專利名稱：在具有環(huán)狀拓撲的總線系統(tǒng)中傳輸和評價數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
現(xiàn)有技術本發(fā)明的出發(fā)點在于根據(jù)獨立權利要求的前序部分所述的一種用于傳輸和評價數(shù)據(jù)和至少兩個參與評價的用戶的系統(tǒng)和方法以及相應的用戶。
從示出環(huán)狀網(wǎng)絡的WO 02/49271 A2中公知這種系統(tǒng)，其中單個用戶通過具有分別相反的傳輸方向的兩個環(huán)路連接。除了應用朝相互相反的方向的這種冗余的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑之外，在其它的表決系統(tǒng)(Votingsystem)或評價系統(tǒng)中，在環(huán)形網(wǎng)絡中借助超出單個節(jié)點之外的冗余的附加連接多重地朝相同方向傳輸數(shù)據(jù)，如這例如在DE 10307 749 A1中所示出的那樣。在這種表決系統(tǒng)中或者即使在如上述WO02/49271 A2中那樣的相反的表決結構中，在環(huán)形網(wǎng)絡中借助超出單個節(jié)點之外的冗余的附加連接多重地正是朝相同或相反的方向傳輸數(shù)據(jù)。為了將數(shù)據(jù)饋入這種網(wǎng)絡中，為此在網(wǎng)絡節(jié)點中暫存以其來傳輸數(shù)據(jù)的整個數(shù)據(jù)幀(即整個幀)，并且通常稍后才重新發(fā)出兩個幀，正如例如在MOST實現(xiàn)方案中所規(guī)定的那樣(對此請參閱OasisSilicon Systems的MOST Network Transceiver(MOST網(wǎng)絡收發(fā)器)OS8104、DS 8104 FP 4，2003年1月)。在對時間要求嚴格的實時應用的表決系統(tǒng)中，即使將每個用戶(即每個節(jié)點)的延遲限制為唯一的暫存的幀，通過網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的這種延遲也限制了網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量。這種數(shù)據(jù)幀或幀的持續(xù)時間在22.5Mbit/s的傳輸速率和每幀64個字節(jié)的情況下約為22μs。在八個網(wǎng)絡節(jié)點(即用戶)的情況下，所暫存的幀則持續(xù)至少182μs或兩個數(shù)據(jù)幀持續(xù)364μs，直至數(shù)據(jù)被傳輸給網(wǎng)絡的所有節(jié)點為止。在表決時、即在評價數(shù)據(jù)時所必需的多個數(shù)據(jù)的傳輸以及中間結果和最終結果的交換因此在節(jié)點數(shù)量或用戶數(shù)量多于四個用戶時導致了表決過程或者評價過程的不可接受的持續(xù)時間。
尤其是在分布式的、與安全相關的系統(tǒng)或網(wǎng)絡中，在所參與的用戶之間必需數(shù)據(jù)交換，該數(shù)據(jù)交換即使在故障的情況下也還導致可靠的決策或評價，也就是必須可靠地識別故障，并且必須能夠采取避免安全性損失或系統(tǒng)故障的相應措施。這種分布式的、與安全相關的系統(tǒng)在車輛領域中例如公知為線傳控制(X-by-wire)系統(tǒng)。在此，最重要的任務是確保這種系統(tǒng)的功能方面的安全。
因此提出了以下任務，即，鑒于從現(xiàn)有技術中公知的系統(tǒng)，在提高了的與安全相關的要求的范圍內(nèi)進一步提高故障安全性，其方式是盡可能地使上述延遲最小化。
發(fā)明優(yōu)點為此，具有至少兩個參與評價的用戶的用于傳輸和評價數(shù)據(jù)的方法和至少一個用戶以及系統(tǒng)的出發(fā)點在于，以數(shù)據(jù)幀來傳輸數(shù)據(jù)，并且給每個參與評價的用戶分配數(shù)據(jù)幀中的至少一個位置，其中，在分別構成環(huán)路的多條傳輸路徑中傳輸數(shù)據(jù)。有利地在每個參與評價的用戶中，給每個環(huán)路設置一輸入耦合單元，以便將相應的參與評價的用戶的數(shù)據(jù)輸入耦合到數(shù)據(jù)幀中的為此分別設置的至少一個位置中，其中，不加處理地轉發(fā)數(shù)據(jù)幀的如下位置中的剩余的數(shù)據(jù)，在該用戶中未實現(xiàn)輸入耦合到這些位置中。也就是，根據(jù)本發(fā)明，在數(shù)據(jù)幀的有關的范圍中，只有有關的節(jié)點或用戶錄入數(shù)據(jù)，而所有其它的數(shù)據(jù)或未向其中實現(xiàn)這種輸入耦合的位置不由用戶來改變，并且沒有現(xiàn)有技術的通常的延遲地通過旁路直接來轉發(fā)。因此有利地與網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量無關地，確保了在這種數(shù)據(jù)幀期間，將表決數(shù)據(jù)或評價數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡中的所有其它用戶或節(jié)點。
