(57)【要約】本発明は、相互に直列に接続されたモジュール（３）間での実時間データ伝送のためのシステムおよび方法に関する。各モジュール（３）は、上流に配置されているモジュール（３）により受信された、データパケット番号が付されたデータパケットに独自のユーザデータを埋め込む。その際、データパケット番号にしたがって形成された比較値が、モジュール内（３）に設けられている識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする。【選択図】図３
2009530934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直列に接続されたモジュール（３）間でのデータ伝送方法であって：
モジュール（３ｉ）の各ユーザデータが、上流に配置されているモジュール（３ｉ＋１）により受信された、一義的なデータパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケット（フレーム）に埋め込まれ、その際、前記データパケット番号にしたがって形成される比較値が、前記モジュール（３ｉ）内に設けられる識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする、相互に直列に接続されたモジュール(３）間でのデータ伝送方法。
【請求項２】
前記比較値は、前記データパケット番号（フレーム番号）と、構成可能なマスク値（フレームマスク）との論理結合により形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データパケット番号（フレーム番号）は、前記マスク値（フレームマスク）と論理積で結合される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記比較値は、前記データパケット番号（フレーム番号）により形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モジュール（３）には、少なくとも１つの識別番号（フレームＩＤ）がそれぞれ格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記モジュール（３）には、少なくとも１つのマスク値（フレームマスク）がそれぞれ格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記モジュール（３）のユーザデータは、データグラムのユーザデータとして、受信されたデータパケットに埋め込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記データグラムは、ＸＣＰデータグラムにより形成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ユーザデータが前記モジュール（３）内で利用可能な場合に、拡張されたデータパケットを生成するために、前記モジュール（３）によって、受信されたデータパケットに各前記ユーザデータが埋め込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記受信されたデータパケット内に含まれる識別フラグが設定されている場合に、前記拡張されたデータパケットを生成するために、前記モジュール（３）によって、受信されたデータパケットに前記ユーザデータが埋め込まれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記拡張されたデータパケットは、前記モジュール（３ｉ）の下流に配置されているモジュール（３ｉ−１）へと送信される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ユーザデータは、測定データにより形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記相互に直列に接続されたモジュール（３）は、モジュール・チェーン（４）を形成し、前記モジュール・チェーン（４）は、データパケットで伝送されるデータを処理するデータ処理ユニット（２）に接続されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記モジュール・チェーン（４）の、前記データ処理ユニット（２）から最も離れたモジュール（３−Ｎ）が、データパケット生成器（１８−Ｎ）を有しており、前記データパケット生成器（１８−Ｎ）は、ユーザデータを含まない空のデータパケットを周期的に生成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
周波数ｆｆｇは、前記モジュール・チェーン（４）における前記データ処理ユニット（２）から最も離れたモジュール（３−Ｎ）の前記データパケット生成器（１８−Ｎ）が、前記空のデータパケットを生成する際の周波数に相当し、
前記周波数ｆｆｇは、前記モジュール・チェーン（４）の前記モジュール（３）内での最大の測定データレートと同じに、または最大の測定データレートよりも速いように、調整される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記データパケット生成器（１８−Ｎ）により生成される各データパケットは、データパケットの一義的なデータパケット番号が付された制御データ（ヘッダデータ）を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記データパケット生成器（１８−Ｎ）は、前記生成された空のデータパケットに通し番号を振る、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記モジュールチェーン（４）の前記モジュール（３）は、互いに同期される、請求項１３で記載の方法。
【請求項１９】
前記データパケットは、伝送媒体（５）を介して全二重通信により伝送される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記データ処理ユニット（２）は、前記モジュールチェーン（４）の前記モジュール（３）に、出力データおよび調整データをユーザデータとして含むデータパケットを伝送する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記モジュールチェーン（４）の各モジュール（３）は、前記データ処理ユニット（２）から前記モジュール（３）へと伝送されるデータパケットの制御データを用いて、各前記モジュール（３）のために決められたデータパケットを検出し、前記各モジュール（３）のために決められたデータパケット内に含まれるユーザデータを分離する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記伝送されるデータパケットは、イーサネット・データパケットにより形成される、請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記伝送媒体（５）は、１００メガビットのイーサネットケーブルにより形成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
相互に直列に接続されたモジュール間でのデータ伝送のための実時間データ伝送システムであって：
各モジュール（３ｉ）が、上流に配置されているモジュール（３ｉ＋１）により受信された、データパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケット（フレーム）に、独自のユーザデータを埋め込み、その際、前記データパケット番号にしたがって形成された比較値が、モジュール内に設けられている識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする（wenn）、相互に直列に接続されたモジュール間でのデータ伝送のための実時間データ伝送システム。
【請求項２５】
実時間データ伝送のためのモジュールであって：
