DD289147A5 - Verfahren zur herstellung einer zeitgleichheit von uhren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zeitgleichheit von Uhren in einem lose gekoppelten fernverteilten Mikrorechnersystem bestehend aus einem Kommunikationssystem und einer Anzahl von Mikrorechnern, die als Knotenrechner bzw. als Datenstationen fungieren in welcher je eine Lokaluhr vorhanden ist, wobei die Mikrorechner ueber mehrere UEbertragungsabschnitte miteinander verbunden sind. Ausgehend vom Ziel der Erfindung ohne zusaetzliche Schaltungsanordnungen oder Synchronisationseinheiten in den Mikrorechnern innerhalb akzeptierter Toleranzgrenzen die Herstellung der Zeitgleichheit der Uhren des Systems zu verbessern wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dasz erfindungsgemaesz die Herstellung der Zeitgleichheit der einzelnen Lokaluhren des Mikrorechnersystems von einer zur Zentraluhr erklaerten Lokaluhr eines Mikrorechnersystems, der als Zentrale ausgebildet ist, ausgeloest wird. In der Zentraluhr werden aus Datum und Uhrzeit Zeitnachrichten gebildet, die jeweils den Zeitwert des Sendezeitpunktes bekommen, zu denen sie zu den folgenden UEbertragungsabschnitten gesendet werden. Nach richtig quittiertem Empfang in den Datenstationen bzw. Knotenrechnern werden durch an sich bekannte Algorithmen die jeweiligen Lokaluhren zeitaktualisiert synchronisiert. Die jetzt aktualisierten Zeitnachrichten werden wieder mit dem jeweiligen Zeitwert ihres Sendezeitpunktes durch die Knotenrechner ueber die ihnen zugeordneten naechstfolgenden UEbertragungsabschnitten zu weiteren Datenstationen bzw. Knotenrechnern gesendet. Nach richtig quittiertem Empfang in den Lokaluhren werden neue aktualisierte Zeitnachrichten aus dem neuen Datum und einer neuen Uhrzeit gebildet, die wieder den jeweiligen Zeitwert des Sendezeitpunktes bekommen, zu denen sie zu den folgenden UEbertragungsabschnitten gesendet werden, bis die zeitaktualisierte Synchronisation des fernverteilten Mikrorechnersystems abgeschlossen ist. Fig. 1{Mikrorechnersystem, lose-fernverteilt; Knotenrechner; Datenstation; Lokaluhr; Zentraluhr; Synchronisation; Zeitgleichheit; Datum; Uhrzeit; Zeitnachrichten; Zeitwert des Sendezeitpunktes; zeitaktualisierte Zentraluhr; Verfahren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zeitgleichheit von Uhren in einem lose gekoppelter^fernverteilten Mikrorechnersysism, bestehend aus einem Kommunikationssystem, und einer Anzahl von Mikrorechnern, die als Knotenrechner bzw. als Datenstationen fungieren, in welchen je eine Lokaluhr vorhanden ist, wobei die Mikrorechner über mehrere Übertragungsabschnitte verbunden sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind fernverteilte Mikrorechnersysteme bekannt, die aus einer Anzahl von autonomen Mikrorechnern bestehen, die über ein Datenfernübertragungssystem als Kommunikationssystem lose verbunden sind. Über eine solche lose Verbindung zwischen den einzelnen Rechnern werden ausschließlich Nachrichten übermittelt. Eine Nachricht ist eine zusammenhängende Bytefolge, die mit einer Redundanz (z. B. CRC-Feld) versehen ist, so daß durch Fehler hervorgerufene Verfälschungen innerhalb einer Nachricht mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden. Es ist deshalb zulässig anzunehmen, daß eine Nachricht entweder richtig oder nicht ankommt (eine vorfälscht erkannte Nachricht wird als nicht angekommen betrachtet).

Es entspricht weiterhin dem Stand der Technik, daß ein Datenfernübertragungssystem aus mehreren linien· und/oder sternförmigen Übertragungsabschnitten besteht, wobei in jedem Übertragungsabschnitt ein oder mehrere Mikrorechner als Datenstation angeordnet sind. Die Verbindung zwischen zwei Übertragungsabschnitten wird dabei durch einei Mikrorechner als Knotenrechner, der auch die Datenübertragung steuern kann, hergestellt.

Es entspricht auch dem Stand der Technik, daß jeder Mikrorechner über eine eigene Uhr verfügt, die die Ganggenauigkeit einer Quarzuhr hat, d. h., der relative Fehler liegt bei 10exp -5.