在此，輸入耦合單元有利地包括計數(shù)器，通過該計數(shù)器確定了在數(shù)據(jù)幀中分別針對用戶的數(shù)據(jù)所設置的位置。
輸入耦合單元適宜地另外包括復用模塊，與上述計數(shù)器的計數(shù)器讀數(shù)有關地，通過該復用模塊按照數(shù)據(jù)幀中的位置來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入耦合或轉發(fā)。在特別的實施形式中，在此可以將輸入耦合單元安置在稍后還要說明的控制單元中。
以有利的方式二進制地將數(shù)據(jù)作為比特來傳輸，以致給每個環(huán)路設置了至少一個比特存儲元件，通過該比特存儲元件在數(shù)據(jù)幀中實現(xiàn)了要輸入耦合的數(shù)據(jù)的同步，尤其是為此應用觸發(fā)器模塊。
在適宜的改進方案中，給每個環(huán)路在每個用戶中設置了一輸入和一輸出，并且給每個輸出分別分配了這種比特存儲元件。為了更好地同步輸入耦合過程，但是也可以給每個環(huán)路在每個用戶中設置一輸入和一輸出，并且給這些輸入中的每一個和每個輸出分別分配這種比特存儲元件。
因此，能在不同程度上改善輸入耦合時有關數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐健?br> 根據(jù)本發(fā)明，在以下系統(tǒng)中有利地采用該方法，該系統(tǒng)在具有分別相反的傳輸方向的第一環(huán)路和第二環(huán)路中描繪了傳輸路徑。
適宜地也設置了用戶，尤其是設置了至少一個不自己參與評價的用戶，但是仍然將專用的數(shù)據(jù)(例如作為控制信息)輸入耦合到數(shù)據(jù)幀中的可預定的位置中。這里也可設置這種輸入耦合單元，其中，正好不改變和直接轉發(fā)所有其它數(shù)據(jù)、尤其是針對參與表決的用戶的數(shù)據(jù)幀的位置中的數(shù)據(jù)。
在優(yōu)選的實施形式中設置了主用戶，該主用戶自己執(zhí)行評價，并且在他這方面包括至少一個時鐘單元或與該時鐘單元相連接，其中，該時鐘單元預定了用于傳輸所有環(huán)路、即所有傳輸路徑的數(shù)據(jù)的時鐘。
從說明書中以及從權利要求所述的特征中得出了，在評價結構或表決結構中該根據(jù)本發(fā)明所建議的局部旁路的其它優(yōu)點和有利的改進方案。
附圖以下借助附圖來詳細闡述本發(fā)明。在此，

圖1示出了具有相應的表決結構的本發(fā)明系統(tǒng)。
圖2示出了在出現(xiàn)線路中斷時的系統(tǒng)。
圖3示出了在用戶故障時的系統(tǒng)。
在圖4中示出了每個用戶的內(nèi)部結構，而在圖5中示出了具有自己的時基(即時鐘單元)的用戶的結構。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的幀結構的實例。
圖7示出了本發(fā)明系統(tǒng)中的主從組合。
圖8示出了主從組合中的主方的故障。
圖9示出了主方故障或整個主從組合和附加的備用主方的故障，以及圖10示出了在同時出現(xiàn)第二故障時的主方或主從組合的故障，該第二故障諸如選出連接或具有附加的備用主方的用戶和構成子系統(tǒng)。
圖11以圖11a和11b再次示出了圖11a中的具有根據(jù)圖1的相應表決結構的本發(fā)明系統(tǒng)，其中，通過陰影線來表征參與評價的用戶。圖11b為此示出了一種其它的根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀表示特定地參與評價的用戶的數(shù)據(jù)以及控制信息的傳輸。
圖12再次簡化地示出了在相反的環(huán)路結構中的用戶中的輸入耦合單元。
現(xiàn)在借助實施例來詳細闡述本發(fā)明。
實施例說明圖1示出了具有主從組合100的表決結構，該主從組合100具有主方103和從方104。除此之外，從105至110示出了其它六個用戶作為從方、即尤其是沒有自己的時鐘單元的從方。在兩個相反的環(huán)路R1和R2中實現(xiàn)了用戶103至110的連接，以致將朝相反方向的兩條冗余的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑(正好是R1和R2)用于進行數(shù)據(jù)傳輸。主從組合100可以另外提高故障安全性，其方式是除了主方和可以承擔主方功能的從方之外同樣設置了兩個冗余的時鐘單元101和102。在此，但是也可以僅設置一個時鐘單元，該時鐘單元首先被分配給主方，即該時鐘單元未被包括在該主方中并且在故障時將時鐘信息轉交給從方104，以便維持運行。于是在此必需的是，將主方103和從方104布置為鄰居和在空間上鄰近地來布置，以便能毫無問題地傳輸時鐘信息。
