(57)【要約】ネットワーク内における情報伝送装置及び方法であって、ネットワーク内に少なくとも１つの第１及び第２ネットワークノードを含み、少なくとも第１のネットワークノードこのネットワークノードに対して外部のアプリケーションと接続され、アプリケーション内でクロックが提供され、少なくとも１つのネットワークノードにおいて、少なくとも１つの第２ネットワークノードへ情報を伝送するために、このネットワークノード内でアプリケーションのクロックが利用される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク内における情報伝送方法であって、前記ネットワーク内に少なくとも１つの第１及び第２ネットワークノードを含み、少なくとも前記第１ネットワークノードが前記ネットワークノードに対して外部のアプリケーションと接続され、前記アプリケーション内でクロックが提供され、
少なくとも１つのネットワークノードにおいて、少なくとも１つの第２ネットワークノードに情報を伝送するために、このネットワークノード内でアプリケーションのクロックが利用されることを特徴とする、ネットワーク内における情報伝送方法。
【請求項２】
クロックを提供するアプリケーションと接続される全てのネットワークノードは、前記アプリケーションの前記クロックを利用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
全てのアプリケーションの前記クロックは、予め定めることのできる許容誤差内で等しいことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
データレートを有するデータがアプリケーションからネットワークノードに伝送され、
クロックを求めるために、前記データは、予め定めることのできるサンプリング周波数でサンプリングされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
サンプリング周波数が、少なくともデータレートの２倍に相当することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ネットワーク内における情報伝送装置であって、前記ネットワーク内に少なくとも１つの第１及び第２ネットワークノードを含み、インターフェイス手段が設けられ、前記インターフェイス手段は、前記ネットワークノードに対し少なくとも前記第１ネットワークノードが外部のアプリケーションに接続されるように形成され、前記アプリケーション内でクロックが提供され、
少なくとも第１ネットワークノード内にクロック伝送手段が設けられ、前記クロック伝送手段は、情報を少なくとも１つの第２のネットワークノードへ伝送するために、このネットワークノード内でアプリケーションのクロックが利用されるように形成されていることを特徴とする、ネットワーク内における情報伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の、ネットワーク内における情報伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
システム内で、種々のコンポーネントは、通常クォーツから導き出される、専用のクロックジェネレータを有している。しかし、同期データを連続的に交換する場合、例えば、ＤＥ１０２２３００７Ａ１（特許文献１）及びＤＥ１０３０７７４９Ａ１（特許文献２）に記載されているように、ＭＯＳＴバスにおいて、あるいはまたＳＡＶＥのための多数決構造（Voting-Structure）に設けられているように、受信したデータは送信者（マスター）のクロックで処理される。この目的のために、クロックはデータから回収される（例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）によって）。各スレーブは、ネットワークノード内のこのクロックによって内部で作動し、その後このクロックとも同期して、環状ネットワーク内で再びデータを送信する。スレーブは、この一連の動作において必ずしもクォーツを必要としないが、再コンフィグレーションの場合、あるいはマスター自体が故障した場合にマスター機能を引き受ける可能性を有する場合に、このネットワークノードにクォーツが設けられていなければならない。最も好ましくない場合においては、全てのノードがＰＬＬもクォーツも必要とする。
【０００３】
