專利名稱：用以傳輸時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的以太網(wǎng)信息的通信方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信方法，當(dāng)中有多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器，并通過包含一條或以上通信信道的通信系統(tǒng)連結(jié)，每一通信信道獲配置一個(gè)或以上的智能星形耦合器。
再者，本發(fā)明關(guān)于一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信系統(tǒng)的星形耦合器，其中包括多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器。該通信系統(tǒng)包含一條或以上通信信道，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)通過通信信道互相連接，以及每一通信信道獲配置一個(gè)或以上的智能星形耦合器。
下文中提述的文獻(xiàn)列示如下[1]1989年12月12日刊發(fā)的US 5694542備有實(shí)時(shí)精確節(jié)點(diǎn)同步的松散耦合分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1996年12月18日的EP 0 658 257用以傳輸信息的通信單元和方法。1999年3月23日刊發(fā)的US 5887143時(shí)間驅(qū)動(dòng)的通信控制單元和通信。2000年6月15日的AT 407 582用以防止串?dāng)_“傻子”差錯(cuò)的備有綜合保護(hù)裝置的信息分布單元。2001年3月15日的AT 408 383分布式實(shí)時(shí)電腦系統(tǒng)內(nèi)用于多原件時(shí)鐘同步的方法和通信控制單元。2000年10月10日的奧地利專利申請(qǐng)1723/2001號(hào)分布式、容錯(cuò)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用以包容輕微偏離規(guī)格錯(cuò)誤的方法。2001年3月19日的奧地利專利申請(qǐng)429/2001號(hào)時(shí)間驅(qū)動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)用以建立事件信道的通信方法。位于統(tǒng)一資源定位器(URL)HTTP://st andards.ieee.org的電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.3。Kopetz，H.(1997).Real-Time Systems，Design Principlesfor Distributed Embedded Applications(分布式嵌入應(yīng)用程式的實(shí)時(shí)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)原理)；ISBN0-7923-9894-7.Boston.Kluwer AcademicPublishers。Sharon，O.，Spratt，M.，“A CSMA/CD compatible MAC forreal-time transmission based on varying collision intervals”(用以基于可變沖突區(qū)間作實(shí)時(shí)傳輸?shù)腃SMA/CD兼容MAC)，載于1998年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織信息委員會(huì)會(huì)議.電氣與電子工程師學(xué)會(huì)的電腦和通信學(xué)會(huì)聯(lián)席會(huì)議第7屆年會(huì).會(huì)議紀(jì)錄。電氣與電子工程師學(xué)會(huì)，1998年第3期，第3期1265至1272頁。
在過去二十年，電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.3[8]獲得廣泛接納，而由于個(gè)人電腦領(lǐng)域中以太網(wǎng)控制器擁有龐大市場，以致基于以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)價(jià)格大幅下降。雖然現(xiàn)有以太網(wǎng)協(xié)定中并無良好的實(shí)時(shí)特性，例如最低不穏定性，但由于價(jià)格方面的原因，以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理上的使用亦日益增加。
從[10]可得悉一項(xiàng)CSMS/CD系統(tǒng)，其中信息劃分為低和高的優(yōu)先性，當(dāng)兩項(xiàng)信息有沖突時(shí)，高優(yōu)先性的信息將獲優(yōu)先處理。
然而，以太網(wǎng)協(xié)定的實(shí)時(shí)特性在本文建議的程序中不能自行重大改善。
