DE3436435A1

DE3436435A1 - Verfahren zur uebermittlung von daten und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3436435A1
Application number: DE19843436435
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 8021 Hohenschäftlarn Herkert; Uwe Dipl.-Ing. 8000 München Timmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-06-26
Also published as: EP0177018A2; US4698628A; ATE76233T1; NO853922L; JPS6190548A; AU579408B2; NO169688C; BR8504885A; GR852385B; EP0177018B1; EP0177018A3; AU4825485A; JPH0654918B2; NO169688B; MX7491E; DE3586027D1

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 84 P 1 8 4 O DE

Verfahren zur Übermittlung von Daten und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenes Verfahren. 10

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE-OS 31 10 590 bekannt. Das bekannte Verfahren steht im Zusammenhang mit einem Fernwirknetz mit Baumstruktur.

Fernwirk- und Signalerfassungssysteme mit Baumstruktur und mehreren Ebenen können prinzipiell durch Systeme mit nur zwei Ebenen, gebildet durch eine Zentralstation und Unterstationen, ersetzt werden. Mehrebenensysteme haben insbesondere dann Vorteile vor dem Zweiebenensystem, wenn in den Knoten eine Datenreduktion stattfindet. Dies kann dadurch geschehen, daß die Daten in den Knoten vorverarbeitet oder gefiltert werden. Damit kann aber die Funktionsweise der Anlage auch bei einwandfreiem Betrieb schwer durchschaubar und ihre Kontrolle erschwert werden.

Man kann in den Knoten des Mehrebenen-Netzes eine Datenreduktion durch Datenverarbeitung vornehmen. Eine vergleichsweise einfache Form der Datenvorverarbeitung ist der Alt-Neu-Vergleich. Dabei sendet der Computer in den Knotenstellen dann den ganzen von ihm verwalteten Datenstrom aus, wenn sich irgendein Signalzustand geändert hat. Anschließend wird der neue Signalzustand quittiert und zum Altzustand erklärt. Dieses einmalige Aussenden eines Datenstromes bei einer Signaländerung führt allerdings dazu, daß bei einer Störung des Datenblockes die Signaländerung verloren geht. Es müssen also zur sicheren Datenübertragung besondere Verfahrensschritte, z.B. kompli-Wd 1 EM /4.10.1984

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zierte Hand-shakings zwischen den Ebenen eingeführt werden .

Noch komplizierter wird die Anlage, wenn in den Knoten eine höhere Datenverarbeitung z.B. Unterdrückung von Folgemeldungen durchgeführt wird oder die Versorgungsspannung ausfällt oder Reparaturarbeiten vorgenommen werden .

Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben ergeben, daß ein besonders transparenter Arbeitsbetrieb für eine am Stamm eines Netzes mit Baumstruktur angeschaltete Datenverarbeitungsanlage dann gegeben ist, wenn sie ständig die Daten aus dem Netz in nicht vorverarbeiteter Form erhält und daß hierbei eine wesentliche Datenreduktion . möglich ist, wenn für die zu übertragenden Daten ein geeigneter Bezugsinhalt gegeben ist, der einem besonders wahrscheinlichen Dateninhalt entspricht oder einem solchen nahekommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es gestattet, in einer Datenübermittlungseinrichtung zu übermittelnde Daten durch eine Datenreduktion so aufzubereiten, daß eine Empfangsstelle die Daten mit ihrem ursprünglichen Informationsinhalt, d.h. ohne Datenvorverarbeitung oder Datenfilterung erhält. Insbesondere soll die Empfangsstelle dabei in der Lage sein, die Daten in ihrer ursprünglichen Form zu rekonstruieren.

Gemäß der Erfindung wird das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die Anforderungen an die Übertragungskapazität der Datenleitung besonders gering sind. Die Datenempfangsstelle, insbesondere gebildet durch eine

VPA 84 P 1 S 4 O DE

Datenverarbeitungsanlage, die an den Stamm des Mehrebenennetzes angeschlossen ist, ist mit den nicht reduzierten Rohdaten besonders gut mit Information versorgt. In Signalerfassungs-Systemen, in denen viele Signale zur Fehlermeldung, aber wenige Fehlermeldungen vorliegen, läßt sich auf die angegebene Weise der Datenfluß über die Knotenstellen stark reduzieren. Dies ist insbesondere in Signalerfassungseinrichtungen zur zentralen Betriebsbeobachtung von Nachrichtenübertragungseinrichtungen der Weitverkehrstechnik der Fall, da dort im allgemeinen ein sehr großer Teil, z.B. über 95 % der überwachten Anlage störungsfrei arbeitet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 ergibt sich der Ort der auf das Datensteuersignal folgenden χ Datenbytes aus der Formel (^x), wobei y die Gesamtzahl aller möglichen Bytes ist.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 3 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele sowie anhand des

