DE10353337A1 - Time division multiple access system operating method, involves transmitting cyclic data transfer blocks via wireless nodes, and assigning minimum of two time slots to one wireless node - Google Patents

Time division multiple access system operating method, involves transmitting cyclic data transfer blocks via wireless nodes, and assigning minimum of two time slots to one wireless node Download PDF

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DE10353337A1 DE2003153337 DE10353337A DE10353337A1 DE 10353337 A1 DE10353337 A1 DE 10353337A1 DE 2003153337 DE2003153337 DE 2003153337 DE 10353337 A DE10353337 A DE 10353337A DE 10353337 A1 DE10353337 A1 DE 10353337A1
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Harald Vefling
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    • HELECTRICITY
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    • H04J3/16Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1605Fixed allocated frame structures

Abstract

The method involves transmitting cyclic time division multiple access (TDMA)-data transfer blocks via multiple wireless nodes (S.1, S.2, S.3, S.4, S.k, S.k+1, S.k+2, S.k+3, S.k+4, S.I). Each data transfer block is assigned with successive time slots. One of the nodes is assigned with minimum of two time slots, which are joined together. A reception-actuation signal is generated between the two joined time slots.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method of operating a system multi-node and one base station according to TDMA according to the preamble of the claim 1.

Die Erfindung kann beispielsweise bei einem System mit einer Vielzahl drahtloser Sensoren und/oder Aktoren (Knoten) und einer Basisstation verwendet werden, welches in einer Maschine oder Anlage, beispielsweise Industrieroboter, Herstellungsautomat oder Fertigungsautomat installiert ist. Als Sensoren bzw. Aktoren können Näherungsschalter/Näherungssensoren, Temperaturmesssensoren, Druckmesssensoren, Strommesssensoren oder Spannungsmesssensoren bzw. mikromechanische, piezoelektrische, elektrochemische, magnetostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren verwendet werden.The For example, the invention may be implemented in a system having a plurality wireless sensors and / or actuators (nodes) and a base station used which is used in a machine or plant, for example industrial robots, Manufacturing machine or production machine is installed. When Sensors or actuators can Proximity switches / proximity sensors, Temperature measuring sensors, pressure measuring sensors, current measuring sensors or voltage measuring sensors or micromechanical, piezoelectric, electrochemical, magnetostrictive, electrostatic or electromagnetic actuators are used.

In der DE 199 26 799 A1 wird ein System für eine eine Vielzahl von drahtlosen Näherungssensoren aufweisende Maschine, insbesondere Fertigungsautomat, vorgeschlagen, wobei

  • – jeder Näherungssensor mindestens eine zur Energieaufnahme aus einem mittelfrequenten Magnetfeld geeignete Sekundärwicklung aufweist,
  • – wobei mindestens eine von einem mittelfrequenten Oszillator gespeiste Primärwicklung zur drahtlosen Versorgung der Näherungssensoren mit elektrischer Energie vorgesehen ist,
  • – und wobei jeder Näherungssensor mit einer Sendeeinrichtung ausgestattet ist, welche interessierende Sensor-Informationen beinhaltende Funksignale an eine zentrale, mit einem Prozessrechner der Maschine verbundene Basisstation abgibt.
In the DE 199 26 799 A1 a system for a plurality of wireless proximity sensors having machine, in particular production machine, proposed
  • Each proximity sensor has at least one secondary winding suitable for absorbing energy from a medium-frequency magnetic field,
  • Wherein at least one of a medium-frequency oscillator-powered primary winding for wireless supply of the proximity sensors is provided with electrical energy,
  • - And wherein each proximity sensor is equipped with a transmitting device which outputs sensor information containing interest radio signals to a central, connected to a process computer of the machine base station.

Bei diesem drahtlosen System entfällt im Vergleich zu konventionellen Lösungen mit Draht/Kabelanschluss zur elektrischen Energieversorgung und zur Kommunikation der durch Planung, Material, Installation, Dokumentation und Wartung bedingte relativ hohe Kostenfaktor der Draht/Kabelanschlüsse. Es können keine Ausfälle aufgrund von Kabelbrüchen oder schlechten, beispielsweise korrodierten Kontakten auftreten.at this wireless system is eliminated compared to conventional solutions with wire / cable connection for electrical power supply and communication through Planning, material, installation, documentation and maintenance related relative high cost of wire / cable connections. There can not be any failures of cable breaks or bad, such as corroded contacts occur.