在圖2中，現(xiàn)在代替主從組合100，僅僅示出了具有時鐘單元201的主方200。根據(jù)本發(fā)明，應用主從組合100或單獨的主方200是可選的和可交換的。如果現(xiàn)在在系統(tǒng)中出現(xiàn)了故障、例如如此處在用戶107和108之間示出的線路中斷，則可以通過在相應的用戶中進行信息重定向(Informationsumleitung)來維持系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸。也就是說，即使兩個節(jié)點或用戶之間的所有連接中斷，在所有節(jié)點之間也還存在可靠的數(shù)據(jù)交換。但是這僅僅由于，根據(jù)本發(fā)明總是在每個用戶中分析和處理兩個環(huán)路R1和R2的數(shù)據(jù)，并且與現(xiàn)有技術相反地在用戶中不實現(xiàn)數(shù)據(jù)的簡單的傳送。僅在以下前提下，即整個用戶(這里為用戶107)故障，在圖3中示出了相同的情況。但是如已經(jīng)在圖2中所說明的那樣，這里正好是在余下的用戶的節(jié)點或用戶故障時，也可以繼續(xù)維持數(shù)據(jù)傳輸。
圖4現(xiàn)在示出了用戶的結構，其中實現(xiàn)了環(huán)路之間的橫向連接。
這些橫向連接在圖4中被示為連接1、400V1和被示為連接2、400V2。用戶或節(jié)點具有第一輸入400E1和第一輸出400A1，以及具有第二輸入400E2和第二輸出400A2。通過這些輸入和輸出原則上能按照環(huán)路R1和R2來實現(xiàn)兩條傳輸路徑。但是，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在按照每條傳輸路徑設置了在其中產(chǎn)生狀態(tài)信息的控制單元401或402。該狀態(tài)信息例如包括有關節(jié)點或用戶故障的網(wǎng)絡信息，或者也包括故障信息，或者也包括兩個用戶之間的斷裂的連接的故障狀態(tài)。按照每個控制單元401或402，每個用戶能夠自己產(chǎn)生這種狀態(tài)信息。于是可以通過環(huán)路之間的相應的連接400V1或400V2來交換該狀態(tài)信息。這通過借助輸入耦合單元406將狀態(tài)信息尤其是輸入耦合到數(shù)據(jù)幀中來實現(xiàn)，該數(shù)據(jù)幀還將在圖6中詳述。407用來確定狀態(tài)信息在幀中的準確位置，這例如可以通過對比特或字節(jié)進行計數(shù)的計數(shù)設備來實現(xiàn)。
同樣的情況適用于具有輸入耦合單元409和檢測單元410的另一方向。同樣設置了分析單元405，或針對另一方向設置了分析單元408，用于分析通過輸入進入幀中的狀態(tài)信息。在此，這些單元405、406和407也既可被設置在控制單元中又可被設置在控制單元之外。這也適用于另一個方向，即適用于元件408、409和410。分析單元405或者相反方向上的分析單元408現(xiàn)在用于分析狀態(tài)信息并且這樣來構造，使得如果在分析狀態(tài)信息時出現(xiàn)故障，正好出現(xiàn)例如連接或用戶故障或網(wǎng)絡中的其它故障，則在相應的一個環(huán)路(也即正常的連接)、這里為400R1上可以阻止數(shù)據(jù)的傳輸，并且替代于此地可以通過連接400V1來實現(xiàn)輸入耦合?，F(xiàn)在可以直接通過轉換元件403的控制輸入401ST1來實現(xiàn)該連接400V1的激活，以致一方面可以將專用的狀態(tài)信息饋入朝相反方面的傳輸幀中的相應位置，同樣如任何其它數(shù)據(jù)信息那樣，或在重大故障的情況下，可以實現(xiàn)信息從正常的路徑400R1通過連接400V1的完整的重定向。在此，如果在環(huán)路R1中出現(xiàn)了故障，則通過通向轉換元件404的控制連接401ST2來阻止通過400R1的傳輸。類似地，這對于另一方向通過控制單元402和分析單元408來實現(xiàn)。這里現(xiàn)在通過控制輸入402ST1至少部分地激活了連接400V2，即傳輸狀態(tài)信息的或其它數(shù)據(jù)，直到按照檢測元件410進行了整個數(shù)據(jù)重定向，并且同樣可以通過轉換元件403的控制輸入402ST2來阻止經(jīng)過400R2的環(huán)路R2中的正常的轉發(fā)。根據(jù)本發(fā)明可以另外在控制單元之間設置連接，這里虛線示出，以便在控制單元之間根據(jù)相應的故障或故障的重要性來調(diào)整這種措施，為此可以將這些故障或故障的重要性錄入優(yōu)先級表中。
