ES2300770T3 - Red de comunicacion y metodo para controlarla. - Google Patents
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Abstract
Red de comunicación con al menos dos nodos de red (1-6), con al menos un canal de transmisión para transmitir paquetes de datos (20) entre los nodos de red (1-6) y con al menos un acoplador activo (7-10), en la que la información de acoplador es unida a los paquetes de datos (20) cuando pasan a través del acoplador activo (7-10), caracterizada porque la información del tiempo de tránsito de paquetes de datos se determina a partir de la información de acoplador en un nodo de red (1-6) que recibe un paquete de datos (20), porque se proporciona un planeador de tiempo de comunicación asignando segmentos de tiempo para la transmisión de los paquetes de datos (20) a los nodos de red individuales, y porque cada uno de los nodos de red (1-6) incluye al menos un controlador de comunicación (1a-6a) con un planeador de tiempo local para controlar el acceso de los nodos de red (1-6) a los canales de transmisión de acuerdo con el plan de tiempo de comunicación, y porque la información del tiempo de tránsito para los paquetes de datos (20) determinada en los nodos de recepción se usa para sincronizar las bases de tiempo de los planeadores de tiempo local.
Description
Red de comunicación y método para
controlarla.
La invención se refiere a una red de
comunicación y a un método para controlarla. Una red de comunicación
de este tipo se conoce por, por ejemplo, TTP: "Drive by Wire"
in greifbarer Nähe [TTP: Drive by wire within reach], Dr. Stefan
Polenda, Georg Kroiss; "Elektronik" nº 14, 1999, pgs. 36 a
43.
Para sistemas de ordenador en tiempo real
distribuido de esta clase, tales como los utilizados en la industria
del automóvil, han ganado aceptación, por ejemplo, protocolos de
comunicación activada por tiempo, tales como TTP o FlexRay. El
protocolo de acceso a los medios se basa así en un plan de tiempo de
comunicación estadístico definido a priori durante el diseño
del sistema. En este plan está definido para cada nodo de
comunicación el momento en que se permite enviar datos dentro de un
ciclo de comunicación.
En muchas redes de esta clase, es importante el
momento en el que los mensajes llegan al nodo de recepción para
ciertas tareas de sincronización global, tales como sincronización
de reloj. Si tienen lugar retrasos durante la transmisión del
mensaje, éstos han de ser tolerados en el nodo de recepción.
Además de las topologías de bus, se están usando
incrementadamente las topologías de estrella en muchas redes de
comunicación. Dependiendo de la complejidad de la red, son
habituales también múltiples disposiciones en estrella. Utilizando
acopladores de red activos, estas redes pueden estructurarse de tal
modo que sólo existan conexiones "punto a punto" entre
acopladores de red y nodos de red o entre dos acopladores de red. En
comparación con puntos de estrella pasivos o topologías de bus,
esto permite terminaciones de línea mejor definidas y, por ellos,
tasas de datos más altas.
El documento "REVERSE PATH ACCUMULATION"
Boletín de descripción técnica de IBM, IBM Corp., Nueva York, US,
vol. 35, nº 4B, 1 de septiembre de 1992, páginas
128-129, describe una transmisión de mensajes dentro
de una red de comunicación, en el que la transmisión se basa en
paquetes de datos. La red incluye transmisores de mensajes,
receptores de mensajes y enrutadores de mensajes. Los enrutadores
enrutan los paquetes de mensaje a lo largo de una trayectoria
transmisor-receptor que incluyen los enrutadores. Se
añaden etiquetas al paquete de mensaje para establecer el origen de
los paquetes de mensaje en el enrutador del receptor.
Es un objeto de la invención crear una red de
comunicación y un método relacionado con ésta que permite una
sincronización mejorada de los nodos de red.
