專利名稱：在具有隱藏用戶的無線數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)電報(bào)分配給時(shí)隙的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的用戶分配給數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)電 報(bào)的傳輸周期中的時(shí)隙的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)使用不同的方法，以便調(diào)節(jié)各個(gè)通信用戶對(duì)在數(shù)據(jù)傳輸周 期期間可供使用的時(shí)隙的訪問。在此在無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中，力求達(dá)到各個(gè)通信用戶的數(shù) 據(jù)電報(bào)對(duì)時(shí)隙的盡可能無沖突的占用。原則上，為了組織電報(bào)通信要區(qū)別兩種類型的訪問 方法。在第一種類型中，給予每個(gè)通信用戶對(duì)一個(gè)信道或時(shí)隙的專門訪問權(quán)利。在數(shù)據(jù) 傳輸周期中可使用的時(shí)隙也可被分別分配給確定的用戶。這種訪問方法也稱為時(shí)間復(fù)用方 法或“TDMA Time Division MultipleAccess (時(shí)分多路訪問)”。由于在此所給予的每個(gè)通 信用戶對(duì)其自身時(shí)隙的專門訪問，可以確保不導(dǎo)致不同用戶的同時(shí)傳輸、進(jìn)而不導(dǎo)致訪問 沖突和電報(bào)損壞。這也可以在如下情況下得到確保無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的通信用戶相互之間 由于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者由于暫時(shí)遮蔽而不具有無線電連接。這種不能互相“聽見”的在 無線電技術(shù)上“隱藏的”用戶對(duì)(Paar)也被稱為“隱藏節(jié)點(diǎn)(Hidden Nodes)”。這種用戶雖 然總是能向第三用戶、例如向中央網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)電報(bào)，但是不能觀察到其它“隱藏節(jié)點(diǎn)”的 發(fā)送活動(dòng)。基于TDMA原理的訪問方法有利地除了擁有絕對(duì)的沖突自由之外還擁有確定性的 周期時(shí)間，也就是說在消息的傳輸時(shí)有最大的等待時(shí)間。與此相對(duì)的缺點(diǎn)是，對(duì)于最大可 能的數(shù)據(jù)通信量設(shè)計(jì)有平均等待時(shí)間，因此即使在數(shù)據(jù)通信量暫時(shí)減弱的情況下也不能減 少。在第二類型的訪問方法中，通信用戶原則上可以訪問所有在信道上或在數(shù)據(jù)傳輸 周期中可用的時(shí)隙并且試圖在其中傳輸數(shù)據(jù)電報(bào)。這種訪問方法也稱為“CSMA Carrier Sense Multiple Access (載波監(jiān)聽多路Avoidance (具有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪 問)”。為了避免沖突，同時(shí)想要訪問信道或時(shí)隙的用戶首先在短的等待時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽當(dāng)前的 時(shí)隙，以便保證該時(shí)隙沒有在間隔時(shí)間中被另一用戶占用以用于傳輸數(shù)據(jù)電報(bào)。如果在等 候時(shí)間結(jié)束時(shí)不能確定由另一用戶所進(jìn)行的無線電傳輸，則該“收聽的”用戶得出該時(shí)隙是 自由的和并且通過傳輸自身數(shù)據(jù)來占用該時(shí)隙。盡管有這種措施，但是即使在可能性比較小的情況下也不能完全排除沖突，因?yàn)?只有在兩個(gè)通信用戶實(shí)際上同時(shí)開始發(fā)送時(shí)這種才出現(xiàn)。在此發(fā)生的電報(bào)損壞被發(fā)送器通 過缺少通信接收器-例如網(wǎng)關(guān)形式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器-的答復(fù)而認(rèn)出。由于必要性，重復(fù)該電 報(bào)的失敗傳輸，然而出現(xiàn)大的時(shí)間延遲。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，在無線通信網(wǎng)中的小載荷的情況下等待時(shí)間非常短。缺點(diǎn)是， 在高的信道載荷的情況下等待時(shí)間由于電報(bào)的重復(fù)而可能變得大并且不能確定最大的等
