DE60225989T2

DE60225989T2 - Verfahren und System zum Aufnehmen und synchronisierte Wiedergabe von aus mehreren Endgeräten herkommenden Daten

Info

Publication number: DE60225989T2
Application number: DE60225989T
Authority: DE
Inventors: Bertrand c/o Thales I Miras
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: EP1306689B1; FR2831741B1; EP1306689A1; DE60225989D1; ATE391930T1; FR2831741A1; US20040039806A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Techniken der synchronisierten Aufzeichnung und Wiederholung von Daten, die von mehreren Endeinrichtungen kommen. Sie bezieht sich insbesondere auf die Tests von Verwaltungssystemen des Luftverkehrs, wobei die Endeinrichtungen bei dieser Anwendung Radargeräte sind.
Um die Luftverkehr-Verwaltungssysteme zu testen, kann man die Daten der verschiedenen Radarkanäle zum Beispiel mit DAT-Analysatoren (Magnetbandkassetten) aufzeichnen. Wenn diese Daten aufgezeichnet sind, werden sie auf einer Testplattform wiederholt. Die DAT-Analysatoren erlauben es aber nicht, Daten regelmäßig genug aufzuzeichnen, um eine konstante Wiederholgeschwindigkeit zu garantieren. Das Antriebssystem des Magnetbands ist nämlich ein mechanisches System, was unausweichlich zu Abweichungen (Vorläufe oder Verzögerungen) während der Aufzeichnung führt. Da außerdem die DAT-Analysatoren ursprünglich konzipiert wurden, um Schallwellen aufzuzeichnen, ist ihre Bandbreite begrenzt (20 kB/s). Es ist also nicht möglich, eine große Anzahl von Kanälen gleichzeitig aufzuzeichnen, oder nur einen Kanal mit einer hohen Bitrate aufzuzeichnen (2 MB/s). Um dieses Problem der Bandbreite zu beheben, wäre es möglich, mehrere DAT-Analysatoren parallel zu verwenden. Dann stellt sich aber das Problem der Synchronisierung zwischen mehreren Analysatoren. Außerdem ist ein solches System auf der Basis von parallelen DAT-Analysatoren nicht flexibel in der Anwendung: Es ist nicht möglich, bei der Aufzeichnung vor- oder zurückzulaufen und gleichzeitig eine Synchronisation zwischen den Analysatoren beizubehalten.
Es gibt einen anderen Typ von Analysatoren, die eine Decodierung des Kommunikationsprotokolls durchführen. Dies ermöglicht es, nur die Nutzdaten aufzuzeichnen. Die für die Aufzeichnung notwendige Bandbreite ist also begrenzt. Diese Analysatoren können jedoch nur mit bekannten Kommunikationsprotokollen arbeiten. Die Radargeräte senden aber Daten gemäß spezifischen Protokollen. Dieser Analysatortyp ist nicht geeignet, da er auf die bekannten Protokolle beschränkt ist. Außerdem müssen die aufgezeichneten Daten datiert werden, um eine Synchronisation zu erlauben. Diese Datierung erfolgt, indem Zeitmarker zu den aufgezeichneten Daten hinzugefügt werden. Dies kann zu großen Datenvolumen und/oder zu einer wenig präzisen Synchronisation führen. Außerdem ist die Wiederholung eines Teils der aufgezeichneten Daten nicht bequem, da alle aufgezeichneten Daten durchlaufen und die Zeitmarker gelesen werden müssen. Ein Artikel IEEE, veröffentlicht 1997 und mit dem Titel "Digital recording system for high resolution radar", von Motty et al beschreibt einen solchen Analysator.
Durch ihre Merkmale, wie sie nachfolgend beschrieben und beansprucht werden, zielt die Erfindung darauf ab, die oben erwähnten Probleme zu lösen, und insbesondere von mehreren Endeinrichtungen kommende Daten parallel aufzuzeichnen und zu wiederholen, und dies auf synchronisierte Weise, und ohne vom Kommunikationsprotokoll abhängig zu sein.