本發(fā)明的一個(gè)目的是使以太網(wǎng)信息的傳輸能具有良好的實(shí)時(shí)特性。
這目的可利用開端所述類別的方法達(dá)致，當(dāng)中按照本發(fā)明區(qū)分傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)，TT信息按傳輸器和接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間傳送，在ET與TT信息之間有時(shí)間沖突時(shí)，沖突所涉及的ET信息將會(huì)延遲或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間傳送TT信息。
再者，開端所述的目的可利用開端所述按本發(fā)明作出設(shè)定的星形控制器達(dá)致，用以區(qū)分傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)，TT信息按傳輸器和接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間傳送，就此，在ET與TT信息之間有時(shí)間沖突時(shí)，沖突所涉及的ET信息將會(huì)延遲或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間傳送TT信息。
相對(duì)于[10]所披露的“無優(yōu)先處理”解決方案，按照本發(fā)明可不必等待低優(yōu)先性信息傳輸完畢，而是低優(yōu)先性信息會(huì)被中止，以便能夠傳輸高優(yōu)先性的信息(“優(yōu)先處理”)，因此亦不必等待低優(yōu)先性信息的最長運(yùn)行時(shí)間，恒定的等待時(shí)間亦可維持于短時(shí)間之內(nèi)。
通過確保恒定遞延時(shí)間，便有可能達(dá)致高度控制的工程精確度，恒定遞延時(shí)間因而具有特別的重要性，原因是按時(shí)鐘同步理論所得知，遞延時(shí)間的變動(dòng)(即最長與最短遞延時(shí)間的差異)會(huì)令時(shí)鐘同步的精確度減低。在時(shí)鐘同步算法中可考慮使用預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間，因而不會(huì)對(duì)時(shí)鐘同步的精確度構(gòu)成影響。由于全局時(shí)間的伙粒度必須大于時(shí)鐘同步的精確度，不精確的時(shí)鐘同步將導(dǎo)致差劣的時(shí)間基準(zhǔn)。時(shí)鐘的伙粒度粗糙，導(dǎo)致事件的時(shí)間清晰度不精確。此外，遞延時(shí)間的變動(dòng)亦決定分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)分布行動(dòng)同步的精確度。
本發(fā)明令致有可能大幅改善通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)特性。這種新通信系統(tǒng)支援事件驅(qū)動(dòng)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息在單一個(gè)通信系統(tǒng)中平行運(yùn)作。在下文內(nèi)，傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息稱為ET(事件驅(qū)動(dòng))信息，而時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息稱為TT(時(shí)間驅(qū)動(dòng))信息。時(shí)間驅(qū)動(dòng)信息有恒定遞延時(shí)間和最低不穏定性。
本發(fā)明帶來下述重大經(jīng)濟(jì)利益。TT信息的最低不穩(wěn)定性，有助制定高度控制工程質(zhì)量的閉環(huán)控制回路。TT信息有助制定高精確度的全局時(shí)間。全局時(shí)間支援于獲取數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生精確的本地時(shí)間戳，令致有可能改善界面的時(shí)間規(guī)格。此外，傳統(tǒng)以太網(wǎng)控制器可無須改裝便可使用。
如恒定遞延時(shí)間是根據(jù)星形耦合器的輸出信道可清理以供傳送即將接收的TT信息來選定，則本發(fā)明的方法可以特別簡單地產(chǎn)生。
在一個(gè)實(shí)施例中，信息的一個(gè)指定段中會(huì)指示信息是一項(xiàng)TT信息還是一項(xiàng)ET信息。
再者，TT信息中可包含一個(gè)指示信息傳輸時(shí)刻的選擇性時(shí)間區(qū)段。
在本文中，如經(jīng)已通過預(yù)先規(guī)劃來確立兩項(xiàng)TT信息傳送之間須遵守的時(shí)間區(qū)間至少為恒定遞延時(shí)間，將會(huì)是一項(xiàng)有益之處。