In der DE 199 26 562 A1 werden ein Verfahren und eine Anordnung zur drahtlosen Versorgung einer Vielzahl Aktoren mit elektrischer Energie, ein Aktor und eine Primärwicklung hierzu sowie ein System für eine eine Vielzahl von Aktoren aufweisende Maschine vorgeschlagen, wobei die vorgeschlagene Technologie bezüglich Energieversorgung und Kommunikation gleichartig der vorstehend für die DE 199 26 799 A1 angegebenen Technologie ist.In the DE 199 26 562 A1 For example, there is proposed a method and arrangement for wirelessly supplying a plurality of actuators with electrical energy, an actuator and a primary winding therefor, and a system for a multi-actuator machine, wherein the proposed technology for power supply and communication is similar to that described above for the DE 199 26 799 A1 specified technology is.

Für die Funkübertragung wird dabei vorzugsweise die TDMA-Technologie (Time Division Multiple Access) eingesetzt, bei der die Informationen von/zu den Aktoren bzw. Sensoren (Knoten) in Form zyklischer TDMA-Datenübertragungsblöcke übermittelt wird, wobei jedem Sensor/Aktor ein bestimmter Zeitschlitz innerhalb eines Datenübertragungsblockes zugeordnet ist.For the radio transmission is preferably the TDMA technology (Time Division Multiple Access) used, in which the information from / to the actuators or sensors (Node) is transmitted in the form of cyclic TDMA frames, wherein each sensor / actuator has a specific time slot within a Assigned to the data block is.

Aus der DE 101 16 285 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA (Time Division Multiple Access) bekannt, wobei zyklische TDMA-Datenübertragungsblöcke übertragen werden und sich jeder TDMA-Datenübertragungsblock aus sukzessive nacheinander folgenden Zeitschlitzen zusammensetzt, wobei jeder Zeitschlitz einem bestimmten Knoten zugeordnet ist. Zu Beginn eines jeden Zeitschlitzes wird der beim vorausgegangenen TDMA-Daten übertragungsblock für diesen Zeitschlitz eingestellte Verstärkungswert im Empfänger der Basisstation als Voreinstellwert übernommen und voreingestellt.From the DE 101 16 285 A1 For example, a method of operating a multi-node system and TDMA (Time Division Multiple Access) base station is known wherein TDMA burst frames are transmitted and each TDMA frame is composed of successive successive time slots, each time slot associated with a particular node is. At the beginning of each time slot of the previous TDMA data transmission block set for this time slot gain value is taken in the receiver of the base station as a default value and preset.

Aus der DE 101 16 286 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA bekannt, wobei zyklische TDMA-Datenübertragungsblöcke übertragen werden und sich jeder TDMA-Datenübertragungsblock aus sukzessive nacheinander folgenden Zeitschlitzen zusammensetzt, wobei jeder Zeitschlitz einem bestimmten Knoten zugeordnet ist. Zu Beginn eines jeden Zeitschlitzes wird der beim vorausgegangenen TDMA-Datenübertragungsblock für diesen Zeitschlitz für die Signal-Detektion eingestellte frequenzabweichungsbedingte Gleichstromanteil oder die Phasendrehung im Empfänger der Basisstation als Voreinstellwert übernommen und voreingestellt.From the DE 101 16 286 A1 For example, a method of operating a multi-node system and a base station according to TDMA is known, wherein TDMA cyclic frames are transmitted and each TDMA frame is composed of successive successive time slots, each time slot being associated with a particular node. At the beginning of each time slot, the frequency deviation-related DC component or the phase rotation in the receiver of the base station set in the previous TDMA frame for this signal detection time slot is adopted and preset as the default value.

