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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit einem
Kommunikationsmedium und mehreren daran angeschlossenen Teilnehmern
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen an ein Kommunikationsmedium
eines Kommunikationssystems angeschlossenen Teilnehmer gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 6. Schließlich
betrifft die vorliegende Patentanmeldung ein Verfahren zum Starten
eines Kommunikationssystems gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 11.
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Die
Vernetzung von Steuergeräten,
Sensorik und Aktuatorik mit Hilfe eines Kommunikationssystems mit
einem Kommunikationsmedium, bspw. einem Bussystem, hat in den letzten
Jahren beim Bau von modernen Kraftfahrzeugen oder auch im Maschinenbau,
insbesondere im Werkzeugmaschinenbereich, sowie in der Automatisierung
drastisch zugenommen. Synergieeffekte durch die Verteilung von Funktionen
auf mehrere Steuergeräte
als Teilnehmer des Kommunikationssystems können dabei erzielt werden.
Man spricht hierbei von verteilten Systemen. Die Kommunikation zwischen
verschiedenen Teilnehmern findet mehr und mehr über ein Kommunikationsmedium
statt. Der Kommunikationsverkehr auf dem Kommunikationsmedium, Zugriffs-
und Empfangsmechanismen sowie Fehlerbehandlung werden über ein
Protokoll geregelt. Ein bekanntes Protokoll hierzu ist das FlexRay-Protokoll,
wobei im Augenblick die FlexRay-Protokollspezifikation v2.1 zugrunde
liegt. Ein FlexRay-Kommunikationssystem
ist ein schnelles, deterministisches und fehlertolerantes Bussystem,
insbesondere für
den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Das FlexRay-Protokoll arbeitet
nach dem Verfahren des Time Division Multiple Access (TDMA), wobei
den Knoten (also den Teilnehmern des Kommunikationssystems) beziehungsweise
den zu übertragenden
Botschaften feste Zeitschlitze zugewiesen werden, in denen sie einen
exklusiven Zugriff auf das Kommunikationsmedium haben. Die Zeitschlitze,
die auch als Kommunikationsrahmen bezeichnet werden, wiederholen
sich dabei in einem festgelegten Kommunikationszyklus, so dass der Zeitpunkt,
zu dem eine Botschaft über
den Bus übertragen
wird, exakt vorausgesagt werden kann und der Buszugriff deterministisch
erfolgt. Andere Beispiele für
zeitgesteuerte Kommunikationssysteme sind bspw. Time Triggered CAN
(TTCAN), Time Triggered Protocol (TTP), Media Oriented Systems Transport
(MOST) Bus und Local Interconnect Network (UN) Bus.
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Um
die Bandbreite für
die Botschaftsübertragung
auf dem Bussystem optimal zu nutzen, unterteilt FlexRay den Zyklus
in einen statischen und einen dynamischen Teil. Die festen Zeitschlitze
befinden sich dabei im statischen Teil am Anfang eines Buszyklusses.
Im dynamischen Teil werden die Zeitschlitze dynamisch vergeben.
Darin wird der exklusive Buszugriff jeweils nur für eine kurze
Zeit, für
die Dauer eines so genannten Minislots, ermöglicht. Nur wenn innerhalb
eines Minislots ein Buszugriff erfolgt, wird der Zeitschlitz um
die benötigte
Zeit verlängert. Damit
wird Bandbreite also nur verbraucht, wenn sie auch tatsächlich benötigt wird.
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FlexRay
kommuniziert über
zwei physikalisch getrennte Leitungen mit einer Datenrate von je maximal
10 Mbit/s je Kanal. Selbstverständlich
kann FlexRay auch mit niedrigeren Datenraten betrieben werden. Es
sind insgesamt zwei Kanäle,
also 2 × 2 Leitungen
vorgesehen. Die beiden Kanäle
entsprechen dabei der physikalischen Schicht, insbesondere des OSI-Schichtenmodells
(Open Systems Interconnection Reference Model). Die beiden Kanäle dienen hauptsächlich der
redundanten und damit fehlertoleranten Übertragung von Botschaften,
das heißt
auf beiden Kanälen
werden parallel die gleichen Daten übertragen. Die Kanäle können jedoch
auch unterschiedliche Botschaften übertragen, wodurch sich dann
die Datenrate verdoppeln würde.
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Dies
wird in der Praxis derzeit jedoch noch nicht genutzt. Momentan werden
Daten meist lediglich über
einen der beiden Kanäle übertragen,
so dass der andere Kanal ungenutzt ist.
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Um
synchrone Funktionen zu realisieren und die Bandbreite durch kleine
Abstände
zwischen zwei Botschaften zu optimieren, benötigen die verteilten Komponenten
im Kommunikationsnetzwerk, also die Teilnehmer, eine gemeinsame
Zeitbasis, die so genannte globale Zeit. Für die Uhrensynchronisation werden
Synchronisationsnachrichten im statischen Teil des Kommunikationszyklus übertragen,
wobei mit Hilfe eines speziellen Algorithmus entsprechend der FlexRay-Spezifikation
die lokale Uhrzeit eines Teilnehmers so korrigiert wird, dass alle
lokalen Uhren zu einer gemeinsamen globalen Uhr synchron laufen.
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Ein
FlexRay-Netzknoten oder FlexRay-Teilnehmer enthält einen Teilnehmerprozessor,
einen FlexRay-Controller oder Kommunikationscontroller sowie bei
einer Busüberwachung
einen Bus Guardian. Dabei liefert und verarbeitet der Prozessor
die Daten, die über
den FlexRay-Kommunikationscontroller übertragen
werden. Für
die Kommunikation in einem FlexRay-Netzwerk können Botschaften beziehungsweise
Botschaftsobjekte mit zum Beispiel bis zu 254 Datenbytes konfiguriert
werden.
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Ein
Teilnehmer kann ein Steuergerät
zur Realisierung einer bestimmten Funktionalität, beispielsweise zur Steuerung
einer Bremse für
ein Rad eines Kraftfahrzeugs, sein. Der Begriff "Teilnehmer" im Sinne der vorliegenden Erfindung
umfasst aber auch jegliche Art von Knoten in dem Kommunikationssystem,
beispielsweise auch einen aktiven Sternknoten oder Sternkoppler,
durch den dem Kommunikationsmedium eine Sterntopologie gegeben wird.