再者，上述目的是使用開端所述的系統(tǒng)達(dá)致，即按本發(fā)明作出設(shè)定，區(qū)分傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)，并按傳輸器和接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間傳送TT信息，就此，在ET與TT信息之間有時(shí)間沖突時(shí)，沖突所涉及的ET信息將會(huì)遞延或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間傳送TT信息。
如上文所述，如所選定的恒定遞延時(shí)間，致使星形耦合器的輸出信道可在遞延時(shí)間內(nèi)清理以供傳送傳入的TT信息，將會(huì)是一項(xiàng)有益之處。
此外，可以規(guī)定信息的一個(gè)指定區(qū)段中指示信息是一項(xiàng)TT信息還是一項(xiàng)ET信息。
再者，TT信息中可包含一個(gè)指示信息傳輸時(shí)間的選擇性時(shí)間區(qū)段。
在本文中，如經(jīng)已通過預(yù)先規(guī)劃來確立兩項(xiàng)TT信息傳送之間須遵守的時(shí)間區(qū)間至少為恒定遞延時(shí)間，將會(huì)是一項(xiàng)有益之處。
在通信系統(tǒng)的一項(xiàng)實(shí)質(zhì)實(shí)施例中，規(guī)定當(dāng)傳入信息是TT信息時(shí)，將會(huì)通過一項(xiàng)配置信息向星形耦合器顯示。
在本文中，星形耦合器區(qū)分TT信息和ET信息，并按預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間傳送TT信息，當(dāng)ET信息與TT信息有時(shí)間衡突時(shí)，其將中止衡突所涉及ET信息的傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間傳送TT信息。
按規(guī)定，TT信息按時(shí)傳輸后，星形耦合器將會(huì)重新傳輸涉及衡突并被中止的ET信息。
再者，可以規(guī)定星形耦合器利用TT信息內(nèi)包含的時(shí)間區(qū)段校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
在本文中，如星形耦合器以容錯(cuò)方式，利用多項(xiàng)TT信息中包含的時(shí)間區(qū)段校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘，將會(huì)是一項(xiàng)特別有益之處。
此外，可規(guī)定星形耦合器與一組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的復(fù)制星形耦合器聯(lián)接，而該聯(lián)接是通過一個(gè)專用的單向信道進(jìn)行，在該信道上由星形耦合器傳送的所有TT信息均屬輸出形式。
此外，星形耦合器亦仍然可以按其本地時(shí)間基準(zhǔn)，檢查TT信息是否大約在傳輸時(shí)刻左右的預(yù)先已知時(shí)間窗口內(nèi)到達(dá)，而當(dāng)星形耦合器提早或延遲接收一項(xiàng)TT信息時(shí)，會(huì)把該信息列為錯(cuò)入信息，以致所有正確接收器會(huì)檢測該信息為一項(xiàng)錯(cuò)誤。
星形耦合器會(huì)把每項(xiàng)TT信息解碼，并基于其本地時(shí)間設(shè)定模塊來重新編碼。
星形耦合器閱讀TT信息一個(gè)或以上的選定區(qū)段，并于遞延時(shí)間內(nèi)檢查該等區(qū)段的內(nèi)容與通過配置信息預(yù)先傳遞至星形耦合器的已知標(biāo)準(zhǔn)是否相符。如不相符，該信息列為錯(cuò)入信息，以致所有正確接收器會(huì)檢測該信息為一項(xiàng)錯(cuò)誤。
此外亦按本發(fā)明規(guī)定通信控制器利用TT信息內(nèi)包含的時(shí)間區(qū)段，校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
通信控制器以容錯(cuò)方式，利用多項(xiàng)TT信息內(nèi)包含的時(shí)間區(qū)段校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
此外，當(dāng)信息的時(shí)間區(qū)段內(nèi)指示的傳輸時(shí)刻到達(dá)后，經(jīng)已由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電腦所執(zhí)行的應(yīng)用程式接納的TT信息，即會(huì)由通信控制器自動(dòng)傳輸。
此外，規(guī)定通信控制器區(qū)分ET和TT信息，通信控制器并把ET信息提供給與事件語義相符的本地應(yīng)用程式軟件，作為一項(xiàng)新信息存放于輪候隊(duì)列，在其中由應(yīng)用程式軟件以消耗方式閱讀，通信控制器把TT信息提供給與狀態(tài)語義相符的本地應(yīng)用程式軟件，以新的信息替代舊的信息，由本地應(yīng)用程式軟件以非消耗方式閱讀。
最后，通信控制器有兩個(gè)或以上通信信道，當(dāng)中提供同一項(xiàng)TT信息的多個(gè)完全相同副本，如一項(xiàng)有效TT信息準(zhǔn)時(shí)由該等冗余信道其中至少一個(gè)接收，該項(xiàng)通信操作即視為成功。