Bei Festlegung des Protokolls – genauer Kommunikationsprotokolls – (Vereinbarung über Verhaltensweisen und Formate bei der Kommunikation unter entfernten Partnern, d. h. ein Protokoll legt verbindlich fest, wie die Kommunikation zwischen einem Sender und einem Empfänger durchzuführen ist) für die vorstehend erwähnten drahtlosen Systeme ist es notwendig, den Eingaben und Ausgaben eine gewisse Datenlänge zuzuordnen, beispielsweise 8 bit für Eingaben und 8 bit für Ausgaben. Bei neueren (späteren) Anwendungen ist es aber durchaus möglich, dass aufgrund zwischenzeitlich erhöhter Anforderungen für einzelne Knoten eine größere Datenlänge – beispielsweise 32 bit – erforderlich oder zumindest wünschenswert ist.at Establishment of the Protocol - more precisely Communication Protocol - (Agreement on Behavior and formats in communication among remote partners, d. H. a protocol determines how communication between a transmitter and a receiver perform is for the mentioned above wireless systems, it is necessary to input and outputs one certain data length assign, for example, 8 bits for inputs and 8 bits for outputs. For newer (later) Applications, it is quite possible that, due in the meantime increased Requirements for individual nodes have a larger data length - for example 32 bit - required or at least desirable is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA der eingangs genannten Art anzugeben, welches ein erweitertes Eingabe-/Ausgabevermögen einzelner Knoten ermöglicht.The invention has for its object to provide a method for operating a system with multiple nodes and a base station according to TDMA of the type mentioned, which he advanced input / output capability of individual nodes allows.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention solved specified in the characterizing part of claim 1 features.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das erweiterte Eingabe/Ausgabevermögen einzelner Knoten ohne Änderung von zugrundelie genden Strukturen des einmal (zu einem früheren Zeitpunkt) festgelegten Kommunikationsprotokolls realisiert wird. Insgesamt kann eine größere Datenmenge im System drahtlos übertragen werden. Es ist eine individuelle und flexible Anpassung an die für jeden Knoten erforderliche Datenlänge möglich. Frühere Knoten mit reduzierter Datenlänge (beispielsweise 8 bit) können im gleichen System zusammen mit neuen Knoten mit erhöhter Datenlänge (beispielsweise 32 bit) koexistieren. Die Management-Funktionen des Systems können im wesentlichen unverändert aufrecht erhalten werden. Zwar erfordern zusätzliche Funktionen auch neue Befehle, jedoch bleibt die ursprüngliche Struktur des Protokolls intakt.The particular advantages of the invention are that the extended input / output capacity of individual nodes without change underlying structures of once (at an earlier date) established communication protocol is realized. All in all can be a larger amount of data wirelessly transmitted in the system become. It's an individual and flexible fit for everyone Node required data length possible. earlier Nodes with reduced data length (for example, 8 bits) in the same system together with new nodes with increased data length (for example 32 bits) coexist. The management functions of the system can be essentially unchanged be maintained. Although additional functions require new commands, however, the original remains Structure of the protocol intact.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further Advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained. It demonstrate:

1 ein System mit einer Vielzahl von drahtlos mit einer Basisstation kommunizierenden Knoten, 1 a system having a plurality of nodes communicating wirelessly with a base station,

2 einen zyklischen TDMA-Datenübertragungsblock, 2 a cyclic TDMA frame,

3 eine Folge von sukzessive aufeinanderfolgenden Datenübertragungsblöcken, 3 a sequence of successive successive frames,

4 einen Zeitschlitz eines TDMA-Datenübertragungsblocks. 4 a time slot of a TDMA frame.

In 1 ist ein System mit einer Vielzahl von drahtlos mit einer Basisstation kommunizierenden Knoten, vorzugsweise Sensoren und/oder Aktoren, dargestellt. Es ist eine Vielzahl von Knoten S.1, S.2, S.3, S.4.....S.k, S.k+1, S.k+2, S.k+3, S.k+4.....S.I vorgesehen, welche beispielsweise innerhalb einer Anlage installiert oder an einer Maschine, insbesondere einem Fertigungsautomat befestigt sind, wobei
k = Laufindex eines bestimmten Knotens und
I = (gesamte) Anzahl der Knoten.
In 1 is a system with a plurality of wirelessly communicating with a base station nodes, preferably sensors and / or actuators shown. There are a plurality of nodes S.1, S.2, S.3, S.4 ..... Sk, S.k + 1, S.k + 2, S.k + 3, S.k + 4 ..... SI provided, which are installed, for example, within a plant or attached to a machine, in particular a production machine, wherein
k = run index of a given node and
I = (total) number of nodes.

Bei Ausbildung eines Knotens als Sensor weist dieser einen die Sensorumgebung detektierenden Sensorkopf mit nachgeschalteter Signalauswertung auf. Bei Ausbildung eines Knotens als Aktor weist dieser eine Aktoreinheit (beispielsweise ein Druckluftventil oder ein Schütz) sowie eine Ansteuereinheit hierfür auf.at Forming a node as a sensor, this one indicates the sensor environment Detecting sensor head with downstream signal evaluation on. When forming a node as an actuator, this has an actuator unit (For example, a compressed air valve or a contactor) and a drive unit therefor on.

