DE102017106381A1

DE102017106381A1 - Method and apparatus for wirelessly transmitting a data signal

Info

Publication number: DE102017106381A1
Application number: DE102017106381.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lai; Thomas Michael Wendt; Michael Tröscher; Harald Molle
Original assignee: NEWTEC GmbH
Current assignee: NEWTEC GmbH
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals von einem ersten Teilnehmerknoten (112) zu einem zweiten Teilnehmerknoten (136) sind wenigstens zwei Echoknoten (115, 118, 121) vorgesehen, die ein Drahtlosnetzwerk mit einer Stern-Echo-Architektur bilden, bei der die Echoknoten (115, 118, 121) von jedem Teilnehmerknoten (112, 136) erreichbar sind und der Echoknoten (115, 118, 121) mit der geringsten Latenzzeit das Datensignal an den empfangenden Teilnehmerknoten (112, 136) weiterreicht. Dadurch ergibt sich bei einer sehr hohen Übertragungszuverlässigkeit insbesondere eine verhältnismäßig kurze Latenzzeit.In a method and apparatus for wirelessly transmitting a data signal from a first subscriber node (112) to a second subscriber node (136), there are provided at least two echo nodes (115, 118, 121) forming a wireless network having a star echo architecture, wherein the echo nodes (115, 118, 121) of each subscriber node (112, 136) are reachable and the echo node (115, 118, 121) with the least latency passes the data signal to the receiving subscriber node (112, 136). This results in a very high transmission reliability in particular a relatively short latency.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, nämlich von einem ersten Teilnehmerknoten zu einem zweiten Teilnehmerknoten über einen Echoknoten mit den Schritten Aussenden des Datensignals durch den ersten Teilnehmerknoten in einem ersten Signalübertragungsvorgang, Empfang des Datensignals durch den Echoknoten, Aussenden des Datensignals durch den Echoknoten in einem zweiten Signalübertragungsvorgang und Empfang des Datensignals durch den zweiten Teilnehmerknoten.The invention relates to a method for wireless transmission of a data signal according to the preamble of claim 1, namely from a first subscriber node to a second subscriber node via an echo node comprising the steps of transmitting the data signal by the first subscriber node in a first signal transmission process, receiving the data signal by the echo node Transmitting the data signal by the echo node in a second signal transmission process and receiving the data signal by the second subscriber node.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals.The invention further relates to an apparatus for carrying out a method for wireless transmission of a data signal.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus dem im Internet unter http://www.elektroniknet.de/elektronik/kommunikation/hochzuverlaes sig-fuer-smart-factories-130817.html veröffentlichten Artikel „Hochzuverlässig für Smart Factories“ von C. Dombrowski und M. Bohge bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren und einer zum Durchführen dieses Verfahrens eingerichteten Vorrichtung sind zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals von einem ersten Teilnehmerknoten in der Regel direkt zu einem zweiten Teilnehmerknoten, gegebenenfalls aber auch über einen Echoknoten, ein Aussenden des Datensignals durch den Teilnehmerknoten, ein Empfang des Datensignals durch den Echoknoten, ein Aussenden des Datensignals durch den Echoknoten und ein Empfang des Datensignals durch den zweiten Teilnehmerknoten vorgesehen. Bei dem vorbekannten Verfahren erfolgt das Aussenden des Datensignals durch den Echoknoten dann, falls der zweite Teilnehmerknoten kein Bestätigungssignal abgibt, wobei in diesem Fall der erste Teilnehmerknoten kein weiteres Datensignal aussenden muss.Such a method and device are known from the article "Highly Reliable for Smart Factories" by C. C. available on the Internet at http://www.elektroniknet.de/elektronik/kommunikation/hochzuverlaes sig-fuer-smart-factories-130817.html. Dombrowski and M. Bohge known. In the previously known method and an apparatus arranged for carrying out this method, for wireless transmission of a data signal from a first subscriber node usually directly to a second subscriber node, but possibly also via an echo node, a transmission of the data signal by the subscriber node, a reception of the data signal by the echo node, sending out the data signal by the echo node and receiving the data signal by the second subscriber node. In the case of the previously known method, the data signal is transmitted by the echo node if the second subscriber node does not issue an acknowledgment signal, in which case the first subscriber node does not have to send out any further data signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine zugehörige Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens anzugeben, das beziehungsweise die sich bei einer verhältnismäßig geringen Latenzzeit zwischen einem Aussenden des Datensignals durch einen ersten Teilnehmerknoten und einem Empfang des Datensignals durch einen zweiten Teilnehmerknoten durch eine hohe Zuverlässigkeit sowie eine verhältnismäßig einfache Skalierbarkeit der Latenzzeit, der Übertragungszuverlässigkeit und/oder des Energiebedarfs auszeichnet.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above and an associated apparatus for performing the method, which or at a relatively low latency between a transmission of the data signal by a first subscriber node and a reception of the data signal by a second subscriber node characterized by high reliability and a relatively simple scalability of latency, transmission reliability and / or energy requirements.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, nämlich dadurch, dass das Datensignal von wenigstens einem weiteren Echoknoten empfangen wird und dass das Datensignal von dem Echoknoten ausgesendet wird, dessen Latenzzeit zum Aussenden des Datensignals zu dem zweiten Teilnehmerknoten am geringsten ist.This object is achieved in a method of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1, namely the fact that the data signal is received by at least one further echo node and that the data signal is transmitted by the echo node whose latency for transmitting the data signal to the second subscriber node is the lowest.

