process and the receipt of a message on the identifier of a network element can close (for example, by the introduction of time slots).
  • the control entity has the information of which network element (with which identifier) it has received a message without an identifier from the network element must be sent explicitly.

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Adressinitialisierung in einem Netzwerk (1), das eine Steuerungsinstanz (10) und mindestens ein Netzwerkelement (101, 102, 103, 110) aufweist. Das Netzwerkelement ist durch eine Kennung (1012, 1022) charakterisiert. Die Steuerungsinstanz weist dem Netzwerkelement basierend auf der charakterisierenden Kennung eine Adresse (1011, 1021, 1031 ) zu. Die das Netzwerkelement charakterisierende Kennung gehört zu einem Satz (100) mit einer oder mehreren möglichen Kennung/en, der der Steuerungsinstanz bekannt ist oder mitgeteilt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Netzwerk (1), das eingerichtet ist, das genannte Verfahren auszuführen, ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln zum Ausführen von Verfahrensschritten sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm.

Description

Beschreibung Titel
Adressinitialisierung in Netzwerken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressinitialisierung in einem Netzwerk, wie beispielsweise einem Kommunikationssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Netzwerk, ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens und ein oder mehrere maschinenlesbare Speichermedien, auf dem bzw. denen Instruktionen zum Ausführen des Verfahrens gespeichert sind.
Stand der Technik
In vielen Netzwerken können mehrere Knoten über ein gemeinsames Kommunikationsmedium bzw. -System miteinander kommunizieren. Dem OSI- Schichtenmodell zufolge werden die Funktionen der Kommunikation in sieben aufeinanderliegende Abstraktionsschichten eingeteilt. Die sogenannte Sicherungsschicht (auch als„Schicht 2" bezeichnet) regelt dabei insbesondere den Zugriff der Knoten auf das Kommunikationsmedium. Ein bestimmter Knoten eines solchen Kommunikationssystems kann üblicherweise explizit von einem anderen Knoten angesprochen werden. Dies ist unter anderem erforderlich, falls der Zugriff auf das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium mit Hilfe eines Token- oder Pollingverfahrens realisiert wird. Typischerweise besitzt jedes an dem Kommunikationsmedium angeschlossene Gerät hierzu eine sogenannte Schicht 2-Adresse.
Um eine eindeutige Adressierung auf Schicht 2 realisieren zu können, ist es wichtig, dass die verwendeten Schicht 2-Adressen zumindest auf dem Link, auf dem die jeweiligen Adressen eingesetzt werden, eindeutig sind.
Häufig werden die vom„Institute of Electrical and Electronics Engineers" (IEEE) verwalteten sogenannten EUI-48- oder EUI-64-Adressen verwendet. Diese Adressen haben den Anspruch der weltweiten Eindeutigkeit. Damit besteht bei ihrer Verwendung die Möglichkeit, die Adresse fest (bspw. während eines Produkti- onsschritts) im Gerät zu speichern, ohne dadurch einen potentiellen Adresskonflikt zu generieren.
Die globale Eindeutigkeit erfordert allerdings, dass die Adressen selbst entspre- chend lang sind: So ist jede EUI 48-Adresse durch 48 Bit gegeben, bei EUI 64-
Adressen sind es 64 Bit. Durch lange Adressen erhöht sich tendenziell die Übertragungszeit, was einen erhöhten Energieverbrauch nach sich zieht.
In drahtlosen, aber auch in drahtgebundenen Kommunikationssystemen, in de- nen besonders auf eine energiesparende Gesamtsystemoptimierung geachtet werden muss, kann es vorteilhaft sein, dass kürzere Adressen eingesetzt werden, die dann lediglich in demjenigen Teilbereich (Link) eines Netzes auf der Sicherungsschicht eindeutig sind, in dem sie verwendet werden. Ein weiterer Vorteil kürzerer Adressen besteht darin, dass durch die Verringerung der damit be- nötigten Übertragungszeit das Medium kürzere Zeit belegt ist und somit ggf. der
Gesamtdatendurchsatz / die Leistungsfähigkeit des Systems besser wird. In den meisten Fällen werden Adressen, die nur auf einem Link eindeutig sind, von einer Steuerungseinheit zentralisiert vergeben. Da bei solchen Adressoptimierungen die globale Eindeutigkeit der Adresse in der
Regel nicht gegeben ist, ist es nicht sinnvoll, diese kürzeren Adressen bereits während des Produktionsprozesses festzulegen. Vielmehr sehen die genutzten Protokolle oftmals vor, dass die Netzwerkelemente die zu verwendenden Schicht 2-Adressen erst während des normalen Betriebs dynamisch aushandeln.
Ein Beispiel dafür bietet die Bluetooth-Technologie, die auf dem Standard IEEE802.15.1 basiert: Das bei Bluetooth übliche Jnquiry-Verfahren" bietet die Möglichkeit, einen Kontakt zwischen einander unbekannten Bluetooth-Geräten herzustellen. Dafür werden von einem ersten Gerät in einem Netzwerk (einem „Master) sogenannte nquiry '-Nachrichten ausgesendet. Ein zweites Gerät
(„Slave"), das eine„Inquiry -Nachricht aufgrund der verwendeten Frequenz empfangen konnte, antwortet mit einer sogenannten Jnquiry Response '-Nach rieht. Diese Jnquiry Response' -Nachricht enthält eine Kennung, die das zweite Gerät eindeutig identifiziert. Die Kennung kann dann vom ersten Gerät in einem weite- ren Schritt dazu genutzt werden, dem zweiten Gerät eine auf dem Link eindeutige Adresse zuzuweisen, die sich daher zur Adressierung auf Schicht 2 eignet.
Prinzipiell ist das Senden der„Inquiry' -Nachricht und der„Inquiry Response"- Nachricht kollisionsbehaftet. Gegebenenfalls muss das Inquiry-Verfahren deshalb wiederholt werden. Das führt dazu, dass dieser Prozess nicht deterministisch ist.
Auf allgemeine Netzwerke ist das Verfahren auch im Hinblick auf die Energiezufuhr nicht ohne Weiteres übertragbar: Bluetooth-Geräte verfügen in der Regel über eine eigene, autarke Energieversorgung. In einem Netzwerk hingegen, bei dem alle Teilnehmer aus einer gemeinsamen Energiequelle versorgt werden, kann das Inquiry-Verfahren nur dann angewandt werden, wenn die akkumulierte Leistungsaufnahme aller Netzwerkteilnehmer kleiner als die verfügbare Spitzenleistung der Quelle unter Berücksichtigung eventueller Verlustleistungen (beispielsweise von einem Bus) ist. Diese Anforderung ist jedoch nicht allgemein erfüllt, sondern kann insbesondere beim Auftreten von Kollisionen verletzt werden. Die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung der Anforderung steigt tendenziell mit zunehmender Teilnehmerzahl an.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Möglichkeiten bereitzustellen, mit denen eine Adressvergabe an Netzwerkelemente (Knoten) vereinfacht und schnell unter Vermeidung gleichzeitiger Zugriffe bei der initialen Verbindungsaufnahme erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren, ein Computerprogramm, ein (oder mehrere) maschinenlesbare/s Speichermedium (-medien) und ein Netzwerk (bzw. Kommunikationssystem) mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 . 12, 13 und 14 vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Adressinitialisierung in einem Netzwerk (wie beispielsweise einem Kommunikationssystem), das eine Steuerungsinstanz und mindestens ein Netzwerkelement aufweist. Das Netzwerkelement ist durch eine Kennung charakterisiert, wie beispielsweise durch einen .Extended Unique Identifier' (EUI), der von der Organisation IEEE vergeben wird. Andere beispielhafte Möglichkeiten für Kennungen sind weiter unten er- wähnt.
