DE69729064T2

DE69729064T2 - Resynchronisation durch variablen Tastendruck für fernbedienbare schlüssellose Eingangssystem

Info

Publication number: DE69729064T2
Application number: DE69729064T
Authority: DE
Inventors: Curtis Norman Burlington Kell; Oddy N. Gurnee Khamharn
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: US5923758A; JPH10266652A; EP0857842A2; DE69729064D1; JP3041266B2; EP0857842A3; EP0857842B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft schlüssellose Zutrittssysteme im Allgemeinen und insbesondere, jedoch ohne Einschränkung, ein neues Verfahren zum Wiederherstellen von Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger eines schlüssellosen Zutrittssystems.
Die US-A-5 506 905 offenbart die Wiederherstellung von Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger, umfassend: (a) Übertragen von zumindest einer ersten Nachricht von dem Sender und (b) Feststellen des Nicht-Vorhandenseins von Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger durch den Empfänger in Ansprechen auf den Empfänger, der die zumindest erste Nachricht empfängt, und Durchführen eines von mehreren Resynchronisationsverfahrens (Sp. 7, 8), um Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger wieder herzustellen.
Die erste Nachricht enthält Nachrichtenelemente mit einer Präambel, einer Sender-ID, d. h. einem eindeutigen, dem Sender und dem Empfänger gemeinsamen binären Wert, einem ersten Funktionscode, einer ersten Laufnummer, einem Authentifikator-Code und einem Cyclic Redundancy Check (zyklischen Blockprüfungs-)Code, wobei Resynchronisation aus dem Vergleich der ersten Laufnummer SQN1 mit einer zweiten Laufnummer SQN2 resultiert, wobei Letztere in dem Empfänger bestätigt und gespeichert wird und sich aus dem Bestimmen ergibt, dass eine Beziehung gemäß der folgenden Gleichung besteht:
SQN2 < SQN1 < = SQN2 + K, wobei K eine binäre Konstante ist.
Hintergrund der Erfindung
Derzeitige fernbediente schlüssellose Zutrittssysteme, die Rollcodealgorithmen verwenden, benötigen gelegentlich eine Resynchronisation des Empfängers mit dem Sender. Zum Beispiel können das Wechseln der Senderbatterie, das Auftreten einer Rauschspitze während des Schreibens auf den EEPROM des Empfängers oder das zu häufige Drücken der Taste(n) des Senders außerhalb der Reichweite des Empfängers bewirken, dass das System die Synchronisation verliert. Ist die Synchronisation einmal verloren, spricht das System nicht an und scheint außer Betrieb. Es ist eine Resynchronisation erforderlich, um den Normalbetrieb des Systems wieder herzustellen. Derzeitige Systeme erfordern eine manuelle Abfolge von Operationen, um Synchronisation wieder herzustellen, zum Beispiel das Drücken der Verriegelungs- und Ent-riegelungstasten für eine bestimmte Dauer und das Warten auf die Rückmeldung eines Sperrzyklus. Diese manuelle Operation kann verwirrend sein, und wenn der Benutzer das Verfahren nicht kennt, kann es sein, dass der Benutzer das schlüssellose Zutrittssystem zum Kundendienst bringt. Dies führt zu Kundenunzufriedenheit und hohen Garantiekosten für den Hersteller, z. B. einen Fahrzeughersteller.
Ein Verfahren zum Beseitigen der manuellen Resynchronisation ist die Verwendung eines Permanentspeichers in dem Sender. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Laufnummer des Senders niemals unterhalb der Laufnummer des Empfängers liegen wird, und deshalb eine manuelle Resynchronisation nicht erforderlich sein würde. Eine weitere Annahme besteht darin, dass in den EEPROM des Senders geschriebene und gespeicherte Daten immer gültig sind. Dieses Verfahren weist jedoch zahlreiche Nachteile auf. Ein Nachteil sind die Kosten. EEPROMs sind vergleichsweise teuer, und das Einbringen eines externen EEPROMS in den Sender kann schwierig, wenn nicht, bei einigen Anwendungen, bei denen eine minimale Fläche für die Anordnung erforderlich ist, unmöglich sein. Bei EEPROMs sind komplexe Programmroutinen erforderlich, um zu gewährleisten, dass die geschriebenen Daten tatsächlich gültig sind, andernfalls ist eine vollständige Neuprogrammierung des Systems erforderlich, um den Normalbetrieb wieder herzustellen. Dies ist zeitaufwändig und stellt eine große Unannehmlichkeit für den Endbenutzer dar. Die Faktoren Kosten, Packaging, Zuverlässigkeit des EEPROM und Zunahme der Codegröße bedingen, dass die Verwendung eines EEPROMs in dem Sender weder ein zuverlässiges noch ein brauchbares Verfahren darstellt, um das System synchron zu halten. Was benötigt wird, bislang aber nicht verfügbar war, ist ein Verfahren, bei dem die Resynchronisation intuitiv durch für den Benutzer und auf für ihn transparente Weise aktiviert wird. Ein solches Verfahren sollte auch gestatten, dass das gesamte Resynchronisationsverfahren nur im Empfänger umgesetzt wird, ohne die Notwendigkeit, dass der Sender irgend welche spezielle Resynchronisationsbefehle speichert oder irgend welche spezielle Programmroutinen ausführt, um Synchronisation wieder herzustellen. Zusätzlich wird ein Verfahren benötigt, bei dem von dem berechtigten Benutzer nicht erwartet wird, dass er irgend welche komplizierte Resynchronisationsverfahren erlernt.