Sternkoppler sind beispielsweise für FlexRay-Kommunikationssysteme
aus der FlexRay-Spezifikation
v2.1 bekannt. Der Aufbau und die Funktionsweise gehören zu der
spezifizierten physikalischen Schicht (so genannter physical layer)
des FlexRay-Kommunikationssystems. Aktive Sternkoppler sind in Kommunikationsnetzen
von Bedeutung, in denen sich die Kommunikationsverbindung beziehungsweise
das Kommunikationsmedium aufspaltet, also eine Sterntopologie hat,
und ein Datensignal auf mehrere Zweige des Kommunikationsmediums
aufgespalten werden soll. Außerdem
sind aktive Sternkoppler von Bedeutung, wenn es um die Übertragung
von Datensignalen über
komplexe Netztopologien und längere
Strecken geht, da sie zusätzlich
oder alternativ zur Aufteilung des Datensignals auf mehrere Zweige
das Signal auch verstärken
können.
Durch den Einsatz von Sternkopplern bleiben Fehler in der Übertragung
auf einen Zweig begrenzt.
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Ein
entsprechender aktiver Sternkoppler (so genannter Active Star) für den Einsatz
in einem FlexRay-Kommunikationssystem wird von der Firma Philips
Semiconductors angeboten. In dem bekannten Sternkoppler sind FlexRay-Kommunikationscontroller
vom Typ "SJA 2510" gemäß der Spezifikation
v2.1 und ein ARM9-Microcontroller integriert. An dem bekannten aktiven
Sternkoppler sind mehrere Anschlüsse
vorgesehen, an die mehrere Zweige des Kommunikationsmediums angeschlossen
sind. Die Anschlüsse
können
entweder als Eingang für
eingehende Datensignale und/oder als Ausgang für abgehende Datensignale konfiguriert
werden. Der Sternkoppler weist an jedem Anschluss einen Bus-Treiber zum
Verstärken
eines ausgehenden Datensignals auf. Ein über einen der Anschlüsse eingehendes analoges
Datensignal wird an eine zentrale Verarbeitungslogik des Sternkopplers
weitergeleitet, die ein Rechengerät, beispielsweise in Form eines
Field Programmable Gate Arrays (FPGA), eines Microcontrolles (μC) oder eines
digitalen Signalprozessors (DSP) aufweist.
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Die
aus dem Stand der Technik von Philips bekannten aktiven Sternkoppler
können
Bustreiber vom Typ Philips "TJA
1080" umfassen,
die denen von FlexRay-Transceivereinheiten (sog. FlexRay-Knoten)
entsprechen. Der bekannte Sternkoppler stellt eine Verknüpfung mehrerer
Transceiver zu einem Hub dar. Ein Hub leitet von einem Teilnehmer
oder Knoten eines Kommunikationsnetzwerks über einen Zweig des Kommunikationsmediums
eingehende Daten an alle übrigen
Teilnehmer des Kommunikationssystems weiter und verstärkt gleichzeitig
das weiterzuleitende Signal.
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Zum
Starten des Kommunikationssystems werden die Teilnehmerknoten eingeschaltet
(d. h. mit Strom versorgt), initialisiert und auf die globale Zeit synchronisiert.
Das Starten des Kommunikationssystems wird auch als "Startup" bezeichnet. Im Gegensatz
zum so genannten "Wakeup", bei dem die Teilnehmerknoten
eines Kommunikationsnetzwerks aus dem Zustand "sleep" hochgefahren werden, werden die Teilnehmerknoten
beim Startup aus dem ausgeschalteten Zustand hochgefahren und beginnen
mit der Kommunikation, das heißt
die ersten Kommunikationszyklen laufen ab und die Knoten synchronisieren
sich (sog. Kaltstart). Teilnehmer, die an einem Starten des Kommunikationssystems
teilnehmen, werden im Weiteren als Kaltstart-Knoten (sog. Coldstart
Nodes) bezeichnet. Im Stand der Technik bedarf es immer mindestens
zweier Kaltstart-Knoten, um das Starten des Kommunikationssystems
ausführen zu
können.
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Beim
Starten des Kommunikationssystems übernimmt einer der Kaltstart-Knoten
die Rolle des führenden
Kaltstart-Knotens. In aller Regel übernimmt derjenige Teilnehmer
die Rolle des führenden Kaltstart-Knotens,
dessen Initialisierung bzw. Wakeup als erstes beendet ist. Falls
auf den Kanälen kein
Datenverkehr stattfindet, sendet der führende Kaltstart-Knoten ein
so genanntes "Collision
Avoidance Symbol" (CAS).
Durch dieses Symbol teilt er den anderen Kaltstart-Knoten mit, dass
er die Rolle des Führenden übernommen
hat. Danach laufen die ersten Kommunikationszyklen ab, in denen
der führende
Kaltstart-Knoten jeweils einen Synchronisationsrahmen, ein so genanntes
Startup-Frame, sendet. Gemäß FlexRay-Spezifikation v2.1
ist dies während
der ersten vier Kommunikationszyklen der Fall. Sollte ein anderer
Kaltstart-Knoten gleichzeitig den Startup gestartet und das CAS
gesendet haben, stellen die Knoten dies jetzt fest und sorgen dafür, dass nur
einer den Startup weiterführt.
Während
der ersten vier Kommunikationszyklen haben die anderen Kaltstart-Knoten
sich auf den führenden
synchronisiert und beginnen im fünften
Zyklus selbst mit dem Senden von Synchronisationsrahmen. Jetzt hat
der führende
Kaltstart-Knoten in den nachfolgenden Kommunikationszyklen die Möglichkeit,
sich zu synchronisieren, da er zum ersten Mal Kommunikationsrahmen
von anderen Knoten empfängt.
Gemäß FlexRay-Spezifikation
v2.1 erfolgt dies während
des fünften
und sechsten Kommunikationszyklus. Nach der Synchronisation im fünften und
sechsten Kommunikationszyklus beginnt der führende Kaltstart-Knoten dann
mit der ganz normalen Datenübertragung.