在圖5中現(xiàn)在示出了具有時鐘單元511的用戶的相同的功能，其中，也在這里設置了控制單元501和502、分析單元505和508、檢測單元507和510、輸入耦合單元506和509、轉換元件503和504、用于激活連接500V1或500V2的相應的控制輸入501ST2和501ST1以及502ST2和502ST1，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入耦合到不同的環(huán)路中，或?qū)⑤斎?00E1轉換到輸出500A2上或?qū)⑤斎?00E2轉換到輸出500A1上。該用戶尤其如下來區(qū)分，即該用戶包括時鐘單元511，并且因此可以在系統(tǒng)中作為主方或備用主方來起作用。在其它方面，所述部分的功能對應于圖4中已經(jīng)說明的功能。這里也可以設置兩個用于進行調(diào)整的控制單元501和502的連接。
在圖6中示范性地設置了用于進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸灾乱酝綆瑏韨鬏斔袛?shù)據(jù)，其中，給每個參與表決的節(jié)點分配了某個數(shù)據(jù)范圍。所建議的幀在這里以標記了幀的始端的前同步碼(Praeambel)P來開始。此后，用S示出可以包括從一個比特直至一個字節(jié)或多個字節(jié)的狀態(tài)信息。DT1、DT2至DTN對應于參與表決的相應用戶T1、T2至TN(即附圖中以前為103至110或200)的數(shù)據(jù)范圍。用CI規(guī)定了其它的控制信息，而用LI示出環(huán)路信息和用EOF來示出幀的末尾(即幀末端)。因此現(xiàn)在根據(jù)圖4、5和6，通過根據(jù)相應的分析單元406、408、506或508來分析環(huán)路，和通過將信息傳輸給特定的狀態(tài)范圍S中的相反的環(huán)路，隨著相應分析相應下一個節(jié)點或用戶中的狀態(tài)信息可以識別故障，并且因此可以輸入耦合修正數(shù)據(jù)，或者在用戶或用戶之間的線路的故障狀態(tài)的情況下，可以將狀態(tài)信息完全轉換到相應的連接上。也就是例如針對圖4或者圖5，來自一個方向的信息、尤其是狀態(tài)信息通過輸入E2(即400E2或500E2)進入到控制單元中，并在該控制單元中被分析，而另一方面該信息在相反方向上通過輸入E1(即400E1或500E1)同樣進入到控制單元501或401中，并在那里被分析，如圖4中所說明的那樣。因此可以自動地檢測到故障、尤其是兩個節(jié)點或用戶之間的線路的中斷，更準確地說正如在該位置上完全拆除兩個環(huán)路或一個用戶完全故障。在此，一個用戶作為主方來起作用，并且對于整個網(wǎng)絡(即整個系統(tǒng))預定其時鐘單元的時鐘。在此，如已經(jīng)所說明的那樣，可以冗余地實現(xiàn)時鐘單元，并且在主方用戶故障的情況下，每個具有通向這種生成時鐘的元件、即通向這種時鐘單元的通道的節(jié)點可以承擔該功能。于是根據(jù)故障的嚴重性，如已經(jīng)在圖2和3中所說明的那樣，要么可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的完全的轉換，即從一個環(huán)路重定向到另一個環(huán)路，要么但是在較不嚴重的情況下可以實現(xiàn)旁路。也就是除了從旁邊引導之外，在此如已經(jīng)說明的那樣，也可以正好通過輸入耦合來自相對的回路的其它控制單元的信息來實現(xiàn)修正。
按照圖6，以預定長度的幀來傳輸系統(tǒng)的信息或數(shù)據(jù)。在此，例如采用32、64或128個字節(jié)，或者也采用任意其它的幀長度。每個幀以前同步碼P來開始，并且這樣來編碼數(shù)據(jù)，使得例如通過PLL可以實現(xiàn)時鐘恢復(Taktrueckgewinnung)。在此可以在電氣物理層上實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，諸如借助非屏蔽雙絞線UTP(Unshealded Twistet Pair)或者也借助屏蔽雙絞線STP(Shealded Twisted Pair)實現(xiàn)低壓差分信令LVDS(Low Voltage Differencial Signaling)或者實現(xiàn)任意其它的電氣或光學傳輸。對于所有激活的節(jié)點或用戶，即對于參與表決的那些節(jié)點或用戶，按照相應用戶設置了幀位置DT1、DT2至DTN。在此，長度與參與表決的用戶或節(jié)點的預定數(shù)量有關。由于所有節(jié)點或用戶的同步工作，即由于使用相同的時鐘的相同的時鐘頻率，能旁路不是由有關的用戶生成的所有信息或整個數(shù)據(jù)。