Dem entsprechend ist es ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Wiederherstellen von Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger ohne die Verwendung spezieller manueller Resynchronisationsverfahren bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduktion von Kosten durch Beseitigung des EEPROMs in dem Sender.
Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung des Hochfrequenzaufbaus des Senders durch Beseitigung eines externen EEPROMs in dem Sender.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung spezieller EEPROM-Bestätigungsprogrammroutinen in dem Sender und dem Empfänger.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Erhaltung des Sicherheitsniveaus zwischen Sender und Empfänger.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von mehr Packaging-Flexibilität des Systems, indem der Bedarf an einem externen EEPROM in dem Sender beseitigt wird.
Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung, sowie besondere Merkmale, Elemente und Vorteile davon werden in der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen erläutert, oder sind daraus ersichtlich.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erreicht die oben stehenden Ziele mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen. Resynchronisation zwischen einem Sender und Empfänger wird intuitiv durch einen berechtigten Benutzer und auf eine für ihn transparente Weise aktiviert, wobei das Verfahren umfasst: Übertragen zumindest einer ersten Nachricht von dem Sender zu dem Empfänger; und in Ansprechen auf den Empfänger, der die erste Nachricht empfängt, Durchführen eines Resynchronisationsverfahrens durch den Empfänger, um Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger wieder herzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Das Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer verschiedenen Aspekte wird durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erleichtert, die nur zum Zwecke der Veranschaulichung vorgelegt werden und nicht dafür vorgesehen sind, den Schutzbereich der Erfindung zu definieren, wobei:
1 eine bildhafte Darstellung des Systems der vorliegenden Erfindung ist.
2 eine Darstellung der Nachrichtenstruktur für normale, in Verbindung mit dem System der vorliegenden Erfindung verwendete Nachrichten ist.
3 eine Darstellung der Bereiche innerhalb eines Platzes für einen Verschlüsselungs-Schlüssel der Nachrichtenstruktur ist, wo Synchronisation verloren gehen kann,
4 ein Blockdiagramm des variierbaren Tastendruckspeicherabbilds des Systems der vorliegenden Erfindung ist.
5a und 5b ein Ablaufdiagramm des Resynchronisationsverfahrens umfassen.
6a und 6b ein Ablaufdiagramm des Algorithmus des Resynchronisationsverfahrens umfassen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird nunmehr Bezug auf die Figuren der Zeichnungen genommen, bei denen ähnliche oder gleiche Elemente der verschiedenen Figuren davon durchgehend mit den selben Bezugsziffern gekennzeichnet sind, und bei denen eingeklammerte Bezugnahmen auf Bezugsziffern den Leser auf die Ansichten) verweisen, aus der/denen das/die beschriebenen Elemente) am besten ersichtlich ist/sind, obwohl das/die Elemente) auch in anderen Ansichten ersichtlich sein kann/können.
1 zeigt die dem System der vorliegenden Erfindung zugehörigen Elemente. Ein fernbedientes schlüsselloses Zutrittssystem, im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet, das einen von einem berechtigten Benutzer zum Übertragen einer gewünschten Funktion (z. B. Tür verriegeln, Tür entriegeln, Alarm) verwendeten Sender 12 und einen Empfänger 18 innerhalb eines Fahrzeugs oder eines Aufbaus, für welches/n ein schlüsselloser Zugang gewünscht wird, umfasst, ist erwünscht. Der Sender 12 sendet Hochfrequenzsignale 16 in Ansprechen auf die Aktivierung einer oder mehrerer zu dem Sender 12 gehöriger Tasten 14 aus. Der Empfänger 18 überprüft periodisch das Vorhandensein einer Übertragung und führt die angeforderte Funktion nur dann aus, wenn die Felder innerhalb der Nachrichtenstruktur 20 (2) für jenen bestimmten Empfänger vorgesehen sind und gültige Sicherheitsinformationen enthält.
Wie unten stehend im Detail beschrieben, legt die vorliegende Erfindung ein Resynchronisationsverfahren unter Umständen fest, bei denen das Drücken der Taste 14 bewirkt, dass der Sender 12 Hochfrequenzsignale 16 aussendet, die wiederum von dem Empfänger 18 empfangen werden und mit Werten, die in dem Empfänger gespeichert sind, nicht übereinstimmen, so dass die Nachricht 20 nicht bestätigt wird, und der Empfän ger den Funktionscode 24 nicht ausführt. Unter diesen Umständen legt der Empfänger 18 einen aus einem Satz von Resynchronisationsverfahren fest, der das mehrmalige Drücken der Taste 14 erfordern kann, was als eine vollkommen intuitive Reaktion auf einen offensichtlichen anfänglichen Fehler der auszuführenden Funktion 24 verstanden werden kann.