El objeto se resuelve por las características de
las reivindicaciones independientes. Según un aspecto de la
invención, se proporciona una red de comunicación con al menos dos
nodos de red, con al menos un canal de transmisión para transmitir
paquetes de datos entre los nodos de red y con al menos un acoplador
activo, en donde se une información del acoplador a los paquetes de
datos cuando éstos pasan a través del acoplador activo, y en donde
se determina información del tiempo de tránsito de paquetes de datos
a partir de la información del acoplador en un nodo de red que
recibe un paquete de datos. Además, se proporciona un plan de tiempo
de comunicación que asigna segmentos de tiempo para la transmisión
de los paquetes de datos a los nodos de red individuales, en donde
los nodos de red incluyen cada uno de ellos al menos un controlador
de comunicación con un planeador de tiempo local para controlar el
acceso de los nodos de red a los canales de transmisión de acuerdo
con el plan de tiempo de comunicación, y en donde la información del
tiempo de tránsito para los paquetes de datos determinada en los
nodos de recepción se usa para mejorar la sincronización de los
planeadores de tiempo locales.
La invención se basa en la idea de proporcionar
un elemento de información de acoplador a un paquete de datos que
está pasando a través de un acoplador activo en una red, permitiendo
que se extraigan conclusiones sobre el tiempo de tránsito del
paquete de datos. Se explota así el hecho de que, en redes con
acopladores activos, los retrasos que surgen cuando pasan a través
de un acoplador activo son generalmente mayores que los retrasos
que surgen como resultado de líneas eléctricas u ópticas. Esto
aplica en una extensión particular a redes ópticas en las cuales
los acopladores activos provocan retrasos especialmente largos como
resultado de la conversión entre las señales ópticas y
eléctricas.
La invención proporciona un sistema de
comunicación distribuida en el que se asignan segmentos de tiempo
para la transmisión a los nodos de red individuales. El acceso a
los canales de transmisión tiene lugar de acuerdo con un método de
división cíclica de tiempo (TDMA). En consecuencia, a fin de que
pueda controlarse el acceso, los controladores de comunicación de
los nodos de red están equipados con planeadores de tiempo locales.
Éstos pueden ser, por ejemplo, circuitos de oscilador locales. A
fin de sincronizar las bases de tiempo de los planeadores de tiempo
locales individuales, se comparan en el nodo de recepción los
momentos en los que llegan los paquetes de datos con los momentos
anticipados asociados que derivan de la concepción de tiempo local
del nodo de recepción. Se forman términos de corrección a partir de
estas diferencias en todos los nodos de red y estos se utilizan para
sincronizar las concepciones de tiempo local una con otra.
Se estima que un acoplador activo es un
acoplador que enruta una señal que llega a una interfaz de entrada
hacia al menos una interfaz de salida por medio de elementos de
conmutación activos.
La información de acoplador puede contener
información muy simple, pero también compleja.
En contraste con sistemas convencionales en los
que sólo puede tolerarse un tiempo de tránsito fijo previamente
configurado, la sincronización de los planeadores de tiempo locales
se mejora considerablemente por medio de la evaluación de la
información del tiempo de tránsito para los paquetes de datos en los
nodos de recepción. Especialmente, en sistemas de comunicación con
trayectorias de transmisión redundantes dentro de un canal de
transmisión, pueden tener lugar cambios bruscos en el tiempo de
tránsito al desvanecerse un acoplador activo. Con el método de
acuerdo con la invención, se detectan estos cambios en el tiempo de
tránsito en el nodo de recepción y éstos no llevan a ningún
empeoramiento de la sincronización de reloj.
En una realización preferida de la invención
según la reivindicación 2, un elemento de información de recuento
relativa al número de acopladores activos atravesados es añadida a
los paquetes de datos como información de acoplador. Esto puede
tener lugar en forma binaria. La información de recuento de esta
clase permite la detección del hecho de que el paquete de datos ha
pasado a través de un acoplador activo. Si un paquete de datos pasa
a través de múltiples acopladores activo, cada uno de estos
acopladores añade independientemente información de recuento al
paquete de datos. Esta realización preferida de la invención tiene
la ventaja particular de que los acopladores activos de una red de
comunicación de esta clase pueden realizarse de forma simple y
barata y no requiere un procesador propio.