Um dieses Ziel zu erreichen und weitere Vorteile zu erhalten, die weiter unten hervorgehoben werden, hat die Erfindung insbesondere ein Verfahren zur Aufzeichnung von Daten zum Gegenstand, wie es durch den Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung definiert ist. Zur Anwendung des so definierten Aufzeichnungsverfahrens hat die Erfindung ebenfalls ein System zur Aufzeichnung von Daten zum Gegenstand, wie es durch den Anspruch 8 der vorliegenden Anmeldung definiert ist. Um dieses Ziel zu erreichen, hat die Erfindung ebenfalls ein Verfahren zum Lesen von Daten zum Gegenstand, wie es durch den Anspruch 12 der vorliegenden Anmeldung definiert wird. Zur Anwendung des so definierten Leseverfahrens hat die Erfindung ebenfalls ein System zum Lesen von Daten zum Gegenstand, wie es durch den Anspruch 12 der vorliegenden Anmeldung definiert ist.
Die Hauptvorteile der Erfindung sind, dass sie unter Verwendung von erprobten handelsüblichen Bauteilen angewendet werden kann, was sie wirtschaftlich und einfach in der Anwendung und zuverlässig macht. Sie ist außerdem insofern ergonomisch, als sie es ermöglicht, auf einfache Weise Daten teilweise zu wiederholen.
Die Erfindung wird nun ausführlicher im Rahmen eines besonderen praktischen Ausführungsbeispiels beschrieben. Im Laufe dieser Beschreibung wird auf die Figuren der beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
1 ein Funktionsschaltbild, das ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungssystems darstellt;
2 ein Funktionsschaltbild gemäß dem Darstellungsmodell in vier TCP/IP-Schichten, das ein Verbindungsbeispiel zwischen einer Endeinrichtung einerseits und dem Aufzeichnungssystem andererseits darstellt;
3 ein Funktionsschaltbild, das ein Beispiel der Formatierung des auf einer Leitung aufgezeichneten Signals darstellt, um gemäß einem TCP/IP-Kommunikationsprotokoll im lokalen Netz gesendet zu werden;
4 ein Funktionsschaltbild, das ein Beispiel der Anwendung eines zirkularen Aufzeichnungsverfahrens darstellt;
5 ein Funktionsschaltbild, das ein Beispiel eines Lesesystems gemäß der Erfindung darstellt;
die 6 und 7 Funktionsschaltbilder, die ein Nutzungsbeispiel der Erfindung darstellen, bei dem ein Aufzeichnungssystem wie das in 1 dargestellte und ein Lesesystem wie das in 5 dargestellte mit dem Internet verbunden sind.
Nun wird auf 1 Bezug genommen. In diesem Beispiel gibt es sechs Endeinrichtungen E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆. Jede Endeinrichtung E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆ sendet Daten auf einer ihr eigenen Verbindungsleitung L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆. Die Endeinrichtungen können Radargeräte sein, die Verbindungsleitungen können zum Beispiel serielle HDLC-Leitungen sein. Natürlich können die Verbindungsleitungen auch parallele Leitungen sein. Ein Aufzeichnungssystem S₁ gemäß der Erfindung ist mit diesen Verbindungsleitungen verbunden. Das Aufzeichnungssystem S₁ weist mindestens einen Router, eine Zentraleinheit UC und ein lokales Netz RE auf. Es weist zum Beispiel zwei Router M₁, M₂ auf. Jede Verbindungsleitung ist mit einem einzigen Router des Systems S₁ verbunden. Der Router M₁ kann mit den Leitungen L₁ bis L₃ verbunden sein. Der Router M₂ kann mit den Leitungen L₄ bis L₆ verbunden sein. Die Router M₁, M₂ und die Zentraleinheit UC sind außerdem mit dem lokalen Netz RE verbunden. Die Router M₁, M₂ tasten das Signal auf jeder Verbindungsleitung ab und senden dieses Signal auf dem lokalen Netz RE an die Zentraleinheit. Die Zentraleinheit UC zeichnet die empfangenen Daten in Binärdateien BD auf. Vorteilhafterweise ist jeder Verbindungsleitung mindestens eine Binärdatei zugeordnet, wobei der Name dieser Binärdatei(en) es ermöglicht, die zugeordnete Verbindungsleitung wiederzufinden.
Nun wird auf 2 Bezug genommen. Diese Figur stellt in einem Modell TCP/IP die Verbindung zwischen der Einrichtung E₁ und dem Router M₁ einerseits und die Verbindung zwischen dem Router M₁ und der Zentraleinheit UC andererseits dar. Natürlich betrifft diese Beschreibung auch die Verbindungen mit den anderen Endeinrichtungen sowie mit dem anderen Router M₂.
Zur Erinnerung, das Modell TCP/IP besteht aus vier Schichten:

– Die erste Schicht C₁ ist die Netzzugangsschicht, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung "network acces layer". Diese Schicht ist äquivalent den Schichten 1 (physikalische Schicht) und 2 (Verbindungsschicht) des Modells OSI.
– Die zweite Schicht C₂ ist die Internet-Schicht, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung "internet layer". Diese Schicht ist gleich der Schicht 3 (Netzschicht) des Modells OSI.
– Die dritte Schicht C₃ ist die Transportschicht, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung "transport layer". Diese Schicht ist äquivalent den Schichten 4 (Transportschicht), 5 (Sitzungsschicht) und 6 (Präsentationsschicht) des Modells OSI.
– Die vierte Schicht C₄ ist die Anwendungsschicht, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung "application layer". Diese Schicht ist äquivalent der Schicht 7 (Anwendungsschicht) des Modells OSI.

Die Endeinrichtung E₁ sendet Daten auf der Verbindungsleitung L₁ gemäß einem dem Router M₁ nicht bekannten Protokoll. Der Router M₁ decodiert dieses Protokoll nicht. Folglich erscheint kein gemeinsames Kommunikationsprotokoll in dem Modell TCP/IP zwischen der Endeinrichtung E₁ und dem Router M₁, selbst in der ersten Schicht C₁. Das Protokoll, gemäß dem die Endeinrichtung E₁ auf der Leitung L₁ sendet, kann ein beliebiges, nicht quittiertes Protokoll sein. In anderen Worten, dieses Protokoll ist monodirektional. Es kann genormt oder proprietär sein. Die Übertragung auf dieser Leitung L₁ kann synchron oder asynchron sein. Die einzige Bedingung ist die Kompatibilität des physikalischen Trägers zwischen der Endeinrichtung E₁ und dem Router M₁. Das elektrische Format kann ein beliebiges Format sein, zum Beispiel das RS232, RS485, EIA530, EIA530-A oder V35. Das ganze Signal auf der Leitung L₁ wird vom Router M₁ ohne Decodierung des Protokolls abgetastet. In anderen Worten, dieses Signal wird vom Router M₁ in einen Bitfluss umgewandelt.
Der Router M₁ sendet den Fluss von abgetasteten Bits auf dem lokalen Netz RE. Vorteilhafterweise ist das lokale Netz RE ein Ethernet, was es ermöglicht, ebenso viele Router wie notwendig zu verbinden, um die Daten einer beliebigen Anzahl von Endeinrichtungen aufzuzeichnen. Dies begünstigt also die Entwicklungsfähigkeit des Lesesystems S₁.
Vorteilhafterweise wird der Bitfluss vom Router M₁ auf dem lokalen Netz RE gemäß einem quittierten Protokoll gesendet. Dies ermöglicht es, die Übertragung zur Zentraleinheit UC zuverlässig zu machen, d. h. ohne Informationsverlust.
Vorteilhafterweise kann das Kommunikationsprotokoll zwischen dem Router M₁ und der Zentraleinheit UC ein gesichertes verbindungsorientiertes Protokoll sein, d. h. ein zuverlässiges Transportprotokoll.
Vorteilhafterweise kann dieses gesicherte verbindungsorientierte Protokoll das Protokoll TCP/IP sein. So ist jeder Verbindungsleitung eine IP-Adresse zugeordnet. Diese IP-Adresse kann ein Parameter des Aufzeichnungsprogramms der Zentraleinheit UC sein. Das Protokoll TCP/IP kann zum Beispiel auf der Ebene der verschiedenen Schichten des Modells TCP/IP folgendermaßen zerlegt werden:

– auf der Ebene der Netzzugangsschicht C₁, das Protokoll Ethernet;
– auf der Ebene der Internet-Schicht C₂, das Internet-Protokoll IP, auch bekannt unter dem englischen Ausdruck "Internet Protocol";
– auf der Ebene der Transportschicht C₃, das Protokoll TCP.

Die Hauptfunktionen des Routers M₁ sind also insbesondere das Abtasten des Signals auf L₁, um einen Bitfluss zu erhalten, die Umwandlung dieses Bitflusses im Protokoll TCP/IP, und die Weiterleitung dieses Bitflusses zur Zentraleinheit UC.
Es gibt im Handel erhältliche Router, die es ermöglichen, diese Funktionen zu gewährleisten. Zum Beispiel kann eine Produktpalette erwähnt werden, die unter dem eingetragenen Warenzeichen LINES bekannt sind, das aus der englischen Bezeichnung "Link Interface Node for External Systems" entnommen ist. Diese Router vom modularen Typ sind konzipiert, um das Routen zwischen eingehenden oder ausgehenden seriellen Leitungen und dem Ethernet zu erlauben. Die seriellen Standardleitungen wie zum Beispiel HDLC oder BSC werden ebenso wie die spezifischen Leitungen verarbeitet, wie zum Beispiel die Protokolle von einzelnen Radarinformationsübertragungen.
Nun wird auf 3 Bezug genommen. Das auf der Verbindungsleitung L₁ abgetastete Signal weist erste Zeitbereiche PDU, in denen Daten tatsächlich von der Endeinrichtung E₁ gesendet werden, und zweite Zeitbereiche NS auf, in denen kein Datenwert gesendet wird. Die ersten Bereiche PDU enthalten die von der Endeinrichtung E₁ gemäß einem dieser Einrichtung eigenen Protokoll gesendeten Daten. Diese Daten werden Protokolldateneinheiten (bekannt unter der englischen Bezeichnung "protocol data unit") genannt. Die Protokolldateneinheiten PDU enthalten Daten von zwei Arten D₄ und P₄:

– die ersten D₄ sind die tatsächlich gesendeten Daten;
– die zweiten P₄ sind Kontrollinformationen des Protokolls (bekannt unter der englischen Bezeichnung "protocol control information") 24;