Nunmehr soll Bezug auf 2 genommen werden. Die Nachrichtenstruktur 20 wird für Normalfunktionen (z. B. Tür verriegeln, Tür entriegeln, Alarm) durch Drücken einer oder mehrerer Tasten 14 des Senders 12 übertragen. Die Nachrichtenstruktur 20 sorgt für eine dynamische Sicherheitscodierung, um die Aufzeichnung und nachfolgende Wiedergabe von sonst berechtigten Nachrichten zu verhindern, und um zu vermeiden, dass der Empfänger 18 getäuscht wird, Nachrichten von nicht berechtigten Quellen zu anzunehmen. Sobald der Sender 12 gefertigt ist, wird er mit einer Sender-ID 26, einem ursprünglichen ersten Laufnummernwert (SQN1) 28, einem zufälligen Ausgangsstatus (nicht dargestellt) und einem Verschlüsselungs-Schlüssel (nicht dargestellt) programmiert. Die Sender-ID 26 wie auch der zufällige Ausgangsstatus ist eine jedem einzelnen Sender 12 zugehörige eindeutige binäre Zahl, wohingegen der Verschlüsselungs-Schlüssel aller Sender ein gemeinsamer sein kann. Der zufällige Ausgangsstatus wird als Startpunkt, von dem aus bei jeder Übertragung einer Nachricht 20 ein Authentifikator-Code vorgerückt wird, verwendet. Die SQN1 28 rückt ebenfalls bei jeder Übertragung einer Nachricht 20 vor, um die erforderliche Anzahl von Vorrückungen, die der Empfänger 18 durchführen muss, um sich kryptographisch mit der Übertragung zu synchronisieren, anzuzeigen. Die Nachricht 20 umfasst die Präambel 22, die den Beginn einer Nachricht anzeigt, den Funktionscode 24, der die angeforderte Funktion identifiziert, die Sender-ID 26, die SQN1 28, die verwendet wird, um den Sender 12 und den Empfänger 18 zu synchronisieren, um Situationen zu berücksichtigen, in welchen Nachrichten auf Grund von Hochfrequenz-rauschen fehlerhaft empfangen werden oder der Sender 12 außerhalb der Reichweite des Empfängers 18 betrieben wird, oder wenn die Batterie des Senders 12 ausgetauscht wird, den Authentifikator 30, der eine Berechnung unter Verwendung eines Algorithmus zum Kombinieren eines Verschlüsselungs-Schlüssels mit dem Funktionscode 24 ist, und den CRC 32, der ein zyklischer Blockprüfungscode ist und dem Empfänger 18 erlaubt, die Integrität der Nachrichtenübertragung zu bestätigen. Die Nachrichtenstruktur 20 sorgt für Systemsicherheit, indem sie die Täuschung des Empfängers 18 durch Abfangen, Aufzeichnen und die nachfolgende Wiedergabe von Hochfrequenzsignalen 16 verhindert, da SQN1 28 mit jeder Übertragung vorgerückt wird; daher wird eine aufgezeichnete Nachricht 20 bei der Wiedergabe eine andere SQN1 28 als die vom Empfänger 18 erwartete haben, und somit keine Synchronisationsbestätigung erhalten und nicht angenommen werden. Die Nachrichtenstruktur 20 bietet zusätzliche Systemsicherheit, indem sie die Manipulation (Emulation) von Nachrichten verhindert, da eine Änderung des Funktionscodes 24 (z. B. Änderung des Verriegelungsbefehls zu einem Entriegelungsbefehl) bewirken wird, dass der Empfänger 18 einen falschen Authentifikator 30 berechnet. Da der Authentifikator 30 zum Teil von einem nur dem Sender 12 und dem Empfänger 18 bekannten Verschlüsselungs-Schlüssel abgeleitet wird, können nicht berechtigte Parteien keinen Authentifikator 30 erzeugen, der einem Funktionscode 24 ihrer Wahl entspricht, und daher kann die Nachrichtenstruktur 20 nicht in einer Weise künstlich zusammengesetzt werden, auf die der Empfänger 18 reagieren würde.
Nunmehr soll Bezug auf 3 genommen werden, die jene Bereiche innerhalb des Platzes für den Verschlüsselungs-Schlüssel zeigt, wo Synchronisation verloren gehen kann. Die Laufnummernzeile 40 zeigt vier verschiedene Resynchronisationsbereiche, die von den Werten der SQN1 28, wie sie von dem Empfänger 18 empfangen werden, und der zweiten Laufnummer (SQN2) 42 des Empfängers abhängig sind. Zum Zweck der Veranschaulichung wird angenommen, dass SQN1 28 ein 16-Bit-Binärfeld umfasst und der Maximalwert von SQN1 28 somit 216 oder 65536 beträgt. Die Empfängerlaufnummer SQN2 42, die in dem Empfänger 18 gespeichert ist und der zuletzt empfangenen und bestätigten SQN1 28 gleich ist, könnte daher irgendwo entlang der Laufnummernzeile 40 liegen und einen Wert zwischen 0 und einschließlich 65536 aufweisen. Wenn die empfangene SQN1 28 nicht mit dem auf der Grundlage von SQN2 42 erwarteten Wert übereinstimmt, gilt diese Synchronisation zwischen dem Sender 12 und dem Empfänger 18 als verloren, und eine Resynchronisation muss erfolgen.
