DE19705681A1 - Verfahren zur Übertragung von Telegrammen der Teilnehmer eines Datenbusses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Telegrammen der Teilnehmer eines Datenbusses, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.

Es sind bereits Datenbussysteme in vielfältiger Ausführung bekannt. Dabei besteht das Problem der Steuerung des Zugriffs der Teilnehmer auf den Datenbus. Derartige Zugriffsverfahren sind beispielsweise kontrolliert oder zufällig. Die Erfindung bezieht sich auf ein zufälliges Zugriffsverfahren, das unter der Bezeichnung CSMA/CD (CSMA = carrier sense multiple access; CD = collision detection) bei einer Vielzahl von Datenbussystemen bekannt ist. Bei einem derartigen zufälligen Zugriffsverfahren hört ein Teilnehmer, falls er ein Telegramm über den Datenbus übertragen will, den Datenbus ab, ob gerade ein anderer Teilnehmer sendet. Ist dies nicht der Fall, beginnt er mit dem Senden seines Telegramms. Bei diesem Verfahren kann es zu un­ beabsichtigtem (nahezu) gleichzeitigem Senden mehrerer Teilnehmer kom­ men, wodurch sich eine Kollision der Telegramme auf dem Datenbus ergibt.

Um eine derartige Kollision feststellen zu können, hört jeder sendende Teil­ nehmer den Datenbus weiter ab. Dabei vergleicht jeder Teilnehmer das über den Datenbus übertragene Telegramm mit dem von ihm gesendeten Tele­ gramm. Werden andere Signale auf dem Datenbus erkannt als die seines Telegramms, wird eine Kollision angenommen. Da bei einer Kollision die übertragenen Telegramme gestört sind, ist es nicht sinnvoll, die Telegramme zu Ende zu senden. Daher unterbricht jeder Teilnehmer, der eine Kollision erkannt hat, die Übertragung seines Telegramms und versucht üblicherwei­ se, nachdem der Datenbus wieder als frei erkannt wird, oder nach einer bestimmten Zeitverzögerung, die in jedem Teilnehmer unterschiedlich ist, dasselbe Telegramm nochmals zu senden. Bei einer geringen Übertra­ gungsrate, einer großen Anzahl von Teilnehmern und/oder langen Tele­ grammen führt eine derartige Methode zu großen Übertragungsverzögerun­ gen, wodurch auch die Wahrscheinlichkeit von weiteren Kollisionen erhöht wird.

Stellt ein Teilnehmer beim Abhören des Datenbusses vor einem Sendever­ such fest, daß der Bus belegt ist, so stellt er sein Telegramm zurück, ohne ein Senden des Telegramms zu beginnen. Wann ein neuer Sendeversuch des zurückgestellten Telegramms vorgenommen werden soll, wird beim Stand der Technik dem Zufall überlassen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß die Anzahl der Kollisionen und die durchschnittliche Übertragungszeit der Telegramme reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs gelöst.

Danach wird eine erste Zeitverzögerung für das erneute Senden eines Tele­ gramms nach einer Kollision mittels einer Formel berechnet, in der die An­ zahl der bisher erkannten Kollisionen eingeht. Diese erste Zeitverzögerung wird umso länger, je häufiger ein Telegramm eine Kollision erfahren hat. Diese Verlängerung der Zeitverzögerung findet bei der Bestimmung der zweiten Zeitverzögerung, die für einen erneuten Sendeversuch vorgegeben wird, wenn anstelle einer Kollision ein belegter Datenbus erkannt wird, nicht statt, da die zweite Zeitverzögerung nicht mit der Häufigkeit der Erkennung eines belegten Datenbusses zunimmt.

Bei Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich empirisch herausgestellt, daß die Anzahl der Kollisionen um etwa 50% und die durch­ schnittliche Übertragungszeit der Telegramme bis zu 20% reduziert werden. Somit wird auch die Sicherheit einer korrekten Übertragung der Telegramme auf dem Datenbus erhöht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt einen logischen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens, ins­ besondere mit einem Berechnungsblock V für die Bestimmung der ersten und zweiten Zeitverzögerung.

Hierbei bezieht sich der Begriff "erste Zeitverzögerung" immer auf einen er­ neuten Sendeversuch nach einer Kollision und der Begriff "zweite Zeitverzö­ gerung" auf einen erneuten Sendeversuch nach Erkennen eines belegten Datenbusses.

