DE10050912A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes in einem Stromsparmodus - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes in einem StromsparmodusInfo
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Abstract
Zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes in einem Stromsparmodus entscheidet eine Zentraleinheit (2) aufgrund von Aktivitäten und/oder Zuständen, ob Netzelemente (1) in den Stromsparmodus versetzt werden können. Ein bevorstehender Wechsel in den Stromsparmodus wird den Netzelementen (1) angekündigt.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines
Kommunikationsneztes in einem Stromsparmodus.
Aus dem IEEE Standard 1394[1] ist ein serielles Bussystem
bekannt, bei dem verschiedene Endgeräte (Knoten) entweder
über ein 4-6-adriges Kabel oder einen Lichtwellenleiter
angeschlossen werden. Mindestens ein Knoten kann dabei in
der Art ausgeführt sein, dass er zusätzliche
Verwaltungsfunktionen für das Netzwerk übernehmen kann
(Busmanagement).
Neben obigem Standard gibt es eine busunabhängige
Erweiterung, die unter dem Namen HAVi (Home Audio Video
interoperability)[2] spezifiziert ist. Diese HAVi-
Spezifikation beschreibt insbesondere die Fern-Kontrolle von
Geräten unter Verwendung eines Ressourcen-Managers, der eine
Ressource (Gerät) auf Anforderung belegt und sie auch wieder
freigibt.
In der HAVi-Spezifikation wir ein verteiltes Modell
beschrieben, bei dem die Steuerung der Geräte über
Kontrollmodule, sogenannte "Device Control Modules (DCM)",
vorgenommen wird. Diese DCM laufen als Softwareelement auf
dem Gerät, das Kontrollfunktionen auf einem anderen Gerät
ausführen will. Dabei ist ein DCM jeweils spezifisch für ein
bestimmtes Gerät oder eine Geräteklasse.
Mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 wird eine effektive
netzwerkweite Koordination der Stromsparzustände erreicht.
Dadurch ist es möglich, dieses Verfahren in einem Fahrzeug
einzusetzen, bei dem geringer Stromverbrauch im Ruhezustand
eine entscheidende Anforderung ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
dieses Verfahrens angegeben.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Netztopologie eines Bussystems und
Fig. 2 ein Funktionsdiagramm für die Steuerung des
Stromsparmodus.
Die Erfindung wird anhand des seriellen Bussystems gemäss
dem IEEE Standard 1394 [1] erläutert, wobei auch auf die
Erweiterung gemäss HAVi-Spezifikation [2] Bezug genommen
wird. Vor der eigentlichen Erläuterung der Erfindung wird
zum besseren Verständnis auf den IEEE Standard 1394 und die
HAVi-Spezifikation eingegangen. Außerdem werden einige
Begriffe zum Verständnis erläutert.
Die verschiedenen Endgeräte (Knoten) sind nach Fig. 1
entweder über ein 4-6-adriges Kabel oder einen
Lichtwellenleiter angeschlossen. Dabei kann ein Knoten
wahlweise als Endstück (Blatt) 100 oder als Relaisknoten
(Zweig) 200, 300 ausgeführt sein. Der oberste Knoten wird
als Wurzel bezeichnet. Durch den Einsatz der verschiedenen
Knotentypen kann eine geeignete Topologie des Netzes
aufgebaut werden. Ein Blatt empfängt dabei
Informationspakete und verarbeitet sie, falls die Ziel-
Adresse des Paketes mit der eigenen übereinstimmt. Ein Zweig
muss zusätzlich alle Pakete, die er auf einem Port empfängt
auf allen anderen Ports aussenden.
IEEE 1394 sieht vor, dass das Netzwerk selbstkonfigurierend
ist, d. h. nach dem Einschalten oder nach einem Reset senden
alle Knoten einige ausgewählte Informationen über sich
selbst ins Netz. Diese Information wird dabei von allen
Knoten empfangen. Ein Knoten kann dabei in der Art
ausgeführt sein, dass er zusätzliche Verwaltungsfunktionen
für das Netzwerk übernehmen kann (Busmanagement). Dazu
sammelt er alle Informationen der anderen Knoten,
verarbeitet sie und speichert sie intern geeignet ab.
Sollten mehrere Knoten Busmanagementfähigkeiten besitzen,
gibt es ein Konkurrenzverfahren, aus dem ein Knoten als
Sieger hervorgeht, der dann das Busmanagement übernimmt.
