Verfahren zur Vergabe von Timeslots

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem eine Mehrzahl von Knoten aufweisenden drahtlosen vermaschten Netz, wobei jeder Kommunikationsrelation zwischen den Knoten ein fester Zeitschlitz mit einer Ordnungszahl zugewiesen wird und die Kommunikationsrelationen in der Reihenfolge dieser Ordnungszahlen durchgeführt werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein drahtloses vermaschtes Netz mit einer

Mehrzahl von Knoten für die Übertragung von Datenpaketen, wobei jeder

Kommunikationsrelation zwischen den Knoten ein fester Zeitschlitz mit einer Ordnungszahl zugewiesen ist und die Kommunikationsrelationen in der

Reihenfolge dieser Ordnungszahlen durchgeführt werden.

Bei vermaschten oder auch Mesh-Funknetzen dienen Netzwerkknoten nicht nur als Endpunkte, z. B. als Messwertaufnehmer, sondern zugleich dazu, die Daten anderer Knoten weiterreichen bzw. routen zu können. Auf diese Weise wird die Reichweite des Netzwerkes über die Funkreichweite des einzelnen Knotens hinaus erweitert. Bekannt sind solche Lösungen etwa aus der

DE 10 2009 052 573 oder der DE 10 2010 033 928. Bei der Inbetriebnahme eines solchen Netzes erhält jede Kommunikationsrelation einen festen Zeitschlitz

(Timeslot), innerhalb einer übergeordneten Timeslotperiode. Es gibt bei der Funkkommunikation in vermaschten Netzen stets nur eine einzige Kombination zu einer Zeit. Bei bisher bekannten Lösungen erfolgt die Zuweisung der Timeslots während der selbstgesteuerten Inbetriebnahme des Netzwerkes unter

Inkaufnahme von Zeitverzögerungen in nicht zufrieden stellender Geschwindigkeit und unter unzureichender Ausnutzung der Netzgeometrie. Damit stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem vermaschten Netz und ein solches Netz zu schaffen, das eine Abarbeitung der Kommunikationsrelationen auf besonders effektive und damit zeitsparende Weise ermöglicht.

Verfahrensgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass jedem

Zeitschlitz ein korrespondierender Zeitschlitz zugewiesen wird, in dem Sender und Empfänger vertauscht sind, wobei die Zuweisung des korrespondierenden

Zeitschlitzes nach der Maßgabe erfolgt, dass der jeweils nächst niedrigen

Ordnungszahl für einen Zeitschlitz die jeweils nächst hohe Ordnungszahl für den korrespondierenden Zeitschlitz zugewiesen wird.

Es gilt, die vielen in einem solchen Netz denkbaren Kombinationen nacheinander auf effektive Weise in einer vorgegebenen und besonders

zweckmäßigen Reihenfolge zu genau festgelegten Zeitpunkten abzuarbeiten. Dabei wird jedem Zeitschlitz ein korrespondierender oder auch Parallelzeitschlitz zugewiesen, indem Sender und Empfänger vertauscht sind. Zeitschlitz und korrespondierender Zeitschlitz werden dann so aufeinander abgestimmt, dass der jeweils niedrigsten Ordnungszahl für einen Zeitschlitz die jeweils höchste

Ordnungszahl für den korrespondierenden Zeitschlitz zugewiesen wird. Dank dieser erfindungsgemäßen Nummerierung können sämtliche

Kommunikationsschritte in einem einzigen Zyklus abgewickelt werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsreihenfolge stellt dabei sicher, dass die ersten Kommunikationsrelationen auf dem Hinweg vom Master- in Richtung Slaveknoten den letzten auf dem Rückweg entsprechen und dass sich dazwischen

gewissermaßen gespiegelte Paare ausbilden. Einem niedrigeren Zeitschlitz wird ein höherer paralleler Zeitschlitz zugewiesen, einem höheren Zeitschlitz ein vergleichsweise niedriger paralleler Zeitschlitz. Die Reihenfolge der einzelnen Datenpakete entspricht genau der Nummerierung, wobei die Paare aus Zeitschlitz und korrespondierendem Zeitschlitz in vorteilhafter Weise so aufeinander abgestimmt sind, dass eben die Geometrie des Netzes berücksichtigt bzw. optimal ausgenutzt wird. In der Natur von vermaschten Funknetzen liegt es, dass stets von Knoten zu Knoten kommuniziert wird, beispielsweise können keine Knoten übergangen werden. Die Reihenfolge ergibt sich dabei so, dass eine Kommunikationsrelation, die auf dem Hinweg vom Master- zu den Slaveknoten eine möglichst kleine Ordnungszahl zugewiesen bekommen hat, auf dem Rückweg eine möglichst hohe zugewiesen bekommt. Für Kommunikationsrelationen mit hohen Ordnungszahlen auf dem Hinweg hingegen wird die Zuordnung zu einem Paralleltimeslot mit einer vergleichsweise niedrigen Ordnungszahl angestrebt. Diese Festlegung führt zu einer schnellen und ungestörten Kommunikation in beide Richtungen. In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass die Zuweisung von Zeitschlitz und