Ein erster Resynchronisationsprozess findet innerhalb des Synchronisationsfensters 44, einem Resynchronisationsbereich, statt, wobei, nachfolgend auf den Empfang einer ersten Nachricht 20 die empfangene SQN1 28 um höchstens K Inkremente größer als SQN2 42 (d. h., SQN1 28 < = SQN2 42 + K) ist. In diesem Fall wird der Empfänger 18 SQN2 42 automatisch auf Gleichstand mit SQN1 28 vorrücken und dann die Nachricht 20 prüfen.
Ein zweiter Resynchronisationsprozess findet innerhalb des Auto-Resynchronisationsfensters 48, einem Resynchronisationsbereich, statt, wobei, nachfolgend auf den Empfang einer ersten Nachricht 20, die empfangene SQN1 28 kleiner oder gleich einem Wert von 16 und auch kleiner als SQN2 42 (d. h., SQN2 42 > SQN1 28 < = 16) ist, ein Zustand, der im Allgemeinen eintritt, wenn ein Tausch der Senderbatterie vorgenommen wird und der Direktzugriffsspeicher verloren geht. In diesem Fall wird der Empfänger 18 SQN2 42 automatisch auf Gleichstand mit SQN1 28 vorrücken und dann die Nachricht 20 prüfen.
Ein dritter Resynchronisationsprozess findet in dem Resynchronisationsbereich 50 statt, wobei, nachfolgend auf den Empfang einer ersten Nachricht 20, die empfangene SQN1 28 um mehr als K Erhöhungen größer als SQN2 42 (d. h., SQN1 28 > SQN2 + K) ist. In diesem Fall wird der Empfänger 18, abhängig vom Empfang und der Überprüfung des Empfangs einer zweiten Nachricht 20, einen Resynchronisationsprozess durchführen.
Ein vierter Resynchronisationsprozess tritt in Resynchronisationsbereich 52 auf, wobei, nachfolgend auf den Empfang einer ersten Nachricht 20, die empfangene SQN1 28 größer als das Auto-Resynchronisations-fenster 48, jedoch kleiner als SQN2 42 ist. In diesem Fall wird der Empfänger 18, abhängig vom Empfang und der Überprüfung des Empfangs einer zweiten und einer dritten Nachricht 20, einen Resynchronisationsprozess durchführen.
Nunmehr soll Bezug auf 4 genommen werden, die ein im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 60 gekennzeichnetes Speicherabbild des Systems der vorliegenden Erfindung darstellt. Der FIFO-Speicher für die SQN-History 62 wird von dem Empfänger 18 verwendet, um Versuche, drei aufeinander folgende Nachrichten in einer Reihe zum Zweck von Wiedergabe-Angriffen (playback attacks) aufzuzeichnen, durch Führen eines Protokolls zuvor bestätigter Werte für SQN1 28 zu hemmen. Jedes Mal, wenn der Empfänger 18 drei oder mehr aufeinander folgende Übertragungen der Nachricht 20 mit der/dem selben Sender-ID 26 und Funktionscode 24 empfängt, speichert er die zuletzt empfangene SQN1 28 in einer First-in-first-out-(FIFO) Sequenz in die SQN-History 62. Durch Erhöhen der Anzahl der Speicherplätze für die SQN-History 62 wird die Sicherheit des Systems der vorliegenden Erfindung verbessert, da die Wahrschein lichkeit, dass die SQN1 28 einer empfangenen Übertragung einer Nachricht 20 mit einer zuvor übertragenen übereinstimmt, erhöht wird. Die Resynchronisationsprozesse drei und vier verwenden Übertragungen einer Nachricht 20 mit aufeinander folgenden Werten für SQN1 28 und identischen Werten des Funktionscodes 24, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass unberechtigte Quellen eine mögliche Resynchronisationsabfolge von Übertragungen aufzeichnen. Zusätzlich verringert dieses Verfahren die Anzahl der Schreibzyklen auf den Permanentspeicher des Empfängers 18, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird.
Der Prüfspeicherplatz (verification memory location = VERF-Speicherplatz) 64 sorgt für die vorübergehende Speicherung ungültiger Werte für SQN1 28 und entsprechender aufeinander folgender Werte des Authentifikators 30, wenn die Werte für SQN1 28 in den Resynchronisationsbereichen 50 oder 52 liegen. Der Empfänger 18 speichert aufeinander folgende Werte für SQN1 28 und entsprechende aufeinander folgende Werte des Authentifikators 30 von einer nachfolgenden Übertragung einer Nachricht 20 in aufeinander folgenden VERF 64 -Speicherplätzen, wobei eine nachfolgende zweite Übertragung einer Nachricht 20 für den Resynchronisationsbereich 50 und eine zweite und eine dritte nachfolgende Übertragung einer Nachricht 20 für den Resynchronisationsbereich 52 erfolgen muss. Wenn die nachfolgenden Übertragungen der Nachricht 20 die/den selbe/n Sender-ID 26 und Funktionscode 24 enthalten, und SQN1 28 auf die in dem VERF 64 gespeicherten Werte nachfolgt, und wenn keine Übereinstimmung zwischen der letzten SQN1 28 und den in der SQN-History 62 gespeicherten Werten für SQN1 28 besteht, dann werden die nachfolgenden Übertragungen der Nachricht 20 bestätigt. Es wird bevorzugt, dass das Bestätigungsverfahren durchgeführt wird, wenn alle erforderlichen aufeinander folgenden Übertragungen der Nachricht 20 empfangen worden sind, um die Latenzzeit und unnötige Berechnungen zu verringern.