Auch der Einsatz von Uhren mit Quarzgenauigkeit verhindert nicht das Auseinanderdriften der Zeitwerte der Uhren, so daß in bestimmten Zeitabständen die akzeptierte Toleranz überschritten werden würde. Bei Anwendung von fernverteilten Mikrorechnersystemen in technologischen Prozessen, z. B. in einem Betriebsleitsystem im Verkehrswesen, ist eine Zeitgleichheit der Uhren mit einer akzeptierten Toleranz erforderlich.

Nach DE-OS 3522224 ist ein „lose gekoppeltes verteiltes Computersystem" bekannt, wo zur Synchronisation von Echtzeituhren zur Erzielung einer hohen Genauigkeit der Synchronisation spezielle Schaltungsanordnungen oder Synchronisationseinheiten eingesetzt werden.

Bekannt ist auch der Einsatz von Funkuhrempfängern in jedem Mikrorechner des Systems, die dann die Uhren synchronisieren.

Das erfordert jedoch einen erhöhten ökonomischen Aufwand und dieser ist insbesondere dann nicht gerechtfertigt, wenn die technologisch geforderte Toleranzgrenze der Abweichung der Uhren untereinander wesentlich höher liegt als mit diesen aufwendigen Verfahren erzielbar ist.

Die Synchronisation von Lokaluhren durch eine Zentraluhr in einem eingangs beschriebenen Mikrorechnersystem mittels einer Zeitnachricht gewährleistet nicht, daß alle Datenstationen und Knotenrechner gleichzeitig die Zeitnachricht zur Synchronisation ihrer Lokaluhr empfangen. Das ist insbesondere dann nicht möglich, wenn die Zeitnachricht über mehrere Übertragungsabschnitte zu übertragen ist.

Das hat folgende Ursachen:

(1) Die unbekannte Verzögerung der Zeitnachricht in einem Knotenrechner bei der Übergabe von einem Übertragungsabschnitt zum nächsten.

(2) Die unterschiedliche Anzahl von Übortragungsabschnitten zwischen der Zentraluhr und den jeweiligen Lokaluhren.

(3) Die Verzögerungszeit bei der Wiederholung einer Zeitnachricht nach einer gestörten Übertragung.

(4) Die Laufzeit einer Zeitnachricht im Übertragungsmedium.

Ziel der Erfindung '

Ziel der Erfindung ist es, ohne Anwendung zusätzlicher Schaltungsanordnungen oder Synchronisationseinheiten in den Mikrorechnern die Herstellung der Zeitgleichheit der Uhren des Systems zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabeln Verfahren zur Herstellung einer Zeitgleichheit von Uhren innerhalb akzeptierter Toleranzgrenzen in einem lose gekoppelten fernverteilten Mikrorechnersystem anzugeben, das aus einem Kommunikationssystem und einer Anzahl von Mikrorechnern besteht, die als Knotenrechner bzw. als Datenstationen fungieren, in welchen je eine Lokaluhr vorhanden ist, wobei die Mikrorechner über mehrere Übertragungsabschnitte miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß die Herstellung der Zeitgleichheit der Uhren des Systems von der Zentraluhr ausgelöst wird, in dem sie Zeitnachrichten bildet, wobei eine Zeitnachricht dadurch gekennzeichnet ist, daß sie jeweils den Zeitwert bekommt, zu dem sie an das Übertragungsmedium übergeben wird und daß mit solchen Zeitnachrichten nacheinander die Lokaluhren der Datenstationen und Knotenrechner, die sich in den direkt an die Zentrale angeschlossenen Übertragungsabschnitten befinden, mittels bekannter Algorithmen synchronisiert werden und im folgenden ein auf diese Art und Weise zeitaktualisierter Knotenrechner in gleicher Art wie die Zentrale die Synchronisation der Lokaluhren der direkt an ihn angeschlossenen Datenstationen und Knotenrechner in gleicher Art die Synchronisation fortführen bis in allen Übertragungsabschnitten die Synchronisation der Lokaluhren abgeschlossen ist.

Erfindüngsgemäß haben nach abgeschlossener Synchronisation die Uhren des Systems eine Gangabweichung, die nur noch bestimmt wird durch die Laufzeit der Zeitnachrichten im jeweiligen Übertragungsabschnitt, da die meist nicht bekannten Zeitverzögerungen von (1), (2) und (3) eliminiert werden.