Die übrigen
Kaltstart-Knoten, die erst nach dem führenden Kaltstart-Knoten mit
der Initialisierung fertig waren, beginnen einen Zyklus später mit
der normalen Datenübertragung.
Die Nicht-Kaltstart-Knoten haben während der ersten acht Zyklen
Zeit, sich zu synchronisieren und starten frühestens im neunten Zyklus mit der
Datenübertragung.
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Ein
Nachteil des bekannten Verfahrens zum Starten des Kommunikationssystems
besteht darin, dass die Teilnehmer mit der Datenübertragung bzw. Synchronisation überhaupt
erst beginnen können, wenn
mindestens zwei Kaltstart-/Startup-Teilnehmer am Netz sind. Für die Synchronisation
der lokalen Uhren der Teilnehmer ist es also erforderlich, dass mindestens zwei
Startup-Teilnehmer eingeschaltet und mit der Initialisierung fertig
sind. In der Praxis ist es nun allerdings so, dass die Einschaltzeiten
der Teilnehmer, das heißt
die Zeitdauer vom Einschalten des Teilnehmers bis zum Abschließen der
Initialisierung, starken Schwankungen unterworfen sind. Die Einschaltzeiten
liegen typischerweise in einem Bereich von 50–200 ms. Im Vergleich dazu
liegen die FlexRay-Kommunikationszyklen im Bereich von 1–16 ms.
Wenn nun einer der Kaltstart-Knoten bereits nach 50 ms mit der Initialisierung
fertig ist, der zweitschnellste Kaltstart-Knoten aber erst nach
200 ms mit der Initialisierung fertig ist, muss der erste Knoten
150 ms, bei einem FlexRay-Kommunikationszyklus von 1 ms entspricht
dies immerhin 150 Kommunikationszyklen, warten, bevor die Teilnehmer
synchronisiert werden können
und mit einer Datenübertragung
begonnen werden kann. Bis dahin kann das Kommunikationssystem noch
nicht synchronisiert werden. In der Praxis ist es also so, dass der
am schnellsten eingeschaltete Knoten immer erst auf den zweitschnellsten
Kaltstart-Knoten warten muss, bevor mit der Synchronisation der
lokalen Uhren und einige Zyklen später mit der eigentlichen Datenübertragung
begonnen werden kann. Die Folge ist eine zum Teil erhebliche zeitliche
Verzögerung
beim Starten des Kommunikationssystems.
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Ein
weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass jeder Teilnehmer des
bekannten Kommunikationssystems eine Kaltstart-Funktionalität aufweisen muss,
da er theoretisch am Startup des Systems teilnehmen können muss
(falls er als einer der ersten zwei Knoten mit der Initialisierung
fertig ist).
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend
von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, das Starten eines zeitgesteuerten Kommunikationssystems,
das heißt
das Einschalten, Initialisieren und Synchronisieren der Teilnehmer
des Kommunikationssystems, zu beschleunigen, damit früher mit
der eigentlichen Datenübertragung
begonnen werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, dass das Kommunikationssystem
in mindestens einem der Teilnehmer Mittel zum Erzeugen von mindestens zwei
unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus
aufweist. Zur Lösung
dieser Aufgabe wird außerdem
ein Teilnehmer gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 6 vorgeschlagen, der Mittel zum Erzeugen von
mindestens zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus
aufweist. Schließlich
wird zur Lösung dieser
Aufgabe auch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11 vorgeschlagen, wobei ein Teilnehmer des Kommunikationssystems
eingeschaltet und initialisiert wird und der Teilnehmer dann zur
Synchronisation mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus aussendet, der Teilnehmer auf einen der
beiden Synchronisationsrahmen synchronisiert wird und danach zur
Datenübertragung
bereit ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass ein Teilnehmer eingeschaltet
und initialisiert werden kann und danach unmittelbar und ohne Wartezeiten
auch isoliert für
sich alleine die Synchronisationsprozedur durchlaufen kann, für die nach
FlexRay-Spezifikation v.2.1 mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen
erforderlich sind. Zur Synchronisation des Teilnehmers ist es also nicht
mehr erforderlich, dass ein weiterer Teilnehmer mit der Initialisierung
fertig ist und für
die Synchronisation bereit steht. Die zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen
wurden bisher im Stand der Technik von zwei separaten Kaltstart-Knoten
erzeugt. Die Synchronisation des ersten Teilnehmers isoliert für sich wird
gemäß der Erfindung
dadurch ermöglicht,
dass der Teilnehmer zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus aussendet.
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Im
Anschluss an seine Initialisierung übernimmt der Teilnehmer zunächst die
Rolle des führenden
Kaltstart-Knotens in dem Kommunikationsnetzwerk. Da auf den Kanälen kein
Datenverkehr stattfindet (er ist der einzige aktive Knoten), sendet
er ein Collision Avoidance Symbol (CAS) aus. Durch dieses Symbol
teilt er den anderen (nicht vorhandenen) Kaltstart-Knoten mit, dass
er die Rolle des Führenden übernommen
hat. Danach laufen die ersten vier Kommunikationszyklen ab, in denen
der Teilnehmer jeweils einen ersten Synchronisationsrahmen (so genanntes
Startup-Frame) aussendet. Andere (nicht vorhandene) Kaltstart-Knoten
haben während
der ersten vier Zyklen die Möglichkeit,
sich auf den Teilnehmer zu synchronisieren. Falls in dem Teilnehmer ein
anderer Kaltstart-Knoten simuliert wird, könnte sich dieser auf den führenden
Teilnehmer (der die ersten Synchronisationsrahmen ausgesandt hat) synchronisieren.
Alternativ können
die ersten vier Zyklen auch einfach ungenutzt verstreichen oder
es können
bereits die zweiten Sync-Frames übermittelt werden, wobei
dann allerdings die nachfolgende Übermittlung der Sync-Frames
entfallen könnte.