這種旁路的最佳的實現(xiàn)必需兩個或三個觸發(fā)器或可比較的存儲器和延遲元件，以便能夠?qū)⒖梢酝ㄟ^每個用戶納入的新的數(shù)據(jù)與在幀中的相應結構上的要旁路的數(shù)據(jù)量進行同步。因此，與有關用戶的要嵌入的數(shù)據(jù)量或要嵌入的數(shù)據(jù)無關地，在每個節(jié)點處將整個數(shù)據(jù)結構或整個數(shù)據(jù)僅僅延遲兩個或三個時鐘，并且因而看來對于所有進行接收的用戶幾乎是同時的。如果將所確定的幀位置用于每個用戶的數(shù)據(jù)，則不必需地址開銷(Adress-Overhead)。因此可以將整個數(shù)據(jù)速率或整個幀幾乎完全用于可使用的信息。也對于復雜的過程，與同時傳輸所有節(jié)點組合地形成了非常短的數(shù)據(jù)交換周期。
在此處應再次簡短地說明表決過程或評價過程。為了執(zhí)行表決，每個用戶必須能實施簡單的算術、邏輯和比較運算。為此例如每個表決單元中的簡單的或小的處理器可用來實施這些任務。該小的處理器于是可以是控制單元，或是被包括在該控制單元中，以便控制數(shù)據(jù)流、分析狀態(tài)信息和檢驗用戶的正確的操作，如在圖4和圖5中所說明的那樣。系統(tǒng)的不同的用戶相互獨立地實施評價過程、即表決。每個用戶獲得例如傳感器的輸入量，并且將這些輸入量用于核算過程或計算過程。根據(jù)對于安全系統(tǒng)所必需的不同類型的傳感器，可以在可容忍的數(shù)量級上來區(qū)分用戶的輸入量。但是為了仍然從相同的輸入量開始，因此可以在表決的評價過程開始時來交換、評價所有輸入量，并且根據(jù)各個計算來相應地進行替代。作為第二步于是執(zhí)行計算，并且交換結果。此后，于是可以在每個用戶中執(zhí)行表決，并且同樣可以交換評價結果。于是通過分析這些表決結果可以影響執(zhí)行元件，以便實現(xiàn)所希望的系統(tǒng)反應?？梢詫⒃诒頉Q過程結束時提供不可接受的結果的用戶排除在評價之外。因此，用戶、尤其是在排除之后剩下的用戶可以匹配的方式和方法沒有顯著影響全局系統(tǒng)特性地來動作。在此，用于互相分開該評價過程的不同階段的信息可以同樣被安置在狀態(tài)信息中，正如這些數(shù)據(jù)的有效性那樣的所傳輸?shù)脑擃悢?shù)據(jù)。同樣還有系統(tǒng)狀態(tài)和活動的用戶的數(shù)量以及鑒于表決的這些用戶的狀態(tài)。因此，每個用戶可以評價任何其它用戶的狀態(tài)，并且在有差異時可以因此容易地發(fā)現(xiàn)故障。甚至于當每個用戶已被排除在表決過程之外時，這仍然是可能的，因為每個用戶可以得到所有其它用戶的所有信息。因此，例如通過主方?jīng)Q策而與評價結果重新一致時，也可以重新將已經(jīng)被排除的用戶接納到表決過程中。以這種方式和方法可以識別和掌握用戶處的、僅導致暫時性排除用戶的尤其是瞬時的故障。除了表決的可采用性之外，該結構也適用于其它的數(shù)據(jù)交換過程，諸如適用作不同總線系統(tǒng)(網(wǎng)關)之間的連接。
在每個用戶中應檢驗到達的數(shù)據(jù)信息，例如對于代碼差錯、前同步碼、字節(jié)數(shù)量、幀的數(shù)量、EOF字節(jié)等等進行檢驗。在缺少系統(tǒng)活動或幀結構中的差錯或尤其是過程節(jié)點或用戶的其它出現(xiàn)的故障的情況下，如上所述可以排除該用戶。由于該原因，在控制信息CI之后引入了環(huán)路信息LI，以便將一個環(huán)路(即一個傳輸方向)的信息傳送到另一個環(huán)路上或另一個傳輸方向，以便確定來自兩個傳輸方向或來自兩個環(huán)路R1、R2的用戶的可訪問性。因此，由于所有非主方用戶得到與主方用戶同樣的信息，所以這些非主方用戶同樣可監(jiān)控該主方用戶，并且在無法說明的主方?jīng)Q策的情況下自主地動作。因此可以主動地將主方同樣像有故障的非主方那樣排除在系統(tǒng)之外；要么用旁路，要么沒有系統(tǒng)中的重大安全風險地通過重定向來冒風險，以致在單個或多個故障時總是出現(xiàn)最高可能的功能性。這在以下再次借助圖7至10來詳細闡述。