En el caso de redes con acopladores activos,
estos acopladores activos realizan una contribución significativa
al retraso de los paquetes de datos, de modo que el retraso del
tiempo de tránsito del paquete de datos puede determinarse como
información de tiempo de tránsito proveniente del número de
acopladores activos que participan en la transmisión. A este fin,
es suficiente conocer, en el nodo de recepción, el retraso típico de
un acoplador activo y el número de acopladores implicados en la
transmisión. El retraso del tiempo de tránsito a ser tenido en
cuenta puede determinarse directamente a partir de éste con muy poco
esfuerzo. No es necesario el almacenamiento de los retrasos del
tiempo de tránsito para las trayectorias de transmisión individuales
entre los nodos de red. Se ahorra por ello espacio de
almacenamiento caro. Además, puede simplificarse la caracterización
de la red que tiene lugar de forma anticipada y posiblemente sin un
conocimiento preciso del cableado. Los cambios a corto plazo en la
topología de la red, tales como los que surgen como resultado del
desvanecimiento de un acoplador activo en redes con redundancia
incorporada, puede tenerse en cuenta también como resultado durante
la operación.
Alternativamente, con la realización ventajosa
de la invención según la reivindicación 3, la información de
acoplador puede ser una información de identificación que identifica
ambiguamente un acoplador particular atravesado. La información de
identificación inequívoca es más compleja que la información de
recuento simple. Por tanto, el acoplador activo tiene que proveerse
de más inteligencia. Sin embargo, por otro lado, la trayectoria de
transmisión completa del paquete de datos puede determinarse de
manera inequívoca en un nodo que recibe un paquete de datos. En
conjunto, puede materializarse una precisión mayor de la
sincronización de reloj global. Con la realización ventajosa de la
invención según la reivindicación 4, los nodos de red están
equipados con una memoria en la que se almacena un retraso del
tiempo de tránsito asociado para el número particular de acopladores
activos atravesados.
En esta realización ventajosa de la invención,
con esta configuración de la red, la información necesaria con
respecto a los retrasos del tiempo de tránsito anticipados para los
canales de transmisión individuales pueden almacenarse en, por
ejemplo, una Tabla en cada nodo de red. Utilizando esta información
suplementaria, un nodo de recepción puede determinar entonces, a
partir del número de acopladores activos transmitidos con el paquete
de datos, el tiempo de tránsito del paquete de datos.
Con la realización ventajosa de la invención
según la reivindicación 5, los nodos de red están equipados con un
circuito de monitorización para la detección del desvanecimiento de
trayectorias de transmisión redundantes. En el caso de redes
redundantes, pueden tener lugar cambios bruscos en el retraso del
tiempo de tránsito al desvanecerse un acoplador activo. Esto puede
ser detectado y tolerado por el circuito de monitorización dispuesto
en el nodo de recepción. Si la trayectoria de transmisión cambia
como resultado del desvanecimiento de un componente, puede cambiar
también el número de acopladores activos participantes. Esto es
anotado por el nodo de recepción y puede transmitirse como
información de error. Si el número de acopladores activos implicados
en la transmisión de un paquete de datos no cambia como resultado
del desvanecimiento de un componente, el nodo de recepción en
cuestión, por supuesto, no puede anotar este desvanecimiento.
Sin embargo, puesto que el paquete de datos es
transmitido también a otros nodos de red, se asegura que, en todos
los casos, el desvanecimiento será anotado por uno de estos nodos de
red. El retraso del tiempo de tránsito asociado con la trayectoria
de transmisión modificada puede almacenarse también a priori,
por ejemplo, en los nodos de red y puede utilizarse, si se
requiere, para fines de sincronización. Dependiendo de la topología
de la red y de la influencia de las líneas sobre el tiempo de
tránsito total del paquete de datos, es posible que la información
de tiempo de tránsito para las trayectorias de transmisión
individuales almacenadas en los nodos de red represente solamente
valores de aproximación. No obstante, es posible compensar de esta
manera, al menos en parte, el cambio brusco en el tiempo de
tránsito de un paquete de datos resultante del desvanecimiento de un
acoplador activo. Pueden reducirse así o impedirse completamente
fallos en la sincronización de reloj global.
Con la realización ventajosa de la invención
según la reivindicación 6, al menos un acoplador en estrella está
dispuesto como acoplador activo con al menos tres interfaces en
estrella. Las interfaces en estrella del acoplador en estrella están
dispuestas cada una de ellas a fin de enrutar un paquete de datos,
en función de una señal de activación, desde el nodo de red asignado
hasta las otras interfaces en estrella.