4待時(shí)間。如果在這樣操作的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”、即存在至少一對(duì)在向第三用 戶傳輸消息的情況下不能相互聽到的用戶，則這個(gè)問題是嚴(yán)重的。在這種用戶的情況下，沖 突不只在同時(shí)電報(bào)開始的極少情況下產(chǎn)生。更確切地說，這種用戶隨時(shí)都可干擾其它用戶 的傳輸，因?yàn)檫@些用戶不能互相“聽到”。由此顯著提高了較大等待時(shí)間的頻率。在基于無線電的被用于工業(yè)通信的無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸必須滿足對(duì)確 定性和實(shí)時(shí)能力的要求。數(shù)據(jù)傳輸也必須適時(shí)地結(jié)束，使得該數(shù)據(jù)傳輸是過程兼容的，因此 技術(shù)過程的運(yùn)行不受該數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。此外，必須能夠計(jì)算出最大出現(xiàn)的周期時(shí)間并且 該最大出現(xiàn)的周期時(shí)間是盡可能小的。最后，等待時(shí)間應(yīng)盡可能小，并且電報(bào)應(yīng)通過不同的 通信路徑盡可能地?zé)o延遲地輸送。為了滿足這種要求常常使用是TDMA和CSMA方法的組合的訪問方法。因此可以將 TDMA方法的優(yōu)點(diǎn)(優(yōu)選地為其確定性)和CSMA方法的優(yōu)點(diǎn)(優(yōu)選地為短的平均等待時(shí)間) 聯(lián)合起來。這種方法例如在IEEE802.15.4中被詳細(xì)說明。經(jīng)組合的訪問方法只生成小的 通信額外費(fèi)用并且可在自動(dòng)化技術(shù)和過程技術(shù)中優(yōu)選地應(yīng)用在“能量自給的傳感器”中，也 即應(yīng)用在例如具有通過電池而局部能量供給的節(jié)能的傳感器中。這種方法也可被配置為使 得可以在所涉及的無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)地匹配到變化的連接，例如匹配到位置運(yùn)動(dòng) 的用戶、變化的信道特性(遮蔽、增強(qiáng))。這種組合的訪問方法的特征在于，對(duì)于在數(shù)據(jù)傳輸周期中可用的時(shí)隙來說雖然可 以確定哪些用戶可擁有相應(yīng)的時(shí)隙、即哪些用戶被允許在哪些時(shí)隙中專門地傳輸數(shù)據(jù)。但 是在此不必強(qiáng)制地對(duì)一個(gè)周期的所有時(shí)隙進(jìn)行分配，也就是說此外還可有自由的時(shí)隙。但 是如果用戶之一不使用在所分配的數(shù)據(jù)傳輸周期的時(shí)隙中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋?quán)利，因?yàn)槔?沒有用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則其它通信用戶可以動(dòng)態(tài)地相互競(jìng)爭(zhēng)地占用該時(shí)隙。利用上述種類的組合的訪問方法既可以實(shí)現(xiàn)確定性系統(tǒng)的最大等待時(shí)間，又可以 在不是百分之百的載荷時(shí)減少平均等待時(shí)間。然而，當(dāng)在這種網(wǎng)絡(luò)中存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”時(shí)， 如果兩個(gè)用戶同時(shí)試圖占用一個(gè)用戶未使用的時(shí)隙并且因此引起沖突時(shí)，則又可能失去所 減少的平均等待時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。在這種方法中特別有問題的是，兩個(gè)相互之間不能聽到的發(fā) 送器或者接收器都不知道哪個(gè)用戶是“隱藏的”。甚至可能發(fā)生的是，發(fā)射器在使用其專用 的時(shí)隙時(shí)受到“隱藏節(jié)點(diǎn)”的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是開發(fā)一種無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，該無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)以組合 方式既根據(jù)TDMA方法(即確定性通信)又根據(jù)CSMA方法(即快速事件控制通信)將用戶 分配給周期中的時(shí)隙，使得即使在存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的情況下也可以避免訪問沖突、進(jìn)而避 免錯(cuò)誤傳輸。