ＭＯＳＴシステムを運転開始する場合、及び各コンフィグレーション変更（マスターの交替、バスシステムの閉鎖または開放等）の場合にも、次に切換えられるスレーブあるいはネットワークノードのＰＬＬは、データ内に暗号化されて一緒に供給されるクロック周波数に整定時間を経て定まらなければならない。これは特に、ＳＡＶＥのために設けられているような、安全上重要なアプリケーションにおいて、極めて深刻な問題である。というのは、マスターが故障した場合に、ＰＬＬが整定時間を経て定まりデータ交換が再び機能するまで、数ミリ秒待機しなければならないからである。さらに、ＰＬＬは、クリティカルなアナログの切替え素子であって、レイアウト内に設けられている実現テクノロジーに適合され、かつ縮小（シュリンク、shrink）できない。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２２３００７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３０７７４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、ＰＬＬを完全にまたは少なくとも節約し、あるいは少なくともＰＬＬに対する要求（例えばジッタ、整定時間等）を、場合によっては最も簡略化された駆動条件（例えば、ジッタなしの一定のインプット周波数）のもとで減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項に記載の方法及び装置によって解決される。
【０００７】
そのために、本発明は、好ましくは、ネットワーク内における情報伝送方法及び対応する装置を示し、ネットワーク内に少なくとも１つの第１及び第２ネットワークノードを含み、かつ少なくとも第１のネットワークノードがこのネットワークノードに対して外部のアプリケーションと接続されており、アプリケーション内でクロックが提供され、好ましくは少なくとも１つのネットワークノードにおいて、少なくとも１つの第２ネットワークノードに情報を伝送するために、このネットワークノード内のアプリケーションのクロックが利用される。
【０００８】
また、好ましくは、クロックを提供するアプリケーションと接続されている全てのネットワークノードが、アプリケーションのこのクロックを利用する。
【０００９】
好ましくは、全てのアプリケーションのクロックあるいはクロック周波数は、予め定めることのできる許容誤差内で等しく、あるいは、少なくともクロックから適切なディバイダによって獲得することのできる同一の基本周波数の整数倍である。
【００１０】
好ましくは、データレートを有するデータがアプリケーションからネットワークノードに伝送され、クロックを求めるために、このデータが、予め定めることのできるサンプリング周波数でサンプリングされる。また、サンプリング周波数は、少なくともデータレートの二倍に相当するか、あるいは、エラーを回避するためにさらに高く、例えば数倍に選択されることによって予め定められる。
【００１１】
他の利点と好ましい形態が、明細書と請求項の特徴とから明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に示す図を用いて、本発明について詳細に説明する。
【００１３】
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明の対象に関し、係る実施例に限定されないことは言うまでもない。同様に、各実施例の全ての特徴は、他の特徴とそれぞれ組み合わせることができ、係る組み合わせについても限定されないことは言うまでもない。
【００１４】
図１は、例えば４つのネットワークノード１０１〜１０４を有するＭＯＳＴ配列（arrangement）内のネットワーク１００を示している。これらネットワークノードは、それぞれレシーバまたは受信器配置１０５〜１０８と、トランスミッター配置または送信器配置１０９〜１１２とを含む。ネットワークノードまたはノード１０１、１０２及び１０４は、アプリケーション（Applikation、またはAnwendungen）１１３、１１４及び１１５と接続されており、それらのアプリケーションは、例えばクォーツ等のクロック手段を含むか、あるいは接続されている。それぞれのアプリケーションは、クロック調整を含み、そのクロック調整によってクロックあるいはクロック周波数ｆをインターフェイス１１７、１１８及び１１９を介して提供することができる。ネットワークノード１０３は、例えば、クロック調整及び／またはクロック源を含まないため、アプリケーション１１６からクロックを受け取らない。
【００１５】
接続１２５、１２０、１２１及び１２２を介して、ノードは互いに接続されている。その際、ネットワークノード１０３は、接続１２１ａを介してクロックを取得するＰＬＬを含み、ＰＬＬによってクロックの同期を調整する。
【００１６】