Un acoplador en estrella de esta clase no
requiere un procesador caro. En consecuencia, puede materializarse a
bajo coste una red con acopladores en estrella de esta clase. Sin
embargo, además del mensaje transmitido, es necesaria una señal de
activación especial, por ejemplo una referencia piloto, una
secuencia de símbolos que precede al mensaje o un borde de señal
claramente añadido antes del mensaje.
Con la realización ventajosa de la invención
según la reivindicación 7, los paquetes de datos están equipados con
una sección de identificación, en particular un preámbulo. Los nodos
de red están equipados además para añadir a los paquetes de datos la
información de acoplador por medio de un cambio en la sección de
identificación.
Esto representa una oportunidad especialmente
simple para añadir información del acoplador a los paquetes de
datos. Una configuración de circuito para cambiar la sección de
identificación puede implementarse con un pequeño desembolso en los
acopladores activos individuales. Una solución de esta clase puede
usarse con ventaja particular en el caso de redes de comunicación
equipadas con un acoplador en estrella activo según la
reivindicación 6. Un circuito que está presente en cualquier caso
para la detección de la señal de activación puede encargarse
entonces también, con ligeros ajustes, de la adición de la
información del acoplador.
La sección de identificación puede añadirse
también, por ejemplo, al final del paquete de datos en forma de un
anexo. Además, la sección de identificación podría localizarse
también en una sección reservada dentro del paquete de datos. Son
especialmente adecuadas para esto partes del paquete de datos que
son necesarias únicamente en fases específicas, por ejemplo en el
arranque.
Con la realización ventajosa de la invención
según la reivindicación 8, la sección de identificación del paquete
de datos está equipada con una equiseñal. Ésta puede ser, por
ejemplo, una señal de voltaje c.c., pero también una señal de
corriente c.c. Los acopladores activos están dispuestos cada uno de
ellos para añadir la información del acoplador cambiando la longitud
de la sección de identificación.
Con la realización ventajosa de la invención
según la reivindicación 9, la sección de identificación está
equipada con un número determinado de impulsos. Los acopladores
activos están dispuestos para añadir la información del acoplador
cambiando el número de impulsos.
Sin embargo, la información del acoplador en la
sección de identificación puede adoptar también una forma diferente.
Por ejemplo, la sección de identificación puede comprender
generalmente una secuencia de símbolos separados uno de otro por
pausas.
Con el fin de añadir la información del
acoplador al pasar a través de un acoplador activo, un circuito de
filtro con propiedades adaptadas a la longitud de estos símbolos y
de las pausas es añadido a los acopladores activos. Utilizando este
filtro, se detectan símbolos ya presentes y solamente al final de la
secuencia de símbolos se añade un símbolo adicional.
Alternativamente, la secuencia de símbolos puede generarse en el
nodo de transmisión y el primer símbolo en cada caso puede ser
retirado de la secuencia de símbolo por un filtro en cada acoplador
activo. Además, la secuencia de símbolos puede comprender, por
ejemplo, una secuencia de cambios de borde periódicos. Un circuito
de filtro en los acopladores de red activos elimina una serie de
periodos desperdiciados. En el nodo de recepción se cuenta el número
de periodos restantes.
La invención se refiere además a un vehículo a
motor según la reivindicación 10 y a un método según la
reivindicación 11.
La invención se describirá con más detalle
haciendo referencia a ejemplos de realizaciones mostradas en los
dibujos, a los que, sin embargo, no se limita la invención.
La figura 1 muestra una red de comunicación de
acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra la forma de onda en función
del tiempo de un paquete de datos equipado con una sección de
identificación con un número determinado de impulsos.
La figura 3 muestra la forma de onda en función
del tiempo de un paquete de datos equipado con una sección de
identificación con una señal de voltaje c.c.
La figura 4 muestra una representación
esquemática de los componentes previstos para enrutar la señal en un
acoplador activo.
La figura 5 muestra la forma de onda en función
del tiempo de un paquete de datos a la entrada y a la salida de un
acoplador activo y una señal de activación prevista para la
activación del acoplador.
La figura 6 muestra una red de comunicación
adicional de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra una red de comunicación con
seis nodos de red 1 a 6. La red de comunicación como se muestra en
la figura 1 puede ser preferiblemente un sistema de bus de un
vehículo a motor. Los seis nodos de red 1 a 6 pueden ser, por
ejemplo, componentes eléctricos individuales de un vehículo a motor.