Im Anschluss an die Übermittlung
der ersten Synchronisationsrahmen sendet der Teilnehmer (bzw. der
simulierte Kaltstart-Knoten) während
der nachfolgenden zwei Kommunikationszyklen die zweiten Synchronisationsrahmen
aus. Nun hat der führende
Teilnehmer (der die ersten Synchronisationsrahmen ausgesandt hat)
die Möglichkeit,
sich auf den simulierten Kaltstart-Knoten bzw. auf die zweiten Synchronisationsrahmen
zu synchronisieren. Dadurch kann sich der Teilnehmer während der
ersten sechs Zyklen gewissermaßen
auf sich selbst synchronisieren, das heißt der (führende) Teilnehmer, der die
ersten Synchronisationsrahmen aussendet, synchronisiert sich auf
den (simulierten) Teilnehmer, der die zweiten Synchronisationsrahmen
aussendet, bzw. auf die zweiten Synchronisationsrahmen. Damit ist der
Teilnehmer auf eine globale Zeit synchronisiert und kann dann mit
der ganz normalen Datenübertragung
beginnen. Erfindungsgemäß sind der
simulierte Knoten und der führende
Knoten ein und derselbe Teilnehmerknoten, so dass sich der Teilnehmer
gewissermaßen
auf sich selbst synchronisiert. Erfindungsgemäß werden in dem Teilnehmer
also zumindest für
die Dauer des Startup durch das Aussenden zweier unterschiedlicher
Synchronisationsrahmen zwei verschiedene Kaltstart-Knoten bzw. für die Synchronisation
erforderliche Teile davon simuliert. Bei dieser Ausführungsform
wäre der
mindestens eine Teilnehmer, der zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus aussendet, voll kompatibel mit der in dem
Kommunikationssystem verwendeten Protokoll-Spezifikation.
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Obwohl
mindestens zwei Kaltstart-Knoten für einen Startup des Kommunikationssystems
erforderlich sind (gemäß der FlexRay-Spezifikation
v2.1 sind es höchstens
drei Kaltstart-Knoten,
um eine Cliquenbildung zu vermeiden), kann mit der vorliegenden
Erfindung ein Startup des Kommunikationssystems bereits dann ausgeführt werden,
wenn lediglich ein Kaltstart-Teilnehmer mit der Initialisierung
fertig ist. Dadurch können
Verzögerungen
beim Starten des Kommunikationssystems verhindert werden. Damit
wird die Kommunikation in dem Kommunikationssystem mit einem quasi
nicht vorhandenen Teilnehmer gestartet, wichtig ist aber, dass die
Kommunikation gestartet wurde. Alle anderen Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks
synchronisieren sich dann als so genannte Integrating Nodes auf
den ersten Teilnehmer. Die Erfindung wurde anhand des FlexRay-Protokolls
erläutert,
ist aber gleichermaßen anwendbar
auf jegliche Art zeitgesteuerten Kommunikationssystems, bei dem
zum Starten mehrere Teilnehmer bzw. Synchronisationsnachrichten
von mehreren Teilnehmern erforderlich sind.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Realisierung der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine
Teilnehmer, der zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro
Kommunikationszyklus aussendet, zumindest hinsichtlich des Startup
nicht kompatibel mit der in dem Kommunikationssystem verwendeten
Protokoll-Spezifikation ist. Dies könnte beispielsweise dadurch
realisiert werden, dass nach dem Einschalten des Kommunikationssystems
bzw. des mindestens einen Teilnehmers dieser sofort startet und
unmittelbar nach dem Startup ein Bitmuster erzeugt und über das
Kommunikationsmedium aussendet, als bestünde bereits ein Kommunikationsnetz
mit zwei Knoten. Zu diesem Zweck müssen entsprechende Nachrichten
(sog. NULL-Frames) und Synchronisationsrahmen (sog. Sync-Frames)
erzeugt und über
das Kommunikationsmedium übertragen
werden. Gibt es in dem Kommunikationssystem eine zyklusabhängige Checksummenbildung,
müssen
die Nachrichten bzw. Synchronisationsrahmen diesem Umstand Rechnung
tragen. Bei FlexRay gibt es bspw. 64 aufeinander folgende Zyklen,
die bei der Checksummenbildung berücksichtigt werden müssen. Alle
anderen Teilnehmer des Kommunikationssystem können sich immer mit einem "join coldstart" dem (scheinbar)
bestehenden Kommunikationsnetz anschließen und können unmittelbar danach mit
der Übertragung
von Botschaften beginnen. Es ist also ausreichend, wenn lediglich
der mindestens eine Teilnehmer Kaltstarteigenschaften hat; die übrigen Teilnehmer
müssen
sich lediglich auf das bestehende (simulierte) Kommunikationsnetz
aufintegrieren können,
Kaltstarteigenschaften und die damit zusammenhängenden Hardware- und Software-Komponenten
benötigen
sie nicht.
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Schließlich ist
es sogar denkbar, dass irgendwo in dem Kommunikationssystem – nicht
unbedingt in einem der Teilnehmer des Systems – eine einfache logische Schaltung
vorgesehen ist, welche nach dem Einschalten des Kommunikationssystems bzw.
der Schaltung unmittelbar die zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus aussendet, so dass sich andere Teilnehmer
darauf synchronisieren können.
Diese logische Schaltung kann relativ einfach und kostengünstig gefertigt
werden. Angeordnet in einem beliebigen zeitgesteuerten Kommunikationssystem
bietet sie die Möglichkeit,
jegliche Art von zeitgesteuerten Kommunikationssystem innerhalb
minimaler Zeit nach dem Einschalten in einen Zustand zu bringen,
dass Teilnehmer, die sich bei dem simulierten Netz anmelden zur Datenübertragung
bereit sind, ohne dass ein Startup bzw. eine Kaltstart-Routine gemäß verwendeter
Spezifikation durchlaufen werden müsste.