モジュール（３ｉ）が、上流に配置されているモジュール（３ｉ＋１）により受信された、データパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケット（フレーム）に、独自のユーザデータを埋め込み、その際、前記データパケット番号（フレーム番号）にしたがって形成された比較値が、前記モジュール（３ｉ）内に設けられている識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする、実時間データ伝送のためのモジュール。
【請求項２６】
前記モジュール（３ｉ）は、上流に配置されているモジュール（３ｉ＋１）へと接続するための第一送受信機と、下流に配置されているモジュール（３ｉ−１）へと接続するための第二送受信機と、ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）とを有する、請求項２５に記載の実時間データ伝送のためのモジュール。
【請求項２７】
前記モジュール（３）の前記ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）は、ロジックユニットを有し、前記ロジックユニットは、受信されたデータパケットのデータパケット番号（フレーム番号）と、構成可能なマスク値（フレームマスク）とを、比較値を生成するために論理結合する、請求項２６に記載のモジュール。
【請求項２８】
前記モジュールの前記ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）は、付属する構成可能なマスク値（フレームマスク）を格納するための第一レジスタと、付属する構成可能な識別番号（フレームＩＤ）を格納するための第二レジスタとを有する、請求項２７に記載の実時間データ伝送のためのモジュール。
【請求項２９】
前記ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）内に設けられた前記ロジックユニットは、格納されたマスク値（フレームマスク）と、受信されたデータパケットのデータパケット番号（フレーム番号）とを、ビットごとに、比較値を生成するために論理積で結合する、請求項２８に記載の実時間データ伝送のためモジュール。
【請求項３０】
前記ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）は、前記ロジックユニットにより生成された比較値と、格納された識別番号（フレームＩＤ）とを比較する比較ユニットを有する、請求項２９に記載の実時間データ伝送のためモジュール。
【請求項３１】
前記ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）は、第一メディアアクセスコントローラ（１１）を介して第一送受信機（３Ｂ）に接続されているデータ分離ユニット（１２）と、第二メディアアクセスコントローラ（１０）を介して第二送受信機（３Ａ）に接続されているデータ埋め込みユニット（１３）とを有する、請求項２６に記載の実時間データ伝送のためモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に直列に連結されたモジュール間での、特に測定装置モジュール間での実時間データ伝送のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドバスまたは処理網は、特にオートメーション化技術の分野における、アクチュエータとセンサーとの間の実時間データ伝送に役立っている。その際、データは、フィールドバスを介して設定された時間内に確実に伝送される必要がある。したがって、フィールドバスは、データ伝送のために待ち時間を強く要求する。イーサネットも、フィーフドバスとして使用されるようになっているが、その際、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル群のデータ伝送プロトコルが幅広く使用されることが目指されている。イーサネット標準規格は、例えば伝送速度が１０Ｍｂｉｔ／ｓ、１００Ｍｂｉｔ／ｓおよび１Ｇｂｉｔ／ｓのイーサネット・ネットワーク等の、様々なデータ伝送速度を定義する。さらに、データが無線で伝送されるイーサネット・ネットワークが存在する。これらのイーサネット・ネットワークは、物理的データ伝送の分割と、どのように各データパケットが編成されているのかを示すプロトコル層の点で共通している。物理的データ伝送は、半導体ＩＣと、相互に接続された装置またはモジュールの、対応するケーブル布線によって実現される。プロトコル層は、全伝送形態において同一である。イーサネットの場合、プロトコル層は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＥＴＰ、ＨＴＴＰ等の、複数の異なるデータ伝送プロトコルを含んでいる。通常、マイクロプロセッサは、所望のデータプロトコルに応じてデータパケットを編成し、物理的データ伝送ユニットへと送信する。実時間データ伝送分野では、特に、データ伝送の予測可能性が重要な、機械または設備の制御のための工業生産分野での測定データ検出においては、伝送媒体としてのイーサネットは、これまでまだ広く普及されていない。イーサネットは、切り替え装置の利用、および、イーサネットの実時間の性能に関するＴＣＰ／ＩＰまたはＵＤＰプロトコルの利用に基づいて、あまり決定論的に機能せず、従来のフィールドバスシステムよりも多くのジッタが発生する。
【０００３】
図１は、従来技術に基づくイーサネット・トポロジを示している。その際、複数の測定装置ＭＧが、イーサネット・切り替え装置を介して、ＰＣ等のデータ処理ユニットへと接続されている。イーサネット・切り替え装置は、イーサネット上でデータを解析し適切に転送するマルチプレクサに相当する。複数の測定装置が同時にＰＣ方向へとデータを送信する場合には衝突が発生するが、イーサネット・切り替え装置は、部分的にしか衝突を調整出来ない。その際、測定装置ＭＧからイーサネット・切り替え装置の方向へと伝送される測定データが、最初のデータ伝送の試行においてＰＣに到着することを保障することは不可能である。衝突が発生した際には、データは測定装置ＭＧによって再送信される。その際、測定装置ＭＧ内でのデータ発生からＰＣへのデータ到着までの間に、未知の遅延時間が発生する。この未知の遅延時間は、何個の測定装置ＭＧがイーサネット・切替え装置に接続されるのか、かつ、個々の測定装置ＭＧが異なる時点にどのくらいのデータ量を有するのか、に依存している。状況によっては測定装置ＭＧによるデータの再送が必要なので、測定データが一時格納される必要がある。さらに、図１に示されるスター型のトポロジは、ケーブル布線に掛かる負荷が比較的大きいという短所を持っている。
【０００４】
実時間データを伝送するための従来のイーサネットデータ伝送システムの場合、ハンドシェーク方法においてＰＣが個々の測定装置ＭＧに実時間データまたは測定データを要請することによって、衝突が回避される。このために、異なる測定装置ＭＧ内に、対応するデータ記憶装置と対応するデータ管理部とが設けられている。ハンドシェーク方法に基づくデータ伝送の短所は、データがＰＣから測定装置ＭＧへと、または反対に測定装置ＭＧからＰＣへと送信されるので、イーサネットによって提供される帯域幅が完全に活用されることが不可能な点にある。したがって、データは、半二重通信方式で伝送される。この結果、この種の従来のイーサネット・フィールドバスシステムにおけるデータ伝送時間または移送時間は最小ではなく、上流に配置されている測定装置ＭＧの数に著しく依存することになる。したがって、特にデータ伝送時間の予測可能性および短い待ち時間等の、実時間要請が、この種の従来のイーサネットシステムにおいては満たされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、データ伝送の際の待ち時間が最小の、実時間伝送のための方法およびシステムを創出することにある。
【０００６】
本課題は、本発明に基づいて、特許請求の範囲に記載の請求項１に示される特徴を有する方法によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、相互に直列に接続されたモジュール間でのデータ伝送方法を創出する。その際、モジュールの各ユーザデータが、上流に配置されているモジュールにより受信された、一義的なデータパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケットに埋め込まれる。その際、データパケット番号（フレーム番号）にしたがって形成される比較値が、モジュール内に設けられる識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする。