Bei erfolgreicher Bestätigung wird die Funktion 24 ausgeführt, und die SQN1 28 der letzten Übertragung wird in der SQN-History 62 gespeichert.
Der zuletzt empfangene Wert der SQN1 28 wird in dem Speicherplatz NSQN 66 gespeichert, während das Bestätigungsverfahren der Nachricht 20 stattfindet. Der in NSQN 66 gespeicherte Wert wird mit SQN2 42 verglichen, um zu bestimmen, welches Resynchronisationsniveau erforderlich sein kann. Nachfolgend auf eine erfolgreiche Bestätigung der Nachricht 20 wird der Speicherplatz für SQN2 42 aktualisiert, so dass er den in NSQN 66 gespeicherten Wert der SQN1 28 enthält. Der Speicherplatz für die Tastenzahl 67 wird verwendet, um den dem Drücken einer bestimmten Taste 14 des Senders 12 zugehörigen Funktionscode 24 zu speichern. Der Speicherplatz für die Zählung 68 speichert einen Wert, wie viele aufeinander folgende Übertragungen der Nachricht 20 erforderlich sind, um Resynchronisation zu erzielen. Der Speicherplatz für das Drücken 69 speichert einen Wert, wie viele aufeinander folgende Übertragungen der Nachricht 20 empfangen worden sind.
Nunmehr soll Bezug auf 5 genommen werden, die ein Ablaufdiagramm einer variierbaren Tastendruckresynchronisation mit den folgenden Verfahren darstellt:

(a) Beim Empfang einer Nachricht 20 bei Schritt 70 als Ergebnis eines ein- oder mehrmaligen Drückens der Taste 14 an dem Sender 12 bestätigt der Empfänger 18 die Sender-ID 26 bei Schritt 72 und überprüft danach bei Schritt 74, ob NSQN 66 gültig ist, d. h., innerhalb des Synchronisationsfensters 44 liegt.
(b) Wenn der in NSQN 66 gespeicherte Wert der SQN1 28 gültig ist, bestätigt der Empfänger 18 die Nachricht 20, führt bei Schritt 82 die Funktion 24 aus, und überprüft den Speicherplatz für die Zählung 68, um zu bestimmen, ob drei aufeinander folgende Übertragungen einer Nachricht 20 bestätigt worden sind, in welchem Fall der Wert von NSQN 66 bei Schritt 86 in die SQN-History 62 gespeichert wird.
(c) Wenn bei Schritt 74 nicht bestätigt wird, dass der in NSQN 66 gespeicherte Wert der SQN1 28 sich innerhalb des Synchronisationsfensters 44 befindet, wird bei Schritt 76 überprüft, ob sich der Wert von NSQN 66 innerhalb des Auto-Resynchronisationsfensters 48 befindet, und wenn dies der Fall ist, werden bei Schritt 78 der Wert von NSQN 66 und des Authentifikators 30 in den VERF 64 Speicherplatz gespeichert.
(d) Wenn bei Schritt 80 der Wert von NSQN 66 größer als das Synchronisationsfenster 44 ist, und bei Schritt 88 zwei aufeinander folgende Übertragungen einer Nachricht 20 empfangen worden sind, wobei der Speicherplatz für das Drücken 69 anzeigt, dass die selbe Taste 14 des Speicherplatzes für die Tastenzahl 67 zwei Mal gedrückt worden ist, und wobei der Wert von NSQN 66 auf den in dem VERF 64 gespeicherten Wert folgt, und bei Schritt 90 der Wert von NSQN 66 nicht einem Wert in der SQN-History 62 entspricht, dann bestätigt der Empfänger 18 bei Schritt 92 die zwei aufeinander folgenden Übertragungen einer Nachricht 20, führt die Funktion 24 aus, und speichert den Wert von NSQN 66 in die SQN-History 62 und in SQN2 42.
(e) Wenn bei Schritt 88 nicht zwei aufeinander folgende Übertragungen einer Nachricht 20 empfangen worden sind, oder wenn eine Übereinstimmung zwischen dem Wert von NSQN 66 und einem Wert in der SQN-History 62 bestimmt wird, dann wird bei Schritt 94 das Drücken der Taste 14 ignoriert, und der Empfänger 18 erwartet bei Schritt 70 eine neue Nachricht 20.