korrespondierendem Zeitschlitz nach der Formel

Ordnungszahl korrespondierender Zeitschlitz = Anzahl der Zeitschlitze pro Zeitschlitzperiode +1 - Ordnungszahl Zeitschlitz durchgeführt wird.

Es empfiehlt sich, wenn die Zuweisung der Zeitschlitze im Rahmen der schrittweisen selbstgesteuerten Inbetriebnahme des Netzwerkes durchgeführt wird. Die Nummerierung wird beim Aufbau des Netzes zugewiesen, sobald jeweils ein neuer Knoten von den anderen Teilnehmern erkannt wurde.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Inbetriebnahme des Netzes die Zuweisung der Zeitschlitze in Abhängigkeit von der Entfernung zu dem jeweiligen Masterknoten durchgeführt wird. Dies ist insofern von Bedeutung, als die Entfernung zu dem jeweiligen Masterknoten bzw. die Anzahl und Anordnung der weiteren Slaveknoten zwischen dem betreffenden Slaveknoten und dem Masterknoten für die Nummerierung der Knoten und damit zur Festlegung der Abwicklung der Kommunikationsrelationen von maßgeblicher Bedeutung ist. Konkret sieht dies so aus, dass bei der Inbetriebnahme des Netzes in einem ersten Schritt die Zeitschlitze zu den direkt mit dem Masterknoten kommunizierenden Slaveknoten vergeben werden. Die dem Master- am nächsten liegenden Slaveknoten erhalten folglich auch die niedrigsten Ordnungszahlen, sodass sie beim Senden vom Masterknoten in das Netz als erste abgearbeitet werden. Wesentlich wichtiger ist in Hinblick auf die Vorgabe der

Geschwindigkeitsreduzierung allerdings dann, dass bei der Vergabe der

Nummerierung in Richtung Master diese Kommunikationsrelationen in

unmittelbarer Nähe zum Masterknoten die höchsten Ordnungszahlen aufweisen, sodass diese Datenverbindungen eben erst als letzte im Rahmen des Zyklus abgearbeitet werden, nachdem die dazwischen liegenden Knoten passiert sind.

Ergänzend hierzu ist vorgesehen, dass bei der Inbetriebnahme des Netzes in weiteren Schritten die Zeitschlitze zu den über weitere Slaveknoten mit dem Masterknoten kommunizierende Slaveknoten vergeben werden. Je mehr

Slaveknoten sich zwischen dem Masterknoten und dem neuen Knoten befinden, desto weiter ist naturgemäß der Abstand zwischen neuem Knoten und

Masterknoten. Insofern gilt der Grundsatz, dass die Nummerierung der

Kommunikationsrelation auf dem Hinweg vom Masterknoten weg mit steigender Entfernung von dem Masterknoten höher wird, während auf dem Rückweg vom Masterknoten aus betrachtet zunächst die weiter abliegenden

Kommunikationsrelationen durchnummeriert werden, bis die letzte Verbindung auf dem Rückweg, nämlich die zwischen dem sich in unmittelbarer Nähe des

Masterknoten befindenden Slaveknoten und dem Masterknoten selbst

durchnummeriert ist. Von einem Masterknoten ausgehend werden also zuerst die dem Masterknoten naheliegenden Knoten erkannt und nummeriert, erst danach die weiter abliegenden Knoten. Die tatsächliche Verteilung der Nummern ergibt sich also dann sowohl aus der Reihenfolge des Erkennens wie dem Algorithmus des Nummerngenerators.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird in Bezug auf das Netz dadurch gelöst, dass jedem Zeitschlitz ein korrespondierender Zeitschlitz zugewiesen ist, in dem Sender und Empfänger vertauscht sind, wobei die Zuweisung des korrespondierenden Zeitschlitzes nach der Maßgabe erfolgt, dass der jeweils niedrigsten Ordnungszahl für einen Zeitschlitz die jeweils höchste Ordnungszahl für den korrespondierenden Zeitschlitz zugewiesen ist.