Neben den Verfahren, wie sie in den Spezifikationen zu IEEE
1394 beschrieben sind, gibt es die busunabhängige
Erweiterung HAVi, die für den Einsatz in einem IEEE 1394-
Netzwerk geeignet ist. Insbesondere die Fern-Kontrolle von
Geräten von jedem anderen Punkt im Netzwerk wird in der
HAVi-Spezifikation beschrieben. Dazu ist ein verteiltes
Modell beschrieben, bei dem die Steuerung der Geräte über
Kontrollmodule, sogenannte "Device Control Modules (DCM)",
vorgenommen wird. Diese DCM laufen als Softwareelement auf
dem Gerät, das Kontrollfunktionen auf einem anderen Gerät
ausführen will. Dabei ist ein DCM jeweils spezifisch für ein
bestimmtes Gerät oder eine Geräteklasse. Eine weitere Gruppe
von Softwareelementen stellen die "Functional Component
Modules" dar, von denen jeweils mehrere hierarchisch
unterhalb eines DCM angeordnet werden können und die für die
Kontrolle jeweils eines spezifischen funktionalen Teils
eines Gerätes zuständig sind.
Die HaVi-Komponenten, die in Zusammenhang mit der Erfindung
benutzt werden, sind nachfolgend erläutert:
HAVi basiert auf einem modularen Konzept für ein verteiltes System. Die einzelnen Module stellen dabei Netzelemente, insbesondere Softwareelemente dar. Alle Netzelemente im System werden einheitlich adressiert. Netzelemente können in den meisten Fällen sowohl zentral, als auch verteilt angeordnet sein. D. h. eine Implementierung mit nur einer Instanz eines bestimmten Softwareelementes, z. B. Stream Manager, bis hin zu einer Implementierung, die in jedem Gerät eine solche Instanz vorsieht ist möglich.
HAVi basiert auf einem modularen Konzept für ein verteiltes System. Die einzelnen Module stellen dabei Netzelemente, insbesondere Softwareelemente dar. Alle Netzelemente im System werden einheitlich adressiert. Netzelemente können in den meisten Fällen sowohl zentral, als auch verteilt angeordnet sein. D. h. eine Implementierung mit nur einer Instanz eines bestimmten Softwareelementes, z. B. Stream Manager, bis hin zu einer Implementierung, die in jedem Gerät eine solche Instanz vorsieht ist möglich.
Dabei sind folgende Netzelemente im System vorhanden:
Stream Manager: Der Stream Manager SM dient dem Auf- und
Abbau und der Verwaltung von Verbindungen zwischen
Softwareelementen und/oder Geräten. Der Stream Manager kann
wie die Registry als verteiltes System aufgebaut sein. Dabei
dienen spezielle Befehle dazu den Zustand aller SM oder
eines bestimmten SM zu erhalten.
Event Manager: Der Event Manager transportiert Mitteilungen
über Zustandsänderungen im System zu den
Kommunikationsteilnehmern.
Registry: Die Registry beinhaltet Informationen über jedes
im Netzwerk verfügbare Softwareelement und jedes verfügbare
Gerät. Informationen über die einzelnen Softwareelemente
werden dabei in Attributen abgelegt. Zusätzlich zu den
vordefinierten Attributen ist es möglich, weitere
hinzuzufügen. Die Architektur der Registry ist ein
verteiltes System, d. h. jedes Gerät kann einen Teil der
gesamten Registry beinhalten, sie kann aber auch zentral
gehalten werden. Für den Zugriff auf die Registry ist dies
unsichtbar, da die verschieden Instanzen der Registry
innerhalb des Netzwerkes ggfs. die angeforderten Information
selbsttätig austauschen.
Resource Manager: Der Resource Manager führt die Belegung
und Freigabe von Ressourcen (Geräte, Softwareelemente) durch
und speichert geplante Vorgänge (z. B.
Videorekorderaufnahmen).
DCM Manager: Der DCM Manager ist verantwortlich für das
Installieren und Deinstallieren von DCMs bei entsprechend
geeigneten Geräten.
Device Control Module: Ein Device Control Module DCM ist ein
Softwareelement, das ein oder mehrere FCMs zu einem
Gerätetreiber zusammenführt.
Functional Control Module: Ein Functional Control Module FCM
ist ein Softwareelement mit dem eine funktionale Einheit
eines Gerätes (z. B. ein CD-Laufwerk oder ein UKW-Tuner)
angesteuert wird. Ein DCM wird dabei aus den allen DCMs
gemeinsamen Grundfunktionen und gerätespezifischen FCMs
gebildet.