Die zweiten Daten 24 ermöglichen es zum Beispiel, die Länge der gesendeten Daten D₄ anzuzeigen und Fehler zu korrigieren. Sie sind dazu bestimmt, von einer Empfangseinrichtung interpretiert und verwendet zu werden. Dagegen interpretiert der Router M₁ diese Daten nicht. Er tastet das auf der Leitung L₁ vorhandene Signal PDU, NS mit konstanter Frequenz ab, und dies selbst in Abwesenheit von von der Endeinrichtung E₁ gesendeten Daten NS. Das ganze abgetastete Signal P₄, D₄, NS bildet einen Bitfluss D₃.
Dies ist besonders interessant für Daten, die von Radarmessungen stammen, da solche Daten weniger Löcher aufweisen, d. h. Abwesenheit von gesendeten Daten NS. Die Codierung eines Zeitmarkers mit den Daten würde zu einer Vergrößerung des Datenvolumens führen.
Um die Abtastung des Signals zu synchronisieren, kann man einen physikalischen Taktgeber verwenden, wie zum Beispiel derjenige des Routers. Dies ermöglicht es, eine absolute Zeitreferenz für die Abtastungen zu verwenden, die also den verschiedenen Verbindungsleitungen gemeinsam ist. In anderen Worten ermöglicht es die Verwendung von physikalischen Taktgebern, die Aufzeichnung mit Signalen auf den verschiedenen Verbindungsleitungen zu synchronisieren.
Vorteilhafterweise werden die Tastfrequenzen folgendermaßen bestimmt:

– Wenn die Endeinrichtung synchron Daten sendet (synchrones Protokoll), wird eine Tastfrequenz gleich der Sendefrequenz dieser Endeinrichtung verwendet.
– Wenn die Endeinrichtung asynchron Daten sendet (asynchrones Protokoll), wird eine Tastfrequenz gleich der maximalen Bitrate der Verbindungsleitung ausgedrückt in Bits pro Sekunde verwendet. In diesem Fall wird das Signal vom Router überabgetastet.

In anderen Worten, für jede Endeinrichtung, die synchron Daten sendet, ist die Tastfrequenz gleich der Sendefrequenz der Endeinrichtung, und für die anderen Endeinrichtungen ist die Tastfrequenz gleich der maximalen Bitrate der Verbindungsleitung.
Die verschiedenen Tastfrequenzen können in einer Konfigurationsdatei der Router aufgezeichnet werden. Diese Konfigurationsdatei kann vor dem Beginn der Aufzeichnung parametriert werden. Sie enthält zum Beispiel:

– den elektrischen Modus der Verbindungsleitung;
– die Übertragungsgeschwindigkeit;
– den Taktgeber-Modus, d. h. der interne Taktgeber oder der externe Taktgeber.