該任務(wù)通過在權(quán)利要求1中所給出的方法來解決。本發(fā)明的其它有利的實(shí)施方式 在從屬權(quán)利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明，在每個(gè)傳輸周期，無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中的用戶對(duì)時(shí)隙的訪問借助于 占用矩陣來協(xié)調(diào)。在占用矩陣的幫助下，相互不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的用戶_即為 “隱藏節(jié)點(diǎn)”并且因此不能識(shí)別各個(gè)其它用戶的時(shí)隙的占用情況的用戶-被分別相互拒絕對(duì) 分配給其它用戶專用的時(shí)間片(Zeitscheibe)進(jìn)行訪問。因此可避免統(tǒng)計(jì)上經(jīng)常出現(xiàn)的沖突，所述沖突通過如下方式產(chǎn)生一個(gè)用戶由于無線電技術(shù)的接觸中斷而不能檢測(cè)到一個(gè) 用戶正在專門分配的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)，并且替代于此地?zé)o意地假設(shè)，該時(shí)隙由于未被使用 而被釋放。在本發(fā)明的另一擴(kuò)展方案中，附加地對(duì)于這樣的用戶，在占用矩陣中仍然自由的 時(shí)隙-即這些時(shí)隙既未被以專用方式分配也未被禁止-被明確地劃分給這兩個(gè)用戶而不產(chǎn) 生重疊。因此也可以避免統(tǒng)計(jì)上很少出現(xiàn)的沖突，在所述沖突的情況下，兩個(gè)互相不能通過 無線電技術(shù)取得聯(lián)系的用戶試圖占用另一用戶的由于未被使用而被釋放的時(shí)隙。根據(jù)本發(fā)明的方法有利地通過中央網(wǎng)絡(luò)接口來實(shí)施，例如通過對(duì)于所有用戶來說 都可通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系、即不是“隱藏節(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)關(guān)來實(shí)施。該中央網(wǎng)絡(luò)接口管理并 且必要時(shí)在確定的時(shí)間自動(dòng)更新根據(jù)本發(fā)明的占用矩陣，并且因此組織在每個(gè)電報(bào)周期將 時(shí)隙無沖突地分配給通信用戶。因此無沖突地定義每個(gè)電報(bào)周期_也稱為時(shí)間片周期_的 結(jié)構(gòu)。在所述占用矩陣中一方面記錄哪些用戶被以專用方式固定地分配給哪個(gè)時(shí)隙，另一 方面記錄哪些用戶互相不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系，因此這些用戶不能相互“聽到”并且 必須通過相應(yīng)的對(duì)“不可見”方的時(shí)隙的訪問禁止來相互分離。與數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè) 用戶都有關(guān)的部分由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器傳輸給所有用戶。在自由的時(shí)隙或者被釋放的時(shí)隙的情況 下，這些用戶可以從中得知，它們是否具有占用該時(shí)隙的權(quán)利。本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)是，在數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中可以利用TDMA和CSMA/CA訪問方法的組 合來顯著減少在發(fā)送數(shù)據(jù)電報(bào)時(shí)的等待時(shí)間。為了形成并在必要時(shí)更新占用矩陣可使用不同的處理方式。所以在例如中央網(wǎng)絡(luò)接口的第一實(shí)施方案中，一方面向所選擇的用戶發(fā)送特定的 發(fā)送請(qǐng)求，其中請(qǐng)求該用戶在確定的時(shí)間片中、尤其是在以專用方式分配給該用戶的時(shí)間 片中以測(cè)試方式發(fā)送數(shù)據(jù)電報(bào)。另一方面，無線數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中的所有的其它用戶被要求 嘗試在該時(shí)間片中接收所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電報(bào)。