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Die
vorliegende Erfindung stellt also eine einfache und preiswerte Methode
zur Verfügung,
früher als
bisher zu synchronisieren, da die Startup-Phase wegfällt bzw.
nur verkürzt
durchlaufen wird. Es ist auch denkbar, dass die erfindungsgemäßen Teilnehmer
bezüglich
des Hochfahrens des Kommunikationssystems nicht FlexRay-konform
sind. Bezüglich der
eigentlichen Datenübertragung über das
Kommunikationssystem sind jedoch auch die erfindungsgemäßen Teilnehmer
FlexRay-konform. Das würde dann
bedeuten, dass die erfindungsgemäßen Teilnehmer
zwar in einer nicht FlexRay-konformen Prozedur hochfahren (ohne
Startup bzw. mit einem verkürztem
Startup), dann aber ganz normal gemäß FlexRay-Spezifikation mit der Kommunikation
beginnen. Selbstverständlich
ist es auch denkbar, dass auch die nicht erfindungsgemäßen Teilnehmer,
nicht mehr FlexRay-konform sind, da sie sich jetzt stets nur mehr
als sog. integrating Nodes in die bereits bestehende Kommunikation
einschalten; die Fähigkeit
der nicht erfindungsgemäßen Teilnehmer,
den Kaltstart selbst vorzunehmen, ist nicht mehr erforderlich.
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Das
nicht FlexRay-konforme Starten des Kommunikationssystems kann bspw.
mittels einer einfachen, logischen Schaltung erreicht werden, welche
nicht den FlexRay-Kaltstart durchläuft, sondern sich so verhält, wie
sich zwei normale FlexRay Knoten zusammen verhalten würden, wenn
sie schon im normalen Betriebszustand ("normal active") wären. Das
heißt,
es werden einfach zwei Synchronisationsrahmen (sog. Startup-Frames
bzw. Sync-Frames) erzeugt, und zwar sogenannte NULL-Frames (Frames ohne
nutzbare Daten; Variable Null frame indicator = 0). Das kann durch
eine ganz einfache sequentielle Logik erreicht werden, die also
z. B. zwei NULL-Frames mit der Kennung bzw. ID 1 und 2 erzeugt,
die zusätzlich
als Startup-Frames gekennzeichnet sind. Die Werte für den Zykluszähler (sog.
Cycle Counter) und den CRC (Cyclic Redundancy Check) variieren dabei je
nach Zyklus, es müssen
also 64 verschiedene Sequenzen erzeugt werden, dann wird wieder
von vorne begonnen.
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Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
Ihre Merkmale und Vorteile können
im Einzelnen der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnommen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 Zustandsübergänge in einem
erfindungsgemäßen Kommunikationssystem
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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2 Zustandsübergänge in einem
aus dem Stand der Technik bekannten Kommunikationssystem;
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3 ein
Beispiel für
eine Netzwerktopologie eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems;
-
4 einen
erfindungsgemäßen Teilnehmer des
Kommunikationssystems gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform;
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5 einen
erfindungsgemäßen Teilnehmer des
Kommunikationssystems gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform;
und
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6 einen
erfindungsgemäßen Teilnehmer des
Kommunikationssystems gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, wie es
beispielsweise in 3 dargestellt und in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Das
Kommunikationssystem 1 weist ein Kommunikationsmedium 2 auf, das
der physikalischen Schicht entspricht. Das Kommunikationsmedium 2 kann
einen oder mehrere Kanäle
und eine oder mehrere Leitungen oder andere Medien je Kanal umfassen.
Statt einer elektrischen Leitung kann auch eine optische Leitung
(z. B. Glasfaser), eine Funkverbindung oder eine Infrarot-Verbindung
als physikalische Schicht eingesetzt werden. An das Kommunikationsmedium 2 sind
mindestens zwei Teilnehmer angeschlossen. Das in 3.
dargestellte Kommunikationssystem 1 umfasst Teilnehmer
in Form von Netzwerkknoten 3 sowie von aktiven Sternkopplern 4.
Insgesamt umfasst das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
sieben Netzwerkknoten 3 und zwei aktive Sternkoppler 4.
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Das
Kommunikationssystem 1 ist zur Übertragung von Daten zwischen
den Teilnehmern 3, 4 über das Kommunikationsmedium 2 in
Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen mittels eines zeitgesteuerten
Protokolls ausgelegt. Als geeignetes Protokoll findet beispielsweise
das FlexRay-Protokoll, vorzugsweise in der Spezifikation v2.1, Anwendung.
Als Protokoll kann aber auch jedes andere zeitgesteuerte Protokoll
Anwendung finden, das für
eine Datenübertragung über das
Kommunikationsmedium in Kommunikationsrahmen von Kommunikationszyklen
sorgt.
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Einer
der Knoten 3 des Kommunikationssystems 1, der
Knoten AB 3a, umfasst Mittel zum Erzeugen von mindestens
zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus.
Vorzugsweise erzeugt der mindestens eine Teilnehmer 3a genau
zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro Kommunikationszyklus.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 hat
den Vorteil, dass zum Starten des Kommunikationssystems 1 nicht
wie bisher im Stand der Technik mindestens zwei Kaltstart-Knoten 3 erforderlich
sind, sondern dass das Kommunikationssystem 1 unter Berücksichtigung
der eingesetzten Protokollspezifikation allein mit dem Knoten 3a gestartet
werden kann. Dabei geht es um einen so genannten Kaltstart (oder
Startup) des Kommunikationssystems als Vorbereitung für die eigentliche
Datenübertragung.
Es wird also nicht das Kommunikationssystem 1 während einer Entwicklungsphase,
Simulationsphase, Testphase, Messphase oder Kalibrierungsphase,
sondern das in ein Kraftfahrzeug, in ein Gebäude oder anderweitig fertig
implementierte Kommunikationssystem betrachtet, das vor seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch
(der Datenübertragung)
in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Weise gestartet wird. Das ist deshalb von Bedeutung, da die vorliegende
Erfindung das Starten des Kommunikationssystems 1 erheblich
beschleunigen kann, was insbesondere beim Starten des Kommunikationssystems 1 als
Vorbereitung für
den bestimmungsgemäßen Gebrauch
besonders vorteilhaft ist, da das Kommunikationssystem 1 früher für eine Datenübertragung
zur Verfügung
steht. Im Gegensatz dazu kann während
einer Entwicklungsphase, Simulationsphase, Testphase, Messphase
oder Kalibrierungsphase problemlos länger gewartet werden, bis das
System gestartet ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail erläutert. Zunächst wird
unter Bezugnahme auf 2 auf den Ablauf des Startup
bei einem herkömmlichen,
aus dem Stand der Technik bekannten FlexRay-Kommunikationssystem
eingegangen, bei dem jeder der Teilnehmer lediglich einen Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus erzeugen kann. In 2 ist lediglich
ein Kanal dargestellt, da der Ablauf üblicherweise auf beiden Kanälen synchron
ist.