Diese Kennung gehört zu einem Satz mit mindestens einer möglichen Kennung, der der Steuerungsinstanz bekannt ist oder im Rahmen des Verfahrens mitgeteilt wird. Der Satz möglicher Kennungen enthält vorzugsweise die Kennung von sol- chen Netzwerkelementen, die potentiell im Netzwerk enthalten sein können, beispielsweise aufgrund einer Konfiguration des Netzwerks. Basierend auf der charakterisierenden Kennung weist die Steuerungsinstanz dem Netzwerkelement eine Adresse zu. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die Steuerungsinstanz die jeweiligen Netzwerkelemente direkt ansprechen kann, weil sie bereits vorab über die Kennung des Netzwerkelements, vorzugsweise sogar über alle Kennungen von in dem Netzwerk enthaltenen Netzwerkelementen, verfügt. Insbesondere kann die Ansprache auf Grundlage der Kennungen erfolgen, so dass vermieden werden kann, dass mehrere Netzwerkelemente der Steuerungsinstanz gleichzeitig eine Meldung (z.B. eine Antwort) senden.
Der Satz der aktuell betrachteten Kennungen ist dabei vorzugsweise eine geeignete Auswahl aus allen theoretisch möglichen Kennungen von Netzwerkelemen- ten. Er kann dabei genau die Kennungen von in dem Netzwerk befindlichen
Netzwerkelementen enthalten. Alternativ kann der Satz auch eine oder mehrere Kennungen umfassen, die zu keinem Netzwerkelement in dem Netzwerk gehören. Vorzugsweise umfasst der Satz der aktuell betrachteten Kennungen etwa die gleiche Größenordnung wie die Anzahl an Netzwerkelementen, die das Netzwerk aufweist oder konfigurationsgemäß maximal aufweisen soll.
Ein Satz möglicher Kennungen, in dem keine oder zumindest möglichst wenige überzählige (d.h. zu keinem Netzwerkelement im Netzwerk gehörige) Kennungen enthalten sind, kann die Adressvergabe erleichtern und/oder beschleunigen, da- für jedoch eine aufwendigere oder systematischere Auswahl der aufzunehmenden möglichen Kennungen erfordern. Ein geeigneter Kompromiss wird vorzugsweise jeweils entsprechend den Erfordernissen der Anwendungen des Verfahrens oder der Verwendung des Netzwerks erfolgen.
Möglichkeiten der Adressvergabe bei Vorliegen eines Satzes mit überzähligen möglichen Kennungen werden weiter unten beschrieben.
Eine Auswahl an Kennungen, die in dem Satz möglicher Kennungen zusammen- gefasst werden, kann zum Beispiel anhand übergeordneter Kriterien erfolgen. Ist - beispielsweise aufgrund des (vorgesehenen) Einsatzgebietes des Netzwerks - klar, dass nur Netzwerkelemente eines (oder mehrerer) bestimmten Typs (bestimmter Typen) und/oder bestimmten Herstellers im Netzwerk vertreten sind oder sein werden, so kann der Satz möglicher Kennungen auf die Menge derjenigen Kennungen beschränkt werden, die Netzwerkelemente des Typs (der Typen) und/oder Herstellers charakterisieren.
Beispielsweise lässt sich eine 48 Bit breite EUI-48 Adresse in eine 24 Bit breite Herstellerkennung und einen 24 Bit breiten Bereich, der vom Hersteller individuell verteilt werden darf, aufteilen. Kann man nun davon ausgehen, dass sich in einem Netzwerk nur Netzwerkelemente mit einer bestimmten Herstellerkennung befinden, kann der Satz möglicher Kennungen auf lediglich 224 (statt 248) Kennungen reduziert werden.
Andere Kriterien, wie im Voraus bekannter Ort der Produktion des Netzwerkelements und/oder vorgesehene Leistungsmerkmale und/oder Funktionalitäten ) der eingesetzten oder potentiellen Netzwerkelemente, können analog für die Auswahl der möglichen Kennungen aus allen denkbaren Kennungen herangezogen werden.
Alternativ kann die Menge der im Netzwerk eingesetzten oder einzusetzenden Netzwerkelemente konkret feststehen. Die jeweiligen Kennungen können dann in dem Satz möglicher Kennungen zusammengefasst werden oder sein, wobei der Satz möglicher Kennungen dann vorzugsweise keine weiteren Kennungen um- fasst.
Die Auswahl der möglichen Kennungen zur Erstellung des Satzes möglicher Kennungen kann während eines Installationsprozesses des Netzwerks oder durch den Installationsprozess getroffen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ganz oder teilweise in Form von Instruktionen auf einem oder mehreren maschinenlesbaren Speichermedium/medien gespeichert sein, das beispielsweise in ein eingebettetes System integriert ist oder von einem solchen verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann es in einem Netzwerk mit einer Steuerungsinstanz und mindestens einem Netzwerkelement implementiert sein. Das erfindungsgemäße Computerprogramm umfasst Programmcodemittel, die einen Computer oder eine Recheneinheit veranlassen, Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, z.B. diejenigen Schritte, die von einer Steuerungsinstanz und/oder einem optional vorhandenen zentralen Element und/oder einem Netzwerkelement auszuführen sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
In einer Ausführungsform ist die Kennung des Netzwerkelements eine global eindeutige Identifikationsnummer wie beispielsweise eine EU 1-48- oder EUI-64- Adresse. Dies hat den Vorteil einer einfachen Implementierung des Verfahrens, weil die genannten Adressen oft bereits bei der Herstellung eines Netzwerkelements festgelegt sind und von diesem abgerufen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kennung des mindestens einen Netzwerkelements in Form einer spezifischen Wartezeit gegeben, die nach einem Startzeitpunkt ablaufen muss, ehe das Netzwerkelement eine Meldung an die Steuerungsinstanz zu senden hat. Der Startzeitpunkt kann beispielsweise von der Steuerungsinstanz oder von einer übergeordneten Einheit (z.B. einem zentralen Element in einem das Netzwerk umfassenden Gesamtnetzwerk) gesetzt werden. Durch die Meldung erfährt die Steuerungsin- stanz, dass das Netzwerkelement mit der spezifischen Wartezeit in dem Netzwerk vorhanden ist. Da die Wartezeit spezifisch für das Netzwerkelement ist, kann vermieden werden, dass mehrere Netzwerkelemente gleichzeitig eine Meldung an die Steuerungsinstanz senden. Es kann ggf. vorteilhaft sein, sicherzustellen, dass die minimale Differenz zweier beliebiger Wartezeiten größer ist als die Zeitdauer, die ein Knoten zur Übertragung der Meldung an die Steuerungsinstanz benötigt. Bei der Verwendung von CSMA ist die Differenz vorzugsweise mindestens so groß, dass ein zuverlässiges Carrier Sensing möglich ist
Die für das Netzwerkelement spezifische Wartezeit kann beispielsweise aus einer global eindeutigen Identifikationskennung des Netzwerkelements oder aus einer autark vom Netzwerkelement generierten Zufallszahl bestimmt werden. Im letzteren Fall kann durch Wahl eines geeignet großen Zufallszahlenraums die Wahrscheinlichkeit dafür klein gehalten werden, dass mehrere Netzwerkelemente im Netzwerk dieselbe Kennung haben.
In einer Ausführungsform verfügt die Steuerungsinstanz über eine Zuordnung der als spezifische Wartezeiten geführten Kennungen im Satz möglicher Kennungen zu jeweils einer EUl-Adresse oder Seriennummer des jeweiligen Netzwerkelements.
Vorteilhaft ist es, wenn im Netzwerk gegebenenfalls ebenfalls vorhandene Netzwerkelemente ebenfalls jeweils durch eine Kennung charakterisiert sind. Vorzugsweise ist diese Kennung jeweils vom selben Typ wie die des mindestens einen Netzwerkelements, beispielsweise also ebenfalls eine Identifikationsnummer (z.B. eine EUl-Adresse) oder ebenfalls eine spezifische Wartezeit.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verifiziert die Steuerungsinstanz das Vorhandensein des mindestens einen Netzwerkelements in dem Netzwerk anhand dessen Kennung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinheit sogar für jede Kennung im Satz der möglichen Kennungen prüft, ob im Netzwerk ein Netzwerkelement vorhanden ist, das von der jeweiligen Kennung charakterisiert wird. Falls der Satz möglicher Kennungen mehr Kennungen umfasst als Netzwerkelemente im Netzwerk vorhanden sind, kann die Steuerungsinstanz auf diese Weise sukzessive die im Netzwerk befindlichen Netzwerkelemente herausfinden, beispielsweise um ihnen sodann eine Adresse zuzuweisen.
