AT411948B

Communication method and system for transmitting timed and event-driven ethernet messages

Abstract

The invention used as Ethernet transmission information in distributed patrolling system and a a communication method, middle with multiple network node, for of four network node computer (111, 112, 113 and 114); each computer comprises at least communication controller (121, 122, 123 and 124), and a comprises one or the communication channel (109) communication system connected; each communication channel attains to the conducting or the intelligent a coupler (101 and 102). To the invention, the traditional Ethernet information (ET the information) TT the information) to make the discrimination with a timing driving Ethernet information, the TT information between the transmitter and receiver is pre-formed known the constant deferral time transmission. The ET and TT information with the time conflict, the ET information of the conflict relates to retard or protection device; the sure for transmitting the TT information according to the constant deferral time. The invention further concerns the corresponding communication system and suitable for the communication system a star coupler.

AT411948B, drawing sheet 1
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Term

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    Communication method for the transmission of Ethernet messages in a distributed real-time system in which a large number of node computers, e.g. the four node computers (111, 112, 113, 114) which each have at least one communication controller (121, 122, 123, 124) and which are connected via a communication system consisting of one or more communication channels (109), and where in one or more intelligent star couplers (101, 102) are arranged in each communication channel, characterized in that that the communication system distinguishes between conventional Ethernet (ET) messages and time-controlled Ethernet (TT) messages, and that the TT messages are transported between the transmitter and receiver with a constant delay time (Δ) known a priori, and that in the case of a temporal Conflict between ET and TT messages the transport of the conflicting ET message is delayed or aborted, to the TT message with the constant delay7 1. Kommunikationsverfahren zur Übertragung von Ethernet Nachrichten in einem verteilten Echtzeitsystem, in dem eine Vielzahl von Knotenrechnern, z.B. die vier Knotenrechner (111, 112, 113, 114), die über mindestens je einen Kommunikationskontroller (121, 122, 123, 124) verfügen, und die über ein Kommunikationssystem bestehend aus einem oder mehreren Kommunikationskanälen (109) verbunden sind, und wo in jedem Kommunikationskanal ein oder mehrere intelligente Sternkoppler (101, 102) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem zwischen herkömmlichen Ethernet (ET)-Nachrichten und zeitgesteuerten Ethernet (TT)-Nachrichten unterscheidet, und dass die TT-Nachrichten mit einer a priori bekannten, konstanten Verzögerungszeit (Δ) zwischen Sender und Empfänger transportiert werden, und dass bei einem zeitlichen Konflikt zwischen ET und TT-Nachrichten der Transport der in Konflikt stehenden ET-Nachricht verzögert oder abgebrochen wird, um die TT-Nachricht mit der konstanten Verzögerungs7 AT 41 1 948 B time (Δ), whereby the constant delay time (Δ) is chosen so that the output channels of the star coupler can be cleared for the transport of the incoming TT message within this delay time (Δ). AT 41 1 948 B zeit (Δ) transportieren zu können, wobei die konstante Verzögerungszeit (Δ) so gewählt wird, dass innerhalb dieser Verzögerungszeit (Δ) die Ausgangskanäle des Sternkopplers für den Transport der eintreffenden TT-Nachricht frei gemacht werden können.
  2. 2
    Communication method according to Claim 1, characterized in that it is identified in a marked field of the message whether the message is a TT message or an ET message. 2. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ausgezeichneten Feld der Nachricht gekennzeichnet ist, ob die Nachricht eine TT-Nachricht oder eine ET-Nachricht ist.
  3. 3
    Communication method according to Claim 1 or 2, characterized in that a TT message contains an optional time field (309) which specifies the time at which the message was sent. 3. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer TT-Nachricht ein optionales Zeitfeld (309), das den Sendezeitpunkt der Nachricht angibt, enthalten ist.
  4. 4
    Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine a priori Planung festgelegt wird, dass zwischen dem Transport von zwei TT-Nachrichten ein zeitlicher Abstand von mindestens der konstanten Verzögerungszeit (Δ) eingehalten wird. 4th Communication method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that it is determined by a priori planning that a time interval of at least the constant delay time (Δ) is maintained between the transport of two TT messages.
  5. 5
    Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the star coupler (101, 102) is informed via a configuration message of the times at which incoming messages are TT messages. 5. Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sternkoppler (101, 102) über eine Konfigurationsnachricht bekannt geben wird, zu welchen Zeitpunkten eintreffende Nachrichten TT-Nachrichten sind.
  6. 6
    Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler zwischen TT-Nachrichten und ET-Nachrichten unterscheidet, und die TT-Nachrichten mit einer a priori bekannten, konstanten Verzögerungszeit (Δ) durch den Sternkoppler transportiert und der bei einem zeitlichen Konflikt zwischen ET- und TT-Nachrichten den Transport der in Konflikt stehenden ET-Nachricht abbricht, um die TT-Nachricht mit der konstanten Verzögerungszeit (Δ) transportieren zu können. 6th Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the star coupler distinguishes between TT messages and ET messages and transports the TT messages through the star coupler with a constant delay time (Δ) known a priori and which interrupts the transport of the conflicting ET message in the event of a time conflict between ET and TT messages, in order to be able to transport the TT message with the constant delay time (Δ).
  7. 7
    Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler nach der zeitgerechten Übertragung einer TT-Nachricht die in Konflikt gestandene, abgebrochene ET-Nachricht erneut sendet. 7th Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the star coupler retransmits the aborted ET message which has been in conflict after the timely transmission of a TT message.
  8. 8
    Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler seine lokale Uhr unter Nutzung des in einer TT-Nachricht enthaltenen Zeitfeldes (309) synchronisiert. 8th. Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the star coupler synchronizes its local clock using the time field (309) contained in a TT message.
  9. 9
    Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the star coupler synchronizes its local clock in a fault-tolerant manner using the time fields (309) contained in several TT messages. 9. Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stemkoppler seine lokale Uhr unter Nutzung der in mehreren TT-Nachrichten enthaltenen Zeitfelder (309) fehlertolerant synchronisiert.
  10. 10
    Star coupler for use in a communication method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the star coupler via a dedicated unidirectional channel (151) on which all TT messages that the star coupler transports are output with the replicated star couplers within a Cluster is connected. 10. Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stemkoppler über einen dedizierten unidirektionalen Kanal (151), auf dem alle TT-Nachrichten, die der Stemkoppler transportiert, ausgegeben werden, mit den replizierten Sternkopplern innerhalb eines Clusters verbunden ist.
  11. 11
    Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the star coupler checks for each TT message on the basis of its local time whether the TT message is within an a priori known time window around that contained in the message Send time (309) arrives, and if a TT message arrives prematurely or late, it mutilates the message in such a way that that all correct recipients recognize the message as incorrect. 11. Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler bei jeder TT-Nachricht auf der Basis seiner lokalen Zeit überprüft, ob die TT-Nachricht innerhalb eines a priori bekannten Zeitfensters um den in der Nachricht enthaltenen Sendezeitpunkt (309) ankommt, und der bei verfrühtem oder verspätetem Eintreffen einer TT-Nachricht die Nachricht so verstümmelt, dass alle korrekten Empfänger die Nachricht als fehlerhaft erkennen.
  12. 12
    Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler jede TT-Nachricht dekodiert und auf der Basis seines lokalen Zeitgebers erneut kodiert. 12th Star coupler for use in a communication method according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the star coupler decodes each TT message and re-encodes it on the basis of its local timer.
  13. 13
    Sternkoppler zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternkoppler ein oder mehrere ausgewählte Felder von TT-Nachrichten liest und während der Verzögerungszeit (Δ) überprüft, ob der Inhalt dieser Felder mit bekannten Kriterien, die dem Sternkoppler über eine Konfigurationsnachricht a priori mitgeteilt wurden, übereinstimmt, und der, falls eine Übereinstimmung nicht gegeben ist, die Nachricht so verstümmelt, dass alle korrekten Empfän55 13th Star coupler for use in a communication method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the star coupler reads one or more selected fields of TT messages and during the delay time (Δ) checks whether the content of these fields with known criteria that correspond to the Star couplers were notified a priori via a configuration message, and, if there is no match, the message is so garbled, that all correct recipients55 AT 41 1 948 B ger die Nachricht als fehlerhaft erkennen. AT 41 1 948 B ger recognize the message as faulty.
  14. 14
    Kommunikationskontroller zur Verwendung in einem Kommunikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskontroller seine lokale Uhr unter Nutzung des in einer TT-Nachrichten enthaltenen Zeitfeldes (309) synchronisiert. 14th Communication controller for use in a communication method according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the communication controller synchronizes its local clock using the time field (309) contained in a TT message.
  15. 15
    Kommunikationskontroller als Teil des Kommunikationssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskontroller seine lokale Uhr unter Nutzung der in mehreren TT-Nachrichten enthaltenen Zeitfelder (309) fehlertolerant synchronisiert. 15th Communication controller as part of the communication system according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the communication controller synchronizes its local clock in a fault-tolerant manner using the time fields (309) contained in several TT messages.
  16. 16
    Communication controller as part of the communication system according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the communication controller autonomously sends a TT message accepted by the application as soon as the sending time specified in the message in the time field (309) is reached. 16. Kommunikationskontroller als Teil des Kommunikationssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskontroller eine von der Applikation übernommene TT-Nachricht autonom sendet, sobald der in der Nachricht im Zeitfeld (309) angegebene Sendezeitpunkt erreicht wird.
  17. 17
    Kommunikationskontroller als Teil des Kommunikationssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskontrollerzwischen ETund TT-Nachrichten unterscheidet und der Kommunikationskontroller die ET-Nachrichten entsprechend der Ereignissemantik an die lokale Applikationssoftware anbietet, wobei eine neue Nachricht in eine Warteschlange eingereiht wird, aus der von der Applikationssoftware konsumierend gelesen wird, und der Kommunikationskontroller TT-Nachrichten entsprechend der Zustandssemantik an die lokale Applikationssoftware anbietet, wobei eine neue Nachricht die alte Version der Nachricht ersetzt und das Lesen durch die lokale Applikationssoftware nicht konsumierend erfolgt. 17th Communication controller as part of the communication system according to one of Claims 1 to 16, characterized in that the communication controller differentiates between ET and TT messages and the communication controller offers the ET messages to the local application software in accordance with the event semantics, with a new message being placed in a queue, from which the application software reads consuming, and the communication controller offers TT messages to the local application software in accordance with the state semantics, a new message replacing the old version of the message and reading by the local application software being non-consuming.
  18. 18
    Kommunikationskontroller als Teil des Kommunikationssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskontroller über zwei oder mehr unabhängige Kommunikationskanäle verfügt, auf denen identische Kopien einer TT-Nachricht angeboten werden, und der einen Kommunikationsvorgang als erfolgreich betrachtet, wenn auf mindestens einem dieser redundanten Kanäle eine gültige TTNachricht rechtzeitig eintrifft. 18th Communication controller as part of the communication system according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the communication controller has two or more independent communication channels on which identical copies of a TT message are offered, and which regards a communication process as successful if on at least one of these redundant channels a valid TT message arrives in time.
Independent claims18