Die Knoten weisen jeweils eine Kommunikationseinrichtung auf, welche den erforderlichen Funksender und Funkempfänger enthält, um derart eine drahtlose Kommunikation zwischen der Basisstation BS und den Knoten (und umgekehrt) zu ermöglichen. Bei einem Sensor gelangt das aufbereitete Sensorsignal zu einem Modulator/Codierer mit nachgeschaltetem Funksender und Antenne, wo es an die Basisstation BS gesendet wird. Bei einem Aktor gelangt das von einer Basisstation BS gesendete Ansteuersignal über eine Antenne, einen Funkempfänger und einen Demodulator/Decodierer zur Ansteuereinheit.The Nodes each have a communication device, which contains the required radio transmitter and radio receiver to such a wireless Communication between the base station BS and the nodes (and vice versa) to enable. at a sensor passes the processed sensor signal to a modulator / encoder with downstream radio transmitter and antenna, where it connects to the base station BS is sent. With an actuator, this comes from a base station BS transmitted control signal via an antenna, a radio receiver and a demodulator / decoder to the drive unit.

Die Basisstation BS ist zweckmäßig an ein Automatisierungsgerät AD (Speicherprogrammierbare Steuerung) angeschlossen und weist eine Kommunikationseinrichtung auf, welche Sensorsignale der Sensoren und Meldesignale betreffend den aktuellen Zustand von Aktoren (uplink, von den Knoten zur Basisstation) empfängt, Ansteuersignale zur Aktivierung/Deaktivierung der Aktoren abgibt und Signale zur Einstellung von spezifischen Parametern der Aktoren und Sensoren abgibt (downlink, von der Basisstation zu den Knoten). Die Kommunikationseinrichtung der Basisstation BS weist eine Antenne auf, an welche ein Funkempfänger und ein Funksender angeschlossen sind. Die Signale des Funkempfängers werden einem Demodulator/Decodierer zugeführt und dem Funksender ist ein Modulator/Codierer vorgeschaltet.The Base station BS is expedient to an automation device AD (Programmable Logic Control) connected and has a communication device on which sensor signals of the sensors and message signals concerning the current state of actuators (uplink, from node to base station) receives Outputs control signals for activation / deactivation of the actuators and signals for setting specific parameters of the actuators and sensors (downlink, from the base station to the nodes). The communication device of the base station BS has an antenna on, to which a radio receiver and a radio transmitter are connected. The signals of the radio receiver become is supplied to a demodulator / decoder and the radio transmitter a modulator / encoder upstream.

In 2 ist ein zyklischer TDMA-Datenübertragungsblock dargestellt, wie er beim vorgeschlagenen System verwendet wird. Ein derartiger Datenübertragungsblock oder Rahmen FR.1 setzt sich aus N sukzessive nacheinanderfolgenden Zeitschlitzen TS.1, TS.2.....TS.n.....TS.N zusammen, wobei
n = Laufindex eines bestimmten Zeitschlitzes und
N = (gesamte) Anzahl der Zeitschlitze eines Rahmens.
In 2 a cyclic TDMA frame is shown as used in the proposed system. Such a frame FR.1 is composed of N successive successive time slots TS.1, TS.2 ..... TS.n ..... TS.N, where
n = run index of a certain timeslot and
N = (total) number of time slots of a frame.

Dabei können einem bestimmten Knoten ein oder mehrere Zeitschlitze zugeordnet sein. Obwohl beispielsweise die Sensoren ihre Nachrichten in zufälligen Augenblicken generieren, erfolgt eine an den zugeordneten Zeitschlitz bzw. die zugeordneten Zeitschlitze angepasste Übertragung. Um sicherzustellen, dass die in einem Zeitschlitz enthaltene Information auch dem richtigen Aktor zugeordnet wird, bzw. um sicherzustellen, dass ein Sensor die der Basisstation zu übermittelnde Information während des richtigen Zeitschlitzes absendet, enthält jeder Zeitschlitz ein typisches Synchronisationswort zur exakten Synchronisierung zwischen Basisstation einerseits und Knoten andererseits.In this case, one or more time slots can be assigned to a specific node. For example, although the sensors generate their messages at random moments, a transmission adapted to the assigned timeslot or time slots occurs. To ensure that the information contained in a time slot is also assigned to the correct actuator, or To ensure that a sensor sends the information to be transmitted to the base station during the correct time slot, each time slot contains a typical synchronization word for exact synchronization between the base station on the one hand and the node on the other hand.