圖7還再次示出了具有主從裝置700、主方103和非主方用戶104的系統(tǒng)結構。在塊701中示出了冗余的時鐘單元702和703，這些時鐘單元702和703要么可被分配給主方103，要么可被分配給非主方104，并且因此對于系統(tǒng)，即具有用戶105至110以及103和104的環(huán)路R1和R 2可以預定時鐘。通過實現(xiàn)具有多個時鐘發(fā)生器或時鐘單元702和703的該主從組合700，和通過實現(xiàn)主方和非主方之間的空間上的鄰近，也能在故障時用迄今的數(shù)據(jù)路徑的替代物來簡單替代主方，如在圖8中所說明的那樣。如果主方103故障，則一方面關于環(huán)路1可以建立從用戶104到用戶110的連接，而另一方面關于環(huán)路2可以通過繞過有損傷的主方103建立用戶110和用戶104之間的連接。在主從組合或甚至如圖9中所示的具有時鐘單元的簡單主方200整個故障時，如所示的那樣仍然可以維持其余用戶105至110的運行，只要備用主方(這里為107b)具有對其它時鐘單元900的訪問，也仍維持該運行。也可以在系統(tǒng)中多重設置這種等效主方或備用主方，以致這里安全定標(Sicherheitsskalierung)或故障定標也是可能的。因此例如通過替代具有對時鐘單元1001和1002進行訪問的兩個備用主方(如圖10中所說明的那樣)105b和110b在主方200和用戶107與108之間的連接同時故障時，也可以實現(xiàn)子系統(tǒng)的構成，這些子系統(tǒng)在其方面繼續(xù)維持某種基本功能。如果在這種子系統(tǒng)中繼續(xù)包括三個或多個用戶，則同樣可以繼續(xù)執(zhí)行表決、即評價，更確切地說對于由這些用戶控制的功能來繼續(xù)執(zhí)行表決、即評價。在其它兩個剩下的用戶中，在正是從相同性方面來對功能性進行比較時，可以實現(xiàn)至少一種局部評價。根據(jù)在系統(tǒng)中所應用的時鐘單元、即根據(jù)數(shù)量和裝置，可以因此在故障安全性范圍內(nèi)實現(xiàn)定標，其方式是可以預定潛在的子網(wǎng)絡。
因此，利用該本發(fā)明的解決方案可以示出具有高實時要求的、用于對安全要求嚴格的應用的系統(tǒng)。特定地在主方故障時的浮動(gleitend)主方的情況下，迄今曾須考慮高的振蕩時間、尤其是新的系統(tǒng)頻率(即新的時鐘)上的PLL。這可以通過避免該浮動主方的可能性以及通過針對兩個環(huán)路或傳輸路徑采用相同的時鐘來回避。同時可以實現(xiàn)完全的安全性，因為在具有相應功能的本結構中，在兩個用戶之間的所有的連接中斷時，或甚至在一個用戶、尤其是主方完全故障的中斷時，確保了完整的數(shù)據(jù)交換。因此，本發(fā)明可以有利地用于所有對安全要求嚴格的應用、尤其是用在線傳控制系統(tǒng)中，并且特定地到處用在執(zhí)行評價、即表決的場合。
對于這種評價再次在圖11a中根據(jù)圖1示出，其中，通過陰影線標明了參與評價的用戶(這里為103、110、106和107)。利用以下代碼在圖11b中示出依據(jù)圖6的相應的數(shù)據(jù)幀前同步碼P，控制信息S，用DT103、DT106、DT107和DT110示出的用戶103、106、107和110的數(shù)據(jù)位置，以及尤其是顯示網(wǎng)絡狀態(tài)的控制信息CI，字段SF和幀的末端EOF中的涉及數(shù)據(jù)幀本身的其它控制信息。在此，也可以取消字段SF，并且這些信息也可被安置在字段EOF中。同樣根據(jù)本發(fā)明可以將字段S的狀態(tài)信息以及數(shù)據(jù)幀CI和SF中的其它位置任意安置在數(shù)據(jù)幀中的始端或末端上。
如所示出的那樣，在評價結構或表決結構中，現(xiàn)在給每個參與表決或評價的用戶分配用于傳輸數(shù)據(jù)的該數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)范圍。在該范圍中，只有有關的用戶錄入數(shù)據(jù)。此外，按照系統(tǒng)中的預給定或約定，用戶可以將如狀態(tài)信息S或有關幀SF或甚至CI的狀態(tài)信息以及EOF數(shù)據(jù)錄入到共同的字段中。
不改變所有其它的數(shù)據(jù)，即尤其是不改變數(shù)據(jù)幀中的根據(jù)其它用戶的位置的數(shù)據(jù)，并且因此可以沒有延遲地通過旁路直接來轉發(fā)這些數(shù)據(jù)。為此在圖12中示意性地再次在相應的傳輸方向上示出了具有旁路功能的這種輸入耦合單元。在圖4和5中已經(jīng)找到該輸入耦合單元的原理，并且在這里再次考慮到旁路功能性僅是更簡單和匹配地示出，其中，單個功能同樣可被包括在圖4和5的控制單元中或者也可被包括在這些附圖的其它部件中。
在圖12中用1200示出了考慮到所述旁路功能的用戶和輸入耦合單元。在此，按照相應的傳輸方向示出了輸入1200E1以及1200E2。同樣地示出了根據(jù)相應環(huán)路的輸出1200A1和1200A2。用1201和1202分別示出了每個傳輸方向的輸入耦合單元。這些輸入耦合單元1201和1202分別包括計數(shù)器1203或1204、復用器或復用模塊1205或1206、以及比特存儲元件、尤其是觸發(fā)器模塊1207或1208。為了改善同步可選地設置其它的比特存儲元件，尤其是同樣可以設置觸發(fā)器模塊，在輸入側分別被示為塊1209和1210。
