用于同步网络的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于同步网络的方法，其中在第一网络中建立具有第一时基的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，其中在第二网络中建立具有第二时基的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，其中第一网络经由第一转换单元连接至特别是具有实时能力的无线通信系统，并且其中第二网络经由第二转换单元连接至无线通信系统，其中第一转换单元和第二转换单元根据无线通信系统的第三时基彼此同步，第三时基与第一时基和第二时基无关，其中将第三同步消息从第一转换单元传输到第二转换单元，并在第三时基中确定第三同步消息从第一转换单元到第二转换单元的传输时间，以及在将第二时基与第一时基同步时考虑所述传输时间。基与第一时基同步时考虑所述传输时间。基与第一时基同步时考虑所述传输时间。

【技术实现步骤摘要】
用于同步网络的方法


[0001]本专利技术涉及用于同步网络的多种方法，以及用于执行所述多种方法的计算单元、由网络组成的系统和数据集。

技术介绍

[0002]在自动化技术或工业控制技术中，常见的是以数据传输方式连接机器或设施的组件，特别是控制单元和现场设备，例如电控制器、驱动调节器、输入/输出设备等。例如，为了使机器的不同成套组件的运动可以同步且相互协调地运行，各个彼此联网的机器组件大多必须具有共同的时基。为此目的，有必要使各个机器组件或其时钟同步。例如，将具有实时能力的有线现场总线网络用于工业机器或机器组件的这种联网，所述现场总线网络通常基于以太网，例如Sercos2、Sercos III、EtherCAT、Profinet、以太网/IP、Profibus等。
[0003]可以例如借助于所谓的“精确时间协议”（Precision Time Protocol，PTP）在这种有线网络中建立共同的时基，在该协议过程中在主机和从机之间交换大量同步消息（例如，同步（Sync）、后续（Follow Up）、延迟请求（Delay Request）、延迟响应（Delay Response）等），以识别并在必要时补偿主时钟和从时钟之间的延迟。
[0004]这种有线网络大多不面向移动性和可扩展性，并且大多需要进行固定规划。同时为了提高移动性和可扩展性，在机器联网时（例如在自动化
）术语“工业4.0”变得很普遍。该术语应理解为机器或设施的联网，并且特别是还理解为机器或设施与互联网或物联网（所谓的IoT，“Internet of Thing”）的连接。在此，联网设备可以从传感器和安全相机到车辆和生产机器。例如，在此可以经由移动无线电网络将机器连接到互联网并且例如与其他机器连接。
[0005]在这种情况下，其中例如分别建立了具有实时能力的现场总线网络的本地有线网络可以经由具有实时能力的无线网络（例如，移动无线电网络）彼此联网。为了在这种情况下也可以在各个彼此联网的组件之间实时进行数据传输，重要的是，这些不同的网络分别具有相同的时间标记并且可以彼此同步。