Datenblocks nach Fig. 2 näher erläutert. 25

Es zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils eine örtliche Signalerfassungseinrichtung mit einem Datennetz mit Baumstruktur und mit Stationen in mehreren Netzebenen. Dabei ist nach

Fig. 1 den Stationen einer ersten Netzebene jeweils eine noch nicht aufgeteilte Menge von Daten zugeführt. Nach

Fig. 2 sind an die Stationen einer ersten Netzebene jeweils mehrere Datengeber angeschlossen. In

-K- VPA Fig. 3 ist ein Impulstelegramm dargestellt, das von

Stationen des Datennetzes nach Fig. 1 ausgesendet wird. In diesem Impulstelegramm ist keine Datenreduktion vorgesehen. Ferner zeigen Fig. 4 einen Datenblock einer Station der ersten Netzebene mit Möglichkeit der Datenreduktion, Fig. 5 einen Datenblock einer Station der zweiten Netzebene mit Möglichkeit der Datenreduktion, Fig. 6 einen Datenblock einer Station der dritten Netzebene zur Datenverarbeitungsanlage mit Möglichkeit der Datenreduktion,

Fig. 7 einen Datenblock einer Station der zweiten Netzebene mit Möglichkeit der Datenreduktion und mit Eigenüberwachung.
15

Fig. 1 zeigt eine Signalerfassungseinrichtung mit einem Datennetz von Baumstruktur. Die Stationen sind in mehrere Netzebenen angeordnet. An die Datenverarbeitungsan-Ordnung DVA ist die Station S3 der dritten Netzebene angeschlossen. An die Stationen S3 sind die Stationen S2(l) bis S2(n) angeschlossen, von denen in der Figur nur die Stationen S2(l) und S2(n) gezeigt sind. Die Zahl der Stationen der zweiten Netzebene kann z.B. η j£ 120.

sein.

An die Stationen S2(l) und S2(n) der zweiten Netzebene sind jeweils mehrere Stationen Sl(I) bis Sl(n) angeschlossen, von denen in der Figur jeweils nur die Stationen Sl(I), Sl(2) und Sl(n) gezeigt sind. Die Zahl der Stationen der ersten Netzebene, die jeweils an eine Station der zweiten Netzebene angeschlossen sind, kann z.B. ebenfalls η < 120 sein.

VPA 84 P 18 4 0 OE

Jede Station der ersten Netzebene hat Eingänge einer Menge von η 'S 256 Einbit-Eingangssignalen.

Die in Fig. 2 gezeigte Signalerfassungseinrichtung stimmt mit der nach Fig. 1 weitgehend überein. Die einzige Abweichung besteht darin, daß nach Fig. 2 an jede Station der ersten Netzebene mehrere Signalgeber SO(I) bis S0(m) angeschlossen sind, von denen jeweils nur die Signale SO(I), S0(2), S0(3) und S0(m) dargestellt sind. Die Zahl der an eine Station der ersten Netzebene angeschlossenen Signalgeber- beträgt z.B. m £ 16. Jeder Signalgeber umfaßt z.B. 16 Ein-Bit-Signalquellen.

Bei dem Datennetz nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 sind die Stationen jeweils über Busleitungen, die vorzugsweise im Halbduplexbetrieb betrieben werden, verbunden. Am Stamm bzw. Kopf des Netzes befindet sich die Station S3, an den Ausläufern liegen die Signalgeber. Die Stationen der ersten und zweiten Netzebene befinden sich jeweils an einem Knoten des Datennetzes.

Nach Fig. 2 sind die Signalgeber jeweils an einem eigenen Eingang der zugeordneten Station der ersten Netzebene angeschlossen. Die weiteren Stationen -sind über Busleitungen miteinander verbunden.