用這種輸入耦合單元和所確保的旁路功能，現(xiàn)在也可能將其它的、尤其是多個節(jié)點或用戶接納到該網(wǎng)絡中，恰好也接納這種節(jié)點或用戶，這些節(jié)點或用戶本身沒有貢獻用于進行表決或用于進行評價的數(shù)據(jù)，但是例如可以傳輸重要的控制信息作為控制信息字段S或SF中的用戶數(shù)據(jù)DT。這種不參與評價的用戶于是也可以得到關于評價過程以及關于網(wǎng)絡狀態(tài)的所有信息，并且因此原則上可能有能力在他們這方面介入流程。
因此，如圖11a中所示出的那樣，可以將系統(tǒng)的所有對安全要求嚴格的組件聯(lián)結，而不影響具有在表決、即評價時高的必要的數(shù)據(jù)涌現(xiàn)量的數(shù)據(jù)傳輸。為此根據(jù)本發(fā)明在每個網(wǎng)絡節(jié)點中引入復用模塊1205和1206以及同步觸發(fā)器1207和1208，其中，復用模塊分別要么從輸入1200E1或1200E2、必要時通過其它的同步觸發(fā)器直接向輸出1200A1或1200A2轉發(fā)數(shù)據(jù)，要么在這里將來自網(wǎng)絡節(jié)點、即用戶本身的數(shù)據(jù)作為用戶數(shù)據(jù)DT通過附加的輸入來饋入，這具有以下的主要特點，即通過計數(shù)器、尤其是字節(jié)或比特計數(shù)器(即計數(shù)器模塊)、這里為1203或1204來控制該復用器，并且在不同的節(jié)點或用戶中在不同的計數(shù)器讀數(shù)的情況下可以激活旁路。在不參與表決的節(jié)點中，不加改變地立即轉發(fā)所有數(shù)據(jù)。這里只要應該發(fā)送控制信息和/或其它的例如全局網(wǎng)絡信息和控制信息，僅僅控制幀組成部分SF或甚至S就構成了一種例外。尤其是當僅應替代幀中的某些數(shù)據(jù)字節(jié)時，本發(fā)明的局部的旁路也可能用于MOST應用。在MOST系統(tǒng)中能通過所實施的路由選擇發(fā)動機(Routing-Engine)來進行控制。
以同步幀來傳輸所有數(shù)據(jù)，其中，給每個參與表決的節(jié)點分配了幀中的某個數(shù)據(jù)范圍。對于從方，根據(jù)這些數(shù)據(jù)恢復時鐘，以致可以取消附加的時鐘線路。也可以免去附加的復位線路，因為可以在S和/或SF中傳送控制信息。系統(tǒng)完全同步地工作，并且因此可以在時間上被觸發(fā)。與直接轉發(fā)的數(shù)據(jù)在其中僅同步延遲一個至兩個時鐘的從方節(jié)點不同地，必須暫存幀的到達主方處的數(shù)據(jù)，因為到達的和離開的幀互相不是同步的，而是與相應的網(wǎng)絡延遲(即網(wǎng)絡總延遲)有關。因此，在主方節(jié)點或主用戶中，也延遲恰好一個幀地重新發(fā)出該表決數(shù)據(jù)。
因此，主用戶或主方發(fā)送具有恒定數(shù)量的字節(jié)的數(shù)據(jù)幀，并且用戶應用根據(jù)這些數(shù)據(jù)已恢復的時鐘。每個參與表決過程的用戶被分配有數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)范圍或位置。該用戶僅在被分配給他的范圍中錄入數(shù)據(jù)。旁路其它數(shù)據(jù)。在此，根據(jù)本發(fā)明也可設想，每個網(wǎng)絡節(jié)點、即用戶也可以將數(shù)據(jù)錄入到多個數(shù)據(jù)范圍中、尤其是也可以錄入到控制幀范圍S和/或SF中。
通過本發(fā)明的解決方案，在對安全要求嚴格的應用中采用具有高實時要求的所述系統(tǒng)成為可能。在高的數(shù)據(jù)涌現(xiàn)量時和在多個互相連接的用戶中，也可以非常迅速地交換表決數(shù)據(jù)、中間結果和表決結果。
權利要求
1.用于傳輸和評價數(shù)據(jù)和至少兩個參與所述評價的用戶的系統(tǒng)，其中，以數(shù)據(jù)幀來傳輸所述數(shù)據(jù)，并且給每個參與所述評價的用戶分配所述數(shù)據(jù)幀中的至少一個位置，其中，在分別構成環(huán)路的多條傳輸路徑中傳輸所述數(shù)據(jù)，其特征在于，在每個參與所述評價的用戶中給每個環(huán)路設置了輸入耦合單元，以便將相應的參與所述評價的用戶的數(shù)據(jù)輸入耦合到所述數(shù)據(jù)幀中的分別為此而設置的至少一個位置中，其中，未處理地轉發(fā)所述數(shù)據(jù)幀的下述位置中的剩余的數(shù)據(jù)，在該用戶中未實現(xiàn)輸入耦合到所述位置中。
2.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入耦合單元包括計數(shù)器，通過該計數(shù)器確定在所述數(shù)據(jù)幀中分別針對所述用戶的數(shù)據(jù)所設置的位置。