Der interne Taktgeber wird vom Router geliefert. Der externe Taktgeber kann von der Endeinrichtung geliefert werden.
Für eine serielle HDLC-Verbindungsleitung, auf der die Daten synchron gesendet werden, kann die Tastfrequenz 2·10⁶ Bits pro Sekunde betragen (d. h. 2 MB/s). Wenn die Drift des Taktgebers 10^–9 ist (Drift von 1 s Vorlauf oder Verzögerung alle 10⁹ s), gibt es eine Desynchronisation um ein Bits alle 20 Minuten. Diese Betriebsleistung ist sehr deutlich höher als diejenige der DAT-Analysatoren.
Um den Bitfluss D₃ im TCP/IP-Protokoll zu senden, werden Protokoll-Kontrollinformationen beim Übergang von einer Schicht zur einer anderen hinzugefügt. Für den Übergang von der Schicht C₃ zur Schicht C₂ fügt der Router M₁ zum Bitfluss D₃ Kontrollinformationen des TCP-Protokolls hinzu (Referenz P₃ in der Figur), wodurch neue Daten D₂ gebildet werden. Für den Übergang von der Schicht C₂ zur Schicht C₁ fügt der Router M₁ zu den neuen Daten D₂ Kontrollinformationen des IP-Protokolls hinzu (Referenz P₂ in der Figur), wodurch neue Daten D₁ gebildet werden. Für den Übergang von der Schicht C₁ zum physikalischen Träger des Ethernets fügt der Router M₁ zu den neuen Daten D₁ Kontrollinformationen des Ethernet-Protokolls hinzu (Referenz P₁ in der Figur).
Der Bitfluss D₃ wird von der Zentraleinheit UC empfangen, die die Protokoll-Kontrollinformationen P₁, P₂, P₃ decodiert. Der Bitfluss D₃ wird dann in einer oder mehreren Binärdateien BD aufgezeichnet.
Natürlich betreffen die gleichen Erklärungen auch die anderen Endeinrichtungen E₂ bis E₆ und den anderen Router M₂. Jeder Endeinrichtung entspricht also ein Bitfluss, der an die Zentraleinheit UC auf einem anderen Kanal (physikalisch oder Software) übertragen wird.
Die Erfindung erlaubt es, einen beliebigen Teil der aufgezeichneten Sequenz zu wiederholen. Um die Wiederholung ausgehend von einer bestimmten Uhrzeit zu beginnen, genügt es, die Anzahl von Bits zu zählen, wo das Lesen beginnen soll. Die Umwandlung zwischen einer Uhrzeit und einer Anzahl von Bits erfolgt unter Verwendung der Tastfrequenzen (konstant während der ganzen Dauer der Aufzeichnung). Diese Tastfrequenzen können zum Beispiel in der Konfigurationsdatei der Router gelesen werden. Die Erfindung ermöglicht es außerdem, in Schleife einen Teil der Sequenz zu wiederholen. Dies ist selbstverständlich nicht möglich, wenn man einen DAT-Analysator verwendet.
Nun wird auf 4 Bezug genommen. Vorteilhafterweise verwendet die Zentraleinheit UC ein zirkulares Aufzeichnungsverfahren (unter der englischen Bezeichnung "round robin" bekannt), um die Bitflüsse aufzuzeichnen, die auf dem lokalen Netz RE gesendet werden. Diese zirkulare Aufzeichnung besteht darin, die Bitflüsse in einer bestimmten Anzahl von Binärdateien fester Größe F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆ aufzuzeichnen. Wenn eine Datei F₁ voll ist, werden die Daten in der folgenden Datei aufgezeichnet. Wenn alle Dateien gefüllt sind, setzt sich die Aufzeichnung in der ersten Datei fort, indem die ältesten Daten gelöscht werden. Dies ermöglicht es, während einer unbegrenzten Zeit aufzuzeichnen, und zum Beispiel nur die letzten Stunden der Aufzeichnung zu behalten (die Aufzeichnung wird bei Erfassung einer Anomalie beendet). Dieses Verfahren hat als Vorteil seine Geschwindigkeit und seine einfache Anwendung im Vergleich mit einem klassischen Leseverfahren mit direktem Zugang.
Vorteilhafterweise kann jeder Bitfluss in einer anderen Binärdatei aufgezeichnet werden, um den differenzierten Zugang zu den Bitflüsse zu vereinfachen.
Nun wird auf 5 Bezug genommen. Die in den Binärdateien aufgezeichneten Bitflüsse können von einem Lesesystem S₂ gelesen werden. Dieses Lesesystem S₂ ist dazu bestimmt, mit Wiederholungs-Verbindungsleitungen L'₁, L'₂, L'₃, L'₄, L'₅, L'₆ verbunden zu werden. Die Wiederholungs-Verbindungsleitungen sind analog den Verbindungsleitungen, die mit den Endeinrichtungen bei der Aufzeichnung verbunden sind. Das Lesesystem S₂ sendet das aufgezeichnete Signal synchron auf diesen Leitungen.
Das Lesesystem S₂ weist mindestens ein lokales Weiderholungsnetz RE' auf. Dieses lokale Netz RE' hat die gleiche Topologie wie das Netz RE. In anderen Worten weist es einen Hauptknoten, der von einer Zentraleinheit UC' gebildet wird, und Sekundärknoten auf, die von den Enden der Wiederholungs-Verbindungsleitungen gebildet werden, die mit dem lokalen Netz RE' verbunden sind.
Das Lesesystem S₂ weist außerdem mindestens einen Router auf. Es weist zum Beispiel zwei Router M'₁ und M'₂ auf. Diese Router sind mit dem lokalen Wiederholungsnetz RE' verbunden. Sie sind dazu bestimmt, mit dem Wiederholungs-Verbindungsleitungen verbunden zu werden. Jede Wiederholungs-Verbindungsleitung ist mit einem einzigen Router verbunden. Zum Beispiel kann der Router M'₁ mit den Leitungen L'₁, L'₂, L'₃ verbunden sein; der Router M'₂ kann mit den Leitungen L'₄, L'₅, L'₆ verbunden sein.
Die Zentraleinheit UC' sendet die aufgezeichneten Bitflüsse gleichzeitig auf dem lokalen Wiederholungsnetz RE'. Diese Bitflüsse werden von den Routern M'₁, M'₂ empfangen und auf den Leitungen L'₁ bis L'₆ weitergesendet, um ausgehend von jedem weitergesendeten Bitfluss ein Signal auf jeder Wiederholungs-Verbindungsleitung zu erzeugen. Diese Signale werden synchronisiert erzeugt. Zu diesem Zweck wird das Signal auf jeder Wiederholungs-Verbindungsleitung mit einer vielfachen Frequenz der Tastfrequenz erzeugt. Für eine Wiederholung in Echtzeit (die Wiederholungsgeschwindigkeit ist die gleiche wie die Aufzeichnungsgeschwindigkeit) wird auf jeder Leitung ein Signal mit der gleichen Frequenz wie die Tastfrequenz erzeugt.
Um die aufgezeichneten Bitflüsse auf dem lokalen Netz RE' zu senden, kann die Zentraleinheit UC' gleichzeitige TCP/IP-Verbindungen mit den Routern aufbauen. Die Zentraleinheit sendete die Bitflüsse an die Router. Die Sendefrequenz eines Bitflusses von der Zentraleinheit UC' ist höher als die Weitersendefrequenz dieses Bitflusses auf der Wiederholungs-Verbindungsleitung. Jeder Bitfluss wird vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert. Die Bitflüsse geben in dem Maße, in dem sie in Form von Signalen auf den Wiederholungs-Verbindungsleitungen weitergesendet werden, progressiv diese Pufferspeicher frei.
Vorteilhafterweise dialogisieren die Zentraleinheit UC' und die Router, um das Füllen der Pufferspeicher zu kontrollieren. Die Kontrolle des Füllens eines Pufferspeichers besteht darin:

– eine Sättigung des Speichers zu vermeiden;
– eine vollständige Leerung des Speichers zu vermeiden.

In anderen Worten wird jeder Bitfluss, da die Sendefrequenz höher ist als die Weitersendefrequenz, vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert, ehe er weitergesendet wird, wobei das Füllen des Pufferspeichers kontrolliert wird.
Um die Sättigung eines Pufferspeichers zu vermeiden, wird ein Signal vom betroffenen Router an die Zentraleinheit UC' gesendet, sobald eine maximale Füllschwelle erreicht ist. Diese maximale Füllschwelle kann zum Beispiel 90% der Kapazität des Füllspeichers sein. Bei Empfang dieses Signals stoppt die Zentraleinheit UC' das Senden des diesem Pufferspeicher entsprechenden Bitflusses an diesen Router.
Um ein vollständiges Leeren eines Pufferspeichers zu vermeiden, wird ein Signal vom betroffenen Router an die Zentraleinheit UC' gesendet, sobald eine Mindestfüllschwelle erreicht wird. Diese Mindestschwelle kann zum Beispiel 10% der Kapazität des Pufferspeichers sein. Bei Empfang dieses Signals nimmt die Zentraleinheit UC' das Senden des Bitflusses entsprechend diesem Pufferspeicher an diesen Router wieder auf.
Die Kontrolle des Füllens der Pufferspeicher ist optional. Alternativ können, wenn zum Beispiel ein Pufferspeicher gesättigt ist, die nicht gespeicherten Daten regelmäßig weitergesendet werden. Auf diese Weise bewirkt die Sättigung eines Pufferspeichers keinen Datenverlust. Da außerdem das Senden konstant ist, kann der Pufferspeicher sich nicht vollständig leeren.
Um synchron zu senden, d. h. auf jeder Wiederholungs-Verbindungsleitung ein Signal mit einer Frequenz zu senden, die ein Vielfaches der Tastfrequenz ist, können die Router M'₁, M'₂ ein Flusskontrollverfahren einsetzen. Die Flusskontrolle ist ein dem Fachmann bekanntes Verfahren.
Vorteilhafterweise werden in gleicher Weise wie beim Aufzeichnungssystem S₁ die Bitflüsse auf dem lokalen Wiederholungsnetz gemäß einem quittierten Übertragungsprotokoll gesendet.
Vorteilhafterweise werden in gleicher Weise wie bei dem Aufzeichnungssystem S₁ die Bitflüsse auf dem lokalen Wiederholungsnetz gemäß dem TCP/IP-Protokoll gesendet.
Nun wird auf die 6 und 7 Bezug genommen. Die Erfindung kann genutzt werden, um Daten an einem Standort aufzuzeichnen und Tests an einem anderen Standort durchzuführen. Das Aufzeichnungssystem S₁ kann sich zum Beispiel in der Nähe eines Luftverkehrsverwaltungssystems befinden. Es ist zum Beispiel mit sechs Radargeräten E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆ verbunden. Das Lesesystem S₂ kann sich zum Beispiel in der Nähe eines Anzeigesystems VI befinden, das in einem fernen Analysezentrum angeordnet ist. Das Aufzeichnungssystem erzeugt eine Einheit von Binärdateien BD. Diese Dateien können zum Beispiel über das Internet RI einfach an das Lesesystem S₂ gesendet werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften praktischen Ausführung können die Zentraleinheiten UC, UC' der Aufzeichnungs-S₁ und Lesesysteme S₂ tragbare Computer sein, die mit Ethernet-Karten ausgestattet sind. Die Router können verkabelt bleiben (permanente Verbindungen mit dem Ethernet und den Verbindungsleitungen). Es genügt dann, diese tragbaren Computer an das Ethernet anzuschließen. Das Einsetzen der Aufzeichnungs- und Lesesysteme kann also sehr schnell und sehr einfach sein.
Der Ausgang des Lesesystems S₂ ist eine Einheit von Wiederholungs-Verbindungsleitungen. Das Anzeigesystem kann zum Beispiel eine Formatierungsvorrichtung MF, eine Verbindungsleitung VD, die ein Videosignal überträgt, und ein Anzeigebildschirm RD sein. Die Formatierungsvorrichtung MF kann die Signale der Wiederholungs-Verbindungsleitungen in ein Videosignal umwandeln. Dieses Videosignal wird dann auf der Verbindungsleitung VD zum Bildschirm RD für die Anzeige der Radarplots übertragen.
Vorteilhafterweise sind die Softwareprogramme, die in den Zentraleinheiten UC, UC' zur Anwendung der Erfindung vorhanden sind, in der Programmsprache JAVA, was es diesen Softwareprogrammen ermöglicht, in jedem Betriebssystem zu arbeiten.
Die Erfindung erlaubt es, die auf Verbindungsleitungen vorhandenen Signale aufzuzeichnen, ohne auf die genormten oder bekannten Protokolle beschränkt zu sein, für so viele Leitungen wie nötig, ohne Frequenzbeschränkung, unabhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit und dem elektrischen Modus. Außerdem ermöglicht es die Erfindung, alle oder einen Teil dieser aufgezeichneten Signale zu wiederholen, und dies auf synchrone Weise. Es ist im Rahmen der Erfindung außerdem möglich, das gleiche System zu verwenden, um sowohl die Aufzeichnung als auch das Lesen durchzuführen.
Auch wenn sie besonders vorteilhaft sind, sind die beschriebenen besonderen Ausführungsformen in jedem Fall nicht einschränkend zu verstehen, und verschiedene Varianten, die insbesondere die Details betreffen, die in Beispielen angegeben wurden, bleiben im Rahmen der Erfindung, die Gegenstand des Patents ist.