Abweichend von der in Fig. 1 und 2 gezeigten Netzstruktur können gegebenenfalls anstelle der Busleitungen sternförmige Netzkonfigurationen treten.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Signalerfassungseinrichtungen erfassen Einzelsignale. Diese Einzelsignale geben insbesondere den Zustand von Geräten oder

AO %h P 18 k O DE

- «6 - VPA

Gerätefunktionen einer hinsichtlich ihres Betriebszustandes überwachten Einrichtung oder Anlage an. Dies ist im beschriebenen Beispiel eine Endstelle einer Nachrichtenübertragungseinrichtung.

Im Idealzustand herrscht störungsfreier Betrieb und alle Signalquellen haben den Zustand log 0. Tritt an irgendeiner Stelle der überwachten Einrichtung ein Fehler auf, so wird dies durch eine log 1 gemeldet. Im allgemeinen werden keine oder nur sehr wenige Einzelsignale den Zustand log 1 annehmen. Als Bezugsinhalt der zu übertragenden Information dient daher ein Datenfeld, bei dem alle Bit die log 0 haben. Dieser Bezugsinhalt entspricht dem wahrscheinlichsten Zustand oder stellt einen Zustand dar, der dem wahrscheinlichsten Zustand in einfacher Weise nahekommt.

Entsprechend Fig. 3 bestehen die Datenblöcke, die von den untersten Knoten des in mehreren Ebenen aufgebauten Signalerfassungssystems bzw. von den Stationen der ersten Netzebene gesendet werden, aus einem Adressenfeld mit mehreren Bytes, einem Stammfeld bzw. Datensteuersignal mit mehreren Bytes und einem Informationsfeld mit sehr vielen Bytes. Die Bytes im Informationsfeld werden in Untermengen eingeteilt, z.B. in 2 Bytes pro Untermenge. Jeder Untermenge wird eine Unteradresse in Form eines zusätzlichen Bytes gegeben.

Die Daten werden dadurch ohne eigentliche Vorverarbeitung reduziert, daß nur noch diejenigen Untermengen im Informationsfeld ausgesendet werden, die eine oder mehrere log 1 in ihren Informationsbytes haben. Im Steuerbyte des Steuerfeldes wird der Datensenke mitgeteilt, wieviel Untermengen folgen, die wenigstens eine log 1 haben.

-Tr- VPA & P 1 8 4 O QE

Fig. 2 zeigt zum Vergleich, wie ein entsprechender Datenblock ohne Datenreduktion beschaffen sein würde.

Die Unteradresse gibt jeweils an, wo der Alarmzustand liegt.

Fig. 6 zeigt einen Datenblock, der von einer Station S3 der dritten Ebene ausgesendet wird. Der von einem Knoten bzw. von einer Station der dritten Netzebene ausgesendete Datenblock besteht nur aus einem Adressenfeld für die eigene Adresse, einem Steuerfeld, das angibt, wie viele Knoten bzw. Stationen der zweiten Ebene mit einem Sekundär-Datenblock vertreten sind und die Sekundär-Datenblöcke der Stationen der zweiten Ebene, die jeweils entsprechend Fig. 5 aufgebaut sind.

Der erste Eindruck, den man beim Vergleich der Figuren und 4 gewinnt, geht dahin, daß nach Fig. 4 zusätzlich Unteradressen übertragen werden müssen und somit keine Datenreduktion, sondern eine Datenvermehrung stattfindet. Berücksichtigt man jedoch, daß von den in Fig. 4 gezeigten, vorgesehenen Untermengen nur solche Untermengen wirklich übertragen werden, die wenigstens eine log 1 enthalten, so zeigt sich die erzielte Datenreduktion.

Der von einem Knoten bzw. von einer Station der zweiten Netzebene ausgesendete Datenblock besteht entsprechend Fig. 5 nur aus einem Adressenfeld für die eigene Adresse, einem Steuerfeld, das angibt, wie viele Knoten bzw. Stationen Sl der ersten Ebene einen Adressenzustand haben bzw. mit einem Primär-Datenblock vertreten sind; dann folgen für die Knoten bzw. Stationen der ersten Ebene jeweils ein Primär-Datenblock, bestehend aus der

χ VPA 84 P 18 40 OE

Adresse, ein Steuerfeld, das angibt, wie viele Untermengen einen Alarmzustand haben und die betreffenden Untermengen mit vorangestellter Unteradresse.

Zweckmäßigerweise dienen als Unteradressen die Adressen der Stationen bzw. Signalgeber SO(I) ... S0(m) nach Fig. 2. Bei der Signalerfassungseinrichtung nach Fig. 1 werden die Untermengen von den Stationen der ersten Netzebene mit Unteradressen versehen.