如果其它用戶之一不能在該時(shí)間片中接收到數(shù) 據(jù)電報(bào)，則這兩個(gè)用戶互相不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系，也就是說在所選擇的用戶和未 接收的用戶之間存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況(Konstellation)。然后，該未接收的用戶生成具 有相應(yīng)提示的數(shù)據(jù)電報(bào)并將該數(shù)據(jù)電報(bào)在專門分配給該用戶的時(shí)隙中發(fā)送給中央網(wǎng)絡(luò)接 口。以這種方式自動(dòng)檢測(cè)出的不能通過無線電技術(shù)互相取得聯(lián)系的用戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)對(duì) 以上述的方式根據(jù)本發(fā)明在占用矩陣中被記錄下來。這個(gè)方法步驟當(dāng)然也可由其它的用戶 來實(shí)施，以便在必要時(shí)發(fā)現(xiàn)其它的相互不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的用戶。本方法的該實(shí)施方案有利地在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)實(shí)施并且所具有的優(yōu)點(diǎn)是許多“隱藏 節(jié)點(diǎn)”可以在數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際開動(dòng)之前就已經(jīng)被識(shí)別出來并且可避免之前的可能沖 突。然而也可以在生產(chǎn)操作期間實(shí)施或重復(fù)該實(shí)施方案，以便以這種方式在某些情況下有 規(guī)律地更新占用矩陣。必要時(shí)在更新以前也可以對(duì)占用矩陣進(jìn)行復(fù)位。因此可以避免在出 現(xiàn)僅僅暫時(shí)的無線電中斷之后持續(xù)地在占用矩陣中記錄在某種程度上可能的“隱藏節(jié)點(diǎn)” 對(duì)。在此甚至可出現(xiàn)這種情況，即在一定時(shí)間之后占用矩陣不再具有用戶的非禁止組合。這 樣的話，根據(jù)CSMA/CA訪問方法，對(duì)未被其它用戶所使用的時(shí)隙的占用將持續(xù)地不再被充 許，并且失去TDMA和CSMA訪問方法的組合的優(yōu)點(diǎn)。在另一實(shí)施方案中，也可以在正在運(yùn)行的操作中通過動(dòng)態(tài)地識(shí)別和分析沖突來對(duì) 不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的用戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)進(jìn)行檢測(cè)并且因此對(duì)占用矩陣進(jìn)行填充。如果用戶的數(shù)據(jù)電報(bào)的傳輸在時(shí)隙中受到干擾，則該用戶可以根據(jù)尤其是中央網(wǎng)絡(luò)接 口的無錯(cuò)誤地回復(fù)該傳輸?shù)姆答伒南Ф鴮?duì)此進(jìn)行識(shí)別。在下面的被該用戶優(yōu)選地在下一 以專用方式分配的時(shí)隙中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電報(bào)中，附加地傳輸已經(jīng)發(fā)生錯(cuò)誤傳輸?shù)臅r(shí)隙的號(hào) 碼。因此得知該時(shí)隙被專門分配給的用戶。這樣的話，進(jìn)行發(fā)送的用戶和所涉及時(shí)間片的 擁有者是“隱藏站”。因此根據(jù)沖突情況的出現(xiàn)，可以逐塊地以上述根據(jù)本發(fā)明的方式來配 置占用矩陣。該實(shí)施方式相對(duì)于純粹時(shí)間控制的實(shí)施方式所具有的優(yōu)點(diǎn)是在出現(xiàn)沖突時(shí) 可立即圍繞該形成原因的“隱藏節(jié)點(diǎn)”來補(bǔ)充占用矩陣，然而其中沖突的停止又不能被立刻 檢測(cè)到。所以也可以組合地應(yīng)用兩種方法。當(dāng)在無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中沒有固定安裝的用戶時(shí)，或者當(dāng)在用戶的鄰近中進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)時(shí)，例如在傳送帶上輸送大的物體時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法特別有利。在這種情況下，在用 戶之間可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況并且所述狀況可借助于根據(jù)本發(fā)明的方法在一定 程度上得到補(bǔ)償。