Bei einer Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens wird diese Aufgabe durch das Vorsehen von wenigstens zwei Teilnehmerknoten sowie wenigstens zwei Echoknoten gelöst.In an apparatus for carrying out such a method, this object is achieved by the provision of at least two subscriber nodes and at least two echo nodes.

Dadurch, dass erfindungsgemäß das von dem ersten Teilnehmerknoten ausgesendete Datensignal von wenigstens zwei Echoknoten empfangen und anschließend von dem Echoknoten mit der geringsten Latenzzeit oder Verzögerungszeit an den zweiten Teilnehmerknoten ausgesendet wird, ergibt sich beispielsweise eine in etwa umgekehrt proportional zu der Anzahl der Echoknoten skalierende maximale Latenzzeit zwischen dem Aussenden des Datensignals bis zum Empfang durch den zweiten Teilnehmerknoten und eine in etwa mit dem Faktor 3/2 umgekehrt proportional skalierende maximale Latenzzeit von dem Aussenden des Datensignals durch den ersten Teilnehmerknoten bis zum Empfang eines zugehörigen Bestätigungssignals durch den ersten Teilnehmerknoten. Aber auch die Übertragungszuverlässigkeit verbessert sich mit steigender Anzahl von Echoknoten. Der bei zunehmender Anzahl von Echoknoten grundsätzlich steigende Energieverbrauch lässt sich jedoch durch Anpassungen bei den Übertragungsvorgängen an den tatsächlichen Bedarf an relativ kurzer Latenzzeit und Übertragungszuverlässigkeit optimieren.By virtue of the invention receiving the data signal transmitted by the first subscriber node from at least two echo nodes and then transmitting it to the second subscriber node by the echo node having the lowest latency or delay time, the maximum latency scaling is approximately inversely proportional to the number of echo nodes between the transmission of the data signal to the reception by the second subscriber node and a maximum latency approximately inversely proportional to the factor 3/2 from the transmission of the data signal by the first subscriber node to the receipt of an associated acknowledgment signal by the first subscriber node. But also the transmission reliability improves as the number of echo nodes increases. However, the increase in power consumption as the number of echo nodes increases, can be optimized by adjusting the transmission operations to the actual needs for relatively short latency and transmission reliability.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum im wesentlichen vollständigen Eliminieren der Latenzzeit bei dem ersten Signalübertragungsvorgang vorgesehen, dass das Aussenden des Datensignals durch den ersten Teilnehmerknoten auf wenigstens einem ausgezeichneten Kanal erfolgt, auf dem alle beteiligten Echoknoten ständig empfangsbereit sind.In a further development of the method according to the invention, the latency time in the first signal transmission process is substantially eliminated so that the data signal is transmitted by the first subscriber node on at least one excellent channel, on which all participating echo nodes are constantly ready to receive.

Bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum Verringern von redundanten Datenübertragungsvorgängen vorgesehen, dass bei Empfang des Datensignals durch den zweiten Teilnehmerknoten das Aussenden des Datensignals durch den oder jeden weiteren Echoknoten unterdrückt wird.In a further development of the method according to the invention, in order to reduce redundant data transmission processes, it is provided that, upon receipt of the data signal by the second subscriber node, the transmission of the data signal by the or each further echo node is suppressed.

Bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist für eine hohe Übertragungszuverlässigkeit vorgesehen, dass in weiteren Signalübertragungsvorgängen ein dem übertragenen Datensignal zugeordnetes Bestätigungssignal von dem zweiten Teilnehmerknoten über den Echoknoten mit geringsten Latenzzeit zu dem ersten Teilnehmerknoten übertragen wird.In a further development of the method according to the invention, it is provided for a high transmission reliability that, in further signal transmission processes, an acknowledgment signal assigned to the transmitted data signal is transmitted from the second subscriber node via the Echo node with the least latency is transmitted to the first subscriber node.

Bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aus Effizienzgründen vorgesehen, dass die Signalübertragungsvorgänge von den Echoknoten zu Teilnehmerknoten über einen TDMA- („Time Division Multiple Access“) Kommunikationsweg erfolgen.In a further development of the method according to the invention, it is provided for reasons of efficiency that the signal transmission processes take place from the echo nodes to subscriber nodes via a TDMA (Time Division Multiple Access) communication path.

Bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung ist insbesondere im Hinblick auf eine möglichst optimale Nutzung der Hardwareressourcen vorgesehen, dass bei mehr als zwei Teilnehmerknoten der oder wenigstens ein weiterer Teilnehmerknoten die Funktion eines Echoknotens übernimmt beziehungsweise hierzu eingerichtet ist.In a further development of the method according to the invention and an associated device, it is provided, in particular with regard to optimum use of the hardware resources, that with more than two subscriber nodes, the or at least one further subscriber node assumes the function of an echo node or is set up for this purpose.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.Further expedient refinements and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the figures of the drawing.

Es zeigen:

1 in einer schematischen Darstellung eine beispielhafte Implementierung der Erfindung in einem Operationssaal,
2 in einer schematischen Darstellung eine beispielhafte Implementierung der Erfindung in einer Produktionsumgebung und
3 in einer schematischen Darstellung den zeitlichen Ablauf einer erfindungsgemäßen drahtlosen Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmerknoten bei Vorsehen von beispielhaft drei aktiven Echoknoten.

Show it:

1 a schematic representation of an exemplary implementation of the invention in an operating room,
2 a schematic representation of an exemplary implementation of the invention in a production environment and
3 in a schematic representation of the timing of a wireless data transmission according to the invention between two subscriber nodes in the provision of example three active echo nodes.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Implementierung der Erfindung in einem Operationssaal, der über einen Operationstisch 103 und über einen Operationsroboter 106 verfügt. Im Bereich des Operationstisches 103 ist eine aus Gründen einer uneingeschränkten Mobilität um den Operationstisch 103 herum kabellose und damit üblicherweise batterie- oder akkubetriebene Fußschaltereinheit 109 angeordnet, über die durch in 1 nicht dargestelltes Personal der Operationsroboter 106 manipulierbar ist. Hierfür steht die Fußschaltereinheit 109 mit einem ersten Teilnehmerknoten 112, nachfolgend auch als Y-Teilnehmerknoten 112 bezeichnet, als Netzwerkknoten mit den Funktionen eines Erzeugens und Aussendens eines Datensignals oder Empfang und Verarbeiten eines Datensignals in Verbindung, der in ein Drahtlosnetzwerk mit einer Stern-Echo-Architektur eingebunden ist. Der Bedarf der Fußschaltereinheit 109 und des ersten Teilnehmerknotens 112 an elektrischer Energie ist somit so gering wie möglich zu halten. 1 shows a schematic representation of an implementation of the invention in an operating room, which has an operating table 103 and about a surgical robot 106 features. In the area of the operating table 103 is one for reasons of unrestricted mobility around the operating table 103 around wireless and thus usually battery or battery powered footswitch unit 109 arranged over in through 1 not shown personnel of the operation robot 106 is manipulatable. This is the footswitch unit 109 with a first subscriber node 112 , also referred to hereinafter as Y-subscriber node 112, as a network node having the functions of generating and transmitting a data signal or receiving and processing a data signal which is integrated into a wireless network with a star-echo architecture. The need of the footswitch unit 109 and the first participant node 112 of electrical energy is thus to be kept as low as possible.

Das Drahtlosnetzwerk weist bei diesem Ausführungsbeispiel weiterhin drei Echoknoten 115, 118, 121 als Netzwerkknoten mit den Funktionen eines Empfangs und echoartigen im Sinne eines zeitverzögerten erneuten Aussendens eines Datensignals auf, die typischerweise oberhalb des Operationstischs 103 angeordnet und beispielsweise an Tragarmen 124, 127 oder an einer Operationslampe 130 angebracht sind. Die Echoknoten 115, 118, 121 sind ebenfalls in das Drahtlosnetzwerk eingebunden. Die Energieversorgung der Echoknoten 115, 118, 121 erfolgt kabelgebundenen über die Tragarme 124, 127.The wireless network further includes three echo nodes in this embodiment 115 . 118 . 121 as a network node with the functions of a receive and echo-like in the sense of a time-delayed retransmission of a data signal, typically above the operating table 103 arranged and for example on support arms 124 . 127 or at a surgical lamp 130 are attached. The echo nodes 115 . 118 . 121 are also integrated into the wireless network. The energy supply of the echo nodes 115 . 118 . 121 Wired via the support arms 124 . 127 ,

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem Operationswerkzeughalter 133 des Operationsroboters 106 ein zweiter Teilnehmerknoten 136, nachfolgend auch als Z-Teilnehmerknoten 136 bezeichnet, als Netzwerkknoten mit den Funktionen eines Erzeugens und Aussendens eines Datensignals oder Empfang und Verarbeiten eines Datensignals angebracht. Der zweite Teilnehmerknoten 136 ist ebenfalls Mitglied des Drahtlosnetzwerks.In the illustrated embodiment is on a surgical tool holder 133 of the surgical robot 106 a second subscriber node 136 , hereinafter also referred to as Z-subscriber node 136, attached as a network node with the functions of generating and transmitting a data signal or receiving and processing a data signal. The second subscriber node 136 is also a member of the wireless network.