Los nodos de red 1 a 6 están equipados cada uno de ellos con
controladores de comunicación 1a a 6a.
Al igual que la interfaz con los canales de
transmisión, los seis nodos de red 1 a 6 están equipados cada uno de
ellos con dos excitadores de bus 1b, 1c a 6b, 6c. Por tanto, cada
uno de los seis nodos de red 1 a 6 está equipado con dos interfaces
con el sistema de bus y, en consecuencia, está conectado de forma
redundante al sistema de bus.
La red está equipada con cuatro acopladores de
red activos 7, 8, 9 y 10. Los acopladores de red activos 7, 8, 9 y
10 están equipados cada uno de ellos en este ejemplo con cuatro
interfaces en estrella 7a, 7b, 7c, 7d a 10a, 10b, 10c y 10d. Los
acopladores activos 7 a 10 están internamente cableados de una
manera que no se muestra, con lo que una señal que llega a una de
las interfaces en estrella es enrutada a todas las demás interfaces
en estrella del acoplador activo. Como resultado, los paquetes de
datos a ser transmitidos a través de la red son distribuidos en
forma de estrella sobre la red. Por tanto, los paquetes de datos a
ser transmitidos a través de la red no tienen que mostrar ninguna
información de enrutamiento.
Un diseño más detallado de acopladores activos
de esta clase se describe, por ejemplo, en el documento EP 1 085 705
A2. Los acopladores activos pueden ser, en particular, del mismo
diseño que el acoplador ilustrado en la figura 3 del documento EP 1
085 705 A2.
La figura 2 muestra un primer ejemplo de
realización de la forma de onda en función del tiempo de un paquete
de datos 20. Al igual que su sección de identificación, el paquete
de datos 20 muestra un preámbulo 21 que precede a una sección de
mensaje 22 con los datos reales del usuario. El preámbulo 21
comprende una secuencia de impulsos que precede a la sección de
mensaje 22, cuya secuencia de impulsos se genera en, por ejemplo,
los nodos de red de transmisión particulares. Los acopladores
activos 7 a 10, como se muestra en la figura 1, están equipados
cada uno de ellos con un circuito no mostrado que elimina el primer
impulso de esta secuencia de impulsos. Por lo demás, los paquetes
de datos 20 son enrutados sin alterar por los acopladores activos 7
a 10 desde la interfaz de entrada hasta las otras interfaces. Si el
paquete de datos 20 pasa a través de un acoplador activo adicional,
se suprime de nuevo el primer impulso de la secuencia de impulsos
restante. Este principio se repite en otros acopladores activos
hasta que el paquete de datos 20 haya llegado al nodo de red de
recepción particular.
El nodo de red de recepción determina ahora a
partir del número de impulsos restantes, por comparación con el
número original conocido, el número de acopladores activos
atravesados.
Puesto que en la red de comunicación, como se
muestra en la figura 1, los acopladores activos 7 a 10 realizan una
contribución significativa al retraso de los paquetes de datos a ser
transmitidos entre los nodos de red 1 a 6, el retraso del tiempo de
tránsito de los paquetes de datos recibidos puede ser determinado,
como información del tiempo de tránsito, en los nodos de red 1 a 6
a partir del número de acopladores activos implicados en la
transmisión. A este fin, es suficiente que el retraso típico de un
acoplador activo sea almacenado en los nodos de red 1 a 6. A
continuación, el retraso del tiempo de tránsito que debe ser
tolerado puede determinarse directamente a partir del número de
acopladores implicados en la transmisión.
La red de comunicación mostrada en la figura 1
es un sistema de comunicación distribuida en el que se adjudican a
los nodos de red individuales 1 a 6 segmentos de tiempo para la
transmisión de paquetes de datos. El acceso a los canales de
transmisión individuales entre los nodos de red 1 a 6 tiene lugar
así de acuerdo con un método de división cíclica de tiempo (TDMA).
En consecuencia, a fin de que pueda controlarse el acceso, los
controladores de comunicación 1a a 6a de los nodos de red 1 a 6
están equipados con planeadores de tiempo locales que no se
muestran. Estos pueden ser, por ejemplo, circuitos de oscilador
locales. Con el fin de sincronizar las bases de tiempo de los
planeadores de tiempo locales individuales, además de los tiempos de
llegada de los paquetes de datos, se evalúa el retraso del tiempo
de tránsito determinado en los nodos de red individuales 1 a 6 a la
recepción de un paquete de datos y se utiliza éste para la
sincronización de los planeadores de tiempo locales. Como resultado,
puede materializarse una sincronización de reloj global
mejorada.