如果在這種情況下使用無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境具有不同的狀態(tài)，則也 可能管理多個(gè)特定的為此優(yōu)化的占用矩陣，根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)這些占用矩陣進(jìn)行更新。特 別有利的是也在數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中使用根據(jù)本發(fā)明的方法，在該數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中較常出現(xiàn)僅 僅較小的數(shù)據(jù)電報(bào)通過量(較小的信道載荷)，使得專門分配的時(shí)隙可較為經(jīng)常地被相應(yīng) 的用戶釋放并且因此可被其它用戶占用。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法也可有利地在具有更大 數(shù)量的用戶的數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中使用。因?yàn)樵诖嗣總€(gè)傳輸周期的時(shí)隙的數(shù)量、進(jìn)而周期時(shí)間 總歸是大的，所以有利的是借助于根據(jù)本發(fā)明的方法通過不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的 用戶的沖突來盡可能地避免數(shù)據(jù)電報(bào)的損壞。


借助于示例闡述本發(fā)明及其有利的實(shí)施方式，這些示例在以下簡(jiǎn)短地給出的附圖 中示出。在此圖1示出示例性地由兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期構(gòu)成的片段，其中這兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的 時(shí)隙以專用方式被分配給用戶A-F，圖2示出在傳輸周期的時(shí)隙上的訪問沖突的示例，其中一個(gè)用戶無意地同時(shí)訪問 以專用方式指派給另一用戶的時(shí)隙，圖3示出可與圖2比較的示例，其中借助于根據(jù)本發(fā)明的方法而避免沖突，圖4示出另一個(gè)訪問沖突的示例，其中兩個(gè)用戶無意地同時(shí)訪問另一用戶的被釋 放的時(shí)隙，圖5示出可與圖4比較的示例，其中借助于根據(jù)本發(fā)明的方法而避免沖突，圖6示出與圖5相對(duì)應(yīng)的電報(bào)結(jié)構(gòu)的占用矩陣的示例，其中假設(shè)用戶B和E互相 不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系，圖7示出另一示例性的傳輸周期，其中即使在兩對(duì)不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系 的用戶的情況下也可以借助于本發(fā)明而避免沖突，以及圖8示出與圖7相對(duì)應(yīng)的電報(bào)結(jié)構(gòu)的占用矩陣的示例，其中假設(shè)用戶B、E和A、C 互相不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系。
具體實(shí)施方式
圖1示出由示例性地具有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的數(shù)據(jù)傳輸所構(gòu)成的片段面。在無線 數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)的傳輸自然是這種數(shù)據(jù)傳輸周期的無窮的鏈。除了示例性的第1和 第2周期之外，這在圖1和以下的附圖中還用第η周期來表示。在圖1的示例中假設(shè)，在所基于的數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中除了中央站之外還存在六個(gè)用 戶A-F并且為每個(gè)用戶A-F以專用方式恰好分配一個(gè)時(shí)隙A-F。在此在第1周期中，每個(gè) 用戶A-F在專門分配的時(shí)隙A-F中傳輸有用數(shù)據(jù)，而在第2周期中示例性地未使用時(shí)隙Ε， 因?yàn)橛脩鬍目前沒有要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在該TDMA訪問方法中，雖然在任何情況下都排除用戶 的訪問沖突，然而缺點(diǎn)是暫時(shí)釋放的時(shí)隙未得到使用，如在圖1的第2周期中的時(shí)隙Ε。圖2示出在傳輸周期的時(shí)隙上的訪問沖突的示例，其中一個(gè)用戶無意地同時(shí)訪問 以專用方式指派給另一用戶的時(shí)隙。