Wie aus der schematischen Darstellung gemäß 1 verständlich ist, besteht je nach Positionierung der Fußschaltereinheit 109 und der an den Tragarmen 124, 127 angebrachten Gerätschaften wie der bereits erwähnten Operationslampe 130, einer weiteren Operationslampe 139 und einem Monitor 142 sowie der Stellung des Operationswerkzeughalters 133 ein nicht unerhebliches Risiko, dass zum Zeitpunkt eines Signalübertragungsvorgangs eines Datensignals zwischen dem ersten Teilnehmerknoten 112 und dem zweiten Teilnehmerknoten 136 keine direkte drahtlose Übertragung des Datensignals erfolgen kann, während eine drahtlose Übertragung des Datensignals über wenigstens zwei Echoknoten 118, 121 der insgesamt drei Echoknoten 115, 118, 121 sichergestellt ist.As is apparent from the schematic representation according to 1 is understandable, exists depending on the positioning of the footswitch unit 109 and the one on the carrying arms 124 . 127 attached equipment such as the aforementioned operation lamp 130 , another surgical lamp 139 and a monitor 142 and the position of the surgical tool holder 133 a considerable risk that at the time of a signal transmission process of a data signal between the first subscriber node 112 and the second subscriber node 136 no direct wireless transmission of the data signal can occur while wireless transmission of the data signal over at least two echo nodes 118 . 121 the total of three echo nodes 115 . 118 . 121 is ensured.

Es ist weiterhin verständlich, dass in einem Operationssaal die Übertragung eines Datensignals von einem ersten Teilnehmerknoten 112 zu einem zweiten Teilnehmerknoten 136 nicht nur höchst zuverlässig, sondern auch möglichst schnell, das heißt mit möglichst geringer Latenzzeit, erfolgen soll, um beispielsweise ein in dem Operationswerkzeughalter 133 angebrachtes Operationswerkzeug bei Einwirken auf die Fußschaltereinheit 109 möglichst instantan zu manipulieren.It is further understood that in an operating room, the transmission of a data signal from a first subscriber node 112 to a second subscriber node 136 not only highly reliable, but also as fast as possible, that is, with the least possible latency, should take place, for example, a in the surgical tool holder 133 attached surgical tool when acting on the footswitch unit 109 to manipulate as instantaneously as possible.

Hierzu sendet der erste Teilnehmerknoten 112 in einem ersten Signalübertragungsvorgang I ein symbolisch durch eine gestrichelte Linie dargestelltes Datensignal in Gestalt eines ersten Rundspruchsignals 145 aus, das von wenigstens zwei Echoknoten 118, 121 aufgrund Benutzung wenigstens eines dedizierten oder ausgezeichneten Übertragungskanals unmittelbar, das heißt ohne relevante Zeitverzögerung, empfangen wird.For this purpose, the first subscriber node sends 112 in a first signal transmission process I a symbolically represented by a dashed line data signal in the form of a first rounding signal 145 from at least two echo nodes 118 . 121 due to use of at least one dedicated or excellent transmission channel immediately, that is without relevant time delay, is received.

Für eine besonders hohe Übertragungszuverlässigkeit sind jedoch mehrere dedizierte Übertragungskanäle vorhanden. For a particularly high transmission reliability, however, several dedicated transmission channels are present.

Zum Aussenden des von dem ersten Teilnehmerknoten 112 empfangenen Datensignals stehen den Echoknoten 115, 118, 121 beispielsweise in einem TDMA- („Time Division Multiple Access“) Kommunikationsweg vorbestimmte spezifische Kommunikationskanäle zur Verfügung, die in der Darstellung gemäß 1 in einem zweiten Signalübertragungsvorgang II als mit durchgestrichenen Linien dargestellte erste Multiplexdatensignale 148 übertragen werden.To send out from the first subscriber node 112 received data signal are the echo node 115 . 118 . 121 For example, in a TDMA ("Time Division Multiple Access") communication path, predetermined specific communication channels are available, which in the illustration in FIG 1 in a second signal transmission process II as first multiplexed data signals shown with crossed lines 148 be transmitted.