In 3 ist eine Folge von sukzessive aufeinanderfolgenden TDMA-Datenübertragungsblöcken FR.1, FR.2, FR.3.....FR.m bzw. Rahmen dargestellt, wie dies zur Realisierung einer kontinuierlichen Signalübertragung erforderlich ist, wobei m der Laufindex eines bestimmten Datenübertragungsblocks ist.In 3 is a sequence of successive successive TDMA frames FR.1, FR.2, FR.3 ..... FR.m and frames, respectively, required for realizing a continuous signal transmission, where m is the running index of a particular frame is.

In 4 ist ein Zeitschlitz eines TDMA-Datenübertragungsblocks dargestellt. Der Zeitschlitz TS.1 setzt sich zusammen

  • • aus dem ersten Teil PR1 der Präambel, welcher zur Bestimmung des Gleichstromanteils dient,
  • • aus dem zweiten Teil PR2 der Präambel, welcher die zur Synchronisierung zwischen Funkempfänger und Funksender erforderlichen Angaben umfasst,
  • • aus der Symbolfolge der eigentliche Nachricht (Payload) PL und
  • • aus einem Sicherheitsabstand (Guard Time) GT.
In 4 a time slot of a TDMA frame is shown. The time slot TS.1 is composed
  • From the first part PR1 of the preamble, which serves to determine the DC component,
  • From the second part PR2 of the preamble, which contains the information required for synchronization between the radio receiver and the radio transmitter,
  • • from the symbol sequence of the actual message (payload) PL and
  • • from a guard time GT.

Der Empfänger der Basisstation BS kann aus der jedem Zeitschlitz zugeordneten Nummer unverwechselbar den jeweiligen Funksender, d. h. den relevanten Knoten bestimmen.Of the receiver the base station BS can be assigned from the each time slot Number unmistakable the respective radio transmitter, d. H. the relevant Determine node.

Wie eingangs bereits geschildert, ergibt sich beim vorstehend beschriebenen System ein Problem, wenn das einmal (zu einem früheren Zeitpunkt) festgelegte Protokoll (Kommunikationsprotokoll) später entstehenden Ansprüchen hinsichtlich der zu übertragenden Datenlänge je Eingabe oder Ausgabe nicht mehr genügt, da beispielsweise erweiterte Möglichkeiten abgedeckt werden sollen, ohne dabei jedoch die zugrundelie genden Strukturen des Protokolls zu ändern. Beispielsweise ist bei einem früher festgelegten Protokoll für die Symbolfolge der Nachricht (Payload) PL eine Datenlänge von 8 bit für jede Eingabe und für jede Ausgabe festgelegt worden. Wenn diese Datenlängen für später entstehende Anwendungsfälle nicht ausreichend sind, bereitet es Probleme, die 8 bit Datenlänge zu vergrößern. Sicherlich wäre es prinzipiell möglich, ein neues Protokoll mit vergrößerter Datenlänge für jede Eingabe und Ausgabe festzulegen, aber diese Maßnahme hätte zur Folge, dass dieses neu geschaffene System nicht kompatibel mit dem früheren System wäre. Wenn die Strukturen des zugrundeliegenden Protokolls jedoch trotz erweiterten Eingabe-/Ausgabevermögens im wesentlichen unverändert bleiben, können außer den früheren Knoten (mit geringerer Anforderung an die Datenlänge) gleichzeitig nebeneinander auch neuere Knoten (mit erhöhter Anforderung an die Datenlänge) im gleichen System betrieben werden. Vorteilhaft ist es dann nicht erforderlich, die früheren Knoten gegen neuere Knoten auszutauschen.As already described above, results from the above System a problem if this once (at an earlier date) set Protocol (communication protocol) claims arising later the one to be transferred data length each input or output is no longer sufficient, for example, extended options covered, without, however, the underlying Modify structures of the protocol. For example, at an earlier specified Protocol for the symbol sequence of the message (payload) PL a data length of 8 bit for every input and for each issue has been scheduled. If these data lengths are for later use cases are not sufficient, it causes problems to increase the 8-bit data length. Definitely would it be in principle possible, a new protocol with increased data length for each input and Issue, but this measure would result in this newly created system incompatible with the previous system would. If the structures of the underlying protocol, however, despite extended Input / output capacity essentially unchanged stay, can except the former Nodes (with less requirement for the data length) simultaneously next to each other also newer nodes (with elevated Requirement for the data length) be operated in the same system. It is not advantageous then required, the earlier Exchange nodes for newer nodes.