La figura 3 muestra un segundo ejemplo de
realización de la forma de onda en función del tiempo de un paquete
de datos 23. En este ejemplo de realización, el paquete de datos
comprende un preámbulo 24 y una sección de mensaje 25. El preámbulo
24 comprende una señal de voltaje c.c. La longitud de la señal de
voltaje c.c. se reduce en cada acoplador activo en una cantidad
T_{d} que puede predeterminarse. En el nodo de red de recepción se
mide la longitud del preámbulo recibido 24 y, por comparación con la
longitud original, se determina el número de acopladores activos
atravesados.
A continuación, se describe el modo en el que un
circuito que está presente generalmente en acopladores activos para
la detección de actividad puede usarse también para añadir
información de acoplador a un paquete de datos. En este ejemplo,
como se muestra en la figura 3, se reduce en cada caso al pasar a
través de un acoplador activo, la longitud de la señal de voltaje
c.c. del preámbulo 24 del paquete de datos 23.
La figura 4 muestra esquemáticamente los
componentes de un acoplador activo 30 que son necesarios para esto.
El acoplador activo 30 está equipado en el lado de entrada con un
amplificador 31. La salida del amplificador 31 está acoplada a un
circuito detector de actividad 32 para detectar una señal de
activación. La salida del circuito detector de actividad 32 está
acoplada a la entrada de control 33 de un excitador de salida 34. La
salida del amplificador 31 se acopla a la entrada del excitador de
salida 34.
Después de su amplificación por el amplificador
31, el paquete de datos recibido en una interfaz en estrella del
acoplador activo 30 es enviado al circuito detector de activación
32, que genera una señal de control "actividad". El control de
si el excitador de salida 34 ha de colocar el paquete de datos
recibido o el nivel inactivo en la línea de salida "salida de
datos" de las otras interfaces en estrella se efectúa por medio
de una señal de control.
Una propiedad importante del circuito detector
de activación 32 se deriva del requisito de la supresión de impulsos
de interferencia cortos que no deben llevar a la detección de
actividad en una de las interfaces en estrella durante la fase
inactiva. Por tanto, el circuito detector de activación 32 está
equipado con un filtro de paso bajo no mostrado que suprime impulsos
de interferencia con una longitud máxima de t_{ruido\_max}. Este
filtro de paso bajo asegura que no se detecte actividad hasta
después de un tiempo de retraso t_{act\_det}, de modo que el
excitador de salida 34 puede activarse también solamente después de
este retraso. Asimismo, pasa un cierto tiempo t_{inactivo\_det} al
final de la sección de mensaje antes de que la señal
"actividad" llegue a estar de nuevo inactiva. Este tiempo es
gobernado por la longitud máxima de una secuencia de 1 o 0 en la
sección de mensaje del paquete de datos y es generalmente
independiente de t_{act\_det}.
La figura 5 muestra la forma de onda en función
del tiempo de la señal descrita.
Sin el preámbulo precedente, la activación
retrasada del excitador de salida 34 haría que se corrompiera el
inicio de la sección de mensaje de un paquete de datos. Por otro
lado, en la realización mostrada en la figura 5, únicamente se
reduce la duración del preámbulo en la medida del tiempo de retraso
t_{act\_det}. Esta reducción tiene lugar en cada acoplador activo
a través del cual pasa el mensaje. Por tanto, en el nodo de
transmisión se selecciona la longitud original del preámbulo
p_{reámbulo} de tal modo que no se corrompa la sección de mensaje
de los paquetes de datos ni siquiera al pasar a través del máximo
número posible de acopladores activos.
La reducción descrita del preámbulo puede
utilizarse para añadir a los paquetes de datos, como información de
acoplador, una información de recuento que indique el número de
acopladores activos a través de los cuales ha pasado el paquete de
datos en cuestión. A este fin, un valor constante conocido en el
nodo de recepción, deberá ser asegurado para t_{act\_det} en todos
los acopladores activos. Esto puede conseguirse, por ejemplo, si el
filtro de paso bajo (no mostrado) se realiza como un filtro digital
con una frecuencia de reloj definida precisamente por, por ejemplo,
un oscilador de cuarzo. El nodo de recepción determina la longitud
restante del preámbulo t_{preámbulo} -k*t_{act\_det} y puede,
por comparación con la longitud original, determinar el número k de
acopladores activos atravesados.