Entsprechend sind von dem zweiten Teilnehmerknoten 136 in einem dritten Signalübertragungsvorgang III Datensignale als ein zweites Rundspruchsignal 151, das insbesondere auch ein Bestätigungssignal ist, über die eingebundenen Echoknoten 118, 121 dann in einem vierten Signalübertragungsvorgang IV als zweite Multiplexdatensignale 154 an den ersten Teilnehmerknoten 112 wieder auf einem vorbestimmten spezifischen TDMA-Kommunikationsweg übertragbar.Accordingly, from the second subscriber node 136 in a third signal transmission process III data signals as a second broadcast signal 151 , which in particular is also a confirmation signal, about the integrated echo nodes 118 . 121 then in a fourth signal transmission process IV as second multiplexed data signals 154 to the first subscriber node 112 transferable again in a predetermined specific TDMA communication path.

Der zeitliche Ablauf dieser Signalübertragungsvorgänge I, II, III, IV wird später anhand Fig. 3 näher erläutert.The timing of these signal transmission operations I, II, III, IV will be explained later with reference to FIG. 3.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Implementierung der Erfindung entsprechend der Implementierung gemäß 1 in einer Produktionsumgebung, bei der ein erster Teilnehmerknoten 112, nachfolgend auch als Y-Teilnehmerknoten 112 bezeichnet, an einem Produktionsroboter 203 angebracht ist, während ein zweiter Teilnehmerknoten 136, nachfolgend auch als Z-Teilnehmerknoten 136 bezeichnet, an einer beispielsweise als Lichtvorhang ausgebildeten Zugangsschleuse 206, über die der Produktionsroboter 203 zugänglich ist, angebracht ist. Die Teilnehmerknoten 112, 136 sind Mitglieder eines Drahtlosnetzwerks. 2 shows a schematic representation of a further implementation of the invention according to the implementation according to 1 in a production environment where a first subscriber node 112 , also referred to below as Y-subscriber node 112, on a production robot 203 is attached while a second subscriber node 136 , also referred to below as Z subscriber node 136, on an access lock designed, for example, as a light curtain 206 , via which the production robot 203 is accessible, is attached. The subscriber nodes 112 . 136 are members of a wireless network.

Bei der Ausführung gemäß 2 ist der zweite Teilnehmerknoten 136 entsprechende Ausführung gemäß 1 der erste Teilnehmerknoten 112 als sogenanntes „stand-alone-“Gerät mit einer autonomen und daher kapazitätsmäßig begrenzten Energieversorgung ausgebildet, deren Standzeit verhältnismäßig lang sein soll.In the execution according to 2 is the second subscriber node 136 corresponding execution according to 1 the first subscriber node 112 designed as a so-called "stand-alone" device with an autonomous and therefore limited capacity power supply whose life is to be relatively long.

Weiterhin sind hier insgesamt vier Echoknoten 115, 118, 121, 209 vorhanden, die ebenfalls in das Drahtlosnetzwerk eingebunden sind, wobei ein Echoknoten 209 beispielsweise aufgrund eines technischen Defekts während des Aussendens eines ersten Rundspruchsignals 145 nicht empfangsbereit oder nicht mit dem zweiten Teilnehmerknoten 136 verbunden ist und daher auch kein erstes Multiplexdatensignal 148, wie es die übrigen Echoknoten 115, 118, 121 aussenden können, aussenden und dem zweiten Teilnehmerknoten 136 zuführen kann.Furthermore, here are a total of four echo nodes 115 . 118 . 121 . 209 existing, which are also involved in the wireless network, with an echo node 209 for example, due to a technical defect during the transmission of a first round signal 145 not ready to receive or not with the second subscriber node 136 is connected and therefore no first multiplexed data signal 148 like the other echo nodes 115 . 118 . 121 can send, send out and the second subscriber node 136 can supply.

Bei der Ausführung gemäß 2 stehen die Echoknoten 115, 118, 121, 209 mit einem Leitungsbus 212 in Verbindung, über den sie zum einen mit elektrischer Energie versorgt werden und zum anderen mit beispielsweise einem Zentralrechner 215, einem Mobilgerät 218 oder einer Ein-/Ausgabeeinheit 221 zum kabelgebundenen Austausch in Verbindung stehen.In the execution according to 2 stand the echo nodes 115 . 118 . 121 . 209 with a cable bus 212 in connection, on the one hand they are supplied with electrical energy and on the other with, for example, a central computer 215 , a mobile device 218 or an input / output unit 221 connected to the wired exchange.

Bei der Produktionsanlage gemäß 2 dient das Übertragen von Datensignalen zwischen dem Produktionsroboter 203 und der Zugangsschleuse 206 beispielsweise dazu, bei Betrieb des Produktionsroboters 203 die Zugangsschleuse 206 zu aktivieren und bei einem Eindringen einer Person in die Zugangsschleuse 206 möglichst schnell zum Stillstand zu bringen. Dabei sind in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der erste Signalübertragungsvorgang I und der zweite Signalübertragungsvorgang II symbolisch dargestellt.In the production plant according to 2 serves the transmission of data signals between the production robot 203 and the access lock 206 for example, during operation of the production robot 203 the access lock 206 to activate and if a person enters the access gate 206 To bring as soon as possible to a standstill. Here are in 2 for reasons of clarity, only the first signal transmission process I and the second signal transmission process II shown symbolically.