【０００８】
本発明に基づく方法の利点は、図１に示されるスター構造に比較して、ケーブル布線に掛かる負荷が最小限であることにある。
【０００９】
本発明に基づく方法のさらなる別の利点として、データ伝送の予測可能性が、すなわち、データ伝送の際に発生する待ち時間のジッタが最小であることが挙げられる。
【００１０】
したがって、本発明に基づく方法は、待ち時間が予測可能な決定論的な動作を含み、その際ジッタは最小であって、特に、１０μs未満である。
【００１１】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、比較値は、データパケット番号（フレーム番号）と、構成可能なマスク値（フレームマスク）との論理結合により形成される。
【００１２】
このことは、マスク値（フレームマスク）および識別番号（フレームＩＤ）の適切な選択によって、モジュールにより伝送されるデータの周期性が調節可能であるという利点を有している。
【００１３】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、データパケット番号（フレーム番号）は、マスク値（フレームマスク）と論理積で結合される。
【００１４】
本発明に基づく方法の代替的な実施形態に基づいて、比較値は、受信されたデータパケット自体のデータパケット番号によって形成される。
【００１５】
本発明に基づく方法のさらなる別の実施形態において、モジュール内には、少なくとも１つの識別番号がそれぞれ格納される。
【００１６】
本発明に基づく方法のさらなる別の実施形態において、モジュール内には、少なくとも１つのマスク値（フレームマスク）がそれぞれ格納される。
【００１７】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、モジュールのユーザデータは、データグラムの、特にＸＣＰデータグラムのユーザデータとして、受信されたデータパケットに埋め込まれる。
【００１８】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、ユーザデータがモジュール内で利用可能な限りにおいて、拡張されたデータパケットを生成するために、モジュールによって、受信されたデータパケットにユーザデータが埋め込まれる。
【００１９】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、受信されたデータパケット内に含まれる識別フラグまたは識別ビットが設定されている場合に、拡張されたデータパケットを生成するために、モジュールにより、受信されたデータパケットにユーザデータが埋め込まれる。
【００２０】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、拡張されたデータパケットは、モジュールの下流に配置されている同種のモジュールへと送信される。
【００２１】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、ユーザデータは、測定データにより形成される。
【００２２】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、相互に直列に接続されたモジュールは、モジュール・チェーンを形成し、モジュール・チェーンは、データパケットで伝送されるデータを処理する、ＰＣ等のデータ処理ユニットに接続されている。
【００２３】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、モジュール・チェーンのうちの、データ処理ユニットから最も離れたモジュールが、データパケット生成器を有し、データパケット生成器は、ユーザデータを含まない空のデータパケットを周期的に生成する。
【００２４】
その際、周波数ｆｆｇは、モジュール・チェーンの、データ処理ユニットから最も離れたモジュールのデータパケット生成器が、空のデータパケットを生成する際の周波数に相当し、周波数ｆｆｇは、各モジュール・チェーンの全モジュールの最大測定データレートより速い、または最大の測定データレートと同じであるように調整される。
【００２５】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、データパケットにより生成される各データパケットは、データパケットの一義的なデータパケット番号が付された制御データ（ヘッダデータ）を有する。
【００２６】
その際、データパケット生成器は、特に、生成された空のデータパケットに連続して番号を付する。
【００２７】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、モジュール・チェーンのモジュールは互いに同期される。
【００２８】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、データパケットは、伝送媒体を介して全二重通信により伝送される。
【００２９】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、データ処理ユニットは、モジュール・チェーンのモジュールに、出力データまたは調整データをユーザデータとして含むデータパケットを伝送する。
【００３０】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、モジュール・チェーンの各モジュールは、データ処理ユニットによりモジュールを通して受信されたデータパケットの制御データを用いて、各モジュールのために決定されたデータパケットを検出し、データパケット内に含まれるユーザデータを分離する（切り離す）。
【００３１】
本発明に基づく方法の特に好適な実施形態において、伝送されるデータがイーサネット・データパケットにより形成される。
【００３２】
本発明に基づく方法の好適な実施形態において、伝送媒体は、１００メガビットのイーサネットケーブルにより形成される。
【００３３】
本発明は、さらに、相互に直列に接続されたモジュール間でのデータ伝送のための実時間データ伝送システムを創出する。その際、各モジュールが、上流に配置されているモジュールにより受信された、データパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケット（フレーム）に、独自のユーザデータを埋め込み、その際、データパケット番号にしたがって形成された比較値が、モジュール内に設けられる識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする。
【００３４】
さらに、本発明は、実時間データ伝送のためのモジュールに関する。その際、モジュールが、上流に配置されているモジュールにより受信された、データパケット番号（フレーム番号）が付されたデータパケット（フレーム）に独自のユーザデータを埋め込み、その際、データパケット番号（フレーム番号）にしたがって形成される比較値が、モジュール内に設けられている識別番号（フレームＩＤ）と一致することを条件とする。
【００３５】
本発明に基づく、実時間データ伝送のためのモジュールの好適な実施形態において、モジュールは、上流に配置されているモジュールへと接続するための第一送受信機と、下流に配置されているモジュールへと接続するための第二送受信機と、ＥＰＧＡユニット（Field  Programmable  Gate  Array）とを有している。
【００３６】
その際、モジュールのＥＰＧＡユニットは、特に、ロジックユニットを有し、ロジックユニットは、受信されたデータパケットのデータパケット番号（フレーム番号）を、構成可能なマスク値（フレームマスク）とを、比較値を生成するために論理結合する。
【００３７】