在此假設(shè)，在用戶B和E之間存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況 并且時(shí)隙C和E被所專門分配給的用戶釋放。因?yàn)?與圖1的示例相反-在圖2示例中的 數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下使用組合的TDMA和CSMA訪問方法，所以訪問沖突首先不能被排除。這 在圖2的示例中導(dǎo)致，用戶E錯(cuò)誤地試圖在時(shí)隙B中進(jìn)行發(fā)送，而在此不能覺察到，專門分 配有該時(shí)隙的用戶B尚未釋放該時(shí)隙并且同樣想要傳輸數(shù)據(jù)。與此相對(duì)地，相對(duì)于所有其 它用戶來說可通過無線電技術(shù)看到的用戶A可以附加地、無沖突地占用被釋放的時(shí)隙以進(jìn) 行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)傳輸，所述時(shí)隙在該示例中為時(shí)隙這種沖突可借助于根據(jù)本發(fā)明的方法避免。這根據(jù)圖3來闡述，圖3示出可與圖 2相比較的示例。在此，在用戶B和E之間也存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況并且時(shí)隙C和E被所 專門分配給的用戶釋放。然而由于根據(jù)本發(fā)明的方法，“隱藏節(jié)點(diǎn)”方(Partner)對(duì)于用戶 B、E來說是已知的并且被相應(yīng)地記錄在占用矩陣中。因此，因?yàn)闀r(shí)隙B用“不是E”標(biāo)記，所 以該被固定分配的用戶B所進(jìn)行的占用不受干擾。代替于此地，進(jìn)行查找的用戶E無沖突 地占用下一個(gè)自由的時(shí)隙C:此外，自由時(shí)隙被A占用不發(fā)生改變。借助于根據(jù)本發(fā) 明的方法也可避免常常出現(xiàn)的上述種類的訪問沖突。然而存在極少出現(xiàn)的例外情況，在這些情況中可出現(xiàn)另一種訪問沖突。圖4以示 例示出相應(yīng)的訪問沖突。在此也假設(shè)，在用戶B和E之間存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況并且時(shí)隙 C和E被專門分配給的用戶釋放。此外還假設(shè)，在兩個(gè)“隱藏節(jié)點(diǎn)”B、E處都存在提高了的 數(shù)據(jù)傳輸量，因此B、E 二者在一定程度上查找下一個(gè)自由的時(shí)隙。然而因?yàn)锽、E 二者不能 通過無線電技術(shù)相互取得聯(lián)系，所以B、E 二者現(xiàn)在試圖在導(dǎo)致沖突的情況下同時(shí)訪問用戶 C的被釋放的時(shí)隙C:與此相對(duì)地，自由的時(shí)隙被用戶D占用毫無問題地進(jìn)行。盡管 時(shí)隙用“不是B”標(biāo)記，但是該時(shí)隙可由D占用，因?yàn)樵贓和D之間在該示例中沒有 “隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法的有利擴(kuò)展方案也可避免這種訪問沖突。這根據(jù)進(jìn)一步 的圖5闡釋，其中圖5示出可與圖4相比較的示例。在此，也對(duì)在圖4中尚未配備“禁止標(biāo) 注(Sperrvermerken) ”的那些時(shí)隙進(jìn)行相應(yīng)地標(biāo)記。在此，這些時(shí)隙一定程度地在兩個(gè)“隱 藏節(jié)點(diǎn)”用戶上發(fā)生明確的劃分。因此在該示例中，現(xiàn)在時(shí)隙A、C^也用“不是B”標(biāo)記，即 在需要時(shí)可由用戶E占用。相應(yīng)地，現(xiàn)在在該示例中，時(shí)隙D和F也用“不是E”標(biāo)記，即在 需要時(shí)可由用戶B占用。由于這種附加的劃分，圖4那樣的沖突也可得到避免。在圖4中 還發(fā)生沖突的用戶E和B對(duì)被釋放的時(shí)隙C"的共同訪問嘗試在圖5中劃分為用戶E有序 地訪問被釋放的時(shí)隙『(“不是B”)，而用戶B訪問被釋放的時(shí)隙ΙΤ( “不是Ε”)。