技术实现思路

[0006]在这种背景下，提出了具有独立权利要求的特征的用于同步网络的多种相关方法以及用于执行所述多种相关方法的计算单元、由网络组成的系统和数据集。有利的设计是从属权利要求以及以下描述的主题。
[0007]在第一网络中建立具有第一时基的第一有线通信系统，并且在第二网络中建立具有第二时基的第二有线通信系统。所述第一网络经由第一转换单元连接至无线通信系统，并且所述第二网络经由第二转换单元连接至所述无线通信系统。所述第一转换单元和所述第二转换单元根据所述无线通信系统的第三时基而彼此同步，所述第三时基与所述第一时基和所述第二时基无关。
[0008]特别地，所述第一转换单元和所述第二转换单元分别充当各自网络或各自有线通
信系统与所述无线通信系统之间的接口。所述第一转换单元还特别是用作所述第一网络的第一时基与所述无线网络的第三时基之间的接口。对应地，所述第二转换单元适宜地用作所述第三时基和所述第二网络的第二时基之间的接口。
[0009]在本方法的范围中，这两个网络经由所述无线通信系统彼此同步，或者所述第二网络的第二时基经由所述无线网络与所述第一网络的第一时基同步。在不限制一般性的情况下，假定在所述第一网络中设置了全局时间发生器或主时钟，在所述第一网络和所述第二网络中的网络参与者应当与所述全局时间发生器或主时钟同步。为此，将第三同步消息从所述第一转换单元发送到所述第二转换单元，并在所述第三时基中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元到所述第二转换单元的传输时间，并在将所述第二时基与所述第一时基同步时考虑该传输时间。通过这种方式，可以非常简单地考虑由于经由所述无线通信系统的传输而引起的时间延迟。
[0010]特别地，通过在所述第三时基中确定第一同步消息从所述第一网络在所述第一转换单元那里的接收时刻并在所述第三时基中确定第二同步消息从所述第二转换单元到所述第二网络中的发送时刻，在所述第三时基中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元到所述第二转换单元的传输时间。通过这种方式，在同步时可以考虑第一和第二时基之外的整个时间延迟，而不必将这些时基与所述第三时基同步。但是，适宜地，参与的时基具有相同的单位，或者可以以已知的方式相互转换，即，所述第三时基中的差异必须可以转换为第一时基和第二时基中的差异。
[0011]特别适宜地，第一和第二同步消息可以是所谓的同步消息。因此，它们可以基于常规的同步机制，如“精确时间协议”（PTP），以便将第一和第二网络的网络参与者与第一网络的时间发生器同步。为了经由所述无线通信系统实现该同步，提出了专门为此目的设置的第三同步消息，该第三同步消息经由所述无线通信系统从所述第一转换单元传输到所述第二转换单元，并且包含所有为了将所述第二网络或其各个网络参与者与所述第一网络的全局时间发生器同步而需要的必要信息。
[0012]与诸如“精确时间协议”（PTP）的常规同步机制不同，在本方法的范围中经由所述无线通信系统的同步仅借助于一个消息来执行，该消息在这里称为第三同步消息。根据常规的同步机制，为了同步大多需要至少两个消息，例如：同步（Sync），后续（Follow Up），延迟请求（Delay Request），延迟响应（Delay Response）等。与同步相关的消息因此使得两个有线网络能够经由无线网络轻松同步。所述第三同步消息的总大小特别适宜地小于根据常规同步机制发送的消息的总大小。可以减少为了同步而必须经由所述无线通信系统发送的数据的数量，并且因此可以减少同步所需的传输资源。此外，可以减少用于运行规划的耗费，并且所述同步不太容易丢失数据分组。优选地，根据本专利技术的数据集来创建所述第三同步消息。该消息或该数据集包括用于标题或报头的字段以及用于各个与同步相关的数据的字段。
[0013]在此，本专利技术基于以下概念：为了经由所述无线通信系统进行时间同步，在唯一的与同步相关的消息中绑定地传输时间同步所需的信息并且在所述无线通信系统中使用现有的同步，所述信息在有线通信系统中将在多个消息的过程中予以交换。在本专利技术的范围中，在各个网络中设置对应的机制来耦合或解耦所述第三同步消息或包含在所述第三同步消息中的与同步相关的数据，所述机制对其余参与者透明地运行，即，其余参与者不需要知
道这些机制的存在。特别地，第一转换单元和第二转换单元分别被对应地配置和设计用于该耦合和解耦。
[0014]由于所述第一转换单元和所述第二转换单元还具有根据第三时基的相同的时间标记，因此该耦合和解耦根据相同的时间标记进行。这些转换单元特别是用于在第一网络和第二网络之间转换或交换与同步相关的数据。在第三时基中确定传输时间偏移，特别是经由转换单元传输与同步相关的数据所需的时间间隔，并且所述传输时间偏移特别适宜地是与第一时基和第二时基无关的相对时间偏移。
[0015]除了在第三时基中接收第一同步消息的接收时刻之外，所述第三同步消息有利地还包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于同步网络的方法，其中在第一网络（210）中建立具有第一时基（t
[210]
）的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，其中在第二网络（220）中建立具有第二时基（t