在下文中將參考圖解說明本發(fā)明，所顯示的圖解計(jì)有

圖1是分布式電腦系統(tǒng)連同一個(gè)星形耦合器的結(jié)構(gòu)，圖2是分布式電腦系統(tǒng)連同兩個(gè)星形耦合器的結(jié)構(gòu)，圖3是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的一般以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)，圖4是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的擴(kuò)充以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)，圖5是一項(xiàng)TT以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)，及圖6是TT以太網(wǎng)信息的一項(xiàng)TT參數(shù)區(qū)段的位陣列。
在下一節(jié)中，通過一項(xiàng)實(shí)例顯示該新方法的一個(gè)實(shí)施例，其中有四部通過兩個(gè)重復(fù)星形耦合器聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)。
圖1顯示連同一個(gè)星形耦合器的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含四個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)111、112、113和114，各有一個(gè)通信控制器121、122、123和124，每一該等控制器聯(lián)接一條雙向通信信道，并且是通過包含一條通信信道109的通信系統(tǒng)聯(lián)接。這通信信道內(nèi)設(shè)有一個(gè)智能星形耦合器101，用作中央控制通信。星形耦合器101可通過一條選擇性的獨(dú)立通信信道141來預(yù)置和觀察。
圖2顯示具有兩個(gè)星形耦合器的分布式容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)111、112、113和114，各有一個(gè)通信控制器121、122、123和124，每一該等控制器聯(lián)接兩條雙向通信信道，每一該等通信信道聯(lián)接與一個(gè)執(zhí)行通信中央控制的智能星形耦合器101和102相連。星形耦合器101可通過信道151把其信息傳輸至星形耦合器102，并可通過獨(dú)立通信信道141來預(yù)置和觀察。星形耦合器102可通過信道152把其信息傳輸至星形耦合器101，并可通過獨(dú)立通信信道142來預(yù)置和觀察。
圖3顯示按照[8]的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的一般以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)。位于7個(gè)字節(jié)長度的前同步碼301之后，有起動(dòng)定界符區(qū)段302、目標(biāo)地址303、來源地址304、信息長度或信息類型307、可變數(shù)據(jù)區(qū)段310、用以延長短信息的選擇性附加資料區(qū)段311以及幀檢驗(yàn)序列312。
圖4顯示按照[8]的標(biāo)準(zhǔn)格式的擴(kuò)充以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)。除圖3所述的區(qū)段外，區(qū)段305內(nèi)設(shè)有擴(kuò)充信息的標(biāo)識(shí)符，區(qū)段306內(nèi)設(shè)有標(biāo)簽類型區(qū)段。在標(biāo)簽類型區(qū)段內(nèi)，使用者可決定信息的優(yōu)先次序，最高優(yōu)先次序可按照本發(fā)明用作識(shí)別TT信息。上述標(biāo)識(shí)符與以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)[8]相符。務(wù)須指出的是，在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，區(qū)段305的編碼容量尚未全面使用，因而此區(qū)段亦可用作識(shí)別TT信息。
圖5顯示TT以太網(wǎng)信息的結(jié)構(gòu)。除圖4所述的區(qū)段外，在區(qū)段308引入TT參數(shù)區(qū)段，在區(qū)段309指示TT信息的選擇傳輸時(shí)刻。市場上提供的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)控制器閱讀區(qū)段308和309內(nèi)的使用者特定數(shù)據(jù)區(qū)段。在TT參數(shù)區(qū)段308內(nèi)的是有關(guān)TT信息結(jié)構(gòu)和類型的資訊。