圖6示出與圖5相對(duì)應(yīng)的電報(bào)結(jié)構(gòu)的占用矩陣的示例，其中假設(shè)，用戶B和E互相 不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系。在該占用矩陣中，行被分配給用戶A-F并且列被分配給現(xiàn) 有的時(shí)隙A-B。此外，該占用矩陣的對(duì)角線中的標(biāo)記“e”表明例如用戶A自然地被固定指 派其“自己的，，時(shí)隙A并且被指派優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，具有“XX”的格在“隱藏節(jié)點(diǎn)，， 的狀況的情況下表示訪問禁止并因此對(duì)應(yīng)于圖3示例中的標(biāo)記。因此，圖6中占用矩陣的 第2列中的時(shí)隙B不允許被第5行的用戶E占用。反過來，該占用矩陣的第5列中的時(shí)隙 E不允許被第2行的用戶B占用。以這種方式可以避免根據(jù)在圖2的示例中所示出的種類 的訪問沖突。此外，在占用矩陣中在根據(jù)行2和5的兩個(gè)用戶B、E上劃分其它時(shí)隙。這通過相 應(yīng)的占用禁止“X”來表示。所以在第2行中，對(duì)于用戶B附加地阻塞時(shí)隙A、C，并且相應(yīng)地 在第5行中，對(duì)于用戶E附加地阻塞時(shí)隙D和F。因此可以避免根據(jù)圖4的示例的沖突，并 且與圖5的標(biāo)記相對(duì)應(yīng)。當(dāng)為通信活躍的用戶固定地分配多于一個(gè)時(shí)隙或在每個(gè)傳輸周期存在原則上不 經(jīng)分配的自由的時(shí)隙時(shí)，也可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法。優(yōu)選地，占用矩陣由數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中 的中央元件管理，例如由可被所有用戶通過無線電技術(shù)聯(lián)系到的網(wǎng)關(guān)來管理。即使在無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)中存在多于一對(duì)不能通過無線電技術(shù)相互取得聯(lián)系的 用戶時(shí)，也可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法。圖7示例性地示出相應(yīng)的傳輸周期，其中即使在存在 兩對(duì)不能通過無線電技術(shù)互相取得聯(lián)系的用戶的情況下也可以借助于于本發(fā)明避免沖突。 在此假設(shè)，在用戶B、E和A、C之間分別存在“隱藏節(jié)點(diǎn)”的狀況。圖8示出與圖7相對(duì)應(yīng)的 電報(bào)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)占用矩陣的示例。該占用矩陣基本上按照如上所述的相同模式構(gòu)成。所以 在圖8中，屬于用戶B、D、E和F的項(xiàng)與圖6的占用矩陣中的項(xiàng)相一致。由于第二“隱藏節(jié) 點(diǎn)”小對(duì)A、C，圖8的占用矩陣的行1和3的所屬時(shí)隙根據(jù)本發(fā)明具有擴(kuò)展的項(xiàng)。所以對(duì)于 用戶A來說，自然地禁止用戶C的時(shí)隙C (參見在第1行、第3列中的項(xiàng)“XX”)，并且相反地 對(duì)于用戶C來說，禁止用戶A的時(shí)隙A (參見在第3行、第1列中的項(xiàng)“XX”)。此外，以上述 方式為用戶A、C劃分剩余的時(shí)隙(參見圖8的占用矩陣的行1和3中的項(xiàng)“χ”)。
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權(quán)利要求
一種用于將無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的用戶分配給數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)電報(bào)的傳輸周期中的時(shí)隙的方法，其中 在每個(gè)傳輸周期為每個(gè)用戶分配至少一個(gè)專用的時(shí)隙，并且該時(shí)隙在未被該用戶使用的情況下能夠被另一用戶占用以便使用，具有 占用矩陣，在該占用矩陣中針對(duì)每個(gè)用戶記錄其它用戶的在數(shù)據(jù)電報(bào)周期中允許被占用的那些時(shí)隙，并且其中 所述占用矩陣被進(jìn)一步構(gòu)造為，使得其中針對(duì)一個(gè)用戶至少禁止在此該用戶不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的另一用戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)對(duì)時(shí)隙的占用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在相互之間不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的用戶 (“隱藏節(jié)點(diǎn)”)的占用矩陣中，未被以專用方式分配或者未被禁止的剩余時(shí)隙被明確地在 所述用戶之間劃分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)具有中央用戶、例如網(wǎng) 