3 zeigt in einer anschaulichen Darstellung entlang von Zeitachsen t(Y), t(a), t(b), t(c) und t(Z) beispielhafte Signalübertragungsvorgänge I, II, III, IV, die bei einer bestimmten zeitlichen Konstellation zwischen dem Y-Teilnehmerknoten 112 und dem Z-Teilnehmerknoten 136 sowie dem a-Echoknoten 115, dem b-Echoknoten 118 und dem c-Echoknoten 121 stattfinden. 3 shows in an illustrative representation along time axes t (Y), t (a), t (b), t (c) and t (Z) exemplary signal transmission operations I, II, III, IV, which at a certain temporal constellation between the Y-subscriber node 112 and the Z-subscriber node 136 and the a-echo node 115, the b-echo node 118 and the c-echo node 121 take place.

In 3 sind mit Zeitblöcken oberhalb der Zeitachsen t mit den zugehörigen Buchstaben Y, Z, a, b, c die TDMA-Kanäle gekennzeichnet, die bei zeitlicher Koinzidenz in den jeweiligen Zeitachsen t fluchtend dargestellt sind. Mit @1 ist ein erstes Datensignal und mit @1' das zugehörige Bestätigungssignal gekennzeichnet, die von dem Y-Teilnehmerknoten 112 zu dem Z-Teilnehmerknoten 136 beziehungsweise von dem Z-Teilnehmerknoten 136 zu dem Y-Teilnehmerknoten 112 zu übertragen sind. Entsprechend ist mit @2 ein von dem Z-Teilnehmerknoten 136 zu dem Y-Teilnehmerknoten 112 zu übertragendes zweites Datensignal und mit @2' das zugehörige, von dem Y-Teilnehmerknoten 112 zu dem Z-Teilnehmerknoten 136 zu übertragende zweite Bestätigungssignal gekennzeichnet.In 3 are marked with time blocks above the time axes t with the associated letters Y, Z, a, b, c, the TDMA channels, which are shown aligned in time coincidence in the respective time axes t. @ 1 is a first data signal and @ 1 'the associated confirmation signal to be transmitted from the Y-subscriber node 112 to the Z-subscriber node 136 and from the Z-subscriber node 136 to the Y-subscriber node 112. Correspondingly, a second data signal to be transmitted from the Z subscriber node 136 to the Y subscriber node 112 is denoted by @ 2, and the associated second acknowledgment signal to be transmitted by the Y subscriber node 112 to the Z subscriber node 136 is denoted by @ 2 '.

Die Signalübertragungsvorgänge I, II, III, IV finden wie folgt statt.The signal transmission operations I, II, III, IV take place as follows.

Das erste Datensignal @1 wird in einem ersten Signalübertragungsvorgang I als erstes Rundspruchsignal 145 instantan an alle erreichbaren Echoknoten 115, 118, 121 übertragen. In der Darstellung gemäß Fig. 3 fällt der Signalübertragungsvorgang I des ersten Datensignals @1 zeitlich nach einem Übertragungsfenster des b-Echoknotens 118 zu dem Z-Teilnehmerknoten 136. Daher ergibt sich eine Latenzzeit zum Aussenden des ersten Datensignals @1 bis zur Verfügbarkeit des nächsten Übertragungsfensters zu dem Z-Teilnehmerknoten 136, das bei diesem Ausführungsbeispiel bei dem a-Echoknoten 115 verfügbar wird, wobei hier das erste Datensignal @1 in einem zweiten Signalübertragungsvorgang II an den Z-Teilnehmerknoten 136 übertragen wird.The first data signal @ 1 is in a first signal transmission process I as the first Rundspruchsignal 145 instantaneously to all reachable echo nodes 115 . 118 . 121 transfer. In the illustration according to FIG. 3, the signal transmission process I of the first data signal @ 1 falls after a transmission window of the b-echo node 118 to the Z-subscriber node 136. Therefore, a latency for transmitting the first data signal @ 1 until the availability of the next transmission window results to the Z-subscriber node 136, which in this embodiment becomes available at the a-echo node 115, in which case the first data signal @ 1 is transmitted to the Z-subscriber node 136 in a second signal transmission process II.