本発明に基づく、実時間データ伝送のためのモジュールの好適な実施形態において、モジュールのＥＰＧＡユニットは、付属する構成可能なマスク値（フレームマスク）を格納するための第一レジスタと、付属する構成可能な識別番号（フレームＩＤ）を格納するための第二レジスタとを有する。
【００３８】
本発明に基づく、実時間データ伝送のためのモジュールの好適な実施形態において、ＥＰＧＡユニット（３Ｃ）内に設けられたロジックユニットは、格納されたマスク値（フレームマスク）と、受信されたデータパケットのデータパケット番号（フレーム番号８）とを、比較値を生成するためにビットごとに論理積で結合する。
【００３９】
本発明に基づく、実時間データ伝送のためのモジュールの好適な実施形態において、ＥＰＧＡユニットは、ロジックユニットにより生成された比較値と、格納された識別番号（フレームＩＤ）とを比較する比較ユニットを有する。
【００４０】
本発明に基づく、実時間データ伝送のためのモジュールの好適な実施形態において、ＥＰＧＡユニットは、第一メディアアクセスコントローラ（Media  Access-Controller）を介して第一送受信機に接続されているデータ分離ユニットと、第二メディアアクセスコントローラを介して第二送受信機に接続されているデータ埋め込みユニットとを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図２で分かるように、本発明に基づく実時間データ伝送システム１は、少なくとも１つのデータ処理ユニット２を含んでいる。少なくとも１つのデータ処理ユニット２には、モジュール３から構成されるモジュール・チェーン４が接続可能である。モジュール・チェーン４は、Ｎ列の相互接続されたモジュール３を含んでいる。モジュール３においては、実時間測定データを伝達する任意のモジュールまたは測定装置が関わっている。モジュール３は、ケーブル５を介して相互に連結されており、その際、モジュール・チェーン４の第１モジュール３−１は、ケーブル５−１を介して、データ処理ユニット２へと接続されている。データ伝送媒体またはケーブル５−１においては、任意のデータ伝送ケーブルが関わっている。代替的な実施形態において、モジュール間のデータ伝送は無線で行われる。図２に示される実施形態の場合、各モジュール３は、データ伝送のための２つの送受信機ＰＨＹを含んでいる。さらに、各モジュールは、ＦＰＧＡユニット（ＦＰＧＡ：Field  Programmable  Gate  Array）を含んでいる。
【００４２】
送受信機ＰＨＹにおいては、特に、イーサネット・データパケットを伝送するための送受信機が関わっている。２つのイーサネット送受信機のうちの１つは、データ処理ユニット２の方向に向かって、モジュール・チェーン４の隣接するモジュールに接続される。他のイーサネット送受信機には、モジュール・チェーン４を拡大するためのさらなる別のモジュールが接続されることが可能である。さらに、モジュール・チェーン４は、任意のネットワークトポロジに組み込まれる、または接続されることが可能である。
【００４３】
データ処理ユニット２においては、通常ではＰＣが関わっている。データ処理ユニット２またはマスターユニットは、モジュール３から構成される装置群に対してアクセスする。装置群は、マスターユニット２から見た場合、ＭＡＣアドレスを有するイーサネット装置に相当する。データパケットは、モジュール３の間で、かつ、モジュール・チェーン４とデータ処理ユニット２との間で、全二重通信により伝送される、すなわち、２つの互いに独立した通信方向へと伝送される。モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎは、周期的に、空のデータパケットを生成する。このために、最終モジュール３−ＮのＥＰＧＡユニットは、ユーザデータを含まない空のデータパケットを周期的に生成するデータパケット生成器を含んでいる。データパケットは、データパケットの各一義的なデータパケット番号が付された制御データ（デッドデータ）を含んでいる。好適な実施形態において、タイムスライスまたはデータパケットは、データパケット上で通し番号が振られる。したがって、１６ビット幅のデータパケット番号の場合、０〜６５，５３５のデータパケット番号が生ずる。データパケット生成器がデータパケット番号を生成する際の周波数は、特に調整可能である。その際、空のデータパケットが最終モジュール３−Ｎのデータパケット生成器により生成される際の周波数ｆＦＣは、モジュール・チェーン４のモジュール３内の最大測定データレートと同じである、または最大測定データレートより高いように、調整されている。各タイムスライスごとに、データパケット生成器により、ユーザデータを含まない空のイーサネット・データパケットが生成される。
【００４４】
生成されたデータパケットは、モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎから、データ処理ユニット２の方向に向かって、隣の（最も近い）同種のモジュール３−（Ｎ−１）を介して伝送される。伝送されたデータパケットは、一義的なデータパケット番号（フレーム番号）を有している。隣のモジュールは、データパケット番号にしたがって比較値を形成し、形成された比較値がモジュール３−（Ｎ−１）内に同様に設けられた識別番号（フレームＩＤ）と一致するかどうかを検査する。一致する場合には、受信されたデータパケットが後続のモジュールに伝送される間に、拡大されたデータパケットを生成するために、受信されたデータパケット内に、各モジュール内で利用可能な実時間データが埋め込まれる。モジュール・チェーン４は、このように形成され、拡大されたデータパケットを単独で外部へ伝送する。拡大されたデータパケットは、例えばＰＣ２等により受信される。その際、モジュール・チェーン４は、ＰＣ２から制御命令を獲得する必要はない。モジュール・チェーン４から見た場合、データ受信信号経路は、完全に、データ送信信号経路から独立しており、したがって、その（データ受信信号経路の）帯域幅全体が、例えば、モジュール・チェーン４の対応するモジュール３に調整制御信号を伝送するために提供される。モジュール３は、モジュール３自体から、データ処理ユニット２に要求することなく伝送されるべき実時間データを送信するので、本発明の一実施形態に基づく各モジュール３−ｉ内では、データ記憶装置、および、データ記憶装置に接続される記憶装置管理部が必要ではない。各モジュール３内に設けられているロジックは、特に、ＥＰＧＡユニット（Field  Prgrammable  Gate  Array）により実現されている。これにより、データ伝送のための最小の待ち時間が達成される。モジュール・チェーン４の各モジュール３は、少なくとも第１送受信機３Ａおよび第１送受信機３Ｂ、ならびにＥＰＧＡユニット３Ｃから構成されている。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態に基づくモジュール３の内部のＦＰＧＡユニット３Ｃの好適な実現を示している。モジュール３−ｉは、下流に配置されているモジュール３ｉ―１への接続のための接続６と、上流に配置されているモジュール３ｉ＋１への接続のための接続７とを有している。
【００４６】