Erfindungsgemäß wirkt hinsichtlich des Protokolls ein einzelner Knoten in gleicher Weise wie zwei oder mehr unterschiedliche Knoten bei der Datenübertragung, obwohl es sich nach wie vor lediglich um eine einzige physikalische Einheit, einen Sensor oder einen Aktor, handelt. Voraussetzungen sind hierzu allerdings:

  • • Der Knoten muss fähig sein, in gleicher Weise wie zwei oder mehr separate Knoten während eines einzigen TDMA-Datenübertragungsblockes zu senden und zu empfangen, was erhöhte Ansprüche an die Dynamik von Sender und Empfänger stellt.
  • • Ein Datenübertragungsblock muss mehr Zeitschlitze umfassen als Knoten innerhalb des Systems vorhanden sind.
According to the invention, with regard to the protocol, a single node acts in the same way as two or more different nodes in the data transmission, although it is still only a single physical unit, a sensor or an actuator. However, the prerequisites for this are:
  • The node must be able to transmit and receive in the same way as two or more separate nodes during a single TDMA frame, which places increased demands on transmitter and receiver dynamics.
  • • A frame must have more timeslots than there are nodes within the system.

Wie vorstehend ausgeführt, stellt das Protokoll N Zeitschlitze pro Datenübertragungsblock (Rahmen) zur Verfügung. Es sind I Knoten vorhanden, wobei gilt: I<N. As stated above, the protocol provides N timeslots per frame. There are I nodes, where: I <N.

Jede erfolgreiche Datenübertagung eines Knotens muss durch den Empfänger der Basisstation BS bestätigt werden (und umgekehrt), indem ein Empfangs-Bestätigungssignal kurz nach dem Datenempfang abgesandt wird. Ein Knoten ist beispielsweise im Zeitschlitz TS.n aktiv und sendet ein Signal aus, empfängt darauffolgend das Empfangs-Bestätigungssignal der Basisstation BS im Zeitschlitz TS.n+6 (oder in beiden Zeitschlitzen TS.n+6 und TS.n+7) und hat genügend Zeit, im Zeitschlitz TS.n+16 (und möglicherweise auch im Zeitschlitz TS.n+32) ebenfalls aktiv zu sein. Eine Begrenzung stellt lediglich die vorgegebene Anzahl der Zeitschlitze N eines Datenübertragungsblocks (Rahmens) dar.each successful data transfer of a node must be confirmed by the receiver of the base station BS (and vice versa) by sending a receive acknowledge signal shortly after Data receipt is sent. For example, a node is in timeslot TS.n is active and transmits a signal, subsequently receiving the receive acknowledgment signal the base station BS in the time slot TS.n + 6 (or in both time slots TS.n + 6 and TS.n + 7) and has enough Time, in time slot TS.n + 16 (and possibly also in time slot TS.n + 32) also to be active. A limitation is just the default Number of time slots N of a frame (frame) represents.

Die vorstehend erwähnten Zeitschlitze TS.n+6, TS.n+16, TS.n+32 sind lediglich beispielhaft, denn die in einem System tatsächlich benutzten, d. h. miteinander verknüpften Zeitschlitze hängen von der Zeitdauer eines Zeitschlitzes, von der Leistungsfähigkeit des Knotens bezüglich der Datenverarbeitung und der Zeitdauer ab, welche erforderlich ist, bei einem Knoten vom Empfangs-Betrieb zum Sende-Betrieb und umgekehrt zu wechseln.The mentioned above Time slots TS.n + 6, TS.n + 16, TS.n + 32 are merely exemplary, because which in a system actually used, d. H. linked time slots depend on the time duration of a timeslot, of the performance of the node the data processing and the time period required is at a node from receive mode to transmit mode and to change vice versa.

Den Knoten werden deshalb miteinander verknüpfte Zeitschlitze zugewiesen, welche

  • • einerseits eine genügende Zeitspanne für den Wechsel zwischen Empfangs-Betrieb und Sende-Betrieb und umgekehrt zur Verfügung stellen und
  • • andererseits möglichst eng (zeitlich) innerhalb des Datenübertragungsblocks beabstandet sind.
The nodes are therefore assigned to each other associated time slots, which
  • On the one hand provide a sufficient time span for the change between receive mode and transmit mode and vice versa and
  • • on the other hand as close as possible (temporally) within of the frame are spaced apart.