Diese, oder die jeweils in einem Gerät benötigten Module
bilden eine einheitliche Applikationsschnittstelle. Durch
diese einheitliche Schnittstelle wird eine Interoperabilität
zwischen Applikationen und Geräten verschiedener Hersteller
erreicht (Interoperability API).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem System auf der
Basis des HaVi-Standards [3] eingesetzt werden. Den dort
beschriebenen Netzelementen wird ein Power Manager Element
im Folgenden als lokale Stromsparmodus-Steuereinheit 3
bezeichnet, hinzugefügt, das für die lokale Verwaltung der
Power(Stromspar)-Modi verantwortlich ist. Eine der im
gesamten Netz vorhandenen Instanzen des Power Managers wird
bei der Initialisierung des Systems zum Power Master als
Zentraleinheit 2 bestimmt und ist damit für die
netzwerkweite Koordination der Stromsparzustände der
Netzelemente verantwortlich. Die Zentraleinheit 2
entscheidet aufgrund verschiedener Information (z. B.
Busaktivität, Batteriestatus, Zündung ein/aus) über die
Änderung des Stromspar-Modus eines oder mehrerer bzw. aller
Geräte im Netz. Hat der Fahrer sein Kraftfahrzeug verlassen,
ist die Zündung aus und die Busaktivität ist nahezu Null.
Diese Kriterien wertet die Zentraleinheit dazu in den
Stromspar-Modus zu wechseln. Dazu sendet die Zentraleinheit
2 entsprechende Kommandos an ausgewählte (unicast,
multicast) oder alle (broadcast) Geräte/Netzelemente im
Netzwerk. Bei einer intern getroffenen Entscheidung der
Zentraleinheit 2, alle Geräte in den Stromsparzustand zu
versetzen, wird sie im normalen Betrieb zunächst eine
Ankündigung über den anstehenden Zustandswechsel im Netz
versenden. Beim Empfang dieser Ankündigung überprüfen die
lokalen Stromsparmodus-Steuereinheiten 3, ob der Wechsel
durchgeführt werden kann, oder ob noch Aktivität (Nutzer
oder Ressourcen) im Gerät vorhanden ist. Wenn ein Gerät mit
dem Zustandswechsel einverstanden ist, bestätigt die
Stromsparmodus-Steuereinheit 3 dieses Gerätes die
Ankündigung positiv, andernfalls negativ. Nach einer
positiven Bestätigung ist es besonders vorteilhaft, wenn das
Gerät keine Neuaufnahme von Aktivitäten mehr zulässt, um den
weiteren Verlauf nicht zu stören. Bei einer negativen
Bestätigung kann das Gerät in der Antwort zusätzlich
übermitteln, welche Teile innerhalb des Gerätes
(Softwareelemente) noch Aktivität haben. Dadurch ist u. U.
eine Detektion defekter oder sich falsch verhaltender Geräte
möglich.
Nach einer positiven Bestätigung von allen Geräten im Netz,
sendet die Zentraleinheit 2 eine Aufforderung in den
Stromsparzustand zu wechseln. Auch diesen Aufruf kann eine
Stromsparmodus-Steuereinheit 3 in einem Gerät noch
zurückweisen und dadurch den Zustandswechsel unterbrechen.
Andernfalls wechseln die Geräte den Zustand, wie angewiesen.
Zusätzlich zu diesem kooperativen Verfahren gibt es für
Ausnahmefälle ein unkooperatives Verfahren, bei dem die
Zentraleinheit 2 ein Force" -Kommando, d. h. einen
zwangsweisen Zustandswechsel, insbesondere durch eine
besondere Kennzeichnung einer Ankündigung, versendet. Bei
Empfang dieses Kommandos hat ein Gerät keine Möglichkeit der
Ablehnung, sondern sollte den Zustandswechsel vollziehen,
zumindest nach einer vereinbarten Zeit.
Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend ein konkretes
Ausführungsbeispiel erläutert. Eines der im System
befindlichen Geräte wurde bei der Initialisierung des
Systems als Zentraleinheit 2 (Power Master) ausgewählt.
Zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens werden folgende
Funktionsaufrufe verwendet:
Status GetPowerMode (OUT PowerMode) (12)
Status SetPowerMode(
IN PowerMode newPowerMode,
IN RequestMode mode,
OUT sequence<SEID< seidList)
Status ChangePowerMode
IN RequestMode mode,
IN boolean application,
OUT boolean confirmed,
OUT wstring<50< info)
Status GetPowerMode (OUT PowerMode) (12)
Status SetPowerMode(
IN PowerMode newPowerMode,
IN RequestMode mode,
OUT sequence<SEID< seidList)
Status ChangePowerMode
IN RequestMode mode,
IN boolean application,
OUT boolean confirmed,
OUT wstring<50< info)
Der Power Master (Zentraleinheit 2) entscheidet aufgrund ihm
vorliegender Information (z. B. Busauslastung, Stellung des
Zündschlüssels, Stellung der Zentralverriegelung,
Innenraumsensorik), dass eines oder mehrere (ggf. auch alle)
Geräte im System nicht mehr benötigt werden und in den
Stromsparmodus versetzt werden sollen. Zu diesem Zweck fragt
er bei den lokalen Power Managern (Stromsparmodus-
Steuereinheiten 3) im System mit GetPowerState 12, 13 an, in
welchem Modus sich die Netzelemente/Geräte 1 befinden.
Den lokalen Stromsparmodus-Steuereinheiten 3 der Geräte, die
ihren Power-Mode wechseln sollen, kündigt der Power Master 2
mit SetPowerMode (mode = ANNOUNCE) 14 den bevorstehenden
Wechsel an. Die lokalen Power Manager 3 überprüfen mit Hilfe
ihres Stream Managers 4 (GetLocalConnectionMap 15) und ihrer
Registry (GetElement 16, 17), ob und welche Ressourcen in
ihren Geräten belegt sind.
Den Software(Netz)-Elementen 1, die noch Ressourcen belegen,
wird mit ChangePowerMode (mode = ANNOUNCE 18) der
bevorstehende Wechsel des Power-Modes angekündigt. In ihrer
Antwort (19) können die Software-Elemente mitteilen, ob der
Wechsel aus ihrer Sicht möglich ist oder nicht. Nach der
kooperativen Methode wird im Falle einer negativen Antwort
mindestens eines dieser Software-Elemente über den ihm
zugeordneten lokalen Power Manager 3 die Anfrage des Power
Masters 2 abweisen. In diesem Fall wird der Vorgang
abgebrochen.
Wenn der Power Master 2 eine positive Antwort auf die
Ankündigung erhält (20), wiederholt er die Nachricht
SetPowerMode mit mode = SET 21. Daraufhin wechseln die
angesprochenen Geräte über eine Mitteilung 22 von ihrem
Power Manager 3 in den gewählten Power-Mode 23.
Nachfolgend ein Beispiel für einen nicht kooperativen
Wechsel in den Stromsparzustand:
Der Power Master 2 erhält die Information, dass der Zustand einer Versorgungsquelle, insbesondere der Ladezustand der Batterie, kritisch ist und entscheidet, dass alle Geräte im System unverzüglich in einen Stromsparmodus wechseln. Um eine Verzögerung des Vorgangs durch Abweisen der Ankündigung wie dem zuvor aufgeführten Beispiel möglichst zu vermeiden, setzt der Power Master 2 in der Nachricht SetPowerMode den Parameter mode auf FORCE. Die lokalen Power Manager 3 setzen ihrerseits in ChangePowerMode mode = FORCE. Damit wissen alle Software-Elemente, dass das System nun heruntergefahren wird. Im FORCE-Modus können die Software-Elemente die Ankündigung nicht abweisen sondern müssen unverzüglich herunterfahren.
Der Power Master 2 erhält die Information, dass der Zustand einer Versorgungsquelle, insbesondere der Ladezustand der Batterie, kritisch ist und entscheidet, dass alle Geräte im System unverzüglich in einen Stromsparmodus wechseln. Um eine Verzögerung des Vorgangs durch Abweisen der Ankündigung wie dem zuvor aufgeführten Beispiel möglichst zu vermeiden, setzt der Power Master 2 in der Nachricht SetPowerMode den Parameter mode auf FORCE. Die lokalen Power Manager 3 setzen ihrerseits in ChangePowerMode mode = FORCE. Damit wissen alle Software-Elemente, dass das System nun heruntergefahren wird. Im FORCE-Modus können die Software-Elemente die Ankündigung nicht abweisen sondern müssen unverzüglich herunterfahren.
Es kann auch vereinbart werden, dass bei Ausbleiben einer
Bestätigung der Ankündigung durch den Power Master 2 oder
bei Empfang einer besonders gekennzeichneten Ankündigung
(FORCE) der Wechsel in den Stromspar-Modus nach einer
vorgegebenen Zeit durch den Power Master 2 oder den lokalen
Power Manager 3 automatisch vorgenommen wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Power Master auch die
Funktionen des Isochronous Resource Managers und des Cycle
Masters auf dem IEEE1394-Bus übernimmt.