Liegt zum Zeitpunkt t_aktuell ein Sendewunsch eines Teilnehmers an, wird zu­ nächst überprüft, ob der Datenbus von den Telegrammen anderer Teilneh­ mer frei ist. Ist dies der Fall, wird das Senden bzw. die Übertragung des Te­ legramms begonnen. Zur Überprüfung einer Kollision wird das gesendete Telegramm mit dem über den Datenbus übertragenen Telegramm verglichen und eine Kollision erkannt, wenn diese Telegramme nicht übereinstimmen.

Wird bis zum Ende eines Telegramms keine Kollision erkannt, ist die Über­ tragung des Telegramms erfolgreich abgeschlossen.

Wird jedoch eine Kollision erkannt, wird das Senden des Telegramms unter­ brochen und mittels des Berechnungsblocks V die erste Zeitverzögerung (t_neu - t_aktuell = r . t_const) bis zum erneuten Sendeversuch t_neu berechnet. Die Zeitverzögerung nach einer Kollision richtet sich nach dem Unterblock V2, der den Stand eines Zählers n um 1 erhöht, n_neu = n_aktuell + 1. Tritt also eine Kollision erstmals auf, ist n_neu = 1.

Der Zeitpunkt t_neu für einen erneuten Sendeversuch berechnet sich aus dem aktuellen Zeitpunkt t_aktuell plus einer Zeitverzögerung r . t_const, wobei t_const bei­ spielsweise zweimal die maximale Laufzeit eines Signals auf dem Bus und r eine Zufallszahl ist. Die Zufallszahl r wird beispielsweise aus dem Bereich zwischen 0 und 2^k ausgewählt, wobei k wiederum eine Funktion ist, die vom Zählerstand n_neu abhängt. Vorzugsweise ist k das Minimum aus einer maxi­ mal zulässigen Kollisionsanzahl, z. B. 10, und dem Zählerstand n_neu (k = min (n_neu, 10)). Danach würde die Zeitverzögerung mit zunehmender Häufigkeit der Kollisionen nicht mehr verlängert werden, wenn der Zählerstand und damit die Anzahl der aufgetretenen Kollisionen die maximal zulässige An­ zahl überschritten hat.

Erkennt ein Teilnehmer jedoch bei einem Sendewunsch, daß der Datenbus bereits belegt ist, wird das Telegramm nicht gesendet, sondern von Anfang an zurückgehalten. Mittels des Berechnungsblocks V, insbesondere durch den Unterblock VI, wird anschließend die zweite Zeitverzögerung bestimmt, nach der erneut ein Sendeversuch gestartet wird. Im Unterschied zur Be­ rechnung der ersten Zeitverzögerung nach Erkennung einer Kollision wird der Zählerstand n nicht erhöht; n_neu = n_aktuell. Im übrigen wird die zweite Zeit­ verzögerung r . t_const bzw. der Zeitpunkt t_neu für einen erneuten Sendeversuch mit derselben Formel F des Berechnungsblocks V berechnet, wie auch die Zeitverzögerung r . t_const bzw. der Zeitpunkt t_neu nach einer Kollisionserken­ nung.

Durch dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel werden die Kollisio­ nen und durchschnittlichen Übertragungszeiten der Telegramme minimiert.

Claims (1)

1. Verfahren zur Übertragung von Telegrammen der Teilnehmer eines Daten­ busses mit zufälligem Buszugriff, bei dem ein Teilnehmer nach dem Erken­ nen einer Kollision durch gleichzeitig von mehreren Teilnehmern gesendete Telegramme die Übertragung seines Telegramms unterbricht und für einen neuen Sendeversuch desselben Telegramms eine erste Zeitverzögerung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitverzögerung (r . t_const) mittels einer Formel (F) berechnet wird, die eine von einem Zähler (n; n_neu, n_aktuell) abhängige Zufallszahl (r = f(n_neu)) enthält, wobei der Zähler bei jeder erkannten Kollision erhöht wird (n_neu = n_aktuell + 1), und daß dieselbe Formel (F) zur Berechnung einer zweiten Zeitverzögerung (r . t_const) verwendet wird, die für einen erneuten Sendeversuch (t_neu) eines Telegramms vorgegeben wird, wenn anstelle einer Kollision bereits vor dem Senden eines Tele­ gramms bei einem Sendeversuch (t_aktuell) des Teilnehmers erkannt wird, daß der Datenbus belegt ist, wobei der Zähler zur Berechnung der zweiten Zeit­ verzögerung nicht erhöht wird (n_neu = n_aktuell).