Fig. 7 zeigt einen Datenblock, der von einer Station S2 der zweiten Netzebene nach einer Station S3 der dritten Netzebene übertragen wird, und zwar mit Datenreduktion und Eigenüberwachung. Dabei ist y = n/8.

Bei Datenreduktion sind unter den einzelnen Adressen die Status- und Signal-Steuerbytes eingefügt. Sind alle Signalsammler Sl und alle Signalgeber SO vorhanden und keine Signale im Alarmzustand, so besteht der Datenblock nur aus drei Bytes, das sind 1,4 % des Datenblockes ohne Datenreduktion.

Weitere Einzelheiten der in der Signalerfassungseinrichtung nach Fig. 1 bzw. 2 übertragenen Datenblöcke sind in den Figuren 3 bis 7 angegeben.

Die Signalsammler sind insbesondere Microcomputer. Beispielsweise sendet ein Signalsammler Sl 960 Signale, das sind 120 Bytes, zum Signalsammler S2. An den Kopf fügt er seine eigene Adresse an. Der Signalsammler Sl sendet ständig in regelmäßigem Abstand oder auf Abfrage zum Signalsammler S2 die 120 Bytes. Dadurch ist der Signalsammler S2 immer über den neuesten Signalzustand informiert.

VPA 8^P m

Bei den Signalsammlern Sl werden die 120 Bytes in Untermengen eingeteilt, z.B. zu je zwei Bytes. Jede Untermenge erhält ein Adreßbyte. Am Kopf des Datenblockes nach dem Adreßbyte des Computers folgt ein Steuerbyte, das die Anzahl der Untermengen angibt, in denen ein oder mehrere Bits die log 1 haben.

Hat im Computer kein· Signal einen Alarmzustand, so haben auch alle Bits des Datenblockes die log 0. Der Computer braucht also nur seine eigene Adresse und ein Steuerbyte mit der binären Zahl 0 aussenden, um den ebenfalls durch einen Computer gebildeten Signalsammler S2 voll über den Zustand der Signale zu informieren.

Haben im Signalsammler Sl die Untermengen 10 und 23 irgendwelche Alarmzustände, so besteht der auszusendende Datenblock aus dem Adreßbyte des Signalsammlers Sl, dem Steuerbyte mit der binären Zahl 2 und die beiden Untermengen mit den Adressen 10 und 23, also aus insgesamt Bytes statt 121 Bytes. Damit ist der Signalsammler S2 voll über den Zustand der Signale in den 120 Bytes unterrichtet.

Haben jedoch alle Untermengen irgendwelche Alarmmeldüngen, so verlängert sich der Datenblock infolge der Adreßbytes der Untermengen um 50 %. Dies sollte jedoch ein Ausnahmezustand sein. Aber auch hier kann eine Verbesserung dadurch erreicht werden, daß dem Signalsammler S2 über das Steuerbyte mitgeteilt wird, daß im folgenden Datenblock die Untermengen mit ihren Unteradressen aufgelöst sind und der Datenblock in normaler Reihenfolge der Bytes eintrifft.

Die Datenreduktion ohne Datenvorverarbeitung in den

Knoten des Mehrebenen-Netzes geben diesem Netz einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Zweiebenennetz, da sie besonders bei großen Signalmengen die Änderung eines Signalzustandes schneller übertragen können. Ein Vierebenennetz überträgt eine Signaländerung etwa fünfmal so schnell wie ein Zweiebenennetz.

Die Bildung von Untermengen mit ihren Unteradressen geschieht in den Knoten eines Netzes automatisch, denn jeder Knoten verwaltet mehrere Unteradresen mit einer bestimmten Menge von Signalen und sendet diese Unteradressen mit seiner eigenen Adresse an der Spitze des Datenstromes an die nächst höhere Ebene. Dadurch läßt sich im Mehrebenennetz die Reduktion der Daten mit Hilfe von Steuerbytes besonders einfach durchführen.

Neben den Adressen mit ihren Datenbytes gibt es noch Statusadressen mit ihren Statusbytes. Die Datenbytes geben die Zustände der Signale an und die Statusbytes die Zustände der Signalgeber und Knoten. Sie bilden die Eigenubrwachung des gesamten Systems.