ネットワークノード１０１内に示すように、符号１２３によってワードまたはバイトが、符号１２４によって枠またはフレームが検出あるいは算出され、新しいワードあるいは新しい枠またはフレームが認識されることにより、枠構造またはフレーム構造は計数手段によって検出可能である。その際、新しいワードは、単純に、一般的にワードの受信中必要とされるクロック周期に該当する数が計数されることにより、受信器自体の中のビットカウンタによって定められる。プレアンブルの認識、すなわちフレームの開始、あるいは予め固定的に定められた数のフレームの後で周期的に受信される、特にはっきりとしたプレアンブルの受信によって、ネットワーク内の幾つかのまたは全ての計数手段が初期値にセットされる。
【００１７】
図２は、他のネットワークノード２００、例えば、ここでも４つのネットワークノード２０１〜２０４を有するＳＡＶＥを示す。ここには、ＤＥ１０２２３００７Ａ１に示される接続構造が示されており、はっきりとこの明細書に取り入れられている。ここで、各ノードは、各接続のために受信モジュールまたはレシーバ２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃと２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃと２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃとを有している。各ネットワークノードは、トランスミッターまたは送信器モジュール２０９〜２１２を有している。ここでもアプリケーション２１３〜２１６が対応づけられているが、ここではすべてが対応するクロック発生器、例えばクォーツまたはＶＣＯを有している。
【００１８】
接続２１７〜２２０を介してそれぞれのクロック周波数ｆが伝送される。その場合に、アプリケーションが周波数ｆのみを提供するノード（ここでは、例えば２０１、２０２、２０４）内にＰＬＬが設けられている。２０３には、後で詳しく説明するようにｋ＊ｆが可能であるため設けられていない。
【００１９】
ここでも、ワードまたはバイト２２３とフレーム２２４とを計数するために、フレーム認識手段２２３及び２２４が設けられている。
【００２０】
図３には、図１及び２に示すＭＯＳＴ／ＳＡＶＥのためのフレーム構造が記載されている。ここで、マスターが、同期データのサンプリング周波数に同期してフレームを送信する。図示されているのは、プレアンブルＳＯＦ（Start of Frame）、データまたは情報Ｄ／Ｉ（ＳＡＶＥの場合には、例えばＣＲＳ（Cyclic redundancy Check）とノードのネットワークステータス情報も有する）、選択的なバイトのコントロールフレームＣＦ、ＥＯＦ（End of Frame、場合によっては付加的なネットワーク情報を有する）及びフルバイトＦＢである。
【００２１】
通常の実現においてはデータからクロックを回収するために利用しなければならない、ＰＬＬを省くことができる（ＭＯＳＴ、ＳＡＶＥ）。ＰＬＬを省くことが、より単純なコード化を許す。Ｂｉ周波数コード（ＭＯＳＴ、ＳＡＶＥ）の代りに、明らかにオーバーヘッドが小さいコード化も可能である。というのは、ＰＬＬの同期化のために必ずしも頻繁な側面が必要とされないからである。接続されているアプリケーションが、インターフェイスを介してＭＯＳＴ／ＳＡＶＥノードへ小さい周波数を有するクロック信号しか提供しない場合には、クロック増倍のためにＰＬＬが必要となるが、ＰＬＬにはずっとわずかな要求しか課されず（ジッタ補償、整定特性）、データのコード化は何の役割も果たさず、マスター交替の場合においても、新たに整定期間をおく必要はない。
【００２２】
ＳＡＶＥの例、即ち図２：
多数決（Voting）の目的でデータを交換する場合に、各ネットワークノード（ＳＡＶＥｎｏｄｅ）と接続されたアプリケーションは、必然的に専用のクォーツによる専用のクロック発生を有している。このクロックは、インターフェイスに引き渡される場合には、ＳＡＶＥノードによっても利用することができる。多数決の場合には、同種のノードである確率が高いので、同じクロック周波数を使用することは容易に想到される。本発明に基づいて、入力データは、各ノード内でデータレートｄの整数倍ｋでサンプリングされ（ｋ＝１、２、３、４、…）、ｋ＊ｄとサンプリング周波数の間の偏差は、送信器と受信器の間のクォーツの不正確さに相当する。ここで、データレートとは、コード化されたビットの速度である。データレートが２２．５Ｍｂｉｔ／ｓである場合、データを再現するために、ｂｉ周波数コード化されたデータは、正確に４５ＭＨｚの同期サンプリングでサンプリングされる。サンプリング周波数がデータレートに正確に同期していない場合には（クォーツによって提供され、データから回収されないために）、歪曲が生じる。