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Der
Knoten A (Node A) und der Knoten B (Node B) sind so genannte Kaltstart-Knoten
(Coldstart Nodes), die zum Starten des bekannten Kommunikationssystems
zur Verfügung
stehen. Einer der Kaltstart-Knoten (hier der Knoten A) übernimmt
die Rolle des führenden
Kaltstart-Knotens, da er nach dem Einschalten als erster mit der
Initialisierung fertig ist. Falls auf den Kanälen kein Datenverkehr stattfindet,
sendet der Knoten A ein so genanntes Collision Avoidance Symbol
(CAS). Durch dieses Symbol teilt er dem anderen Kaltstart-Knoten
(hier dem Knoten B) mit, dass er die Rolle des Führenden übernommen hat. Als nächstes laufen
die ersten vier Kommunikationszyklen (Cycle 0 bis Cycle 3) ab, in
denen der Knoten A jeweils einen Synchronisationsrahmen (so genanntes
Startup-Frame) sendet. Sollte der andere Knoten B gleichzeitig den
Startup gestartet und das CAS gesendet haben, stellen die Knoten
dies jetzt fest und sorgen dafür,
dass nur einer (nämlich
der Knoten A) den Startup weiterführt. Während der ersten vier Zyklen
hat sich der andere Kaltstart-Knoten B auf den führenden Knoten (Knoten A) synchronisiert
und beginnt im fünften
Zyklus (Cycle 4) selbst mit dem Senden von Synchronisationsrahmen.
Jetzt hat der Knoten A die Möglichkeit,
sich zu synchronisieren, da er zum ersten Mal Synchronisationsrahmen
von anderen Knoten empfängt.
Diese Synchronisation nimmt er im fünften und sechsten Zyklus (Cyle
4 und Cycle 5) vor und beginnt dann im nächsten Zyklus (Cycle 6) mit
der ganz normalen Datenübertragung.
Der Knoten B beginnt einen Zyklus später (Cycle 7) mit der normalen
Datenübertragung.
Die übrigen
Nicht-Kaltstart-Knoten
(hier der Knoten C) haben während
der ersten acht Zyklen (Cycle 0 bis Cycle 7) Zeit, sich zu synchronisieren,
und starten frühestens
im neunten Zyklus (Cycle 8) mit der Datenübertragung.
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In
der Praxis erweist es sich als nachteilig, dass die Teilnehmer (Kaltstart-Knoten
A und B) innerhalb eines FlexRay-Clusters (Rechnerverbund) nicht gleichzeitig
eingeschaltet werden und/oder mit ihrer Initialisierung nicht gleich
schnell fertig sind. Einschaltzeiten für die Teilnehmer liegen typischerweise im
Bereich von etwa 50–200
ms. Im Vergleich dazu liegt ein Kommunikationszyklus im FlexRay
im Bereich von etwa 1–16
ms. Wenn in 2 der erste Teilnehmer (Knoten
B) vor dem zweiten Teilnehmer (Knoten A) mit der Initialisierung
fertig ist, sieht der erste Teilnehmer keinen Partner, bricht nach
einiger Zeit die Kaltstartversuche ab und wartet weiterhin auf einen
Partner. Dann erst wird der zweite Teilnehmer eingeschaltet und
fährt selbst
als führender
Kaltstart-Knoten hoch.
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Theoretisch
kann im günstigsten
Fall nach acht Kommunikationszyklen mit der bestimmungsgemäßen Datenübertragung,
also mit der Kommunikation über
das Kommunikationssystem, begonnen werden (Zustand des Knotens:
normal active). Genau betrachtet kann in 2 der Knoten
A in dem siebten Zyklus (Cycle 6) das erste Mal senden, der Knoten
B in dem achten Zyklus (Cycle 7) und alle anderen Knoten in dem
neunten Zyklus (Cycle 8). Wichtig ist aber, dass überhaupt
erst gesendet werden kann, wenn der zweitschnellste der Kaltstart-Knoten mindestens
sechs (beziehungsweise acht) Zyklen am Netz ist. Alle anderen Teilnehmer
können
ohne einen Partner, das heißt
einen zweiten Kaltstart-Knoten,
weder senden noch empfangen, selbst wenn sie schon lange vorher
dazu bereit wären.
In der Praxis führt
dies zu relativ langen Verzögerungen
beim Synchronisieren der Teilnehmer und damit beim Starten des Kommunikationssystems.
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Dies
wird nachfolgend anhand des Beispiels aus 2 und konkreter
Zahlenwerte näher
erläutert:
Es wird davon ausgegangen, dass der Kaltstart-Knoten B 50 ms nach
dem Einschalten startet, und der Kaltstart-Knoten A erst 210 ms
nach dem Einschalten startet. Die Zykluszeit beträgt 5 ms.
- – Knoten
A kann frühestens
240 ms (210 ms + 6·5 ms)
nach dem Einschalten senden,
- – Knoten
B kann frühstens
245 ms (210 ms + 7·5 ms)
nach dem Einschalten senden, und
- – Knoten
C kann frühestens
250 ms (210 ms + 8·5 ms)
nach dem Einschalten senden.
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Mit
der Synchronisation kann also nicht bereits 50 ms nach dem Einschalten
(Knoten B initialisiert), sondern erst 210 ms nach dem Einschalten
begonnen werden, wenn auch der Knoten A fertig initialisiert ist.