圖6顯示TT參數(shù)區(qū)段308的位陣列的內(nèi)容。如該位設(shè)定于區(qū)段601(低排序位)，表示區(qū)段309內(nèi)的傳輸時(shí)刻載于TT信息之內(nèi)。如該位設(shè)定于區(qū)段602，表示信息來自備有精確時(shí)鐘時(shí)間的傳輸器，可用作時(shí)鐘同步。
如一部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(例如111)擬傳輸一項(xiàng)TT信息，其在信息區(qū)段306設(shè)定TT信息的編碼并傳輸信息。另一選項(xiàng)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上運(yùn)作的應(yīng)用程式軟件可在信息設(shè)定位601，并在信息的區(qū)段309內(nèi)寫入所擬的傳輸點(diǎn)，隨后即可通過以太網(wǎng)通信控制器精確地于設(shè)定傳輸時(shí)刻309自主地開始傳輸。如傳輸器設(shè)定信息位，則信息會(huì)載有特別精確的時(shí)間指示，可用作其他控制器的時(shí)鐘同步。
星形耦合器分析傳入的信息，并利用區(qū)段306決定即將到達(dá)的是一項(xiàng)TT信息還是一項(xiàng)ET信息。如為TT信息，星形耦合器基于區(qū)段303決定所擬的輸出信道，例如于圖1的節(jié)點(diǎn)114。如一項(xiàng)ET信息于此信道直接傳送，則星形耦合器會(huì)立即中止這項(xiàng)傳輸操作，并于已知恒定遞延時(shí)間內(nèi)清理通往節(jié)點(diǎn)114的信道，以供進(jìn)一步傳送剛到達(dá)的TT信息。所選定的遞延時(shí)間必須有充份長時(shí)間，以致在每項(xiàng)情況下輸出信道均可在這遞延時(shí)間內(nèi)清理，以供傳送TT信息。在TT通信的預(yù)先規(guī)劃內(nèi)，必須確保接續(xù)TT信息之間的區(qū)間大于遞延時(shí)間。在個(gè)別情況下，星形耦合器精確地觀察開始接收一項(xiàng)TT信息與開始傳輸一項(xiàng)TT信息之間的恒定遞延時(shí)間。如星形耦合器已中止傳送涉及沖突的ET信息，其可于準(zhǔn)時(shí)傳送TT信息后，重新傳輸被中止的ET信息。星形耦合器亦可如[4]所述承擔(dān)維護(hù)功能，以檢測和分離錯(cuò)誤信息，藉此防止錯(cuò)誤傳播。如一項(xiàng)在區(qū)段309的TT信息獲得傳輸時(shí)刻，則星形耦合器可檢查信息是否按照[6]大約于傳輸時(shí)刻的已知容限區(qū)間內(nèi)到達(dá)，否則信息會(huì)被拒絕。另一選項(xiàng)，是通過信道141利用預(yù)先傳輸?shù)呐渲眯畔?，將預(yù)期會(huì)接收TT信息的輸入信道和輸入時(shí)刻傳達(dá)給星形耦合器。容錯(cuò)系統(tǒng)內(nèi)這項(xiàng)資訊冗余可防止故障的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)錄入不正確的傳輸時(shí)間。由于星形耦合器基于其本身的振蕩器和其本身的電源供應(yīng)對(duì)輸出的信息編碼，傳輸器對(duì)接收器的SOS錯(cuò)誤傳送[4]會(huì)被停止。星形耦合器可根據(jù)量度TT信息開始接收時(shí)間首先校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘，并設(shè)定其時(shí)鐘以使其于此接收時(shí)刻將會(huì)接納全局時(shí)間值309，該全局時(shí)間值載于信息內(nèi)[5]。
一項(xiàng)持續(xù)的容錯(cuò)時(shí)鐘同步可實(shí)現(xiàn)如下根據(jù)區(qū)段602所標(biāo)記的每項(xiàng)同步信息，星形耦合器會(huì)決定其本地時(shí)鐘所量度的同步信息接收時(shí)刻與該信息區(qū)段309內(nèi)所載的傳輸時(shí)刻[5]之間的區(qū)間。
這區(qū)間量度接收器時(shí)鐘與傳輸器時(shí)鐘的偏差。如有多項(xiàng)該等信息存在，則有可能利用已知的容錯(cuò)同步算法計(jì)算星形耦合器時(shí)鐘的改正因數(shù)，如[9]第61頁所述。該項(xiàng)容錯(cuò)同步方法亦可于星形耦合器的硬件實(shí)現(xiàn)[1]。在一項(xiàng)容錯(cuò)系統(tǒng)[2、3]中，如當(dāng)中有與圖2相符的重復(fù)通信信道，每一星形耦合器均可通過一個(gè)專用聯(lián)接信道(星形耦合器101的為信道151，星形耦合器102的為信道152)把所有TT信息傳送至另一星形耦合器，以使當(dāng)后者本身無輸入信息到達(dá)時(shí)，亦可校準(zhǔn)其時(shí)鐘。在容錯(cuò)系統(tǒng)中，星形耦合器可在遞延時(shí)間內(nèi)，通過配置信息向其報(bào)告的準(zhǔn)則檢查信息數(shù)據(jù)區(qū)段310，以檢測傳輸器的數(shù)據(jù)區(qū)段，被檢測為錯(cuò)誤的信息不會(huì)由星形耦合器傳送。