Das dem ersten Datensignal @1 zugeordnete erste Bestätigungssignal@1' wird in einem dritten Signalübertragungsvorgang III von dem Z-Teilnehmerknoten 136 unmittelbar nach Empfang des ersten Datensignals @1 ausgesendet und von dem a-Echoknoten 115, dem b-Echoknoten 118 und dem c-Echoknoten 121 empfangen. Hier ist es wiederum der a-Echoknoten 115, mit dem über den zeitlich nächstverfügbaren Kanal in einem vierten Signalübertragungsvorgang IV das erste Bestätigungssignal@1' an den Y-Teilnehmerknoten 112 übertragen wird, das dann von diesem empfangen wird.The first acknowledgment signal @ 1 'associated with the first data signal @ 1 is sent out in a third signal transmission process III from the Z subscriber node 136 immediately after receipt of the first data signal @ 1 and from the a-echo node 115, the b-echo node 118 and the c-node. Echo node 121 received. Here again it is the a-echo node 115 with which the first acknowledgment signal @ 1 'is transmitted to the Y-subscriber node 112 via the channel next available in a fourth signal transmission process IV, which is then received by the latter.

Entsprechend erfolgt in den späteren Signalübertragungsvorgängen I, II, III, IV die Übertragung eines zweiten Datensignals @2 von dem Z-Teilnehmerknoten 136 über den c-Echoknoten 121 zu dem Y-Teilnehmerknoten 112 und das zugehörige zweite Bestätigungssignal@2' von dem Y-Teilnehmerknoten 112 diesmal über den b-Echoknoten 118 an den Z-Teilnehmerknoten 136.Accordingly, in the later signal transmission operations I, II, III, IV, the transmission of a second data signal @ 2 from the Z subscriber node 136 via the c-echo node 121 to the Y subscriber node 112 and the associated second acknowledgment signal @ 2 'from the Y subscriber node Subscriber node 112 this time via the b-echo node 118 to the Z-subscriber node 136th

Daraus ergibt sich, dass durch das Vorsehen von mehreren Echoknoten 115, 118, 121 die Latenzzeiten für die Signalübertragungsvorgänge I, II, III, IV zusammengenommen verhältnismäßig kurz sind.It follows that by providing multiple echo nodes 115 . 118 . 121 the latencies for the signal transmission operations I, II, III, IV taken together are relatively short.

Weiterhin ist verständlich, wie durch entsprechendes Einrichten von verschieden getakteten Übertragungsfenstern zu verschiedenartigen Teilnehmerknoten 112, 136 mit unterschiedlichen Anforderungen an deren Energieeffizienz und/oder maximal tolerabler Latenzzeiten das Übertragen von Datensignalen @1, @2 mit zugehörigen Bestätigungssignalen @1', @2' einfach anpassbar und auch bezüglich Energieeffizienz beziehungsweise Latenzzeiten optimierbar ist.Furthermore, it is understandable, as by correspondingly set up differently timed transmission windows to different subscriber nodes 112 . 136 With different requirements for their energy efficiency and / or maximum tolerable latency, the transmission of data signals @ 1, @ 2 with associated acknowledgment signals @ 1 ', @ 2' easily adaptable and can also be optimized in terms of energy efficiency or latency.

Auch wenn bei den voranstehend erläuterten Implementierungen insbesondere aus Gründen der besseren Verständlichkeit die Funktionsweise der Erfindung mit Bezug auf zwei Teilnehmerknoten 112, 136 und zwei beziehungsweise drei aktive Echoknoten 115, 118, 121 erläutert worden ist, versteht es sich, dass bei weiteren und insbesondere praxisnahen Implementierungen in komplexen Umgebungen wesentlich mehr als zwei Teilnehmerknoten 112, 136 beziehungsweise unter Ausnutzen des eingangs genannten Skalierungseffekts wesentlich mehr als zwei Echoknoten 115, 118, 121 vorhanden sind, zwischen denen die voranstehend erläuterten Signalübertragungsvorgänge I, II, III, IV stattfinden.Even if in the above-explained implementations, in particular for reasons of better understanding, the operation of the invention with reference to two subscriber nodes 112 . 136 and two or three active echo nodes 115 . 118 . 121 It has been explained that in further and especially practical implementations in complex environments substantially more than two subscriber nodes 112 . 136 or taking advantage of the above-mentioned scaling effect substantially more than two echo nodes 115 . 118 . 121 are present, between which take place the above-described signal transmission operations I, II, III, IV.

Bei mehr als zwei Teilnehmerknoten 112, 136 ist es insbesondere auch zweckmäßig, dass der oder wenigstens ein weiterer Teilnehmerknoten bei Bedarf auch die Funktion eines Echoknotens übernimmt.For more than two subscriber nodes 112 . 136 In particular, it is also expedient that the or at least one further subscriber node also assumes the function of an echo node if required.