3.按權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入耦合單元包括復用模塊，通過該復用模塊與所述計數(shù)器的計數(shù)器讀數(shù)有關地按照所述數(shù)據(jù)幀中的位置來實現(xiàn)所述數(shù)據(jù)的輸入耦合或轉發(fā)。
4.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)二進制地作為比特來傳輸，并且給每個環(huán)路設置了至少一個比特存儲元件，通過該比特存儲元件在所述數(shù)據(jù)幀中實現(xiàn)要輸入耦合的數(shù)據(jù)的同步。
5.按權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，給每個環(huán)路在每個用戶中設置了一輸入和一輸出，并且給每個輸出分別分配了比特存儲元件。
6.按權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，給每個環(huán)路在每個用戶中設置了一輸入和一輸出，并且給每個輸入和每個輸出分別分配了比特存儲元件。
7.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸路徑構成了具有分別相反的傳輸方向的第一環(huán)路和第二環(huán)路。
8.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，設置了至少一個不參與所述評價的用戶，該用戶將專用數(shù)據(jù)作為控制信息輸入耦合到所述數(shù)據(jù)幀中的可預定的位置中。
9.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，設置了至少一個參與所述評價的用戶，該用戶將專用數(shù)據(jù)作為控制信息輸入耦合到所述數(shù)據(jù)幀中的可預定的位置中。
10.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其具有主用戶，該主用戶執(zhí)行所述評價并包括至少一個時鐘單元，該時鐘單元對于所有環(huán)路預定用于傳輸所述數(shù)據(jù)的時鐘。
11.用于傳輸和評價數(shù)據(jù)的系統(tǒng)上的用戶，其中，以數(shù)據(jù)幀來傳輸所述數(shù)據(jù)，并且所述用戶參與所述評價，其方式是給參與所述評價的用戶分配所述數(shù)據(jù)幀中的至少一個位置，其中，在分別構成環(huán)路的多條傳輸路徑中傳輸所述數(shù)據(jù)，其特征在于，在每個參與所述評價的用戶中給每個環(huán)路設置了輸入耦合單元，以便將參與所述評價的用戶的數(shù)據(jù)輸入耦合到所述數(shù)據(jù)幀中的分別為此而設置的至少一個位置中，其中，未處理地轉發(fā)所述數(shù)據(jù)幀的下述位置中的剩余的數(shù)據(jù)，在該用戶中未實現(xiàn)輸入耦合到所述位置中。
12.用于在具有至少兩個參與評價的用戶的通信系統(tǒng)中傳輸和評價數(shù)據(jù)的方法，其中，以數(shù)據(jù)幀來傳輸所述數(shù)據(jù)，并且給每個參與所述評價的用戶分配了所述數(shù)據(jù)幀中的至少一個位置，其中，在分別構成環(huán)路的多條傳輸路徑中傳輸所述數(shù)據(jù)，其特征在于，在每個參與所述評價的用戶中，將相應的參與所述評價的用戶的數(shù)據(jù)輸入耦合到相應環(huán)路的數(shù)據(jù)幀中的分別為此而設置的至少一個位置中，其中，未處理地轉發(fā)所述數(shù)據(jù)幀的下述位置中的剩余的數(shù)據(jù)，在該用戶中未實現(xiàn)輸入耦合到所述位置中。
全文摘要
用于傳輸和評價數(shù)據(jù)和至少兩個參與評價的用戶的系統(tǒng)和方法以及相應的用戶，其中，以數(shù)據(jù)幀來傳輸數(shù)據(jù)，并且給每個參與評價的用戶分配數(shù)據(jù)幀中的至少一個位置，其中，在分別構成環(huán)路的多條傳輸路徑中傳輸數(shù)據(jù)，并且在每個參與評價的用戶中，給每個環(huán)路設置輸入耦合單元，以便將相應的參與評價的用戶的數(shù)據(jù)輸入耦合到數(shù)據(jù)幀中的分別為此設置的至少一個位置中，其中，未處理地轉發(fā)數(shù)據(jù)幀的下述位置中的剩余的數(shù)據(jù)，在該用戶中未實現(xiàn)輸入耦合到所述位置中。
文檔編號H04L12/427GK1943177SQ200580011257
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權日2004年4月13日
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