如接收通信控制器于正到達(dá)的TT信息的區(qū)段309尋得傳輸時(shí)間，其可通過量度信息開始接收時(shí)間以校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘，并設(shè)定其時(shí)鐘以使其于該接收時(shí)刻將已接納信息內(nèi)所載的全局時(shí)間值309加上星形耦合器引致的恒定遞延區(qū)間[5]。持續(xù)的容錯(cuò)時(shí)鐘同步可實(shí)現(xiàn)如下根據(jù)區(qū)段602所標(biāo)記的每項(xiàng)同步信息，通信控制器會(huì)決定其本地時(shí)鐘量度的同步信息接收時(shí)刻與區(qū)段309所載傳輸時(shí)刻之間的區(qū)間，此區(qū)間將會(huì)按星形耦合器的已知遞延區(qū)間而縮短。這經(jīng)縮短的區(qū)間量度接收器時(shí)鐘與傳輸器時(shí)鐘的偏差。如有多項(xiàng)該等信息存在，則有可能如[9]第61頁所述利用已知的容錯(cuò)同步算法計(jì)算星形耦合器時(shí)鐘的改正因數(shù)。該容錯(cuò)同步方法亦可于接收通信控制器的硬件實(shí)現(xiàn)[1]。如計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)(例如111)的應(yīng)用程式軟件于信息區(qū)段309內(nèi)錄入所擬的信息傳輸時(shí)間，按本發(fā)明的擴(kuò)充通信控制器可精確地于正確的傳輸時(shí)間自主地起始傳輸[2、3]。于接收通信控制器(例如121)與應(yīng)用程式軟件之間的界面，擴(kuò)充的通信控制器可分別提供ET信息和TT信息。ET信息一般包含有關(guān)事件的資訊，并必須按照事件語義處理[7]。事件語義規(guī)定到達(dá)的信息須暫時(shí)儲(chǔ)存于等候隊(duì)列中，并確切地傳送一次至使用者處理程序。TT信息一般包含狀態(tài)數(shù)據(jù)，該等數(shù)據(jù)可按照公用儲(chǔ)存器內(nèi)的狀態(tài)語義提供。新TT信息的接收會(huì)以同一名稱蓋寫舊TT信息的儲(chǔ)存值。接收程序會(huì)以非消耗方式讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)。在提供多項(xiàng)多重獨(dú)立通信信道的容錯(cuò)系統(tǒng)中，例如按圖2通過兩條信道，信息會(huì)以重復(fù)方式傳送。在該種系統(tǒng)中，如至少其中之一個(gè)重復(fù)信息副本到達(dá)接收器，該通信即成功。
最后，務(wù)須注意前述有關(guān)在以太網(wǎng)內(nèi)綜合時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)信息的具體實(shí)施例，僅為本發(fā)明許多可能實(shí)施變化例的其中之一。
舉例而言，有關(guān)一項(xiàng)到達(dá)星形耦合器的信息是否一項(xiàng)TT信息的決定，有可能并非按區(qū)段306或區(qū)段305內(nèi)的信息內(nèi)容作出，而是按星形耦合器接收信息的時(shí)刻作出。在此情況下，必須通過項(xiàng)配置信息預(yù)先向星形耦合器報(bào)告預(yù)期TT信息將于何時(shí)及在那一信道到達(dá)。
此亦可用于通信控制器。
本發(fā)明的一項(xiàng)基本特征，是現(xiàn)時(shí)商業(yè)上可供使用的以太網(wǎng)控制器，無須改裝便可傳送和接收時(shí)間驅(qū)動(dòng)的信息。
權(quán)利要求
1.一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信方法，其特征在于，當(dāng)中有多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器(121、122、123、124)，并通過包含一條或以上通信信道的通信系統(tǒng)連結(jié)，每一通信信道獲配置一個(gè)或以上的智能星形耦合器(101、102)，其中在傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)與時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)之間作出區(qū)分，TT信息按傳輸器和接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送，在ET與TT信息之間有時(shí)間沖突時(shí)，沖突涉及的ET信息將會(huì)遞延或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送TT信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所選定的恒定遞延時(shí)間(Δ)，使得星形耦合器(101、102)的輸出信道可于此遞延時(shí)間內(nèi)清理，以供傳送進(jìn)入的TT信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在信息的一個(gè)顯著區(qū)段中，有指示說明信息是TT還是ET信息。