両接続６、７は、変圧器８、９を介して、モジュール３内に設けられている両イーサネット送受信機３Ａ、３Ｂへと接続されている。送受信機３Ａは、接続６を介して、データ処理ユニット２の方向へと接続されている。一方、送受信気３Ｂは、接続７を介して、モジュール・チェーン４のさらなる別の、前に配置されているモジュール３へと接続されている。モジュール３のＥＰＧＡユニット３Ｃ内には、２つのメディアアクセスコントローラ（Media  Access  Controller）（ＭＡＣ）１０、１１が設けられている。メディアアクセスコントローラ１０、１１は、伝送媒体へのアクセスを制御する。このために、両メディアアクセスコントローラ１０、１１はそれぞれ、両イーサネット送受信機３Ａ、３Ｂに接続されている。両メディアアクセスコントローラ１０、１１の間には、ユーザデータを分離する（切り離す）ためのデータ分離ユニット１２と、ユーザデータを連結させるするためのデータ埋め込みユニット１３とが設けられている。メディアアクセスコントローラ１０から到着したデータパケットは、変更されることなく、データ分離ユニット１２により、メディアアクセスコントローラ１１へと導かれる。データ分離ユニット１２内には、メディアアクセスコントローラ１０から到着するデータパケットの一時格納に利用可能なＦＩＦＯデータ記憶装置が存在する。データ分離ユニット１２内のフレームパーサ（Frame  Parser）（ＸＣＰ）は、受信されたパケットを解析し、モジュール３のために決定されているユーザデータを取り出す。例えば、ＸＣＰフレームパーサ（XCP-Frame  Parser）は、受信されたイーサネット・データパケットに埋め込まれているＸＣＰデータグラムを分離し、出力バッファ１４に格納する。どのＸＣＰデータグラムがどのモジュール３に割り当てられているのかを示す、基準またはパラメータが、ＥＰＧＡユニット３Ｃのマイクロプロセッサ１９によって、内部インタフェースＩＮＴを介してデータ分離ユニット１２に通知される。マイクロプロセッサ１９においては、例えば、Ａｌｔｅｒａ社のＮＩＯＳ  ＩＩプロセッサが関わっている。その際、このＮＩＯＳ  ＩＩプロセッサ１９は、全基本的な構成タスクを遂行する。データ分離ユニット１２によって分離されたユーザデータは、出力バッファ１４に一時格納され、続いて、モジュール３のデータ出力インタフェース１５を介して出力される。
【００４７】
メディアアクセスコントローラ１０とメディアアクセスコントローラ１１との間には、さらに、データ埋め込みユニット１３が設けられている。メディアアクセスコントローラ１１からデータ埋め込みユニット１３へと伝達されるデータパケットは、データ埋め込みユニット１３内のフレームパーサ（ＸＣＰ）によって解析される。ユーザデータまたは測定データが存在し、さらなる別の基準が満たされている限り、ユーザデータは、データ埋め込みユニット１３によって、受信されたデータパケットに埋め込まれる、または連結される。データパケット番号（フレーム番号）にしたがって形成された比較値と、モジュール３ｉ内に設けられている識別番号（フレームＩＤ）とが一致する場合に、モジュール３ｉは、上流に配置されているモジュール３ｉ＋１により受信されたデータパケットまたはデータフレームに、独自のユーザデータを埋め込む。データインタフェース１６を介して入力されたユーザデータは、ユーザデータ一時記憶装置１７に一時格納され、比較値とデータパケット番号とが一致する際に、それぞれのデータパケットに連結される、または埋め込まれる。
【００４８】
ＥＰＧＡユニット３Ｃは、さらに、データパケット生成器１８を含んでいる。データパケット生成器１８は、その内部に含まれる送受信機３Ｂの代替としてのマルチプレクサを介して、メディアアクセスコントローラ１１へと接続されることが可能である。モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎ内では、データパケット生成器１８が作動される。すなわち、図３に示される、データパケット生成器１８内のマルチプレクサ１が切り替えられる。したがって、モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎのメディアアクセスコントローラ１１は、もはや、外部から接続７を介してデータパケットを獲得せず、最終モジュール３−Ｎのデータパケット生成器１８により生成されるデータパケットを獲得する。データパケット生成器１８は、ユーザデータを含まない空のデータパケットを生成する。各データパケットは、制御データまたはヘッダデータを含んでおり、調整可能な周波数で、最終モジュール３−Ｎのデータパケット生成器１８により生成される。空のデータパケット内に含まれる制御データは、特に通し番号が振られた、一義的なデータパケット番号を含んでいる。データパケット生成器１８は、特に、ＮＩＯＳ  ＩＩプロセッサ１９によって構成される。その際、データパケット生成器１８は、特に周期的に、ユーザデータを含まない完全なＵＤＰ／ＩＰ・イーサネットフレーム（UDP-IP-Ethernet  Frame)を生成する。
【００４９】
モジュール３は、ＮＩＯＤ  ＩＩマイクロプロセッサ１９の他に、データ記憶装置２１を接続させるための記憶装置制御部２０を含む。好適な実施形態において、同期のために、同期ユニット２２および２３、ならびに同期制御部２４を、時間モジュール２５に接続可能である。マイクロプロセッサ１９は、内部インタフェースＩＮＴを介して、データ分離ユニット１２のメディアアクセスコントローラ１１、およびデータ埋め込みユニット１３のメディアアクセスコントローラ１１に接続されている。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に基づく実時間データ伝送システムの基本的な構成要素を図式的に示している。各モジュール３はそれぞれ、データ分離ユニット１２およびデータ埋め込みユニット１３を含んでいる。モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎ内では、データパケット生成器１８−Ｎが作動されている。データパケット生成器１８−Ｎは、周期的に所定の周波数で、ユーザデータを含まない空のデータパケットを生成する。
【００５１】
図５は、図４示されるようなモジュール・チェーン４の様々な箇所における、本発明の方法の好適な実施形態のＵＤＰ／ＩＰイーサネット・データパケットの構成を示している。各ボックスに示される数値は、各データビットフィールドのビット幅を表している。
【００５２】
図５Ａに示されるように、データパケット生成器１８−Ｎは、図５Ａに示される、ユーザデータの内容を含まないＵＤＰ／ＩＰデータパケットを生成する。このようなデータパケットまたはデータフレーム（フレーム）は、イーサネット情報（Ｐｒｅ、ＳＯＦ、ＤＡ、ＳＡ、ＴｙｐｅおよびＣＲＣ）、ＩＰヘッダまたはＩＰ制御データ、および、ＵＤＰヘッダまたはＵＤＰ制御データから構成される。イーサネット・データパケットの構成は、例えば、ｗｗｗ．ｒｆｃ．ｎｅｔにおいて、ＩＰのための標準規格ＩＥＥＥ８０２．３またはＲＦＣ７９１、ＵＤＰのための標準規格ＲＦＣ７６８に示されている。ＩＰ制御データは、１６ビットで構成されるデータパケット番号（フレームＩＤ）を含んでいる。データパケット番号は、例えば、新たに生成された各データパケットの場合、データパケット生成器１８−Ｎによって１つ分増分される。これにより、データパケット番号が通し番号で振られる。その際、異なるデータパケットの数がとても大きいので、各データパケット番号は一義的に設定される。データパケット生成器１８が空のデータパケットを生成する際の周波数は、特に、モジュールのプロセッサ１９により調整可能であり、例えば１０ｋＨｚである。データパケット生成器１８−Ｎが空のデータパケットを生成する際の周波数ｆＦＧは、少なくとも、モジュール・チェーン４内の最高測定データレートと同じ高さである。調整された周波数ｆＦＧは、２つのデータパケット、または２つのフレームの間の時間的間隔を示す。モジュール・チェーン４内のモジュール３によりデータパケットに連結されるユーザデータの容量、または、データパケット内に埋め込まれることが可能なユーザデータの容量は、選択、またはこの（調整された）周波数ｆＦＧに依存する。２つのデータパケットの間、または２つのデータパケットの周期性の間の時間的間隔は、以下のように算出される。
【００５３】
【数１】
2009530934.tif 000003
・・・（数式１）
【００５４】
この時間の間に、ビットごとのビット周期（Bitdauer）が１０ｎｓの、１００メガビットイーサネットの場合、最大で、以下の数の、ＩＰ／ＵＤＰヘッダを含むビットが伝送されうる。
【００５５】
【数２】
2009530934.tif 000004
・・・（数式２）
【００５６】
データパケット生成器１８−Ｎにより生成されるような空のデータパケットは、２つのデータパケット間に設けられる、５２８ビットの間隔ＩＦＧ(フレーム間ギャップ/interframe  gap)も含めて、生成する。個々の時間駆動されないデータパケットを伝送するために、２つのデータパケットまたはフレームの間で、例えば１０００ビットの伝送等のために、時間が予約される。これにより、フレームまたはデータパケットに連結されることが可能な、最大数のユーザデータビットが生成する。
【００５７】