Im Fall, dass das Netzwerk grundsätzlich so konfiguriert ist, dass der Satz möglicher Kennungen nur Kennungen von im Netzwerk befindlichen Netzwerkelementen umfasst, bedeutet die Prüfung eine Sicherung gegen fehlerhafte Daten oder sich im Netzwerk ändernde Voraussetzungen, wie zum Beispiel einen Ausfall ei- nes Netzwerkelements.
Die Prüfung kann durch ein Versenden von Abfragenachrichten erfolgen, die die Steuerungsinstanz im Netzwerk verbreitet. Jede dieser nacheinander versandten Abfragenachrichten kann nach einer eigenen Kennung fragen, die im Satz mögli- eher Kennungen enthalten ist. Ein Netzwerkelement, das eine Abfragenachricht erhält, in der nach der das Netzwerkelement charakterisierenden Kennung gefragt wird, kann innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums eine Meldung an die Steuerungsinstanz senden und dieser damit seine Existenz im Netzwerk anzeigen.
In bestimmten Zeitabständen (Taktimpulsen) kann die Steuerungsinstanz mit solchen Abfragenachrichten jeweils eine andere Kennung des Satzes möglicher Kennungen abfragen. Stimmt dann die Kennung des mindestens einen Netzwerkelements mit der zuletzt abgefragten überein, sendet das Netzwerkelement zu einem Meldezeitpunkt eine Meldung an die Steuerungsinstanz. Der Meldezeitpunkt liegt vorzugsweise in einem Zeitintervall vorgegebener Länge ab dem Versenden der letzten (also der passenden) Abfragenachricht durch die Steuerungsinstanz. Das Zeitintervall kann so vorgegeben sein, dass es dem Netzwerkelement erlaubt, die entsprechende Abfragenachricht zu empfangen, zu er- kennen, dass die abgefragte mögliche Kennung der eigenen Kennung entspricht und eine geeignete Meldung zu generieren und an die Steuerungsinstanz zu senden. Das Zeitintervall ist vorzugsweise kleiner als ein Abfragetakt, nämlich so klein, dass die Meldung von der Steuerungsinstanz empfangen wird, bevor diese eine neue Abfragenachricht (mit einer neuen möglichen Kennung) versendet. in einer Ausführungsform ist die Steuerungsinstanz eingerichtet, die Kennung des Netzwerkelements beispielsweise daraus zu bestimmen, dass sie die Meldung in einem Zeitintervall vorgegebener Länge nach dem Versenden der ent- sprechenden (passenden) Abfragenachricht empfängt. Alternativ kann die Meldung selbst eine Angabe der Kennung des Netzwerkelements enthalten.
Umfasst das Netzwerk weitere Netzwerkelemente, so kann die Zuordnung der Adresse sogleich, also noch vor dem Versenden einer weiteren Abfragenachricht durch die Steuerungsinstanz erfolgen. Alternativ können erst alle Kennungen des
Satzes möglicher Kennungen abgefragt werden. In einer weiteren Alternative nimmt die Steuerungsinstanz eine alternative Blockabfertigung vor, indem die Adresszuordnung erfolgt, wenn die Steuerungsinstanz eine vorgegebene Anzahl an Kennungen abgefragt hat, oder nachdem eine vorgegebene Anzahl von Netzwerkelementen gefunden wurde, die über abgefragte Kennungen verfügen, und indem nach der Adresszuordnung entsprechend blockweise weitere Kennungen aus dem Satz möglicher Kennungen abgefragt und Adressen zugeordnet werden.
Der Steuerungsinstanz kann die tatsächliche Anzahl von Netzwerkelementen in dem Netzwerk bekannt sein oder von einer übergeordneten Einheit (wie beispielsweise einer zentralen Instanz wie der oben erwähnten) mitgeteilt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungsinstanz das Versenden von Abfragenachrichten einstellt, sobald sie von jedem der Netzwerkelemente eine Meldung bekommen hat, mit der die entsprechende Kennung direkt oder indirekt bestätigt wird. In diesem Fall brauchen nicht alle Kennungen des Satzes möglicher Kennungen abgefragt zu werden.
Die jeweilige Meldung des Netzwerkelements kann eine Angabe der Kennung des Netzwerkelements enthalten. Auf diese Weise kann die Steuerungsinstanz davon in Kenntnis gesetzt werden, dass das Netzwerkelement im Netzwerk vorhanden ist und dass gerade ihm die Adresse zugeordnet wird. Alternativ kann die Steuerungsinstanz eingerichtet sein, die Kennung aus dem Zeitpunkt zu schließen, zu dem sie die Meldung erhält. Alternativ oder zusätzlich kann die Meldung eine Bestätigung dafür enthalten, dass das Netzwerkelement die Adresse übernimmt. Alternativ kann eine solche Bestätigung separat in einer weiteren Mitteilung gesendet werden.
Die Meldung kann eine Angabe darüber enthalten, welche Adresse das Netzwerkelement übernommen hat. Dadurch kann beispielsweise durch einfache Plausibilitätsprüfungen eine höhere Zuverlässigkeit erreicht werden.
Die erste Adresse kann dem Netzwerkelement auf die Meldung hin durch eine Mitteilung von der Steuerungsinstanz zugewiesen werden. Das Netzwerkelement kann daraufhin in einer weiteren Nachricht die Übernahme der Adresse bestätigen.
Alternativ kann die Steuerungsinstanz die Adresse dem Netzwerkelement noch vor dem Meldezeitpunkt mitteilen. Umfasst das Netzwerk ein oder mehrere weitereis) Netzwerkelement/e, kann die Steuerungsinstanz nach Erhalt der Meldung eine neue Adresse im Netzwerk bekanntmachen. Einem Netzwerkelement, dessen Meldezeitpunkt gekommen ist, kann dann diese neue Adresse zugeordnet werden.
In einer Ausführungsform werden die zu vergebenden Adressen in einer bestimmten Reihenfolge bereits zu Beginn der Adressinitialisierung im Netzwerk bekanntgegeben. Dies ist weiter unten näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Netzwerk mehrere Netzwerkelemente. Das oben genannte (mindestens eine) Netzwerkelement ist dann ein erstes Netzwerkelement mit einer ersten Kennung, das zu einem ersten Meldezeitpunkt eine erste Meldung an die Steuerungsin- stanz sendet. Dem ersten Netzwerkelement wird eine Adresse zugeordnet, die hier als erste Adresse bezeichnet wird. Ein zweites Netzwerkelement verfügt ebenfalls über eine Kennung, die wie die erste Kennung eine der oben beschriebenen Ausprägungen haben kann und hier als zweite Kennung bezeichnet wird. Das zweite Netzwerkelement sendet gemäß dieser Ausführungsform zu einem Meldezeitpunkt, der hier als zweiter Meldezeitpunkt bezeichnet wird, eine Meldung, die hier eine zweite Meldung genannt wird, an die Steuerungsinstanz. Dem zweiten Netzwerkelement wird eine Adresse zugeordnet, die hier als zweite Ad- resse bezeichnet wird.
Dabei hängt der zweite Meidezeitpunkt von der zweiten Kennung ab. Er kann vor oder nach dem ersten Meidezeitpunkt liegen. Welche Adresse dem ersten Netzwerkelement und/oder welche Adresse dem zweiten Netzwerkelement zugeord- net wird, hängt in dieser Ausführungsform vorzugsweise von der zeitlichen Reihenfolge der beiden Meldezeitpunkte ab.