4.如權(quán)利要求1至3中之一所述的通信方法，其中TT信息內(nèi)載有選擇性時(shí)間區(qū)段(309)，指示信息的傳輸時(shí)刻。
5.如權(quán)利要求1至4中之一所述的通信方法，其中通過預(yù)先規(guī)劃來決定兩項(xiàng)TT信息傳送之間須遵守的時(shí)間區(qū)間至少為恒定遞延時(shí)間(Δ)。
6.一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信系統(tǒng)的星形耦合器，其中包括多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器(121、122、123、124)。該通信系統(tǒng)包含一條或以上通信信道(109)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)通過通信信道互相連接，每一通信信道獲配置一個(gè)或以上的智能星形耦合器(101、102)，其中星形耦合器可區(qū)分傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)，并按傳輸器和接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送TT信息，就此，當(dāng)ET信息與TT信息有時(shí)間衡突時(shí)，沖突涉及的ET信息將遞延或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送TT信息。
7.如權(quán)利要求6所述的星形耦合器，其中所選定的恒定遞延時(shí)間(Δ)，使得星形耦合器(101、102)的輸出信道可于此遞延時(shí)間內(nèi)清理，以供傳送進(jìn)入的TT信息。
8.如權(quán)利要求6或7所述的星形耦合器，其中在信息的一個(gè)指示區(qū)段中，有指示說明信息是TT信息還是ET信息。
9.如權(quán)利要求6至8中之一所述的星形耦合器，其中TT信息內(nèi)載有選擇性時(shí)間區(qū)段(309)，指示信息的傳輸時(shí)刻。
10.如權(quán)利要求6至9中之一所述的星形耦合器，其中通過預(yù)先規(guī)劃來決定兩項(xiàng)TT信息傳送之間須遵守的時(shí)間區(qū)間至少為恒定遞延時(shí)間(Δ)。
11.如權(quán)利要求6至10中之一所述的星形耦合器，其中當(dāng)傳入信息是TT信息時(shí)，將會(huì)通過一項(xiàng)配置信息向星形耦合器顯示。
12.如權(quán)利要求6至11中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器區(qū)分TT信息和ET信息，并按預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送TT信息和ET信息，當(dāng)ET信息與TT信息有時(shí)間衡突時(shí)，其將中止涉及衡突的ET信息的傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間(Δ)傳送TT信息。
13.如權(quán)利要求6至12中之一所述的星形耦合器，其中TT信息按時(shí)傳輸后，星形耦合器將會(huì)重新傳輸涉及衡突并被中止的ET信息。
14.如權(quán)利要求6至13中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器利用TT信息內(nèi)包含的時(shí)間區(qū)段(309)校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
15.如權(quán)利要求6至14中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器以容錯(cuò)方式，利用多項(xiàng)TT信息中所載的時(shí)間區(qū)段(309)校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
16.如權(quán)利要求6至15中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器與一組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的復(fù)制星形耦合器聯(lián)接，而該聯(lián)接是通過一個(gè)專用的單向信道(151)進(jìn)行，在該信道上傳送至星形耦合器的所有TT信息均屬輸出形式。
17.如權(quán)利要求6至16中之一所述的星形耦合器，其中就每項(xiàng)TT信息而言，星形耦合器按其本地時(shí)間基準(zhǔn)，檢查TT信息是否大約在信息所載傳輸時(shí)刻(309)左右的預(yù)先已知時(shí)間窗口內(nèi)到達(dá)，而當(dāng)TT信息提早或延遲到達(dá)時(shí)，會(huì)把該信息列為錯(cuò)入信息，以致所有正確接收器會(huì)檢測該信息為一項(xiàng)錯(cuò)誤。