Das bedeutet, dass bei diesem Beispiel das Starten des Kommunikationssystems
um 32 Kommunikationszyklen ((210 ms–50 ms):5 ms) verzögert ist
und mit der eigentlichen Kommunikation über das Kommunikationssystem
erst mit einer Verzögerung
von 32 Kommunikationszyklen begonnen werden kann.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass das Starten des Kommunikationssystems
in jedem Fall bereits acht Kommunikationszyklen nach dem Einschalten
eines Teilnehmers abgeschlossen ist, selbst wenn kein weiterer Kaltstart-Knoten
als Partner für
den Teilnehmer zur Verfügung
steht. Dies wird dadurch erreicht, dass zwei Kaltstart-Knoten in
einer Hardware zusammengefasst sind und dadurch auch gleichzeitig
starten. Es können
zwei komplette Kaltstart-Knoten mit dem kompletten Funktionsumfang
in einer Hardware zusammengefasst sein. Alternativ ist es aber auch denkbar,
dass nur Teil-Funktionalitäten
der Kaltstart-Knoten, vorzugsweise die für die Synchronisation erforderlichen
Funktionen der Knoten, in der Hardware zusammengefasst sind. Diese
Teil-Funktionalitäten
können
auch durch applikationsspezifische Standard Halbleiterschaltungen
realisiert werden, die unter Umständen entsprechend angepasst
oder programmiert werden müssen.
Durch geeignete Hardware-Unterstützung kann
sichergestellt werden, dass der Kaltstart des Teilnehmers in jedem
Fall unmittelbar nach dem Einschalten bzw. nach Abschluss der Initialisierung
erfolgt.
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Der
Ablauf des Startup bei dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem 1 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert. Es
ist nur ein Kaltstart-Knoten (hier Knoten AB) erforderlich, der
die Rolle des führenden
Kaltstart-Knotens übernimmt
und ein Collision Avoidance Symbol (CAS) sendet, falls auf den Kanälen kein
Datenverkehr stattfindet. Wenn sichergestellt ist, dass der Knoten
AB der einzige Kaltstart-Knoten in dem Kommunikationsnetzwerk ist,
kann alternativ auf das Senden des CAS auch verzichtet werden, da
keine anderen Kaltstart-Knoten vorhanden sind, denen der Knoten
AB mitteilen müsste,
dass er die Rolle des Führenden übernommen
hat. Danach laufen die ersten vier Kommunikationszyklen ab, in denen
der Knoten AB jeweils ein erstes Startup-Frame sendet. Sollte ein
anderer Knoten gleichzeitig den Startup gestartet und das CAS gesendet
haben, so stellen die Knoten dies jetzt fest und sorgen dafür, dass
nur einer, nämlich
der Knoten AB, den Startup weiterführt.
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Während der
ersten vier Zylen haben – sofern
andere Kaltstart-Knoten vorhanden sind – diese die Möglichkeit,
sich auf die ersten Synchronisationsrahmen zu synchronisieren. Anschließend beginnt der
Knoten AB im fünften
Zyklus mit dem Senden des zweiten Startup-Frames. Jetzt hat der
Knoten AB die Möglichkeit,
sich zu auf die zweiten Synchronisationsrahmen zu synchronisieren,
da er zum ersten Mal Rahmen (sog. Frames) empfängt. Bei dieser Ausführungsform
synchronisiert sich der Knoten AB also während des fünften und sechsten Zyklus auf
die zweiten Synchronisationsrahmen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass sich
der Knoten AB während
der ersten vier Zyklen auf die ersten Synchronisationsrahmen synchronisiert,
wobei dann im fünften
und sechsten Zyklus keine Synchronisation des Knotens AB erfolgen
würde.
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Der
Knoten AB verfügt
somit über
Mittel zum Erzeugen der unterschiedlichen Synchronisationsrahmen.
Durch die Mittel zum Erezeugen des zweiten Synchronisationsrahmens
wird dem Knoten AB die Anwesenheit eines weiteren Kaltstart-Knotens, bzw. die
Anwesenheit anderer Synchronisationsrahmen eines weiteren Kaltstart-Knotens, vorgetäuscht. Dadurch
kann der Synchronisationsvorgang ganz normal ablaufen, mit der Ausnahme,
dass der simulierte Knoten zusätzlich
in dem einzigen Kaltstart-Knoten AB integriert ist. Die Synchronisation
des Knotens AB wird im fünften
und sechsten Zyklus bzw. im ersten bis vierten Zyklus vorgenommen,
so dass der Knoten AB dann in dem siebten Zyklus bzw. im achten
Zyklus mit der ganz normalen Datenübertragung beginnen kann. Alle übrigen FlexRay-Kommunikationspartner-Knoten
sind nur noch so genannte Integrating Nodes, die sich auf die durch
den Knoten AB vorgegebene globale Zeit aufsynchronisieren.
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Das
erfindungsgemäß Verfahren
zum Starten des Kommunikationssystems 1 hat insbesondere aus
den folgenden Gründen
große
Vorteile gegenüber
dem bisherigen Verfahren. Als Startup-Knoten können nur solche Teilnehmer
verwendet werden, die – je
nach Einsatzbereich des Kommunikationssystems – in allen Ausstattungen eines
Kraftfahrzeugs, eines Gebäudes,
einer Werkzeugmaschine, etc. vorhanden ist. Insbesondere können keine
Teilnehmer eingesetzt werden, die lediglich optionale Geräte des Kommunikationssystems
darstellen. Typische Geräte
in einem Kraftfahrzeug, die als Kaltstart-Knoten eingesetzt werden
können,
sind Knoten des Bremsensystems, der Motorsteuerung, eines Gateways,
etc. Gerade diese Geräte
sind jedoch relativ komplex und benötigen viel Zeit für Selbsttest und
die gesamte Initialisierung bevor die eigentliche Kommunikation
gemäß der verwendeten
Protokollspezifikation anlaufen kann. Im Stand der Technik bestimmte
der zweitschnellste Startup-Knoten die Zeit, nach der eine Kommunikation
möglich
ist, was unter Umständen
sehr verzögert
werden kann. Hier kann die Erfindung dahingehend Abhilfe schaffen,
dass ein einziger erfindungsgemäßer Teilnehmer
ausreicht, um die Synchronisation durchzuführen und deshalb deutlich früher mit
der Kommunikation begonnnen werden kann. Es muss nicht mehr auf
den zweitschnellsten Knoten gewartet werden, da die Kommunikation
zwischen dem erfindungsgemäßen Teilnehmer
und einem quasi nicht vorhandenen Teilnehmer ohne Verzögerung (über die
gemäß verwendeter Protokollspezifikation
erforderliche Zeit für
die Synchronisation hinaus) zum frühest möglichen Zeitpunkt gestartet
werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines konkreten Beispiels näher erläutert. Das
erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 verfügt über mindestens
einen besonderen Teilnehmer 3a (Kaltstart-Knoten AB), der
50 ms nach dem Einschaltet startet. Es wird weiterhin von einer
Zykluszeit von 5 ms ausgegangen.