(f) Wenn bei Schritt 80 der Wert von NSQN 66 nicht größer als das Synchronisationsfenster 44 ist, dann, bei Schritt 96, wenn drei aufeinander folgende Übertragungen einer Nachricht 20 empfangen worden sind, wobei der Speicherplatz für das Drücken 69 anzeigt, dass die selbe Taste 14 des Speicherplatzes für die Tastenzahl 67 3 Mal gedrückt wurde und wobei der Wert von NSQN 66 auf den in dem VERF 64 gespeicherten Wert folgt, und bei Schritt 99 der Wert von NSQN 66 nicht einem Wert in der SQN-History 62 entspricht, dann bestätigt der Empfänger 18 bei Schritt 100 die drei aufeinander folgenden Übertragungen einer Nachricht 20, führt die Funktion 24 aus, und speichert den Wert von NSQN 66 in die SQN-History 62 und in SQN2 42.
(g) Wenn bei Schritt 96 nicht drei aufeinander folgende Übertragungen einer Nachricht 20 empfangen worden sind oder wenn bei Schritt 98 eine Übereinstimmung zwischen dem Wert von NSQN 66 und einem Wert in der SQN-History 62 bestimmt wird, dann wird bei Schritt 94 das Drücken der Taste 14 ignoriert, und der Empfänger 18 erwartet bei Schritt 70 eine neue Nachricht 20.

Nunmehr soll Bezug auf 6 genommen werden, die ein detailliertes Ablaufdiagramm eines variierbaren Tastendruck-Resynchronisationsalgorithmus mit den folgenden Verfahren darstellt:

(h) Beim Empfang einer Nachricht 20 bei Schritt 70 als Ergebnis des Drückens der Taste 14 des Senders 12 überprüft der Empfänger 18 bei Schritt 72 die Gültigkeit der Sender-ID 26. Wenn die Sender-ID 26 nicht gültig ist, wird SQN2 42 gleich SQN1 28 gesetzt, wie sie bei Schritt 85 in NSQN 66 gespeichert wurde, und der Empfänger 18 erwartet bei Schritt 70 den Empfang der nächsten Nachricht 20.
(i) Wenn Schritt 72 eine gültige Sender-ID 26 ist, wird bei Schritt 110 überprüft, ob der Wert der SQN1 28, wie er in NSQN 66 gespeichert wurde, sich innerhalb des Synchronisationsfensters 44 befindet, und wenn dies der Fall ist, speichert der Empfänger 18 den Wert von NSQN 66 bei Schritt 120 in SQN2 42, bestätigt bei Schritt 134 den Authentifikator 30, führt bei Schritt 136 die Funktion 24 aus, führt die Subroutine 124 zur Aktualisierung der Werte der Speicherplätze für die Tastenzahl 67 und die Zählung 68 aus und überprüft bei Schritt 157, ob der Wert der Zählung 68 nun größer oder gleich Drei ist. Wenn ja, speichert der Empfänger 18 bei Schritt 152 den Wert von NSQN 66 in die SQN-History 62, andernfalls, wenn der Wert der Zählung 68 bei Schritt 157 nicht größer oder gleich Drei ist, speichert er bei Schritt 85 den Wert von NSQN 66 in SQN2 42 und erwartet bei Schritt 70 die nächste Nachricht 20.
(j) Wenn bei Schritt 134 der Authentifikator 30 nicht bestätigt wird, werden der Wert von NSQN 66 und des Authentifikators 30, indiziert mit dem Wert der Zählung 68, in VERF 64 gespeichert, der Wert der Zählung 68 wird bei Schritt 142 um 1 inkrementiert und es wird überprüft, ob der Wert der Zählung 68 größer oder gleich 3 ist. Wenn dies der Fall ist, werden bei Schritt 146 alle in VERF 64 gespeicherten Werte bestätigt, wird bei Schritt 148 die Funktion 24 ausgeführt, bei Schritt 154 der Wert der Zählung 68 auf 1 gesetzt, der Wert von NSQN 66 in SQN2 42 gespeichert und bei Schritt 70 die nächste Nachricht 20 erwartet.
(k) Wenn bei Schritt 156 der Wert der Zählung 68 nicht größer oder gleich Drei ist, wird der Wert von NSQN 66 bei Schritt 85 in SQN2 42 gespeichert und bei Schritt 70 die nächste Nachricht 20 erwartet.
(l) Wenn bei Schritt 110 der Wert von NSQN 66 sich nicht innerhalb des Synchronisationsfensters 44 befindet, dann wird bei Schritt 112 überprüft, ob sich der Wert von NSQN 66 innerhalb des Auto-Resynchronisationsfensters 48 befindet und, wenn dies der Fall ist, führt der Empfänger 18 bei Schritt 132 eine Auto-Resynchronisationssubroutine durch (Details sind nicht dargestellt, sie umfassen aber das Speichern des Werts von NSQN 66 in SQN2 42, das Bestätigen des Authentifikators 30, das Ausführen der Funktion 24 und das Warten auf die Übertragung einer neuen Nachricht 20).