Wenn im System anstelle der vorstehend behandelten Einzelzeitschlitz-Formate Doppelzeitschlitz-Formate verwendet werden

  • • können zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Zeitschlitze miteinander verknüpft und einem einzigen Knoten zugeordnet werden,
  • • kann das gemeinsame Empfangs-Bestätigungssignal – respektive zwei Empfangs-Bestätigungsteilsignale – für die in diesen beiden aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen übertragenen Daten einem nachfolgenden Doppelzeitschlitz zugeordnet werden.
When dual-slot formats are used in the system instead of the single-slot formats discussed above
  • • two consecutive time slots can be linked together and assigned to a single node,
  • • the common receive acknowledgment signal - or two receive acknowledgment sub-signals - for the data transmitted in these two consecutive time slots can be assigned to a subsequent double time slot.

Mit anderen Worten treten die beiden Empfangs-Bestätigungssignale für den einzelnen Knoten als gemeinsames Empfangs-Bestätigungssignal in einem einzigen Doppelzeitschlitz auf.With in other words, the two reception confirmation signals occur for the individual Node as a common receive acknowledgment signal in a single Double time slot on.

Beispielsweise wird für einen neuen Knoten eine Datenlänge 32 bit für eine Eingabe und 32 bit für eine Ausgabe benötigt. Dieser Knoten ist beispielsweise in den Zeitschlit zen TS.1 und TS.2 aktiv und sendet Signale aus, empfängt darauffolgend das Empfangs-Bestätigungssignal der Basisstation BS im Doppelzeitschlitz TS.6+7, hat genügend Zeit, in den Zeitschlitzen TS.16 und TS.17 wiederum aktiv zu sein (respektive Signale auszusenden) und empfängt darauffolgend das Empfangs-Bestätigungssignal der Basisstation BS im Doppelzeitschlitz TS.22+23.For example is for a new node a data length 32 bit for one input and 32 bits for one Issue needed. This node is, for example, in the time slots TS.1 and TS.2 is active and transmits signals, subsequently receiving the receive acknowledgment signal the base station BS in the double-time slot TS.6 + 7, has enough time, in turn to be active in the time slots TS.16 and TS.17 (respectively Send signals) and subsequently receives the reception confirmation signal the base station BS in the double time slot TS.22 + 23.

Die Verwendung von Doppelzeitschlitzen erhöht vorteilhaft die Bandbreite. Die Ausgabedaten für einen drahtlos fernsteuerbaren Knoten (Aktor) können zusammen mit dem Empfangs-Bestätigungssignal im selben Datenpaket präsent sein (d. h. im selben Datenpaket von der Basisstation zum Knoten übertragen werden).The Using double time slots advantageously increases the bandwidth. The output data for a wirelessly remotely controllable nodes (actor) can be used together with the receive acknowledgment signal present in the same data package (i.e., transferred from the base station to the node in the same data packet become).

Nicht miteinander verknüpfte Zeitschlitze respektive Datenfelder können im Bedarfsfall (d. h. wenn beispielsweise eine Messwertänderung bei einem Sensor auftritt) mit verminderter Datenlänge, d. h. in einem Einzelzeitschlitz (beispielsweise 8 bit) übertragen werden, was vorteilhaft

  • • die Übertragungszeit minimiert und somit gut für geringe Interferenzen im System ist,
  • • dazu verhilft, die Rate verlorener Telegramme zu verbessern (verringern), da lediglich eine geringe Datenmenge korrekt zu übertragen ist (lediglich die Hälfte der Datenmenge bei Vergleich mit einem Doppelzeitschlitz).
Unlinked time slots or data fields can be transmitted in the case of need (ie if, for example, a measured value change occurs in a sensor) with reduced data length, ie in a single-time slot (for example 8 bits), which is advantageous
  • • the transmission time is minimized and thus good for low interference in the system,
  • • helps to improve (reduce) the rate of lost telegrams, because only a small amount of data has to be transmitted correctly (only half the amount of data compared to a double-time slot).

Miteinander verknüpfte Zeitschlitze respektive Datenfelder (Doppelzeitschlitze) können in diesem Verfahren in gleicher Weise in Form von den unteren Protokollebenen behandelt werden wie nicht miteinander verknüpfte Datenfelder, da die Kenntnis über die Verknüpfungen zwischen den einem einzigen Knoten zugeordneten Zeitschlitzen lediglich in höheren Ebenen des Protokolls erforderlich ist.Together linked Time slots or data fields (double time slots) can be used in in the same way in the form of the lower protocol levels be treated as unlinked data fields, since the knowledge of the connections between the time slots associated with a single node only in higher Levels of the protocol is required.