NutzBitsｍａｘ＝Bits  Per  Frameｍａｘ−５２８−１０００
・・・（数式３）
【００５８】
すなわち、全連結されるユーザデータのビット数、若しくは、全埋め込まれるユーザデータのビット数、または、モジュール・チェーン４のモジュール３により生成されたデータパケットに連結されるＸＰＣデータグラムのビット数、を合算する場合に、この場合の合計が、上記で示された値、すなわちユーザビット（Nutzbit）を最大で上回ってはならないということを意味している。このことは、本発明に基づくデータ伝送システムでは、モジュール３内のマスク値および識別番号の適切な選択によって、保障される。本発明の方法の好適な実施形態において、受信されたデータパケット内で識別フラグが設定されている場合に、拡張されたデータパケットを生成するために、モジュール３によって、受信されたデータパケットにユーザデータが埋め込まれる。この識別フラグは、特に１ビットによって、ＩＰヘッダのＴＯＳフィールド内で形成される。このビットの場合、例えば、ＩＰヘッダのＴＯＳフィールド内の遅延ビットが関わっている。識別フラグまたは設定された遅延ビットを用いて、受信されたデータパケットが測定データを受信するためのデータパケットか、または、マイクロプロセッサ１９によって生成されるイーサネット・データパケット等の他のイーサネット・データパケットかについて、下流に配置されているモジュール３のデータ埋め込みユニット１３が区別する。データパケット生成器１８−Ｎは、各生成されたデータパケットを用いて、ＩＤデータフィールド１内の値を１つ分増分し、自動的に、チェックサムデータフィールドＨｅａｄ−ＣＳおよびＣＲＣを計算する。このように生成されたデータパケットは、データ処理ユニット２への向かう途中に、モジュール・チェーン４内に設けられたモジュール３の、全データ埋め込みユニット１３−ｉを通る。
【００５９】
図５Ｂは、受信されたデータパケットへの、ユーザデータの埋め込みまたは連結を明らかにしている。各データ埋め込みユニット１３は、構成可能なマスク値（フレームマスク）を格納するための第１レジスタと、構成可能な識別番号（フレームＩＤ）を格納するための第２レジスタとを含んでいる。２つの値は、特に、１６ビット幅である。
【００６０】
本発明の方法の好適な実施形態において、以下の３つの条件が満たされている場合に、受信されたデータパケットのための測定データは、モジュール３により埋め込まれる、または連結される。
【００６１】
最初に、ユーザデータ、またはモジュール３のネットワークデータ（Netzdaten）が、使用可能であるかまたは存在しているかについて、データ埋め込みユニット１３によって検査される。
【００６２】
続いてデータ埋め込みユニット１３は、受信されたデータパケット内に識別フラグが設定されているか、について検査する。このために、データ埋め込みユニットは、例えば、受信されたＩＰヘッダのＴＯＳフィールド内に遅延ビットが設定されているか、について検査する。
【００６３】
続いて、比較値を生成するために、データ埋め込みユニットは、受信されたデータパケット内で受信されたデータパケット番号（フレーム番号）と、格納されたマスク値との論理結合を実行する。特に、データパケット番号（フレーム番号）と、マスク値（フレームマスク）とが、比較値の形成のために論理積で結合される。
【００６４】
【数４】
2009530934.tif 000005
【００６５】
このようにして形成された比較値フレームＩＤ’は、引き続いて、モジュール内で格納されている識別番号（フレームＩＤ）と比較される。さらに、両方の値が一致するかどうかを検査される。論理的に生成された比較値（フレームＩＤ’）と、モジュール内に格納された識別番号（フレームＩＤ）とが一致する場合、拡張されたデータパケットを生成するために、受信されたデータパケットに、モジュール３の利用可能なユーザデータが連結される、または埋め込まれる。
【００６６】
特に、図５Ｂに示されるようなユーザデータは、完全なＸＣＰデータパケットとして、イーサネット・データパケットに埋め込まれる。ＸＣＰデータグラムは、フィールドＬＥＮ、ＣＴＲ；ＰＩＤ、ＦＩＬＬ、ＤＡＱと、ユーザデータ（データ）とから構成される。データ埋め込みユニット１３は、実時間において、ＩＰヘッダ内のフィールドＴａｔａｌＬＥＮ、ＨｅａｄＣＳ、並びに、ＵＤＰヘッダ内およびイーサネットＣＲＣ内のＬｅｎｇｔｈ、を算出する。データ埋め込みユニット１３内の識別番号（フレームＩＤ）およびマスク値（フレームマスク）の構成の際に、各モジュール３について、測定データまたはユーザデータのための場所がイーサネット・データパケット内で予約されることが可能である。マスク値および識別番号（フレームＩＤ）の選択によって、データパケット内の提供される帯域幅の予約に関して様々な可能性が生じる。
【００６７】
データの連結または埋め込みは、各モジュール・チェーン４の各モジュール３内で連続して行われる。
【００６８】
図６は、実時間伝送のための本発明に基づく方法におけるタイムスロットの予約を図式的に示している。モジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎのデータパケット生成器１８は、周期的にまたは定期的に、空のＵＤＰ／ＩＰイーサネット・データパケットを生成する。その際、モジュール・チェーン４の全モジュール３が、受信されたイーサネット・データパケット内に十分な容量の測定データまたはユーザデータを埋め込める状態であるように、周期が調整されている。マスク値または識別番号（フレームＩＤ）の選択によって、異なるモジュール３について、異なる帯域幅が予約されることが可能である。帯域幅は、例えば、提供されるユーザデータの意味または周期性にしたがって予約される。図６に示される例の場合、モジュールＭ１およびＭ２によって連結されるユーザデータの容量は、モジュールＭ３、Ｍ４およびＭ５のユーザデータの容量またはボリュームよりも大きい。各イーサネット・データパケットは一義的なデータパケット番号を持っているので、各受信されたデータパケットごとに、構成されたマスク値（フレームマスク）との論理結合が変更される。マスク値（フレームマスク）および識別番号（フレームＩＤ）の適切な選択によって、可変的なタイムスロット・スキーマが実現される。測定時間検出のクロックパルスのための時間基準は、特に、測定装置またはモジュール３−ｉ内で生成される。本発明に基づく方法は、モジュール３−ｉが互いに時間的に同期していること、すなわち、全モジュール３のためのローカル・時間基準が正確に同一に稼動することを前提としていない。いずれにせよ、異なるモジュール３の測定データが時間的に対応して割り当てられることが可能であるように、各ローカル時間基準の同期が特に設けられている。同期は、モジュール３のローカル時間基準が、駆動時間にわたってばらばらに稼動しないことを保障する。ローカル時間基準の最大の絶対差は、特に１ｍｓより小さい。
【００６９】
図７は、相互に直列に接続されたモジュール３の間でのデータの伝送ための、本発明に基づく方法の機能形態を解説する、簡単なフローチャートを示している。図７は、モジュール・チェーン４のモジュール３−ｉによる、ユーザデータの埋め込みまたは連結を示している。ステップＳ−０においてモジュール３−ｉがデータパケットを獲得する場合、次にステップＳ１では、データ埋め込みユニット１３によって、データパケットの制御データ内に設けられている識別フラグが設定されているかについて検査される。識別フラグは、データの埋め込みが許可されていることを示している。識別フラグが設定されている場合、データ埋め込みユニット１３は、続いてステップＳ２において、データパケット番号にしたがって形成された論理的な比較値と、モジュール内で構成された識別番号（フレームＩＤ）とが一致するかどうかについて検査する。このために、データパケット番号は、比較値として形成するための構成されたマスク値と、特に論理積で結合され、続いて、識別番号と比較される。比較値が識別番号と同一である場合、データ埋め込みユニット１３は、続いてステップＳ３において、測定データがモジュール３内に存在するか、または使用可能であるか、について検査する。測定データがモジュール３内に存在する、または使用可能である場合には、ステップＳ４において、測定データまたはユーザデータが、特にＸＣＰデータグラムとして、受信されたイーサネット・データパケットに埋め込まれる、または追加される。工程は、ステップＳ５で終了する。