Ausführungsbel&piel Die Erfindung wird nun mittels der Zeichnung näher beschrieben: Die Zentrale 1 kann ein herkömmlicher Mikrorechner sein, der eine ebenso herkömmliche Echtzeituhr, die als Zentraluhr fungiert,

enthält, wobei zur Erzielung einer hohen Genauigkeit die Zentraluhr durch einen Funkuhrempfänger regelmäßig auf MEZsynchronisiert werden kann.

Die Zentrale 1 ist über Übertragungsabschnitte 2 eines Datenfernübertragungssystems linien- oder sternförmig mit Datenstationen 3 und Knotenrechner 4 verbunden. Datenstationen 3 und Knotenrechner 4 können ebenso Mikrorechner sein, die

jeweils eine eigene freilaufende Echtzeituhr als Lokaluhr besitzen. An einen Knotenrechner 4 sind wiederum über

Übertragungsabschnitte 2 linien- oder sternförmig Datenstationen 3 und ggf. weitere Knotenrechner 4 angeschlossen. Das Verfahren zur Herstellung der Zeitgleichheit der Uhren, das Gegenstand dieser Erfindung ist, wird durch die Zentrale 1 z. B.

beim Systemanlauf oder in einem regelmäßigen Zyklus eingeleitet.

Dazu bildet die Zentrale 1 Zeitnachrichten (Datum, Uhrzeit) mit jeweils genau den Zeitwerten des Sendezeitpunktes der

jeweiligen Zeitnachricht, die nacheinander an jeweils eine Datenstation 3 oder Knotenrechner 4 gesendet werden. Die Empfänger(Datenstation 3 oder Knotenrechner 4) einer Zeitnachricht synchronisieren bei richtig erkanntem Empfang damit unmittelbarihre eigene Lokaluhr. Es ist auch möglich, wenn das Adressierungsverfahren der Übertragung (Sammeladresse) es zuläßt, miteiner Zeitnachricht gleichzeitig mehrere Datenstationen 3 und/oder Knotenrechner 4 in einem Übertragungsabschnitt zusynchronisieren.

Ein Knotenrechner4 übernimmt unmittelbar nach Empfang der Zeitnachricht und der Synchronisation der eigenen Lokaluhr auf

der Basis seiner Lokaluhr in gleicher Art wie die Zentrale 1 die Zeitsynchronisation von Datenstationen und Knotenrechnern derdirekt an ihn angeschlossenen Übertragungsabschnitte, d. h., er bildet und sendet Zeitnachrichten nunmehr auf der Basis seineraktualisierten Lokaluhr. Der Synchronisationsablauf wird derart von Übertragungsabschnitt zur Übertragungsabschnittweitergegeben, bis in allen Übertragungsabschnitten die Synchronisation abgeschlossen ist.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer Zeitgleichheit von Uhren in einem losen gekoppelten, fernverteilten Mikrorechnersystem bestehend aus einem Kommunikationssystem und einer Anzahl von Mikrorechnern, die als Knotenrechner bzw. als Datenstation fungieren in welcher je eine Lokaluhr vorhanc'en ist, wobei die Mikrorechner über mehrere Übertragungsabschnitte miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Zeitgleichheit der einzelnen Lokaluhren des Mikrorechnersystems von einer zur Zentraluhr erklärten Lokaluhr eines Mikrorechners, der uls Zentrale (1) ausgebildet ist, ausgelöst wird, indem in einer Zentraluhr Zeitnachrichten aus Datum und Uhrzeit gebildet werden, die jeweils den Zeitwert des Sendepunktes bekommen, zu denen sie zu den folgenden Übertragungsabschnitten (2) gesendet werden und das nach richtig quittiertem Empfang in den Datenstationen (3) bzw. Knotenrechnern (4) durch an sich bekannte Algorithmen die jeweiligen Lokaluhren zeitaktualisiert synchronisiert werden und das nach der zeitaktualisierten Synchronisation die aktualisierten Zeitnachrichten wieder mit den jeweiligen Zeitwert ihres Sendezeitpunktes durch die Knotenrechner (4) über die ihnen zugeordneten nächstfolgenden Übertragungsabschnitte (2) zu weiteren Datenstationen (3) bzw. Knotenrechnern (4) gesendet werden, in denen wieder nach richtig quittiertem Empfang in den Lokaluhren neue aktualisierte Zeitnachrichten aus Datum und Uhrzeit gebildet werden, die wieder den jeweiligen Zeitwert des Sendezeitpunktes bekommen, zu denen sie zu den folgenden Übertragungsabschnitten (2) gesendet werden, bis die zeitaktualisierte Synchronisation des fernverteilten Mikrorechnersystems abgeschlossen ist.

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