(m) Wenn bei Schritt 112 der Wert von NSQN 66 sich nicht in dem Auto-Resynchronisationsfenster 48 befindet, dann wird bei Schritt 114 überprüft, ob der Wert von NSQN 66 um K Inkremente größer als SQN2 42 ist, und wenn dies der Fall ist, wird bei Schritt 118 der Wert für das Drücken 69 gleich 2 gesetzt, danach wird die Subroutine 124 ausgeführt, um die Werte der Speicherplätze für die Tastenzahl 67 und die Zählung 68 zu aktualisieren, danach wird bei Schritt 126 überprüft, ob der Wert der Zählung 68 gleich dem Wert für das Drücken 69 ist, was anzeigt, dass die erforderliche Anzahl von aufeinander folgenden Nachrichten 20 empfangen worden ist, und wenn dies der Fall ist, wird bei Schritt 128 geprüft, dass keine doppelten Werte von NSQN 66 in der SQN-History 62 gespeichert sind, werden bei Schritt 146 alle in VERF 64 gespeicherten Werte bestätigt, wird bei Schritt 148 die Funktion 24 ausgeführt, bei Schritt 154 der Wert der Zählung 68 auf 1 gesetzt, der Wert von NSQN 66 in SQN2 42 gespeichert, und wird bei Schritt 70 die nächste Nachricht 20 erwartet.
(n) Wenn bei Schritt 126 der Wert der Zählung 68 nicht gleich dem Wert für das Drücken 69 ist, werden die Werte von NSQN 66 und des Authentifikators 30, indiziert mit dem Wert der Zählung 68, in VERF 64 gespeichert, bei Schritt der 85 der Wert von SQN1, wie er in NSQN 66 gespei chert ist, in SQN2 42 gespeichert, und der Empfänger 18 erwartet bei Schritt 70 die nächste Übertragung einer Nachricht 20.
(o) Wenn bei Schritt 114 der Wert von NSQN 66 größer als SQN2 42 + K ist, dann wird der Wert für das Drücken 69 auf Drei gesetzt, die Subroutine 124 ausgeführt, um die Speicherplätze für die Tastenzahl 67 und der Zählung 68 zu aktualisieren, dann wird bei Schritt 126 überprüft, ob der Wert der Zählung 68 gleich dem Wert für das Drücken 69 ist, was anzeigt, ob die erforderliche Anzahl von aufeinander folgenden Nachrichten 20 empfangen wurde oder nicht. Der Ablauf ist derselbe wie vorstehend ab Schritt 126 festgesetzt.

Nunmehr soll Bezug auf 7, die variierbare Tastendruck-Resynchronisationssubroutine 124, genommen werden, welche die folgenden Verfahren umfasst. Diese Subroutine bestimmt, ob aufeinander folgend empfangene Funktionscodes 24 (im Ablaufdiagramm als N Taste # dargestellt) identisch sind, und, dem entsprechend, ob aufeinander folgend empfangene Werte von NSQN 66 sequenziell (d. h. der Wert von NSQN 66 = SQN2 42 + 1) sind. Beides ist während der Resynchronisation erforderlich, um die Bestätigung einer Nachricht 20 zu erlauben.

(p) Wenn bei Schritt 138 aufeinander folgende Funktionscodes 24 gleich sind und bei Schritt 140 der Wert von NSQN 66 gleich SQN2 + 1 ist, dann wird die Zählung 68 um 1 erhöht, und die Subroutine kehrt dorthin zu dem Resynchronisationsprogramm zurück, wo sie es ursprünglich verlassen hat.
(q) Wenn bei Schritt 138 aufeinander folgende Funktionscodes nicht gleich sind, dann wird bei Schritt 24 der Wert für die Taste #67 gleich der zuletzt empfangenen Funktion 150 gesetzt, bei Schritt 144 die Zählung 68 auf 1 gesetzt, und die Subroutine 124 kehrt dorthin zu dem Programm zurück, wo sie es ursprünglich verlassen hat.
(r) Wenn bei Schritt 140 aufeinander folgende Werte von NSQN 66 nicht sequenziell sind, wird die Zählung 68 auf 1 gesetzt, und die Subroutine 124 kehrt dorthin zu dem Programm zurück, wo sie es ursprünglich verlassen hat.

Es ist somit ersichtlich, dass die vorstehend dargelegten Ziele unter jenen, die in der vorangegangenen Beschreibung erläutert wurden oder daraus ersichtlich sind, effizient erreicht werden, und, da am vorstehenden Verfahren gewisse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, ist der gesamte Inhalt der vorstehenden Beschreibung und wie er in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, lediglich als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung zu interpretieren.