Beispielsweise kann in dem Netzwerk (z.B. in der Steuerungsinstanz) eine Liste von möglichen Adressen gespeichert sein, die bei der Zuordnung in einer be~ stimmten Reihenfolge abgearbeitet werden. Liegt der erste Meidezeitpunkt dann vor dem zweiten, so wird dem ersten Netzwerkelement entsprechend eine Adresse zugeordnet, die in der Reihenfolge vor der zweiten Adresse kommt; Analoges gilt für den umgekehrten Fall. Die Reihenfolge kann dem ersten und dem zweiten Netzwerkelement bereits vorab bekannt sein oder beispielsweise zu Beginn der Adressinitialisierung bekanntgegeben werden. In beiden Fällen kann das erste Netzwerkelement, sofern der erste Meidezeitpunkt vor dem zweiten liegt, die erste noch nicht vergebene Adresse der Reihenfolge übernehmen, ohne dass ihm die Zuweisung erst mitge- teilt werden müsste. Vorzugsweise sendet das erste Netzwerkelement dann die erste Meldung (oder eine weitere Mitteilung, die gleichzeitig oder kurz darauf, d.h. bevor ein weiterer Schritt bei der Adressinitialisierung vorgenommen wird, versendet wird) auch an das zweite Netzwerkelement, vorteilhafterweise sogar an alle Netzwerkelemente im Netzwerk, oder an alle Netzwerkelemente, denen noch keine Adresse zugewiesen wurde. Auf diese Weise wissen die anderen
Netzwerkelemente, dass die genannte Adresse bereits vergeben ist und ihnen die entsprechend nächste Adresse zugeordnet wird, wenn ihr Meidezeitpunkt der nächste ist. Oder der erste Knoten sendet eine Mitteilung an die Steuerungsinstanz und diese generiert eine neue Meldung an alle Knoten, dass eine weitere oder die genannte Adresse vergeben ist und die nächste Adresse entsprechend zugeordnet wird.
Die Zuordnung der ersten Adresse zum ersten Netzwerkelement kann unmittel- bar nach dem Versenden der ersten Meldung erfolgen oder abgeschlossen werden. Liegt der erste Meldezeitpunkt vor dem zweiten, so kann die Zuordnung insbesondere vor dem zweiten Meldezeitpunkt erfolgen, gegebenenfalls auch noch vor dem Versenden einer weiteren Abfragenachricht durch die Steuerungsinstanz.
Alternativ kann die Adressinitialisierung analog zum oben erläuterten Fall blockweise durchgeführt werden. Insbesondere kann im Fall, dass der erste Meldezeitpunkt vor dem zweiten liegt, die erste Adresse dem ersten Netzwerkelement erst nach dem zweiten Meldezeitpunkt zugeordnet werden.
Alle genannten Ausführungsformen eignen sich für eine Verwendung in Netzwerken mit mehreren Netzwerkelementen, die jeweils eine gemeinsame Energieversorgung haben können. Sie sind insbesondere für die Adressinitialisierung auf der Sicherungsschicht geeignet, also für den Fall, dass die Adresse eine Schicht 2- Adresse ist (bzw. dass die Adressen Schicht 2 -Adressen sind). Es sind jedoch auch andere Anwendungen möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Netzwerk ein erstes Teilnetz eines Gesamtnetzwerkes, das mindestens ein weiteres Teilnetz mit mindestens einer Steuerungsinstanz und einem Netzwerkelement umfasst. Auch dieser Steuerungsinstanz ist dabei ein Satz möglicher Kennungen bekannt, oder er wird ihr mitgeteilt. Je nachdem, ob Netzwerkelement, Steuerungsinstanz und Satz möglicher Kennungen von dem ersten oder dem weiteren Teilnetz gemeint sind, werden sie in der folgenden Beschreibung jeweils mit dem Attribut„erste/s/r" bzw.„weitere/s/r" versehen. Die weitere Steuerungsinstanz weist dem weiteren (mindestens einen) Netzwerkelement basierend auf einer dieses Netzwerkelement charakterisierenden Kennung eine (hier auch als„weitere" bezeichnete) Adresse zu. Dabei kann die weitere Steuerungsinstanz gemäß einer der oben beschriebenen Vorgehensweisen verfahren. Vorzugsweise sind das erste und das weitere Teilnetz disjunkt, weisen also keine gemeinsamen N etzwerke lern en te auf. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Gesamtnetz ein zentrales Element auf, mit dem die erste und die weitere Steuerungsinstanz jeweils kommunizieren können. Alternativ oder zusätzlich können die Steuerungsinstanzen über eine Kommunikationsschnittstelle miteinander verbunden sein, beispielsweise über einen Backbone. Die Kommunikationsschnittstelle kann ihrerseits mit dem/einem zentralen Element verbunden sein. Jede dieser Möglichkeiten erlaubt eine Kopplung der beiden Teilnetze. So kann beispielsweise eine Auswahl der jeweiligen Sätze möglicher Kennungen und/oder die Zuweisung einer jeweiligen Adresse zu den Netzwerkelementen erleichtert und/oder koordiniert werden.
Umfasst das Gesamtnetz ein zentrales Element, werden diesem in einer vorteilhaften Ausführungsform alle Kennungen von Netzwerkelementen in dem Gesamtnetz oder in einem Netz, das zumindest das erste und das weitere Teilnetz umfasst, mitgeteilt. Vorteilhafterweise wird dem zentralen Element darüber hinaus mindestens für die Netzwerkelemente im ersten (und/oder weiteren) Teil netz eine Zuordnung der zugehörigen Kennungen zu dem entsprechenden Teil netz (in das das zu der Kennung gehörige Netzwerkelement eingebunden ist) mitgeteilt; vorteilhaft ist es, wenn dem zentralen Element sogar für jedes der Netzwerkelemente im Gesamtnetz eine derartige Zuordnung mitgeteilt wird. Das zentrale Element kann der ersten (und ggf. der weiteren) Steuerungsinstanz jeweils genau (ausschließlich) diejenigen Kennungen mitteilen, die im ersten (bzw. weiteren) Teilnetz enthaltene Netzwerkelemente charakterisieren. Der erste bzw. der weitere Satz möglicher Kennungen kann sich dann entsprechend aus den jeweiligen Kennungen zusammensetzen. Anstelle des zentralen Elements kann beispielsweise die erste Steuerungsinstanz analog dessen diesbezügliche Funktion übernehmen.
Die Kenntnis der in dem jeweiligen Teilnetz vorhandenen Netzwerkelemente (bzw. der sie charakterisierenden Kennungen) erlaubt der entsprechenden Steu- erungsinstanz, die Netzwerkelemente für die Adresszuweisung direkt anzusprechen. Dadurch können Kollisionen vermieden und der Adresszuweisungsprozess beschleunigt werden. In einer alternativen Ausführungsform enthalten der erste und/oder der weitere
Satz möglicher Kennungen jeweils sämtliche Kennungen von Netzwerkelementen, die in dem Gesamtnetz oder in einem Netz, das das erste und das weitere Teilnetz umfasst, eingebunden sind. Weist das Gesamtnetz ein zentrales Element auf, können diesem die sämtlichen Kennungen mitgeteilt werden. Das zent- rale Element kann die sämtlichen Kennungen dann an die erste und/oder die weitere Steuerungsinstanz weiterleiten. Alternativ können beispielsweise der ersten Steuerungsinstanz die sämtlichen Kennungen mitgeteilt werden, und/oder sie kann diese sämtlichen Kennungen anstelle eines zentralen Elements an die weitere Steuerungsinstanz weiterleiten.
Vorzugsweise werden dem zentralen Element bzw. der ersten und/oder weiteren Steuerungsinstanz keine zusätzlichen Kennungen (d.h. keine Kennungen, die kein im Gesamtnetz vertretenes Netzwerkelement charakterisieren) mitgeteilt.
Die Anzahl der Kennungen im ersten bzw. weiteren Satz möglicher Kennungen ist dann relativ klein, was die Adressvergabe erleichtert, weil ggf. zum Beispiel wenige Abfragenachrichten versandt werden müssen.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die weitere Steuerungsinstanz von einer (vorzugsweise jeder) Kennung in Kenntnis gesetzt wird, von der der ersten Steue- rungsinstanz (beispielsweise durch eine Meldung als Antwort auf eine passende Abfragenachricht) bereits bekannt ist, dass sie ein Netzwerkelement im ersten Teil netz charakterisiert. Dazu kann die erste Steuerungsinstanz entweder direkt der weiteren Steuerungsinstanz eine entsprechende Nachricht senden (beispielsweise über eine Kommunikationsschnittstelle), oder die erste Steuerungsinstanz kann eine solche Nachricht an ein zentrales Element senden (sofern ein solches im Gesamtnetzwerk vorhanden ist), und das zentrale Element kann seinerseits die weitere Steuerungsinstanz informieren. Falls das erste und das weitere Teil netz disjunkt sind, braucht die weitere Steuerungsinstanz die zu dem im ersten Teilnetz bereits gefundenen Netzwerkelement gehörige Kennung dann nicht mehr selbst abzufragen. Dies kann den Ad- ressvergabeprozess im weiteren Teilnetz beschleunigen. In der Nachricht können ggf. Kennungen von mehreren Netzwerkelementen zusammengefasst sein.