- – Knoten
AB kann frühestens
80 ms (50 ms + 6·5 ms)
nach dem Einschalten senden (wenn er im fünften und sechsten Zyklus auf
die zweiten Synchronisationsrahmen synchronisiert wird), und
- – Knoten
C synchronisiert sich als integrierender Knoten auf die durch den
Knoten AB vorgegebene Zeitbasis und kann frühestens 90 ms (50 ms + 8·5 ms)
nach dem Einschalten senden.
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Für den Knoten
C ergibt sich damit gegenüber
dem oben zum Stand der Technik angeführten Zahlenbeispiel ein zeitlicher
Gewinn von 160 ms (250 ms – 90
ms) oder 32 Kommunikationszyklen.
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In
den 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Teilnehmers
dargestellt, der Mittel zum Erzeugen und Aussenden von zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus und pro Kommunikationskanal (Chan A oder
Chan B) aufweist. Gemäß 4 ist
der Teilnehmer als ein Knoten 3a ausgebildet. Der Knoten 3a verfügt über einen Quarzoszillator
(XTAL), sowie zwei Eingänge 5, 6 für eine Versorgungsspannung
(Ubatt) und ein externes Wakeup-Signal (WakeUp). Der Knoten 3a verfügt außerdem über einen
Mikrocontroller 7 sowie über zwei separate Kommunikationscontroller 8, 9 (CC1
und CC2). Jeder der Kommunikationscontroller 8, 9 verfügt über eine
gesonderte Sende-Empfangseinheit, einen so genannten Transceiver
(Xcvr1, Xcvr2, Xcvr3, oder Xcvr4), für jeden der beiden Kanäle A, B. Der
Knoten 3a kann mittels des ersten Kommunikationscontrollers 8 einen
ersten Synchronisationsrahmen und mittels des zweiten Kommunikationscontrollers 9 einen
zweiten Synchronisationsrahmen erzeugen und diese auf dem gleichen
Kanal (Chan A) über
das Kommunikationsmedium übertragen.
Da ein Kommunikationscontroller 8, 9 nicht zwei
unterschiedliche Synchronisationsrahmen erzeugen kann, müssen bei
der Ausführungsform
gemäß 4 zwei separate
Kommunikationscontroller 8, 9 vorgesehen sein,
um die Anforderung "No
single point of failure" zu
erfüllen.
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Auch
bei der Ausführungsform
aus 5 ist der mindestens eine Teilnehmer des Kommunikationssystems 1,
der Mittel zum Aussenden von zwei unterschiedlichen Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus und pro Kanal aufweist, als ein Netzwerkknoten 3a ausgebildet.
Allerdings werden bei der Ausführungsform
aus 5 statt zweier separater Kommunikationscontroller 8, 9 ein
so genanntes Application Specific Standard Product (ASSP) 10 eingesetzt.
Dabei handelt es sich um eine standard integrierte Schaltung, die
allgemein verfügbar
ist und für
den Zweck eingesetzt wird, mindestens zwei unterschiedliche Synchronisationsrahmen pro
Kommunikationszyklus und pro Kommunikationskanal zu erzeugen und
auszusenden. Dabei ist es durchaus möglich, dass die integrierte
Schaltung 10 nicht konform ist mit der verwendeten Protokollspezifikation.
Allerdings muss die verwendete integrierte Schaltung 10 den
Synchronisationsvorgang gemäß der verwendeten
Protokollspezifikation unterstützen, so
dass durch die Synchronisation des einzelnen Knotens 3a in
dem Kommunikationssystem 1 keine Fehlermeldung ausgelöst wird
oder mit der Synchronisation nicht so lange gewartet wird, bis weitere
Kaltstart-Knoten ihre Initialisierung abgeschlossen haben.
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Die
in 5 gezeigte integrierte Schaltung 10 (ASSP)
kann auch auf zwei integrierte Schaltungen (ASSP1 und ASSP2) aufgeteilt
werden, wie dies in 1 für den Knoten AB dargestellt
ist beziehungsweise die in 1 dargestellten
separaten integrierten Schaltungen (ASSP1 und ASSP2) können auch
als eine einzige integrierte Schaltung 10 ausgebildet sein.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform
handelt es sich um eine gegenüber
der Ausführungsform
aus 4 optimierte Lösung.
Es wird kein Kommunikationscontroller 8, 9 verwendet, sondern
die integrierte Schaltung 10 kann nur Wakeup- and Startup-Vorgänge realisieren,
allerdings kann sie zwei Sync-Null Frames pro Kommunikationszyklus
erzeugen. Damit kann der Teilnehmer 3a als führender
Kaltstart-Knoten (so genannter Sync Master) dienen, die Synchronisation
ausführen
und so die Kommunikation in dem Kommunikationssystem (mit quasi
nicht vorhandenen Teilnehmern) starten.
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In 6 ist
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Teilnehmers
dargestellt. Dabei dient als Teilnehmer nicht ein Netzwerkknoten, sondern
ein aktiver Sternkoppler 4. Ein Kommunikationskanal ist
auf mehrere physikalische Segmente verteilt. Zu diesem Zweck verfügt der Sternkoppler 4 über eine
Sende-Empfangseinheit, einen so genannten Transceiver (Xcvr1). In
der Ausführungsform
aus 6 verfügt
der Sternkoppler 4 über
ein Application Specific Standard Product (ASSP) 10, welches
die Erzeugung des beiden unterschiedlichen Synchronisationsrahmen
pro Kommunikationszyklus übernimmt.
Statt der integrierten Schaltung 10 kann der Sternkoppler 4 jedoch
auch zwei separate Kommunikationscontroller (CC1 und CC2) aufweisen,
entsprechend dem Ausführungsbeispiel
aus 4.