オーバーサンプリングによって（例えば約１８０ＭＨｚにおいてファクター４で）同期が存在しない場合でも、受信器内のデータの確実な認識が保証される。その場合常に、３〜５の同じ値が、そしてその後他のレベルの３〜５の同じ値が順次サンプリングされなければならず（１が存在する場合）、あるいは０が存在する場合には、７〜９の同じ値が順次サンプリングされなければならない。その場合、送信器周波数と受信器周波数との間の許容誤差が十分に小さいことが前提とされる。詳細化されたクォーツ許容誤差によって、約１％の比が問題なく達成できる。送信されたデータのビットの長さが、サンプリング周波数の７〜９クロックにコピーされる。その場合、このビット長さは、ファクターｋに従って比較的解像度が小さいにもかかわらず、データから一義的に定められる。ビット境界に同期化させることによって、高いサンプリング周波数で駆動されるビットカウンタが同期されるが、ビット境界に達した場合に１だけさらに計数される。
【００２３】
受信器のビットカウンタは、ちょうどワード／バイトの全てのビットが確実に受信されたとき（ちょうどノード内のワードカウンタがカウントアップされるとき）に、同期化パルスによってそのバイトまたはワードを処理するために解放する。ＲＡＭ内にワード／バイトを内部格納するために重要である。データパケット（ＭＯＳＴ及びＳＡＶＥにおいては、パケット＝フレーム）の最後に、既知の内容（例えばゼロ）を有する付加的なフルバイトが送信される。その後、受信器に比較して、場合によっては高い送信周波数が補償される。フルバイトの必要な数は、データパケットの長さとの組合わせにおいてクォーツの可能な許容誤差から得られる。リング状の構造内でデータを連続的に送信する場合、受信したデータは、ノード内で処理された後受信器のクロック周波数で次のノードへ送信される。フルバイトの送信は、新しいデータパケットが受信された場合即座に打ち切られる。これは、各データパケットが、データワードに相当しないはっきりとしたビットパターン、プレアンブルＳＯＦで開始されるため、可能である。
【００２４】
逆に、プレアンブルが受信されるまで、フルバイトＦＢの送信が続行される。データの送信の間にプレアンブルが受信された場合、あるいはｘのフルバイト（ｘ＞明細化された境界）の送信後にプレアンブルがない場合に、エラーが報告される。アプリケーションが高いサンプリング周波数ｋ＊ｆでなく、ノーマルな周波数ｆのみを供給する場合には、周波数を倍増させるＰＬＬがＳＡＶＥノード内に必要である（図２、ノード２０１、２０２及び２０４）。
【００２５】
ＭＯＳＴの例、即ち図１：
原理的にＳＡＶＥと同様であるが、クォーツのないノードも存在する可能性があり、その場合にはそのノードにＰＬＬが設けられる（混合駆動）。図１、ノード１０３を参照。同期データを送信するため（例えばオーディオ）、マスターはフレームをサンプリング周波数に同期して伝送しなければならない。そのために、マスタークロック周波数との組合わせにおいてフレーム当たりのバイトの数（マスターによって送信されるフルバイトを含めて）が、正確に定められる。
【００２６】
本発明に基づく解決によって初めて、高いリアルタイム要求を有する安全上重要な解決のために、ＳＡＶＥを使用することが可能になった。従来は、マスターが故障した場合には、ネットワーク周波数へのＰＬＬの長い整定時間を見込まなければならなかった。従ってこの原理は、これまでどこでも使用できるものではなかった。
【００２７】
ＭＯＳＴに類似した解決策のために、ＰＬＬは、条件を満たすクロックが存在するところに、使用することができる。従って余り複雑でないコード化も可能である。
【００２８】
本発明は、複数のコンポーネントによって多数決が実施されるところではどこでも、ステア−バイ−ワイヤ及び他の全てのｘバイ−ワイヤ−システムに用いられることができる。それにより、安全上重要なシステム（自動車、航空機、鉄道、…）内での広範な使用が拓かれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ネットワーク配置、特にＭＯＳＴ配置を示し、その配置において本発明によれば、少なくとも１つのＰＬＬを省くことができ、あるいはずっと簡単に取り扱うことができる。
【図２】同様にネットワーク配置、ここでは特にＳＡＶＥ配置を示し、その配置において本発明によれば、少なくとも１つのＰＬＬを省くことができ、あるいはずっと簡単に取り扱うことができる。
【図３】ネットワークを介して情報を伝送するための、例えばＭＯＳＴまたはＳＡＶＥのためのフレーム構造の例を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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