18.如權(quán)利要求6至17中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器會(huì)把每項(xiàng)TT信息解碼，并基于其本地時(shí)間設(shè)定模塊來重新編碼。
19.如權(quán)利要求6至18中之一所述的星形耦合器，其中星形耦合器閱讀TT信息一個(gè)或以上的選定區(qū)段，并于遞延時(shí)間(Δ)內(nèi)檢查該等區(qū)段的內(nèi)容與通過配置信息預(yù)先傳遞至星形耦合器的已知標(biāo)準(zhǔn)是否相符。如不相符，該信息列為錯(cuò)入信息，以致所有正確接收器會(huì)檢測該信息為一項(xiàng)錯(cuò)誤。
20.一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信系統(tǒng)，其中包括多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器(121、122、123、124)。該通信系統(tǒng)包含一條或以上通信信道(109)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)通過通信信道互相連接，每一通信信道獲配置一個(gè)或以上的智能星形耦合器(101、102)，以第6至19項(xiàng)權(quán)利要求其中之一所述的星形耦合器為特征。
21.如權(quán)利要求6至20中之一所述的通信系統(tǒng)，其中通信控制器利用一項(xiàng)TT信息內(nèi)所載的時(shí)間區(qū)段校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
22.如權(quán)利要求6至21中之一所述的通信系統(tǒng)，其中通信控制器以容錯(cuò)方式，利用多項(xiàng)TT信息內(nèi)所載的時(shí)間區(qū)段(309)校準(zhǔn)其本地時(shí)鐘。
23.如權(quán)利要求6至22中之一所述的通信系統(tǒng)，其中當(dāng)信息的時(shí)間區(qū)段(309)內(nèi)指示的傳輸時(shí)刻到達(dá)后，，通信控制器即會(huì)自動(dòng)傳輸已由在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程式接納的TT信息。
24.如權(quán)利要求6至23中之一所述的通信系統(tǒng)，其中通信控制器區(qū)分ET和TT信息，通信控制器并把ET信息提供給與事件語義相符的本地應(yīng)用程式軟件，作為一項(xiàng)新信息存放于輪候隊(duì)列，在其中由應(yīng)用程式軟件以消耗方式閱讀，通信控制器把TT信息提供給與狀態(tài)語義相符的本地應(yīng)用程式軟件，以新的信息取代舊的信息，由本地應(yīng)用程式軟件以非消耗方式閱讀。
25.如權(quán)利要求6至24中之一所述的通信系統(tǒng)，其中通信控制器有兩個(gè)或以上通信信道，當(dāng)中提供同一項(xiàng)TT信息的多個(gè)完全相同副本，如一項(xiàng)有效TT信息準(zhǔn)時(shí)由該等冗余信道其中至少一個(gè)接收，該項(xiàng)通信操作即視為成功。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種在分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)用作傳輸以太網(wǎng)信息的通信方法，當(dāng)中有多部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，例如四部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)(111、112、113、114)，每部計(jì)算機(jī)包含至少一個(gè)通信控制器(121、122、123、124)，并通過包含一條或以上通信信道(109)的通信系統(tǒng)連結(jié)，每一通信信道獲配置一個(gè)或以上智能星形耦合器(101、102)。按照本發(fā)明，傳統(tǒng)以太網(wǎng)信息(ET信息)與時(shí)間驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)信息(TT信息)之間會(huì)作出區(qū)分，TT信息會(huì)按傳輸器與接收器之間預(yù)先已知的恒定遞延時(shí)間傳送。當(dāng)ET與TT信息之間有時(shí)間沖突時(shí)，沖突涉及的ET信息會(huì)延遲或中止傳送，務(wù)使能夠按恒定遞延時(shí)間傳送TT信息。本發(fā)明進(jìn)一步有關(guān)一種相應(yīng)的通信系統(tǒng)和適用于該種通信系統(tǒng)的一種星形耦合器。
文檔編號(hào)H04L12/64GK1663201SQ03814245
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
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