【００７０】
図７から分かるように、ステップＳ１、Ｓ２およびＳ３において検査される３つの条件が満たされている場合に、受信されたデータパケットに測定データまたはユーザデータが追加される。異なる条件が検査される順序は、任意である。したがって、例えば、最初に測定データが存在するかについて検査され、続いて２つの他の条件が検査されることが可能である。
【００７１】
データ埋め込みユニット１３は、モジュール・チェーン４の最終モジュール３−ｉからデータ処理ユニット２へと伝送されるデータパケットに、ユーザデータを埋め込む。逆方向において、データ分離ユニット１２は、データ処理ユニットからモジュール・チェーン４の最終モジュール３−Ｎの方向へと伝送されるデータを分離する。データ処理ユニット２からモジュール３へと伝送されるデータパケットの、制御データまたはヘッダデータによって、各モジュール３のために定められたデータパケットが検出され、データパケット内に含まれるユーザデータが、データ分離ユニット１２によって切り離される。
【００７２】
図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、実時間データ伝送のための本発明に基づく方法の機能形態を解説する、異なる例を示している。図８Ａ、８Ｂ、８Ｃにおいて、時間軸が上から下へと走っている。時間軸の左側に記載されている番号は、最終モジュール３−Ｎのデータパケット生成器１８−Ｎが生成するデータパケット、のデータパケット番号を示している。フレーム周波数、またはデータパケット周波数は、示される例の場合１０ｋＨｚである。すなわち、１００メガビット・イーサネットを介するデータ伝送の場合に、最低間隔（フレーム間ギャップ）も含めて、各連続するイーサネット・データパケット１０００００ビットが含まれることが可能である。図８Ａ、８Ｂ、８Ｃの図表において、左から右に向かって、イーサネット・データパケットの周期または長さがビット単位で示されている。各イーサネット・データパケットは、データパケット生成器によって生成される、ユーザデータを含まない空のデータパケットを含んでいる。この空のデータパケットは、約５００ビットを含んでいる。この割り当て分（約５００ビット）は、各イーサネット・データパケット内に存在する。追加的に、約２０００ビットが、２つの連続する測定データフレームの間の最低間隔、またはギャップとして設けられる。約２０００ビットのこのタイムギャップは、データストリームに、モジュール３のマイクロプロセッサによりデータ処理ユニットへと送信される他のイーサネット・データパケット、を挿入するために、設けられている。測定データ・データパケット、および、マイクロプロセッサにより生成される他のイーサネット・データパケット、の多重送信は、モジュール３のメディアアクセスコントローラ内で自動的に行われる。したがって、各イーサネット・データパケットは、示される例において、さらに、約７５００ビットのユーザデータで実現されることが可能である。
【００７３】
図８Ａ〜図８Ｃで示される実施形態において、９０個のモジュール３−ｉが設けられている。９０個のモジュール３−ｉはそれぞれ、８個の測定チャネルを有している。
【００７４】
最初の１０個のモジュール３は、データ収集レートが１０ｋＨｚである。連結されるＸＣＰデータグラムの長さは、以下のように算出される。
【００７５】
64bit［XCP  overhead］＋32bit［Zeitstempel(タイムスタンプ)］＋（8*16bit）［Messdaten(測定データ)］=224bit
・・・（数式５）
【００７６】
さらなる２０個のモジュール３は、示される例において、収集レートが１ｋＨｚである。ＸＣＰデータグラム長も同様に、各モジュールについて２２４ビットである。残りの６０個のモジュール３は、収集レートが１０Ｈｚである。ＸＣＰデータグラム長も同様に、各モジュールについて２２４ビットである。
【００７７】
最初に、示される例において、最初の１０個のモジュール３のための帯域幅が予約される。最初の１０個の各モジュール３は、データ収集レートが１０ｋＨｚである。このモジュール３の測定データ周波数は、データパケット生成器１８−Ｎが空のデータパケットを生成する際の周波数に相当する。したがって、データパケット生成器１８−Ｎにより生成される各イーサネット・データパケット内に、このモジュールのユーザデータのための場所が予約される必要がある。したがって、この最初の１０個のモジュール３すべてのデータ埋め込みユニット１３は、以下の値によって構成される。
【００７８】
Maskierungswert（マスク値；frame  mask）＝Identifizierungsnummer（識別番号；frame  ID）＝00000000  00000000（２進値）
・・・（数式６）
【００７９】
したがって、論理結合が、すなわち、
（frame  mask）AND(frame  number)=frame  ID  ・・・（数式７）
が、これらのモジュールの各データパケット番号のために達成される。図８Ａに示されるデータパケットは、同時に全データパケットを介して分配される、５００ビットの空のデータパケットとユーザデータとから構成される。
【００８０】
図８Ｂは、データ収集レートがそれぞれ1ｋＨｚのさらなる別の２０個のモジュールのために、ユーザデータの場所が予約された場合の状況を示している。このために、示される例の場合、各８個のデータパケット内に、ユーザデータを獲得するための場所が予約される。その際、論理式が、すなわち、
（00000000  00000111）AND（Frame-Number）=（00000000  00000001）・・・（数式８）
が、データパケット番号１、９、１９等の各データパケットのために達成される。
【００８１】
図８Ｂの斜線部は、２０個のさらなる別のモジュール３のために予約された帯域幅を反映している。
【００８２】
図８Ｃは、１０Ｈｚのデータ収集周波数で稼動する６０個のモジュール３のための場所が、引き続いて予約された後の状況を示している。
【００８３】
データフレーム１には、３個のさらなる別のモジュールのための場所が発生する。この３つのさらなる別のモジュール３は、以下の構成値を獲得する。
Frame  ID=00000000  00000001
Frame  Mask=00000001  11111111
（Frame  Mask）AND（Frame  Number）=frame  ID
【００８４】
上記の構成値は、データパケット番号１、５１３、１０２５等のデータパケットのために達成される。
【００８５】
１０Ｈｚのデータ収集周波数で稼動する、残りの５７個のデータモジュール３について、データパケット番号２、５１４、１０２６等のデータパケット内で、場所または帯域幅が予約される。
【００８６】
このために、これらモジュール３には、以下の構成値が与えられている。
Frame  ID=00000000  00000010
Frame  Mask=00000001  11111111
【００８７】
５７個のモジュールの２３個のユーザデータは、データパケット番号２、５１４、１０２６の第２データパケットに合致し、データパケット番号３、５１５、１０２７のデータパケットに装入される。これらモジュール３は、以下の構成値を獲得する。
Frame  ID=00000000  00000011
Frame  Mask=00000001  11111111
【００８８】
最後に、６０個のモジュールのうち１１個のモジュールが残る（５７−２３−２３＝１１）。これらのモジュールのために、データパケット番号４、５１６、１０２８等のデータバケット内に、場所が予約される。
【００８９】
図８Ａ、８Ｂ、８Ｃで示される図表には、対応する帯域幅の予約が斜線部で示されている。データパケット内のモジュール３の個々のＸＣＰデータグラムの位置は、任意であることが可能であり、モジュール・チェーン４内の対応するモジュール３の位置に依存する。
異なるモジュール３のための帯域幅の割り当ては、構成されたマスク値（フレームマスク）および識別番号（フレームID）を用いて行われる。