關(guān)，該中央用戶對(duì)于數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的所有用戶來說都能夠通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系，并且 其中為了構(gòu)造所述占用矩陣-在第一步驟中，所述中央用戶促使所選擇的用戶以測(cè)試方式發(fā)送數(shù)據(jù)電報(bào)，-在第二步驟中，所述中央用戶促使數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的所有其余用戶接收以測(cè)試方式所 發(fā)送的數(shù)據(jù)電報(bào)，-在第三步驟中，如果等待的用戶在等待時(shí)間期滿之后沒有接收到該以測(cè)試方式所發(fā) 送的數(shù)據(jù)電報(bào)，則該等待的用戶通知中央用戶，以及_在第四步驟中，所述中央用戶在占用矩陣中禁止所選擇的用戶和等待的用戶(“隱藏 節(jié)點(diǎn)”)相互占用時(shí)隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中占用矩陣在實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求3的方法步驟之前 被復(fù)位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中周期性地重復(fù)對(duì)根據(jù)權(quán)利要求3的方法步驟 的實(shí)施。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)具有中央用戶、例如網(wǎng) 關(guān)，該中央用戶對(duì)于數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的所有用戶來說都能夠通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系，并且 其中為了構(gòu)造所述占用矩陣-在第一步驟中，進(jìn)行發(fā)送的用戶在以專用方式分配給另一用戶的時(shí)隙中將第一數(shù)據(jù) 電報(bào)傳輸給中央用戶，-在第二步驟中，所述進(jìn)行發(fā)送的用戶等候等待時(shí)間期滿以便傳輸對(duì)成功接收到所述 第一數(shù)據(jù)電報(bào)的確認(rèn)，以及-在第三步驟中，如果在等待時(shí)間期滿之后成功接收到所述第一數(shù)據(jù)電報(bào)的確認(rèn)沒有 到達(dá)，則所述進(jìn)行發(fā)送的用戶在第二數(shù)據(jù)電報(bào)中將所述另一用戶的被提供用于傳輸?shù)谝粩?shù) 據(jù)電報(bào)的時(shí)隙通知給所述中央用戶，以及_在第四步驟中，所述中央用戶在占用矩陣中禁止所述進(jìn)行發(fā)送的用戶和所述另一用 戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)相互占用時(shí)隙。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述無線數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)能夠假設(shè)不同的操 作狀態(tài)，對(duì)于這些狀態(tài)來說在變化了的空間布置中的至少其它組一個(gè)和/或多個(gè)用戶是活躍的，并且其中為每個(gè)操作狀態(tài)分配不同的占用矩陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在具有隱藏用戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)的無線數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)電報(bào)分配給時(shí)隙的方法。在此在每個(gè)傳輸周期，為每個(gè)用戶首先分配至少一個(gè)專用的時(shí)隙。該時(shí)隙可以在未被用戶使用的情況下被另一用戶占用以便使用。此外根據(jù)本發(fā)明存在占用矩陣，在該占用矩陣中針對(duì)每個(gè)用戶記錄其它用戶的在數(shù)據(jù)電報(bào)周期中允許被占用的那些時(shí)隙。根據(jù)本發(fā)明，所述占用矩陣被構(gòu)造為使得其中針對(duì)一個(gè)用戶至少禁止在此該用戶不能通過無線電技術(shù)取得聯(lián)系的另一用戶(“隱藏節(jié)點(diǎn)”)對(duì)時(shí)隙的占用。
文檔編號(hào)H04J3/16GK101902381SQ20101019425
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者F·萊納, P·塔姆 申請(qǐng)人:西門子公司