Vorteilhafterweise wird die erste Steuerungsinstanz analog von einer Kennung informiert, deren zugehöriges Netzwerkelement im weiteren Teilnetz gefunden wurde.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der sowohl die erste als auch die weitere Steuerungsinstanz in ihrem jeweiligen Teilnetz wie oben beschrieben
Abfragenachrichten verbreiten, dabei aber Kennungen aus dem ersten bzw. weiteren Satz möglicher Kennungen in unterschiedlicher Reihenfolge abfragen.
Sind die Kennungen beispielsweise jeweils in Form einer Zahl gegeben, kann die erste Steuerungsinstanz die Kennungen im ersten Satz in der Reihenfolge abfragen, die durch eine absteigende Zahlengröße bestimmt ist, während die weitere Steuerungsinstanz beim Abfragen der aufsteigenden Zahlengröße folgt. Alternativ oder zusätzlich können die Steuerungsinstanzen die Abfrage mit unterschiedlichen Kennungen beginnen. Eine Vielzahl von weiteren möglichen unterschiedli- chen Suchstrategien kann von den beiden Steuerungsinstanzen jeweils angewandt werden.
Alternativ oder zusätzlich können die erste und die weitere Steuerungsinstanz zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit dem Versenden von Abfragenachrichten be- ginnen. Insbesondere kann die weitere Steuerungsinstanz erst dann mit dem Abfragen beginnen, wenn die erste Steuerungsinstanz bereits alle Netzwerkelemente im ersten Teilnetz identifiziert hat, analog ist der umgekehrte Fall möglich. Die jeweiligen Startzeitpunkte können anhand von Charakteristika des ersten und des weiteren Teilnetzes bestimmt werden. Umfasst beispielsweise das erste
Teilnetz mehr Netzwerkelemente als das weitere Teilnetz, und umfassen sowohl der erste als auch der weitere Satz möglicher Kennungen sämtliche Kennungen von Netzwerkelementen aus dem ersten und dem weiteren Teilnetz, so kann es vorteilhaft sein, wenn zuerst die erste Steuerungsinstanz mit dem Abfragen von Kennungen beginnt, und/oder sogar das Abfragen von Kennungen abschließt, ehe die weitere Steuerungsinstanz damit beginnt.
Die Abfrage in unterschiedliche Reihenfolge und/oder zu unterschiedlichen Zeiten kann dafür sorgen, dass die beiden Steuerungsinstanzen zumindest zeitweise in verschiedenen Suchräumen von Kennungen nach Kennungen fragen. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Nachricht über einen Fund eines Netzwerkelements im ersten Teil netz die weitere Steuerungsinstanz erreichen, bevor sie die entsprechende Kennung selbst schon abgefragt hat. Die weitere Steuerungsinstanz kann die entsprechende Kennung dann bei der Abfrage auslassen. Auf diese Weise kann die Anzahl unnötiger Abfragen im Gesamtnetzwerk reduziert werden, was einen Zeitgewinn bei der Adresszuweisung bedeuten kann. Der umgekehrte Fall ist analog.
Sind die Kennungen als spezifische Wartezeiten der Netzwerkelemente gegeben, kann analog der jeweilige Startzeitpunkt, ab dem die entsprechende Wartezeit abzulaufen hat, ehe ein Netzwerkelement eine Meldung an eine Steuerungsinstanz in seinem Netzwerk sendet, für das erste und das weitere Teilnetz unterschiedlich gesetzt werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt beispielhaft ein Netzwerk, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
Figur 2 zeigt ein Gesamtnetzwerk mit zwei separaten Teilnetzwerken, in denen die Erfindung Anwendung finden kann.
Figur 3 zeigt eine mögliche Adressinitialisierung mit Kennungsabfrage durch die Steuerungsinstanz.
Figur 4 zeigt eine Adressinitialisierung mit Blockabfertigung und Kennungsabfrage.
Figur 5 zeigt eine Adressinitialisierung, bei der die Adresse mit der Kennungsabfrage versandt wird.
Figur 6 zeigt eine Adressinitialisierung mit Adressbekanntgabe im Voraus.
Figur 7 zeigt eine mögliche Adressinitialisierung, bei der die Kennung eine spezifische Wartezeit ist.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Das in Figur 1 gezeigte Netzwerk 1 weist eine Steuerungsinstanz 10, mehrere Netzwerkelemente 101 , 102, 103, 104, 105, 1 10 und ein gemeinsames Kommunikationsmedium 1 1 auf, über das die Netzwerkelemente und die Steuerungsinstanz miteinander kommunizieren können. Die Netzwerkelemente 101 , 102 und 103 verfügen über eine Kennung 1012, 1022 bzw. 1032, und es sind ihnen Adressen 101 1 , 1021 bzw. 1031 im Netzwerk zugeordnet. Die Steuerungsinstanz 10 verfügt über einen Satz 100 an möglichen Kennungen im Netzwerk, die sie gegebenenfalls abfragen kann. Ferner verfügt die gezeigte Steuerungsinstanz über eine eigene Adresse 1001 und eine Menge 107 von möglichen Adressen, die sie gegebenenfalls vergeben kann. in dem in Figur 2 dargestellten Aufbau umfasst ein Gesamtnetzwerk 90 mehrere Teilnetze 1000, 2000, wobei jedes Teilnetz seine eigene Steuerungsinstanz 10 bzw. 20 hat. Die einzelnen Steuerungsinstanzen sind dabei über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle (bspw. einen Backbone) 92 miteinander verbunden. Die Steuerungsinstanz 10 kann einen Block 107 mit möglichen Adressen enthalten, wie er in Figur 1 gezeigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsinstanz 20 einen analogen Block mit möglichen Adressen enthalten, die sie vergeben kann. Zusätzlich oder alternativ kann das zentrale Element 91 einen Block mit möglichen Adressen enthalten und den Steuerungsinstanzen 10 und 20 vor- geben, welche Adressen aus diesem Block sie vergeben können. In jedem der
Fälle können die Adressbereiche für die Netzwerke 1000 und 2000 ein oder mehrere gemeinsame Adressen enthalten.
In einem solchen Netzwerk gibt es verschiedene Möglichkeiten, der Steuerungs- Instanz 10, 20 mitzuteilen, welche Kennungen im Netzwerk 1000 bzw. 2000 verfügbar sind: a) Jeder Steuerungsinstanz werden direkt genau die Kennungen mitgeteilt, die in ihrem Subnetzwerk existieren. b) Einem optional vorhandenen zentralen Element 91 werden alle Kennungen 910 aus dem Gesamtnetzwerk mitgeteilt und es besteht eine Zuordnung 920, welche Kennung sich in welchem Teilnetz befindet. Das zentrale Element teilt jeder Steuerungsinstanz genau die Kennungen mit, die auch in deren Teilnetz fallen. c) Jeder Steuerungsinstanz werden direkt alle Kennungen aus dem Gesamtnetzwerk 90 mitgeteilt. d) Einem optional vorhandenen zentralen Element 91 werden alle Kennungen 910 aus dem Gesamtnetzwerk mitgeteilt, und das zentrale Element leitet jeder Steuerungsinstanz alle Kennungen weiter, die im Gesamtnetzwerk vorhanden sind. Die Rolle des zentralen Elements 91 kann auch durch eine Steuerungsinstanz 10, 20 übernommen werden bzw. das zentrale Element kann auch zusätzlich über eine Steuerungsinstanzfunktionalität verfügen.