La figura 6 muestra esquemáticamente, de forma
muy simplificada, una red de comunicación con tres nodos de red 40,
41 y 42. La red de comunicación mostrada en la figura 6 puede ser
preferiblemente un sistema de bus de un vehículo a motor. Los tres
nodos de red 40, 41 y 42 pueden ser, por ejemplo componentes
eléctricos individuales de un vehículo a motor.
La red de comunicación mostrada en la figura 6
está equipada con tres acopladores activos 43, 44 y 45. Los tres
acopladores activos 43, 44 y 45 están cableados internamente de una
manera no mostrada, de tal modo que una señal que llega a una de las
interfaces en estrella es enrutada hacia todas las demás interfaces
en estrella del acoplador activo particular. Como resultado, los
paquetes de datos a ser transmitidos a través de la red son
distribuidos a modo de estrella sobre la red. Por tanto, los
paquetes de datos a ser transmitidos a través de la red no tienen
que estar equipados con información de enrutamiento.
El nodo de red 40 está conectado al acoplador
activo 43. El acoplador activo 43 está conectado al acoplador activo
44, y el acoplador activo 44 está conectado al acoplador activo 45.
El acoplador activo 45 está conectado al nodo de red 41 y el
acoplador activo 44 está conectado al nodo de red 42. Además, existe
una conexión entre el acoplador activo 43 y el acoplador activo
45.
El canal de transmisión entre los nodos de red
40 y 42 muestra así dos trayectorias de transmisión redundantes. La
trayectoria de transmisión normal entre el nodo de red 40 y el nodo
de red 42 corre a través de los acopladores activos 43 y 44. Si
falla o se interrumpe la conexión entre el acoplador activo 43 y el
acoplador activo 44, la transmisión de un paquete de datos entre el
nodo de red 40 y el nodo de red 42 tiene lugar a través del
acoplador activo 43, el acoplador activo 45 y el acoplador activo
44. Por tanto, la transmisión entre los nodos de red 40 y 42 tiene
lugar normalmente a través de dos acopladores activos y, en caso de
error, al interrumpirse la conexión entre el acoplador activo 43 y
el acoplador activo 44, a través de tres acopladores activos.
Al interrumpirse la conexión entre el acoplador
activo 43 y el acoplador activo 44 tiene lugar un cambio brusco en
el tiempo de tránsito del canal de transmisión entre el nodo de red
40 y el nodo de red 42. Esto puede detectarse en el nodo de red 42
utilizando la información del acoplador y puede tenerse en cuenta
para la sincronización de reloj. Por tanto, no tiene lugar ningún
empeoramiento de sincronización de reloj como resultado del fallo de
la conexión entre el acoplador activo 43 y el acoplador activo
44.
Claims (12)
1. Red de comunicación con al menos dos nodos de
red (1-6), con al menos un canal de transmisión para
transmitir paquetes de datos (20) entre los nodos de red
(1-6) y con al menos un acoplador activo
(7-10), en la que la información de acoplador es
unida a los paquetes de datos (20) cuando pasan a través del
acoplador activo (7-10), caracterizada porque
la información del tiempo de tránsito de paquetes de datos se
determina a partir de la información de acoplador en un nodo de red
(1-6) que recibe un paquete de datos (20), porque se
proporciona un planeador de tiempo de comunicación asignando
segmentos de tiempo para la transmisión de los paquetes de datos
(20) a los nodos de red individuales, y porque cada uno de los nodos
de red (1-6) incluye al menos un controlador de
comunicación (1a-6a) con un planeador de tiempo
local para controlar el acceso de los nodos de red
(1-6) a los canales de transmisión de acuerdo con el
plan de tiempo de comunicación, y porque la información del tiempo
de tránsito para los paquetes de datos (20) determinada en los nodos
de recepción se usa para sincronizar las bases de tiempo de los
planeadores de tiempo local.
2. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque un elemento de información de
recuento relativa al número de acopladores activos
(7-10) atravesados es añadido a los paquetes de
datos (20) como información de acoplador.
3. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque una información de identificación que
identifica inequívocamente un acoplador activo particular
(7-10) atravesado es añadido a los paquetes de datos
(20) como información de acoplador.
4. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque los nodos de red
(1-6) están equipados con una memoria en la que se
almacena un retraso de tiempo de tránsito asociado para el número
particular de acopladores activos (7-10)
atravesados.
5. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque los nodos de red
(1-6) están equipados cada uno de ellos con un
circuito de monitorización para la detección del desvanecimiento de
trayectorias de transmisión, en donde, si el tiempo de tránsito de
un paquete de datos recibido (20) difiere del tiempo de tránsito
normal hasta entonces, el circuito de monitorización detecta el
desvanecimiento de una trayectoria de transmisión.
6. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque se proporciona al menos un acoplador
en estrella como acoplador activo (7-10) con al
menos tres interfaces en estrella, y porque las interfaces en
estrella del acoplador en estrella están dispuestas cada una de
ellas para enrutar un paquete de datos (20), en función de una señal
de activación, desde el nodo de red asignado (1-6)
hasta las otras interfaces en estrella o desde una de las otras
interfaces en estrella hasta al menos uno de los nodos de red
asignados (1-6).
7. Red de comunicación según la reivindicación
1, caracterizada porque los paquetes de datos (20) están
equipados con una sección de identificación, en particular un
preámbulo (21), y porque los acopladores activos
(7-10) están equipados para añadir la información de
acoplador a los paquetes de datos (20) por medio de un cambio en la
sección de identificación.
8. Red de comunicación según la reivindicación
7, caracterizada porque la sección de identificación está
equipada con una equiseñal, en particular una señal de voltaje c.c.,
y porque los acopladores activos (7-10) están
dispuestos cada uno de ellos para añadir la información de acoplador
cambiando la longitud de la equiseñal.
9. Red de comunicación según la reivindicación
7, caracterizada porque la sección de identificación está
equipada con un número determinado de impulsos y porque los
acopladores activos (7-10) están dispuestos cada uno
de ellos para añadir la información de acoplador cambiando el número
de impulsos.
10. Vehículo con una red de comunicación según
la reivindicación 1.
11. Método para controlar una red de
comunicación con al menos dos nodos de red (1-6),
con al menos un acoplador activo (7-10) y con al
menos un canal de transmisión para transmitir paquetes de datos (20)
entre los nodos de red (1-6), en el que se añade
información de acoplador a los paquetes de datos (20) cuando pasan a
través del acoplador activo (7-10),
caracterizado por los pasos de:
- -
- determinar información de tiempo de tránsito de paquetes de datos a partir de la información del acoplador en un nodo de red (1-6) que recibe un paquete de datos (20);
- -
- proporcionar un plan de tiempo de comunicación que asigna a los nodos de red individuales segmentos de tiempo para la transmisión de los paquetes de datos (20),
- -
- controlar el acceso de los nodos de red (1-6) a los canales de transmisión de acuerdo con el plan de tiempo de comunicación por medio de un planeador de tiempo local incluido en un nodo de red; y
\newpage
- -
- utilizar la información de tiempo de tránsito para los paquetes de datos (20) determinada en los nodos de recepción para sincronizar las bases de tiempo de los planeadores de tiempo local.
12. Nodo de red para un red de comunicación,
caracterizado porque la información de tiempo de tránsito de
paquetes de datos se determina a partir de una información de
acoplador unida a un paquete de datos (20) por un acoplador activo
(7-10) en el nodo de red a la recepción de un
paquete de datos (20), en donde se asignan segmentos de tiempo para
la transmisión de los paquetes de datos (20) basándose en un plan de
tiempo de comunicación, en donde el nodo de red
(1-6) está equipado con al menos una controlador de
comunicación (1a-6a) con un planeador de tiempo
local para controlar el acceso del nodo de red (1-6)
a al menos un canal de transmisión de acuerdo con el plan de tiempo
de comunicación, y en donde la información de tiempo de tránsito
para los paquetes de datos (20) determinada en los nodos de
recepción se utiliza para sincronizar las bases de tiempo de los
planeadores de tiempo local.
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