【００９０】
これら２つの値の適切な選択によって、データパケット番号に関する周期性が、場所または帯域幅の予約のために調整される。本発明の一実施形態に基づく方法の好適な実施形態において、構成可能なマスク値（フレームマスク）の範囲が、以下のように制限される。すなわち、値が、１６ビットで構成される２進値（Binaerwert）において、１が右側に並ぶように、制限される（０００００００００００００００１、００００００００００００００１１、０００００００００００００１１１等）。これは、図１０に示されるマスク値１、３、７、１５、３１に相当する。簡略化するために、図１０では、５ビット幅の値を有するスキーマが示されている。図１０から分かるように、マスク値（フレームマスク）の選択により、周期性が設定されることが可能である。例えば、frameMask＝１のために、各４番目のデータパケット内にユーザデータのための場所が予約されている。あるいは、frameMask＝７のために、各８番目のデータパケット内にユーザデータのための場所が予約されている。タイムスロットのために、２ｎのデータバケット間隔も実現可能である。その際、ｎは、２進値で示された、マスク値（フレームマスク）の１が右側に並んでいる部分の帯域幅に相当する。識別番号（フレームＩＤ）の値は、図１０から分かるように、識別番号の値に対応するフレームまたはデータパケットの数の分だけ、タイムスキーマを移動する。
【００９１】
図９は、５ビット幅の全マスク値（フレームマスク）の状況を例示している。マスク値および識別番号のための全値が許可される場合、異なるモジュール３に対してタイムスロットを分配するために異なる可能性が生じる。
【００９２】
本発明の一実施形態に基づくデータ伝送方法は、物理的な伝送媒体としてイーサネットが利用されることを前提としない。さらに、本発明の一実施形態に基づく方法は、ユーザデータプロトコルとしてのＸＣＰにも限定されない。原則的に、本発明の一実施形態に基づく方法は、全二重通信方式での駆動が可能な、各物理的伝送媒体において利用可能である。
【００９３】
好適な実施形態において、受信されるデータパケット内に含まれるデータパケット番号（フレーム番号）と、モジュール３内で構成されたマスク値（フレームマスク）との論理結合によって、比較値が形成される。
【００９４】
代替的な実施形態において、比較値が、データバケット番号そのものによって形成される。この実施形態の場合、各モジュール３内に番号を含むリストが格納されている。到着するデータパケットのデータパケット番号は、モジュール３によって、このリストのエントリと比較される。データパケット番号と格納された番号が一致する場合に、拡張されたデータパケットを生成するために、モジュール３によって、受信されたデータパケットに、ユーザデータが連結される、または埋め込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
以下では、本発明に基づく方法および本発明に基づく実時間データ伝送システム、ならびに。実時間データ伝送のための本発明に基づくモジュールの好適な実施形態が、本発明の基本的な特徴を解説するための添付の図に関連して記載される。
【図１】従来技術に基づくイーサネット・フィールドバスシステムを示している。
【図２】相互に直列に接続された複数のモジュールを有する、本発明に基づく実時間データ伝送システムの可能な実施形態のブロック図を示している。
【図３】実時間データ処理のための本発明に基づくモジュールの実現の可能な構成図を示している。
【図４】本発明に基づく実時間データ処理システムの機能形態を解説するブロック図を示している。
【図５】本発明の方法の好適な実施形態において使用される、データ処理ユニットへ測定データを伝送するためのイーサネット・データパケットを解説するデータ図を示している。
【図６】実時間データ伝送のための、本発明に基づくタイムスロット方法を解説するデータ図である。
【図７】相互に直列に接続されたモジュール間でのデータ伝送のための、本発明に基づく方法の可能な実施形態のフローチャートを示している。
【図８Ａ】実時間データ伝送のための本発明に基づく方法のタイムスロットの割り当てを解説する例を示している。
【図８Ｂ】実時間データ伝送のための本発明に基づく方法のタイムスロットの割り当てを解説する例を示している。
【図８Ｃ】実時間データ伝送のための本発明に基づく方法のタイムスロットの割り当てを解説する例を示している。
【図９】５ビット長のマスク値のための本発明に基づく方法に基づく、タイムスロットの割り当ての実現の可能な例を示している。
【図１０】実時間データ伝送のための本発明に基づく方法に基づく、タイムスロット割り当ての際の周期性の調整を説明するための、図９に記載されたマスク値の選択を示している。
【図１】
2009530934.tif 000006
【図２】
2009530934.tif 000007
【図３】
2009530934.tif 000008
【図４】
2009530934.tif 000009
【図５Ａ】
2009530934.tif 000010
【図５Ｂ】
2009530934.tif 000011
【図６】
2009530934.tif 000012
【図７】
2009530934.tif 000013
【図８Ａ】
2009530934.tif 000014
【図８Ｂ】
2009530934.tif 000015
【図８Ｃ】
2009530934.tif 000016
【図９．１】
2009530934.tif 000017
【図９．２】
2009530934.tif 000018
【図９．３】
2009530934.tif 000019
【図９．４】
2009530934.tif 000020
【図９．５】
2009530934.tif 000021
【図９．６】
2009530934.tif 000022
【図９．７】
2009530934.tif 000023
【図９．８】
2009530934.tif 000024
【図９．９】
2009530934.tif 000025
【図９．１０】
2009530934.tif 000026
【図９．１１】
2009530934.tif 000027
【図９．１２】
2009530934.tif 000028
【図９．１３】
2009530934.tif 000029
【図９．１４】
2009530934.tif 000030
【図９．１５】
2009530934.tif 000031
【図９．１６】
2009530934.tif 000032
【図９．１７】
2009530934.tif 000033
【図９．１８】
2009530934.tif 000034
【図９．１９】
2009530934.tif 000035
【図９．２０】
2009530934.tif 000036
【図９．２１】
2009530934.tif 000037
【図９．２２】
2009530934.tif 000038
【図９．２３】
2009530934.tif 000039
【図９．２４】
2009530934.tif 000040
【図９．２５】
2009530934.tif 000041
【図９．２６】
2009530934.tif 000042
【図９．２７】
2009530934.tif 000043
【図９．２８】
2009530934.tif 000044
【図９．２９】
2009530934.tif 000045
【図９．３０】
2009530934.tif 000046
【図９．３１】
2009530934.tif 000047
【図１０．１】
2009530934.tif 000048
【図１０．２】
2009530934.tif 000049
【図１０．３】
2009530934.tif 000050
【図１０．４】
2009530934.tif 000051
【図１０．５】
2009530934.tif 000052
【国際調査報告】
2009530934.tif 000053
2009530934.tif 000054
2009530934.tif 000055
2009530934.tif 000056
2009530934.tif 000057
2009530934.tif 000058