Während die Steuerungsinstanzen bei den Varianten a) und b) jeweils direkt den Netzwerkelementen geeignete Adressen zuweisen können, besteht bei den Varianten c) und d) die Besonderheit, dass in einem Teilnetz nicht unbedingt zu allen Kennungen des Gesamtnetzwerks auch wirklich Netzwerkelemente vorhanden sind, so dass die Steuerungsinstanz wiederum herausfinden muss, welche Kennungen tatsächlich in ihrem Netzwerk vorhanden sind. Dies kann prinzipiell durch die oben beschriebenen Konzepte bewerkstelligt werden; Beispiele werden in Bezug auf die Figuren 3 bis 7 dargelegt.
Bei der Anwendung einer Variante, bei der Abfragenachrichten versandt werden, ergibt sich ein zeitlicher Vorteil, da der Suchraum entsprechend eingeschränkt ist und nicht der gesamte Bereich der Kennungen abgefragt werden muss.
Zudem ergibt sich in diesem Fall der Vorteil, dass die einzelnen Steuerungsinstanzen über den Backbone 92 miteinander kommunizieren können. So können die Steuerungsinstanzen im Netzwerk einander in einer oder mehreren Nachrichten 930 mitteilen, welche Kennungen schon gefunden wurden. In Figur 2 ist beispielhaft gezeigt, wie die Steuerungsinstanz 10 der Steuerungsinstanz 20 eine solche Nachricht 930 sendet. Durch derartige Nachrichten kann vermieden werden, dass eine Steuerungsinstanz nach einer Kennung sucht, die in einem anderen Teilnetz bereits gefunden wurde. So kann ein zeitlicher Vorteil erzielt werden. Dieser Effekt kann zusätzlich beeinflusst werden, indem (wie oben beschrieben) jeder einzelnen Steuerungsinstanz ein anderer Startwert (mit dem das Abfragen der Kennungen begonnen werden soll) und/oder ein anderer Startzeitpunkt und/oder eine andere Suchstrategie (bspw. Suchreihenfolge) vorgegeben wird.
In den Figuren 3 bis 7 ist dargestellt, wie die Steuerungsinstanz 10 und die Netzwerkelemente 101 und 102 im Ablauf der Zeit t Nachrichten austauschen. Die Steuerungsinstanz 10 verfügt über einen Satz möglicher Kennungen 100. Steuerungsinstanz und Netzwerkelemente können zu einem gemeinsamen er- sten oder einem gemeinsamen weiteren Teilnetz eines Gesamtnetzes gehören. In dem zugehörigen Netzwerk bzw. Teil netz können weitere, nicht dargestellte Netzwerkelemente vorhanden sein; in einer alternativen Ausführungsform können weniger Netzwerkelemente vorhanden sein, als in den Figuren dargestellt ist. Die jeweils übereinstimmenden Merkmale sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen und werden in der Beschreibung der Figur 3 erläutert.
Bei der in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Abfolge kann die jeweilige Kennung der Netzwerkelemente beispielsweise eine global eindeutige EUl-Adresse oder eine autark von jedem Netzwerkelement generierte Zufallszahl sein. Im letzteren
Fall kann der Zufallszahlenbereich (aus dem eine Zufallszahl gezogen wird) gegebenenfalls geeignet eingegrenzt werden, beispielsweise auf Grundlage von aufgetretenen Kollisionen aus einem vorangegangenen Adressvergabeprozess und/oder auf Grundlage einer (maximalen) Anzahl von im Netzwerk vorhandenen Netzwerkelementen, sofern diese bekannt ist.
Gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform beginnt die Steuerungsinstanz damit, Abfragenachrichten 201 und 202 an die Netzwerkelemente zu senden, in denen sie nacheinander verschiedene Kennungen abfragt, um zu erfah- ren, welche Kennungen im Netzwerk vorhanden sind. Dabei arbeitet die Steuerungsinstanz einen ihr bekannten Satz möglicher Kennungen durch. Ist, wie im Fall der Abfragenachricht 201 , eine abgefragte Kennung im Netzwerk nicht vorhanden, wird nach einer bestimmten Zeit At (sogenannter„Timeout") mit der nächsten Kennung fortgefahren. Ist die Kennung im Netzwerk vorhanden, wie im Fall der Abfragenachricht 202, die zum Zeitpunkt ti vom zugehörigen Netzwerkelement 102 empfangen wird, meldet sich das Netzwerkelement 102 durch eine Meldung 210 zurück. In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird der Timeout dabei durch diese Meldung erneut ausgelöst. In der gezeigten Form ist der Timeout ein fester, gleichmäßiger Takt. Vorzugsweise ist dieser Takt dabei so groß gewählt, dass ausgeschlossen werden kann, dass die Steuerungsinstanz noch während einer Adresszuweisung eine neue Abfragenachricht versendet.
In einer alternativen Ausführungsform muss die Steuerungsinstanz nicht auf einen Timeout warten, um mit dem Verfahren fortfahren zu können. Sobald die Nachricht 212 empfangen wird, ist der Prozess der Adressinitialisierung für Element 102 abgeschlossen und die Steuerungseinheit kann die nächste Kennung abfragen. Wird auf eine Bestätigung (Nachricht 212) verzichtet, kann die Steuerungseinheit direkt nach dem Versenden der Nachricht 21 1 mit dem Versenden von Nachricht 203 fortfahren, ohne einen Timeout abzuwarten.
Basierend auf der Rückmeldung 210 kann die Steuerungsinstanz 10 in der Mitteilung 21 1 dem Netzwerkelement eine auf dem Link eindeutige Schicht 2 -Adresse zuweisen. Die Übernahme dieser Adresse wird von dem Netzwerkelement in der Mitteilung 212 bestätigt, wobei auf die Bestätigungsmitteilung auch verzichtet werden kann.
Die Meldung 210 wird vom Netzwerkelement 102 zum Meldezeitpunkt T 02 versendet. Dies erfolgt dann, wenn in einer Abfragenachricht (hier 202) nach der passenden Kennung (hier 102) gefragt worden ist. Somit hängt der Meldezeitpunkt T102 von der Kennung des Netzwerkelements 102 ab.
Nach Ablauf des nächsten Zeitintervalls At sendet die dargestellte Steuerungsinstanz im Intervall-Takt weitere Abfragenachrichten 203, 204 und 205, in denen sie jeweils nach einer anderen Kennung fragt; alternativ kann die Steuerungsinstanz eingerichtet sein, nach der Adresszuweisung an das Netzwerkelement 102 mit der Abfrage weiterer Kennungen zu beginnen, ohne den Ablauf eines festen Zeitintervalls abzuwarten. In der Abfragenachricht 205 wird dabei zum Zeitpunkt t2 die Kennung des Netzwerkelements 101 abgefragt. Dieses antwortet daher zum Zeitpunkt T10i , der damit der Meldezeitpunkt des Netzwerkelements 101 ist, mit der Meldung 213. In ihr bestätigt das Netzwerkelement 101 die Kennung. Mit der Mitteilung 214 ordnet die Steuerungsinstanz dem Netzwerkelement eine Adresse zu. In der Mitteilung 215 bestätigt das Netzwerkelement die Übernahme der Adresse. Diese Mitteilung 215 ist optional.
Die Ausführungsform der Figur 4 unterscheidet sich von der in Figur 3 dargestellten darin, dass das Versenden der Abfragenachrichten und das Zuweisen der
Adressen nacheinander bearbeitet werden. Somit wird eine Blockabfertigung durchgeführt. In einem ersten Block werden dabei alle im Netzwerk (oder im Satz möglicher Kennungen) vorhandenen Kennungen durch die Abfragenachrichten 201 , 202, 203, 204 und 205 sowie die Meldungen 210 und 213 gesammelt. In einem zweiten Block erfolgt die Zuordnung der Adressen und die Bestätigung von deren Übernahme mit den Mitteilungen 21 1 , 212, 214 und 215.
Auf die Bestätigungsmitteilungen 212 und 215 kann unter Umständen wieder verzichtet werden.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt eine entsprechende Blockabferti- gung mit eingeschobener Adresszuweisung. Dabei werden im ersten Block nicht alle im Netzwerk (bzw. im Satz möglicher Kennungen) vorhandenen Kennungen, sondern nur eine vorbestimmte Anzahl solcher Kennungen abgefragt. Im zweiten Block werden für die so gesammelten Kennungen jeweils Adressen zugewiesen. In weiteren Blöcken können dann weitere Kennungen analog verarbeitet werden.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Abfragenachrichten 401 , 402, 403, 404, 405 und 406 nicht nur jeweils abfragen, ob eine bestimmte Kennung im Netzwerk vorhanden ist, sondern standardmäßig auch die entsprechende, als nächstes zu vergebende Adresse enthalten. Die Netzwerkelemente 101 und 102 mit der entsprechenden Kennung müssen in den Meldungen 410 bzw. 41 1 nur noch bestätigen, dass die entsprechende Adresse übernommen wurde.