Claims

Verfahren zur Aufzeichnung synchronisierter Daten, die von mehreren Endeinrichtungen (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) kommen, wobei jede Endeinrichtung Daten auf einer ihr eigenen Verbindungsleitung (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) sendet, das die folgenden Schritte aufweist: (a) das Signal (PDU, NS) wird auf jeder Verbindungsleitung mit konstanter Frequenz abgetastet, und dies selbst in Abwesenheit von gesendeten Daten, so dass jeder Endeinrichtung ein Fluss von abgetasteten Bits entspricht; (b) die Flüsse von abgetasteten Bits werden in einem lokalen Netz (RE) gesendet; (c) in einer oder mehreren Binärdateien (BD) mit einer Zentraleinheit (UC), die mit dem lokalen Netz verbunden ist, werden die in dem Netz gesendeten Bitflüsse aufgezeichnet; dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte aufgezeichnete Bits einem Zeitschlitz entsprechen können, während dem eine Endeinrichtung keine Daten gesendet hat, um später die Daten unter Berücksichtigung ihrer Synchronisation wiederherstellen zu können.
Aufzeichnungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Netz ein Ethernet ist.
Aufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitflüsse im lokalen Netz gemäß einem quittierten Übertragungsprotokoll zur Zentraleinheit gesendet werden.
Aufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitflüsse im lokalen Netz gemäß dem Protokoll TCP/IP zur Zentraleinheit gesendet werden.
Aufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitflüsse von einem oder mehreren Routern (M₁, M₂) abgetastet und gesendet werden, wobei jede Verbindungsleitung mit einem einzigen Router verbunden ist.
Aufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Endeinrichtung, die synchron Daten sendet, die Abtastfrequenz gleich der Sendefrequenz der Endeinrichtung ist, und dass für die anderen Endeinrichtungen die Abtastfrequenz gleich der maximalen Übertragungsgeschwindigkeit der Verbindungsleitung ist.
Aufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit ein zirkulares Aufzeichnungsverfahren anwendet, um die im Netz gesendeten Bitflüsse aufzuzeichnen.
System (S₁) zur Aufzeichnung von synchronisierten Daten, die von mehreren Endeinrichtungen kommen, wobei jede Endeinrichtung (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) Daten auf einer ihr eigenen Verbindungsleitung (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) sendet, das mindestens aufweist: (a) einen oder mehrere Router (M₁, M₂), die mit den Verbindungsleitungen verbunden sind, wobei jede Verbindungsleitung mit einem einzigen Router verbunden ist, um mit konstanter Frequenz das Signal (PDU, NS) auf jeder Verbindungsleitung abzutasten, und dies selbst in Abwesenheit von gesendeten Daten, so dass jeder Endeinrichtung ein Fluss von abgetasteten Bits entspricht; (b) ein lokales Netz (RE), mit dem die Router verbunden sind, in dem die Router die Flüsse von abgetasteten Bits senden; (c) eine Zentraleinheit (UC), die mit dem lokalen Netz verbunden ist, um in einer oder mehreren Binärdateien die Flüsse von Bits aufzuzeichnen, die von den Routern im Netz gesendet werden; dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte aufgezeichnete Bits einem Zeitschlitz entsprechen können, während dem eine Endeinrichtung keine Daten gesendet hat, um später die Daten unter Berücksichtigung ihrer Synchronisation wiederherstellen zu können.
Aufzeichnungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Netz ein Ethernet ist.
Aufzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsprotokoll des lokalen Netzes ein quittiertes Protokoll ist.
Aufzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsprotokoll des lokalen Netzes das Protokoll TCP/IP ist.