[220]
）的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，其中所述第一网络（210）经由第一转换单元（231）连接至特别是具有实时能力的无线通信系统（230），并且其中所述第二网络（220）经由第二转换单元（232）连接至所述无线通信系统（230），其中所述第一转换单元（231）和所述第二转换单元（232）根据所述无线通信系统（230）的第三时基（t
[5g]
）彼此同步，所述第三时基与所述第一时基（t
[210]
）和所述第二时基（t
[220]
）无关，其中将第三同步消息（235）从所述第一转换单元（231）传输到所述第二转换单元（232），并在所述第三时基（t
[5g]
）中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元（231）到所述第二转换单元（232）的传输时间，以及在将所述第二时基与所述第一时基同步时考虑所述传输时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将在所述第三时基（t
[5g]
）中所述第三同步消息从所述第一转换单元（231）到所述第二转换单元（232）的传输时间确定为第一同步消息（215）从所述第一网络到所述第一转换单元（231）那里的接收时刻（）与第二同步消息（225）从所述第二转换单元（232）到所述第二网络中的发送时刻（）之差。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述第一网络（210）中，所述第一转换单元（231）接收所述第一同步消息（215）并在所述第三时基（t
[5g]
）中确定所述第一同步消息的接收时刻（），以及将包含所述第三时基（t
[5g]
）中所述第一同步消息的接收时刻（）的第三同步消息（235）传输到所述第二转换单元（232）。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）接收包含所述第三时基（t
[5g]
）中所述第一消息的接收时刻（）的所述第三同步消息（235），将所述第二同步消息（225）发送到所述第二网络中，并在所述第三时基（t
[5g]
）中确定所述第二同步消息的发送时刻（）。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第三时基（t
[5g]
）中所述第二同步消息（225）的发送时刻（）发送到所述第二网络中，或确定所述第三时基（t
[5g]
）中所述第一同步消息（215）的接收时刻（）与所述第三时基（t
[5g]
）中所述第二同步消息（225）的发送时刻（）之差并将包括所述差的数据发送到所述第二网络中。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包含所述第一时基（t
[210]
）中所述第一同步消息（215）的发送时刻（）。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t
[210]
）中所述第一同步消息（215）的发送时刻（）发送到所述第二网络中。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t
[210]
）中的第二校正字段值发送到所述第二网络中，所述第二校正字段值用于校正从所述第一同步消息（215）的发送时刻（）到所述第二同步消息（225）的接收时刻（）的总延迟。9.一种用于同步网络的方法，其中在第一网络（210）中建立具有第一时基（t
[210]
）的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，其中所述第一网络（210）经由第一转换单元（231）连接至具有第三时基（t
[5g]
）的特别是具有实时能力的无线通信系统（230），其中在所述第一网络（210）中，所述第一转换单元（231）接收第一同步消息（215）并在所述第三时基（t
[5g]
）中确定所述第一同步消息的接收时刻（），以及将包含所述第三时基（t
[5g]
）中所述第一同步消息的接收时刻的第三同步消息（235）发送到所述无线通信系统（230）中。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包含在所述第一时基（t
[210]
）中的所述第一同步消息（215）的发送时刻（）。11.一种用于同步网络的方法，其中在第二网络（220）中建立具有第二时基（t
[220]
）的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，其中所述第二网络（220）经由第二转换单元（232）连接至具有第三时基（t
[5g]
）的特别是具有实时能力的无线通信系统（230），其中所述第二转换单元（232）从所述具有实时能力的无线通信系统（230）接收包含在所述第三时基（t
[5g]
）中的第一同步消息的接收时刻（）的第三同步消息（235），将第二同步消息发送到所述第二网络中并且在第三时基（t
[...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：