In Figur 6 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die als nächstes zu vergebende Adresse jeweils in einer Mitteilung 501 bzw. 502 im Netzwerk bekanntge- geben wird. Die Abfragenachrichten 201 bis 205 brauchen dann wieder nur nach der jeweiligen Kennung zu fragen. Bei passender Kennung senden die Netzwerkelemente 102 und 101 zu den Meldezeitpunkten T102 bzw. T10i die Meldungen 212 bzw. 215, in denen sie die Übernahme der jeweiligen Adresse bestätigen.
In einer weiteren Alternative werden die Adressen in einer bestimmten Reihenfolge vergeben, die den Netzwerkelementen im Voraus bekannt ist. In diesem Falle kann in dem in Figur 6 gezeigten Ablauf auf die Mitteilungen 501 und 502 verzichtet werden. in beiden Fällen können die Meldungen 212 und 215 eine Angabe der jeweiligen Kennung enthalten. Alternativ könnten anstelle der Nachrichten 212 und 215 die oben beschriebenen Nachrichten 210 bzw. 213 die Meldungen sein; sie enthal- ten keine Bestätigung der Adressübernahme, aber eine Angabe der Kennung.
Vorteilhaft kann es sein, dass der Steuerungsinstanz 10 die genaue Anzahl von Netzwerkelementen in dem Netzwerk oder eine maximale Anzahl von im Netzwerk befindlichen Netzwerkelementen bekannt ist. In diesen Fällen kann die Steuerungsinstanz das Abfragen der Kennungen gegebenenfalls abbrechen, nachdem die entsprechende Anzahl von Netzwerkelementen gefunden ist. Sie braucht also nicht den kompletten Satz möglicher Kennungen durchzuarbeiten. In den Beispielen zuvor könnte die Steuerungsinstanz beispielsweise nach dem Netzwerkelement 101 das Abfragen weiterer Kennungen abbrechen, wenn sie weiß, dass die Anzahl der Netzwerkelemente auf zwei beschränkt ist.
Die Reihenfolge, in der die einzelnen Kennungen abgefragt werden, kann für verschiedene Ausführungsformen verschieden geeignet gewählt werden. Auch die Reihenfolge, in der die Adressen zugewiesen werden, kann geeignet gewählt werden. Die Menge der zu vergebenden Adressen kann beispielsweise bei 0 beginnen und aufsteigend fortgeführt werden, um den notwendigen Adressraum so klein wie möglich zu halten.
Alternativ oder zusätzlich können die Adressen nach einem Mechanismus verge- ben werden, der sicherstellt, dass zwischen je zwei Adressen der minimale
Hamming-Abstand maximal wird (der Hamming-Abstand zweier Blöcke mit fester Länge (sogenannter Codewörter) ist dabei die Anzahl der unterschiedlichen Stellen). So kann die Wahrscheinlichkeit einer Missinterpretation bei Übertragungsfehlern reduziert werden.
Als Variation der oben beschriebenen Ausführungsformen können Nachrichten gegebenenfalls geeignet kombiniert werden, so dass zwar die gleichen Informationen ausgetauscht werden, aber die Anzahl der dazu benötigten Nachrichten variiert. in Figur 7 ist ein Nachrichtenaustausch gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei entspricht die Kennung der Netzwerkelemente jeweils einer spezifischen Wartezeit. Die Steuerungsinstanz startet dabei zum Zeitpunkt t0 den Adressinitialisierungsprozess mit der Mitteilung 600, die an alle Netzwerkelemente im Netzwerk gerichtet ist. Ab diesem Startsignal wartet jedes Netzwerkelement die seiner Kennung entsprechende Wartezeit ab. Die Steuerungsinstanz beobachtet während der ganzen Zeit den Kommunikationskanal und wartet auf eingehende Meldungen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn nicht nur die Steuerungsinstanz den Kanal beobachtet sondern auch die Netzwerkelemente. Dann kann ein Netzwerkelement bspw. die Wartezeit um die Zeit verlängern, die der Kanal (für vorausgehende Adresszuweisungen anderer Netzwerkelemente) benutzt wird. So kann vermieden werden, dass ein erstes Netzwerkelement sendet und bei einem zweiten Netzwerkelement die
Wartezeit abläuft und es ebenfalls sendet. Andernfalls wird das Zeitintervall, in der die Wartezeit um eine Einheit verändert wird, vorzugsweise mindestens so groß gewählt, dass mindestens die Nachrichten 601 , 602 und 603 ausgetauscht werden können.
Im dargestellten Fall hat das Netzwerkelement 102 die Wartezeit Ati02- Nach deren Ablauf sendet das Netzwerkelement 102 zum Meldezeitpunkt T102 die Meldung 601 an die Steuerungsinstanz und meldet darin den Ablauf der eigenen Wartezeit. Die Steuerungsinstanz sendet daraufhin in der Mitteilung 602 die dem Netzwerkelement 102 zugewiesene Adresse, deren Übernahme das Netzwerkelement in der Mitteilung 603 bestätigt. Analog sendet das Netzwerkelement 101 nach Ablauf seiner Wartezeit At10i eine Meldung 604, auf die hin ihm in der Mitteilung 605 eine Adresse zugewiesen wird, deren Übernahme es in der Mitteilung 606 bestätigt. Auf die Bestätigungsmitteilungen 603 und 606 kann verzichtet werden.
Vorzugsweise ist eine maximale Wartezeit tM vorgesehen, nach deren Ablauf der Prozess endet. Kennt die Steuerungsinstanz die Anzahl der im Netzwerk vorhandenen Netzwerkelemente, kann der Prozess alternativ enden, wenn alle Netzwerkelemente gefunden wurden. Auf diese Weise kann der Adressinitialisie- rungsprozess verkürzt werden. Ist das Netzwerk ein Teilnetz in einem Gesamtnetz mit einem oder mehreren weiteren Teilnetzen, kann für das bzw. können für die weitere(n) Teilnetz(e) eine andere derartige maximale Wartezeit vorgesehen sein.
Die jeweilige Wartezeit kann beispielsweise auf Grundlage von EUl-Adressen oder auch auf Basis einer Zufallszahl berechnet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass nicht der gesamte Bereich der Kennungen, sondern nur ein Teil desselben als Wartezeit interpretiert wird. Wie oben erwähnt lässt sich beispielsweise eine 48 Bit breite EUI-48 Adresse in eine 24 Bit breite Herstellerkennung und einen 24 Bit breiten Bereich, der vom Hersteller individuell verteilt werden darf, aufteilen. Kann man nun sicher davon ausgehen, dass sich in einem Netzwerk nur Netzwerkelemente mit einer bestimmten Herstellerkennung befinden, dann müssen nicht 248 Kennungen auf der Zeitachse verteilt werden sondern lediglich 224 Kennungen.
Zu beachten ist, dass unter Umständen zusätzlicher Aufwand für eine Synchronisierung zwischen Netzwerkelement und Steuerungsinstanz notwendig wird. Ebenfalls kann es bspw. vorteilhaft sein, wenn bei der Wartezeit der Netzwerkelemente berücksichtigt wird, wenn vor Ablauf der Wartezeit eine Kommunikation stattfindet (beispielsweise wegen der Initialisierung eines Netzwerkelements mit geringerer Wartezeit).
In Bezug auf den verwendeten Adressraum gilt analog das oben für die Figuren 3 bis 6 Ausgeführte.
Analog zu den in Bezug auf die Figuren 4 und 6 beschriebenen Fällen lassen sich die Ausführungsformen, bei der die Kennung einer spezifischen Wartezeit entspricht, mit einer Adressbekanntgabe im Voraus oder auch einer Bekanntgabe der Reihenfolge der zu vergebenden Adressen kombinieren.