Die Zuordnung der Zeitschlitze (Timeslots) führt dazu, dass ein Datenpakt idealerweise nur eine Timeslotperiode, die dem Durchlauf aller einzelnen

Timeslots entspricht, benötigt, um an sein Ziel zu kommen und zwar unabhängig davon, in welche Richtung der Datenfluss erfolgt. Maßgeblich für das Verfahren ist, dass speziell das Senden in Richtung Master auf dem Rückweg wesentlich schneller abläuft, als dies beim Stand der Technik der Fall war.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen sowie ein vermaschtes Netz geschaffen ist, die eine maßgebliche Optimierung der zeitlichen Verteilung in solch einem Netz ermöglichen. Die Geometrie eines Mesh-Netzes wird optimal ausgenutzt.

Verfahrensgemäß wird jedem Zeitschlitz ein korrespondierender oder

Parallelzeitschlitz mit vertauschtem Verhältnis Sender/Empfänger zugewiesen. Paarweise ergibt sich dann für eine jeweilige Kommunikationsrelation zwischen den Knoten, dass der nächst niedrigen Ordnungszahl für einen Zeitschlitz die jeweils nächst hohe Ordnungszahl für den korrespondierenden oder

Parallelzeitschlitz zugewiesen wird. Diese Nummerierung ist insofern vorteilhaft, da alle Kommunikationsschritte in einem einzigen Zyklus abgewickelt werden können, wobei sich die tatsächliche Verteilung der Nummern aus der Reihenfolge des Erkennens der Knoten wie dem Algorithmus des Nummerngenerators ergibt. Bei nur einer vertauschten Nummerierung muss ansonsten bis zum nächsten Zyklus gewartet werden, bevor die Kommunikation fortgesetzt werden kann. Sind gleich mehrere der Nummerierungen vertauscht und sind noch mehr

Zwischenstationen beteiligt, würde sich die verlorene Zeit noch erheblich erhöhen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 eine tabellarische Aufstellung der Nummerierung und

Figur 2 ein Funktionsschema.

Figur 1 bezieht sich auf die tabellarische Wiedergabe der Nummerierung für die einzelnen Kommunikationsrelationen. Die obere Zeile entspricht dabei den in diesem Ausführungsbeispiel zehn Timeslots ä 10 ms pro Timeslotperiode. In der zweiten Zeile, mit RX gekennzeichnet, finden sich die Knoten bzgl. der

Kommunikationsrelationen auf dem Hinweg vom Masterknoten in Richtung Netz und in der unteren Zeile für den Rückweg vom Netz bzw. von den Slave- zu den Masterknoten. Der Masterknoten wird mit M, die Slaveknoten mit den

Bezugszeichen 10-40 markiert. Paare bilden sich in der Tabelle gem. Figur 1 gem. dem erfindungsgemäßen Algorithmus von außen nach innen, d. h. unter Bezug auf die Ordnungszahlen die Paare 1 und 10, 2 und 9, 3 und 8, sowie 4 und 7. Jeder Timeslot ist also fest mit einem korrespondierenden Zeitschlitz gekoppelt, dazu muss die Anzahl der Timeslots gerade sein. Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Formel anhand diese

Ausführungsbeispiels: Sei n die Zahl dieser Timeslots für diese Timeslotperiode, so ist hier n=10. Der zum Zeitschlitz i gehörende Zeitschlitz findet sich aus n-i+1 . Ist n also =10, so ist der korrespondierende Timeslot zu dem zweiten Zeitschlitz 10-2+1 , also der neunte Zeitschlitz gem. Tabelle in Figur 1 .

Dazu zeigt Figur 2 ein Funktionsschema. Ausgehend von dem

Masterknoten M erfolgt die Durchnummerierung zu den Slaveknoten 10, 20, 30, 40. Das Datennetz 1 1 umfasst daneben Kommunikationsrelationen, die mit den Bezugszeichen 1 -4 und 7-10 versehen sind. Paarweise bilden sich dabei in dem dem Master M am nächsten positionierten Abschnitt die Kommunikationsrelationen 1 für den Hin- und 10 für den Rückweg. Aufgrund der Nähe zum

Masterknoten M erfolgt diese Nummerierung beim Aufbau des Netzes als erstes. Es schließt sich die Verbindung zwischen den beiden Slaveknoten 10 und 20 mit den Kommunikationsrelationen 2 und 9 an, die in einem zweiten Schritt nummeriert werden, weil es an dem direkten Kontakt zwischen Master M und Slaveknoten 20 fehlt. Schließlich stehen die Slaveknoten 20 und 30 über die Kommunikationsrelationen 3 und 8 und die Slaveknoten 20 und 40 über die Kommunikationsrelationen 4 und 7 in Kontakt. Diese Nummerierung erfolgt in Bezug auf Figur 2 als letzte, da der Abstand zum Masterknoten M der größte ist.