ADAD
Automatisierungsgerätautomation equipment
BSBS
Basisstationbase station
FR.1, FR.2, FR.3, FR.mFr.1, FR.2, FR.3, FR.m
TDMA-DatenübertragungsblockTDMA frame
GTGT
Sicherheitsabstand (Guard Time)safety distance (Guard Time)
kk
Laufindex eines Knotensrunning Index a node
II
Anzahl der Knotennumber the knot
mm
Laufindex des TDMA-Datenübertragungsblocksrunning Index of the TDMA frame
nn
Laufindex eines Zeitschlitzesrunning Index a time slot
NN
Anzahl der Zeitschlitzenumber the time slots
PLPL
Symbolfolge der Nachricht (Payload)symbol sequence the message (payload)
PR1PR1
erster Teil der Präambelfirst Part of the preamble
PR2PR2
zweiter Teil der Präambelsecond Part of the preamble
S.1, S.2, S.3, S.4, S.k, S.k+1,S.1, P.2, p.3, p.4, p.k, p.k + 1,
S.k+2, S.k+3, S.k+4, S.IS, K + 2, S.K + 3, S.K. + 4, S.I.
Knoten (Sensoren, Aktoren)node (Sensors, actuators)
TS.1, TS.2, TS.n, TS.NTS.1, TS.2, TS.n, TS.N
Zeitschlitze eines TDMA-Datenübertragungsblockstime slots a TDMA frame

Claims (4)

Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten (S.1, S.2, S.3, S.4.....S.k, S.k+1, S.k+2, S.k+3, S.k+4.....S.I) und einer Basisstation (BS) gemäß TDMA (Time Division Multiple Access), wobei zyklische TDMA-Datenübertragungsblöcke (FR.1, FR.2, FR.3.....FR.m) übertragen werden und sich jeder TDMA-Datenübertragungsblock aus sukzessive nacheinander folgenden Zeitschlitzen (TS.1, TS.2, TS.n.....TS.N) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Vergrößerung der übertragbaren Datenmenge zumindest einem bestimmten Knoten (S.1, S.2, S.3, S.4.....S.k, S.k+1, S.k+2, S.k+3, S.k+4.....S.I) mindestens zwei verschiedene Zeitschlitze (TS.1, TS.2, TS.n.....TS.N) zugeordnet sind.Method for operating a system with several nodes (S.1, S.2, S.3, S.4 ..... Sk, S.K + 1, S.K + 2, S.K + 3, S . k + 4 ..... SI) and a base station (BS) according to TDMA (Time Division Multiple Access), wherein cyclic TDMA frames (FR.1, FR.2, FR.3 ..... FR. m) and each TDMA frame is composed of successive consecutive time slots (TS.1, TS.2, TS.n ..... TS.N), characterized in that for the purpose of increasing the transmittable amount of data at least a certain node (S.1, S.2, S.3, S.4 ..... Sk, S.k + 1, S.k + 2, S.k + 3, S.k + 4. .... SI) at least two different time slots (TS.1, TS.2, TS.n ..... TS.N) are assigned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei miteinander verknüpften Zeitschlitzen (TS.1, TS.2, TS.n.....TS.N) ein Empfangs-Bestätigungssignal generiert wird.Method according to claim 1, characterized in that that between two time slots (TS.1, TS.2, TS.n ..... TS.N) a receive acknowledgment signal is generated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verwendung von Doppelzeitschlitz-Formaten – zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Zeitschlitze miteinander verknüpft und einem einzigen Knoten zugeordnet werden, – das gemeinsame Empfangs-Bestätigungssignal für die in diesen beiden aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen übertragenen Daten einem nachfolgenden Doppelzeitschlitz-Format zugeordnet wird.A method according to claim 1, characterized in that by using double time slot formats - two consecutive time slots are linked together and assigned to a single node, - the common receive acknowledgment signal for the data transmitted in these two consecutive time slots is assigned to a subsequent double time slot format. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verknüpften Zeitschlitze (TS.1, TS.2, TS.n.....TS.N) einerseits eine genügende Zeitspanne für den Wechsel zwischen Empfangs-Betrieb und Sende-Betrieb und umgekehrt zur Verfügung stellen und andererseits möglichst eng innerhalb des Datenübertragungsblocks (FR.1, FR.2, FR.3.....FR.m) beabstandet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the linked time slots (TS.1, TS.2, TS.n ..... TS.N) on the one hand a sufficient Time span for the change between receive mode and send mode and vice versa to disposal and on the other hand as possible tight within the frame (FR.1, FR.2, FR.3 ..... FR.m) are spaced apart.
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