Alternativ kann ein Power Manager 3 auch auf Aufrufe mit
'SET' und 'FORCE' positive Quittungen senden. Dadurch kann
der Power Master 2 überprüfen, ob alle Geräte erreicht
wurden und ggf. das entsprechende Kommando wiederholen.
[1] IEEE, "P1394a Draft Standard for a High Performance
Serial Bus (Supplement)", 09/1999
[2] IEEE, "P1394b Draft Standard for a High Performance Serial Bus (Supplement)", 02/2000
[3] HAVi Organization, "The HAVi Specification
[2] IEEE, "P1394b Draft Standard for a High Performance Serial Bus (Supplement)", 02/2000
[3] HAVi Organization, "The HAVi Specification
1.0
", 01/2000
[4] MOST-Cooperation, "MOST Specification Rev
[4] MOST-Cooperation, "MOST Specification Rev
2.0
",
12
/
1999
Claims (11)
1. Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes in einem
Stromsparmodus mit folgenden Schritten:
- - für die netzwerkweite Koordination der Stromsparzustände von Netzelementen (1) ist eine Zentraleinheit (2) vorgesehen, die aufgrund von Aktivitäten und/oder Zuständen entscheidet, ob eines oder mehrere der Netzelemente (1) beziehungsweise das/die diesem/diesen zugeordneten Gerät/e in den Stromsparmodus versetzt werden kann/können,
- - der der aufgrund dieser Entscheidung bevorstehende Wechsel in den Stromsparmodus wird den Netzelementen/Geräten (1) angekündigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine lokale Stromsparmodus-Steuereinheit (3) bei Empfang
einer Ankündigung durch die Zentraleinheit (2) zum Wechsel
in den Stromsparmodus prüft, ob der Wechsel durchgeführt
werden kann oder ob noch Aktivitäten in Geräten bestehen,
die einen Wechsel in den Stromsparmodus zumindest für eine
vorgegebene Zeit verhindern sollen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die lokale Stromsparmodus-Steuereinheit (3) die Ankündigung
zum Wechsel in den Stromsparmodus positiv bestätigt, wenn
das ihr zugeordnete Netzelement/Gerät (1) mit dem
Zustandswechsel einverstanden ist, andernfalls negativ.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
nach einer positiven Bestätigung das Netzelement/Gerät (1)
keine Neuaufnahmen von Aktivitäten mehr zuläßt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer negativen Bestätigung das Netzelement/Gerät
(1) in der Antwort zusätzlich übermittelt, welche Teile
innerhalb des Netzelementes/Gerätes noch Aktivität haben.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
aus der Aktivitätsübermittlung die Stromsparmodus-
Steuereinheit (3) oder die Zentraleinheit (2) detektiert, ob
defekte oder sich falsch verhaltende Netzelemente/Geräte (1)
vorhanden sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer positiven Bestätigung von
allen Netzwerkelementen/Geräten (1) im Netz die
Zentraleinheit (2) eine Aufforderung sendet, in einen
Stromsparmodus zu wechseln.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (2), insbesondere
bei Erhalt der Information, dass der Zustand einer
Versorgungsquelle kritisch ist, die Ankündigung derart
kennzeichnet, dass ein Zurückweisen der Ankündigung nicht
möglich ist, sondern ein Wechsel in den Stromsparmodus zu
erfolgen hat.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass bei Ausbleiben einer Bestätigung der
Ankündigung oder bei Empfang einer besonders
gekennzeichneten Ankündigung ein Wechsel in den
Stromsparmodus nach einer vorgegebenen Zeit durch die
Zentraleinheit (2) beziehungsweise durch eine lokale
Stromsparmodus-Steuereinheit (3) vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass eine lokale Stromsparmodus-
Steuereinheit (3) grundsätzliche eine positive Bestätigung
einer Ankündigung für den Wechsel in den Stromsparmodus
gibt, damit die Zentraleinheit (2) überprüfen kann, ob alle
Netzelemente/Geräte (1) erreicht wurden und gegebenenfalls
eine Ankündigung wiederholen kann.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (2) auch die
Funktion eines "Isochronous Ressource Managers" und/oder
eines "Cycle Masters" auf einem Bus entsprechend dem
Standard IEEE 1394 übernimmt.
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