Claims

Verfahren zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals (@1, @2) von einem ersten Teilnehmerknoten (112) zu einem zweiten Teilnehmerknoten (136) über einen Echoknoten (115, 118, 121, 209) mit den Schritten - Aussenden des Datensignals (@1, @2) durch den ersten Teilnehmerknoten (112) in einem ersten Signalübertragungsvorgang (I), - Empfang des Datensignals (@1, @2) durch den Echoknoten (115, 118, 121, 209), - Aussenden des Datensignals (@1, @2) durch den Echoknoten (115, 118, 121, 209) in einem zweiten Signalübertragungsvorgang (II) und - Empfang des Datensignals (@1, @2) durch den zweiten Teilnehmerknoten (136), dadurch gekennzeichnet, - dass das Datensignal (@1, @2) von wenigstens einem weiteren Echoknoten (115, 118, 121, 209) empfangen wird und - dass das Datensignal (@1, @2) von dem Echoknoten (115, 118, 121, 209) ausgesendet wird, dessen Latenzzeit zum Aussenden des Datensignals (@1, @2) zu dem zweiten Teilnehmerknoten (136) am geringsten ist.Method for wirelessly transmitting a data signal (@ 1, @ 2) from a first subscriber node (112) to a second subscriber node (136) via an echo node (115, 118, 121, 209) comprising the steps of - transmitting the data signal (@ 1, @ 2) by the first subscriber node (112) in a first signal transmission process (I), - reception of the data signal (@ 1, @ 2) by the echo node (115, 118, 121, 209), - transmission of the data signal (@ 1, @ 2) by the echo node (115, 118, 121, 209) in a second signal transmission process (II) and - receiving the data signal (@ 1, @ 2) by the second subscriber node (136), characterized in that - the data signal ( @ 1, @ 2) is received by at least one further echo node (115, 118, 121, 209) and - that the data signal (@ 1, @ 2) is transmitted by the echo node (115, 118, 121, 209) whose Latency for transmitting the data signal (@ 1, @ 2) to the second subscriber node (136) is lowest.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenden des Datensignals (@1, @2) durch den ersten Teilnehmerknoten (112) auf wenigstens einem ausgezeichneten Kanal erfolgt, auf dem alle beteiligten Echoknoten (115, 118, 121, 209) ständig empfangsbereit sind.Method according to Claim 1 , characterized in that the transmission of the data signal (@ 1, @ 2) by the first subscriber node (112) takes place on at least one excellent channel on which all participating echo nodes (115, 118, 121, 209) are constantly ready to receive.

Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Empfang des Datensignals (@1, @2) durch den zweiten Teilnehmerknoten (136) das Aussenden des Datensignals (@1, @2) durch den oder jeden weiteren Echoknoten (115, 118, 121, 209) unterdrückt wird.Method according to Claim 1 or Claim 2 characterized in that upon receipt of the data signal (@ 1, @ 2) by the second subscriber node (136), the transmission of the data signal (@ 1, @ 2) by the or each further echo node (115, 118, 121, 209) is suppressed becomes.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in weiteren Signalübertragungsvorgängen (III, IV) ein dem übertragenen Datensignal (@1, @2) zugeordnetes Bestätigungssignal (@1', @2') von dem zweiten Teilnehmerknoten (136) über den Echoknoten (115, 118, 121, 209) mit geringsten Latenzzeit zu dem ersten Teilnehmerknoten (112) übertragen wird. Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that in further signal transmission operations (III, IV) an acknowledgment signal (@ 1 ', @ 2') associated with the transmitted data signal (@ 1, @ 2) from the second subscriber node (136) via the echo node (115, 118, 121, 209) is transmitted to the first subscriber node (112) with the least amount of latency.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsvorgänge (II, IV) von den Echoknoten (115, 118, 121, 209) zu Teilnehmerknoten (112, 136) über einen TDMA-Kommunikationsweg erfolgen.Method according to one of Claims 1 to 4 characterized in that the signal transmission operations (II, IV) from the echo nodes (115, 118, 121, 209) to subscriber nodes (112, 136) are via a TDMA communication path.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei Teilnehmerknoten (112, 136) der oder wenigstens ein weiterer Teilnehmerknoten (112, 136) die Funktion eines Echoknotens (115, 118, 121, 209) übernimmt.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that at more than two subscriber nodes (112, 136), the or at least one further subscriber node (112, 136) assumes the function of an echo node (115, 118, 121, 209).

Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit wenigstens zwei Teilnehmerknoten (112, 136) und mit wenigstens zwei Echoknoten (115, 118, 121, 209).Apparatus for carrying out a method according to one of Claims 1 to 6 with at least two subscriber nodes (112, 136) and with at least two echo nodes (115, 118, 121, 209).

Vorrichtung nach Anspruch 7 soweit auf Anspruch 6 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der oder wenigstens ein weiterer Teilnehmerknoten (112, 136) dazu eingerichtet ist, bedarfsweise auch die Funktion eines Echoknotens (115, 118, 121, 209) zu übernehmen.Device after Claim 7 so far up Claim 6 referred back, characterized in that the or at least one further subscriber node (112, 136) is adapted to, if necessary, to take over the function of an echo node (115, 118, 121, 209).