Schließlich ist es möglich, dass die Steuerungsinstanz aus der vergangenen Zeit zwischen dem Start des Vergabeprozesses und dem Eingang einer Meldung auf die Kennung eines Netzwerkelements schließen kann (bspw. durch die Einführung von Zeitschlitzen). So hat die Steuerungsinstanz die Information, von welchem Netzwerkelement (mit welcher Kennung) sie eine Meldung erhalten hat, ohne dass eine Kennung vom Netzwerkelement explizit gesendet werden muss.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Adressinitialisierung in einem Netzwerk (1 , 1000, 2000), das eine Steuerungsinstanz (10, 20) und mindestens ein Netzwerkelement (101 , 102, 103, 1 10) aufweist, das durch eine Kennung (1012, 1022) charakterisiert ist, wobei die Steuerungsinstanz dem mindestens einen Netzwerkelement basierend auf der das Netzwerkelement charakterisierenden Kennung eine Adresse (101 1 , 1021 , 1031 ) zuweist; und wobei die das Netzwerkelement charakterisierende Kennung zu ei- nem Satz (100, 200) mit einer oder mehreren möglichen Kennung/en gehört, der der Steuerungsinstanz bekannt ist oder mitgeteilt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei das Netzwerk ein erstes Teil netz (1000) in einem Gesamtnetzwerk (90), die Steuerungsinstanz eine erste Steuerungsinstanz (10), das Netzwerkelement ein erstes Netzwerkelement ist und der Satz (100) möglicher Kennungen ein erster Satz möglicher Kennungen ist, wobei das Gesamtnetzwerk mindestens ein weiteres Teilnetz (2000) mit einer zugehörigen weiteren Steuerungsinstanz (20) umfasst, der ein weiterer Satz (200) mit einer oder mehreren möglichen Kennung/en bekannt ist oder mitgeteilt wird, von denen mindestens eine ein weiteres Netzwerkelement (101 , 102, 103, 1 10) im weiteren Teilnetz charakterisiert, und wobei die weitere Steuerungsinstanz dem weiteren Netzwerkelement eine Adresse (101 1 , 1021 , 1031 ) basierend auf der das weitere Netzwerkelement charakterisierenden Kennung zuweist, wobei vorzugsweise die erste Steuerungsinstanz und die mindestens eine weitere Steuerungsinstanz über eine Kommunikationsschnittstelle (92), beispielsweise einen Backbone, miteinander verbunden sind. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der erste und/oder der weitere Satz möglicher Kennungen jeweils genau die Kennungen von Netzwerkelementen enthält, die in dem ersten bzw. weiteren Teilnetz enthalten sind; oder wobei einem zentralen Element (91 ) im Gesamtnetzwerk (90) sämtliche Kennungen (910) von Netzwerkelementen im Gesamtnetzwerk sowie eine Zuordnung (920) jeder Kennung zu einem Teilnetz des Gesamtnetzwerks mitgeteilt werden, und wobei das zentrale Element der ersten und/oder der weiteren Steuerungsinstanz genau die Kennungen von Netzwerkelementen mitteilt, die in ihrem jeweils zugehörigen Teilnetz enthalten sind; oder wobei der ersten Steuerungsinstanz sämtliche Kennungen (910) von Netzwerkelementen im Gesamtnetzwerk sowie eine Zuordnung jeder Kennung zu einem Teilnetz des Gesamtnetzwerks mitgeteilt werden, und wobei die erste Steuerungsinstanz der weiteren Steuerungsinstanz genau die Kennungen von Netzwerkelementen mitteilt, die in dem weiteren Teilnetz enthalten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der erste und/oder der weitere Satz möglicher Kennungen alle Kennungen von Netzwerkelementen enthalten/enthält, die in dem Gesamtnetz oder in einem das erste und das weitere Teilnetz umfassenden Netz enthalten sind; oder wobei einem zentralen Element (91 ) im Gesamtnetzwerk sämtliche Kennungen (910) von Netzwerkelementen in einem das erste und das weitere Teilnetz umfassenden Netz, beispielsweise im Gesamtnetzwerk, mitgeteilt werden, wobei das zentrale Element der ersten und/oder der weiteren Steuerungsinstanz diese sämtlichen Kennungen weiterleitet, und wobei diese sämtlichen Kennungen den ersten und/oder den weiteren Satz (100, 200) möglicher Kennungen bilden oder darin enthalten sind; oder wobei der ersten Steuerungsinstanz sämtliche Kennungen (910) von Netzwerkelementen in einem das erste und das weitere Teil netz umfassenden Netz, wie beispielsweise dem Gesamtnetzwerk, mitgeteilt werden, wobei die erste Steuerungsinstanz der weiteren Steuerungsinstanz diese sämtlichen Kennungen weiterleitet und wobei diese sämtlichen Kennungen den ersten und den weiteren Satz möglicher Kennungen bilden oder darin enthalten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4,
wobei die erste und/oder die weitere Steuerungsinstanz Abfragenachrichten (201 , 202, 203) an das oder die Netzwerkelement/e in ihrem jeweiligen Teilnetz senden/t, in denen sie nacheinander für alle oder einen Teil der Kennungen des ersten bzw. weiteren Satzes möglicher Kennungen abfragen/abfragt, ob das oder die Netzwerkelement/e im Teilnetz zu der abgefragten Kennung gehört/gehören.
Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiterhin umfasst:
Versenden einer Meldung (210, 213, 410, 601 , 604) von dem ersten Netzwerkelement an die erste Steuerungsinstanz, nachdem diese die zu dem ersten Netzwerkelement gehörige Kennung abgefragt hat.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die erste Steuerungsinstanz (10) die weitere Steuerungsinstanz (20) mit einer Nachricht (930) über die vom ersten Netzwerkelement erhaltene Meldung informiert, wobei vorzugsweise die Nachricht eine Angabe der zu dem ersten Netzwerkelement gehörigen Kennung enthält, und wobei noch bevorzugter die weitere Steuerungsinstanz auf die Nachricht hin die zu dem ersten Netzwerkelement gehörige Kennung aus dem weiteren Satz möglicher Kennungen streicht oder sie beim Versenden von Abfragenachrichten auslässt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die erste und die weitere Steuerungsinstanz Abfragenachrichten (201 , 202, 203) an das oder die Netzwerkelement/e in ihrem jeweiligen Teilnetz senden und dabei mit unterschiedlichen Startkennungen beginnen und/oder die jeweiligen Kennungen in dem ersten und dem weiteren Satz möglicher Kennungen nach unterschiedlichen Ordnungen abfragen.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder weitere Steuerungsinstanz anhand der das erste bzw. weitere Netzwerkelement charakterisierenden Kennung verifiziert, dass das erste bzw. weitere Netzwerkelement in dem ersten bzw. weiteren Netzwerk vorhanden ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren möglichen Kennung/en während eines Installationsprozesses oder durch einen Installationsprozess gesammelt werden oder wurden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede mögliche Kennung (1012, 1022) eine vorzugsweise global eindeutige Identi- fikationskennung, eine Seriennummer, eine spezifische, vorzugsweise autark vom Netzwerkelement generierte Zufallszahl oder eine spezifische Wartezeit (At10i , At102) des Netzwerkelements ist.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die, wenn sie auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt werden, den Computer bzw. die entsprechenden Recheneinheit veranlassen, diejenigen Schritte gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 auszuführen, die von einer Steuerungsinstanz (10, 20) in einem Netzwerk auszuführen sind, und/ oder diejenigen Schritte gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 auszuführen, die von einem Netzwerkelement (101 , 102, 103, 1 10) in einem Netzwerk auszuführen sind und/ oder diejenigen Schritte gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 auszuführen, die von einem zentralen Element (91 ) in einem Netzwerk auszuführen sind.
13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm gemäß Anspruch 12.
14. Netzwerk (1 ) mit mindestens einem Netzwerkelement (101 , 102, 1 10), einer Steuerungsinstanz (10) und einem gemeinsamen Kommunikationsmedium (1 1 ), wobei das Netzwerk eingerichtet ist, eines der Verfahren der Ansprüche 1 bis 1 1 auszuführen.
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