12 Patentansprüche

7 Figuren
25

Claims

- tr - VPA 84 ρ j 3 4

Patentansprüche

(V) Verfahren zur Übermittlung von Daten mit Hilfe einer Datenübermittlungseinrichtung, wobei wenigstens eine Station von Zeit zu Zeit zu übermittelnde Daten jeweils aufbereitet und in der aufbereiteten Form als Datenblock weitergibt,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Station von einer in eine vorgegebene Zahl von Untermengen aufgeteilten Menge von zu übermittelnden Daten zur Datenreduktion diejenigen Untermengen unterdrückt werden, deren Informationsinhalt mit einem vorgegebenen Bezugsinhalt übereinstimmt und daß die von der Station.abgegebenen Datenblöcke die Adresse der Station, ein Daten-Steuersignal und die bei der Datenreduktion verbliebenen Untermengen enthält und daß das Datensteuersignal und/oder den Untermengen beigefügte Untermengenadressen Informationen über die Zahl und Zuordnung der auf das Datensteuersignal folgenden Untermengen enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untermengen jeweils durch ihre Adresse ergänzt sind und daß das Datensteuersignal eine Information über die Zahl der auf das Datensteuersignal folgenden adressierten Untermengen enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Datensteuersignal sowohl eine Information über die Zahl als auch über den Ort der folgenden Untermengen in einem Datenblock ohne Datenreduktion enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
35dadurch gekennzeichnet, daß der Datenblock eine ßytefolge mit einem Adressenfeld

Z sip ioinnc

-η- VPA ^Mr 'öfOOt

für die Adresse der sendenden Station, mit einem Datensteuerfeld für ein Datensteuersignal und mit einem Informationsfeld ist, das sich aus den jeweils zu übertragenden adressierten Untermengen zusammensetzt. 5
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Station aufzubereitenden Daten von Datengebern zur Übermittlung bereitgestellt und/oder mittels der Station gewonnen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Datenübermittlungseinrichtung, die ein Datennetz mit Baumstruktur aufweist und bei der Stationen einer Netzebene jeweils an mehrere Stationen einer niedrigeren Netzebene angeschlossen sind und bei der mindestens eine höhere Netzebene mit wenigstens einer weiteren Station vorgesehen ist, von den Stationen der höheren Netzebenen ausgesendete Datenblöcke jeweils die Adresse der sendenden Station, ein Datensteuersignal und eine Folge der von den angeschlossenen Stationen der nächst niedrigeren Netzebene empfangenen Datenblöcke enthält und daß das Datensteuersignal eine Information über die Zahl der auf das Datensteuersignal folgenden Datenblöcke enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Station den Betriebszustand von daran angeschlossenen Stationen der niedrigeren Ebene oder Datengebern überwacht und daß die mittels der Station gewonnenen und zu übermittelnden Daten Statussignale und Daten der von dieser Station überwachten Stationen sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

5- VPA 84 P ISU

daß von einer Station ausgesendete Datenblöcke im Anschluß an die Adresse der betreffenden Station zwei Datenblockteile enthalten, von denen der eine Statussignale und der andere zur Übermittlung übernommene Daten enthält und daß für beide Datenblockteile jeweils ein Steuersignal und ein Block von adressierten Untermengen vorgesehen ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Datenübermittlungseinrichtung, die ein Datennetz mit Baumstruktur aufweist und bei der Stationen einer Netzebene jeweils an mehrere Stationen einer niedrigeren Netzebene angeschlossen sind und bei der mindestens eine höhere Netzebene mit wenigstens einer weiteren Station vorgesehen ist, von den Stationen der höheren Netzebene ausgesendete Datenblöcke jeweils die Adresse der sendenden Station, ein Statussteuersignal mit zugehörigem Statusdatenblock, der auf die von der Station unmittelbar überwachten Stationen bezogen ist, und eine Folge der aneinandergereihten Datenblöcke der Stationen der nächst niedrigeren Netzebene enthält.
10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübermittlungseinrichtung ein Datennetz mit Baumstruktur enthält, an dessen Knoten jeweils eine für Halbduplexbetrieb ausgebildete Station und an dessen Kopf eine Zentralstation mit Rechner angeordnet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Anordnung zur örtlichen Erfassung von Fehler- und/oder Störungsmeldungen in einer Einrichtung zur zentralen Betriebsbeobachtung von Nachrichtenübertragungseinrichtungen.

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß sich bei einer großen Zahl von Untermengen, insbesondere bei allen Untermengen, keine Unterdrückung ergibt, ein Datenblock ohne Datenreduktion übertragen wird und daß das Datensteuersignal diese Art der Übertragung ankündigt.