Verfahren zum Lesen von in Form von mehreren abgetasteten Bitflüssen, die von mehreren Endeinrichtungen (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) kommen, aufgezeichneten Daten, wobei jede Endeinrichtung Daten auf einer ihr eigenen Verbindungsleitung (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) gesendet hat, wobei die Daten der verschiedenen Leitungen synchronisiert sind, das die folgenden Schritte aufweist: (a) es werden gleichzeitig die aufgezeichneten Bitflüsse in einem lokalen Wiederholungsnetz (RE') gesendet, das die gleiche Topologie hat wie das lokale Netz (RE), das bei der Anwendung eines Verfahrens verwendet wird, das die Aufzeichnung der Daten erlaubt hat; (b) die im lokalen Wiederholungsnetz (RE') gesendeten Daten werden über Wiederholungs-Verbindungsleitungen wieder gesendet, wobei die Wiederholungs-Verbindungsleitungen analog zu den Verbindungsleitungen (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) sind, die mit den Endeinrichtungen (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) verbunden sind, um ausgehend von jedem wieder gesendeten Bitfluss ein Signal mit einer Frequenz zu erzeugen, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist; dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Abschnitte des erzeugten Signals einem Zeitschlitz entsprechen können, während dem eine Endeinrichtung keine Daten gesendet hat, um die Daten unter Berücksichtigung ihrer Synchronisation wiederherzustellen.
Verfahren zum Lesen von Daten nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, da für jeden Bitfluss die Sendefrequenz höher ist als die Sendewiederholfrequenz, er vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert wird, ehe er wieder gesendet wird, wobei das Füllen des Pufferspeichers überwacht wird.
Verfahren zum Lesen von Daten nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung in jeder Wiederholungs-Verbindungsleitung eines Signals der Frequenz, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist, ein Verfahren der Flussüberwachung angewendet wird.
Leseverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitflüsse im lokalen Wiederholungsnetz gemäß einem quittierten Übertragungsprotokoll wieder gesendet werden.
Leseverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitflüsse im lokalen Wiederholungsnetz gemäß dem Protokoll TCP/IP wieder gesendet werden.
System (S₂) zum Lesen von Daten, die in Form mehrerer Flüsse von abgetasteten Bits aufgezeichnet sind, die von mehreren Endeinrichtungen (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) kommen, wobei jede Endeinrichtung Daten auf einer ihr eigenen Verbindungsleitung (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) gesendet hat, wobei die Daten der verschiedenen Leitungen synchronisiert sind, das mindestens aufweist: (a) ein lokales Wiederholungsnetz (RE'), das die gleiche Topologie hat wie das lokale Netz (RE), das bei der Anwendung eines Verfahrens verwendet wird, das es erlaubt hat, die Daten aufzuzeichnen; (b) eine Zentraleinheit (UC'), die mit dem lokalen Wiederholungsnetz verbunden ist, um im lokalen Wiederholungsnetz die aufgezeichneten Bitflüsse zu senden; (c) einen oder mehrere Router (M'₁, M'₂), die mit dem lokalen Wiederholungsnetz verbunden und dazu bestimmt sind, mit Wiederholungs-Verbindungsleitungen verbunden zu werden, um die im lokalen Wiederholungsnetz (RE') gesendeten Bits wieder in den Wiederholungs-Verbindungsleitungen zu senden, wobei die Wiederholungs-Verbindungsleitungen analog den Verbindungsleitungen (L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆) sind, die mit den Endeinrichtungen (E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, E₆) verbunden sind, um ausgehend von jedem wieder gesendeten Bitfluss ein Signal mit einer Frequenz zu erzeugen, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist; dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Abschnitte des erzeugten Signals einem Zeitschlitz entsprechen können, während dem eine Endeinrichtung keine Daten gesendet hat, um die Daten unter Berücksichtigung ihrer Synchronisation wiederherzustellen.
Datenlesesystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, da für jeden Bitfluss die Sendefrequenz höher ist als die Sendewiederholfrequenz, er vorübergehend in einem Pufferspeicher gespeichert wird, ehe er wieder gesendet wird, wobei das Füllen des Pufferspeichers überwacht wird.
Datenlesesystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung in jeder Wiederholungs-Verbindungsleitung eines Signals mit der Frequenz, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist, ein Flussüberwachungsverfahren angewendet wird.
Lesesystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsprotokoll des lokalen Wiederholungsnetzes ein quittiertes Protokoll ist.
Lesesystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsprotokoll des lokalen Wiederholungsnetzes das Protokoll TCP/IP ist.