Claims

Verfahren zum Wiederherstellen von Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger, umfassend: (a) Übertragen zumindest einer ersten Nachricht von dem Sender zu dem Empfänger; und (b) Feststellen des Nicht-Vorhandenseins von Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger durch den Empfänger in Ansprechen auf den Empfänger, der zumindest die erste Nachricht empfängt, und Durchführen eines Resynchronisationsverfahrens, um Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger wieder herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass (c) die Resynchronisationsprozedur das Bestätigen der Sender-ID, das Bestimmen eines von ersten, zweiten, dritten oder vierten Resynchronisationsniveaus, und das Festlegen eines von ersten, zweiten, dritten oder vierten Resynchronisationsprozessen umfasst; und (d) der zweite Resynchronisationsprozess sich aus einem Vergleich der ersten Laufnummer mit der in dem Empfänger gespeicherten zweiten Laufnummer und dem Bestimmen ergibt, dass eine Beziehung gemäß der folgenden Gleichung besteht: 16 > = SQN1, SQN2wobei SQN1 die erste Laufnummer ist, und SQN2 die zweite Laufnummer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Nachricht Nachrichtenelemente mit einer Präambel, einer Sender-ID, d. h.: Identifizierung, einem ersten Funktionscode, einer ersten Laufnummer, einem Authentifikator-Code und einem CRC, d. h.: cycle redundancy check (zyklischen Blockprüfungs), -Code umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sender-ID ein eindeutiger binärer Wert ist, der dem Sender und dem Empfänger gemeinsam ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Funktionscode ein binärer Wert ist, der von einem Tastendruck des Senders abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Laufnummer ein Binärwert mit 16 Bit ist, der für jede erste Nachricht durch einen Programmalgorithmus inkrementiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Authentifikator-Code ein binärer Wert ist, der auf der Grundlage eines in dem Sender und dem Empfänger beinhalteten Verschlüsselungs-Schlüssels algorithmisch abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der CRC ein binärer Wert ist, der algorithmisch aus den binären Werten der weiteren Elemente der ersten Nachricht berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen der ersten Nachricht das Parsing der ersten Nachricht in Nachrichtenelemente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ausgewählten ersten Nachrichtenelemente in dem Empfänger als synchronisierende Parameter gespeichert werden, die eine zweite Laufnummer, einen zweiten Funktionscode, einen Nachrichtenzählwert, einen Nachrichtennummernwert, einen Speicher für die Laufnummern-History, sowie erste, zweite und dritte Nachrichtenbestätigungswerte umfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sender-ID mit der zweiten Sender-ID verglichen wird, so dass eine Übereinstimmung des Vergleiches die fortlaufende Verarbeitung der ersten Nachricht erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Festlegung des ersten Resynchronisationsprozesses aus dem Vergleich der ersten Laufnummer mit der in dem Empfänger gespeicherten zweiten Laufnummer und dem Bestimmen ergibt, dass eine Beziehung gemäß der folgenden Gleichung besteht: SQN2 < SQN1 < = SQN2 + Kwobei K eine binäre Konstante ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Resynchronisationsprozess umfasst: (a) Speichern der ersten Laufnummer in einen Speicherplatz der zweiten Laufnummer, Überprüfen der Gültigkeit des Authentifikators, wobei bei Gültigkeit Schritt erfolgt (b) andernfalls, wenn ungültig, Speichern der ersten Laufnummer und des Werts des Authentifikators, indiziert mit dem Zählwert, in dem Prüfspeicher, Inkrementieren des Zählwerts um 1, Überprüfen, ob der Zählwert größer oder gleich 3 ist, und wenn ja, Bestätigen aller Werte des Prüfspeichers, Ausführen der Funktion, Setzen des Zählwerts gleich 1, Setzen des Werts der zweiten Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf eine nachfolgende Nachricht; (c) Vergleichen des ersten Funktionscodes mit dem gespeicherten zweiten Funktionscode, wobei, wenn Ungleichheit besteht, der Wert des ersten Funktionscodes in den Speicherplatz für den zweiten Funktionscode gespeichert wird, dann Setzen des gespeicherten Zählwerts gleich 1; andernfalls, wenn der Vergleich eine Gleichheit ergibt, Überprüfen, ob die erste Laufnummer um 1 größer als die gespeicherte zweite Laufnummer ist, wobei der Zählwert um 1 inkrementiert wird, andernfalls Setzen des Zählwerts gleich 1; und (d) Überprüfen, ob der Zählwert größer oder gleich drei ist, wobei die erste Laufnummer in den FIFO, d. h.: first in, first out-Speicher, für die Laufnummern-History gespeichert wird, dann Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf eine nachfolgende Nachricht, andernfalls Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf eine nachfolgende Nachricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Resynchronisationsprozess das Speichern der ersten Laufnummer in den Speicherplatz der zweiten Laufnummer, das Bestätigen der ersten Nachricht, das Speichern der ersten Laufnummer in den Laufnummern-History-Speicher, und das Warten auf eine nachfolgende Nachricht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Festlegung des dritten Resynchronisationsprozesses aus dem Vergleich der ersten Laufnummer mit der in dem Empfänger gespeicherten zweiten Lauf nummer und dem Bestimmen ergibt, dass eine Beziehung gemäß der folgenden Gleichung besteht: SQN1 > SQN2 + Kwobei K eine Binärwertkonstante ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der dritte Synchronisationsprozess umfasst: (a) Setzen der Anzahl der Nachrichtenzyklen, die für den Resynchronisationsprozess empfangen werden sollen, um diesen zu beenden, gleich 2; (b) Vergleichen des ersten Funktionscodes mit dem gespeicherten zweiten Funktionscode, wobei, wenn Ungleichheit besteht, der Wert für den ersten Funktionscode in den Speicherplatz für den zweiten Funktionscode gespeichert wird, dann Setzen des gespeicherten Zählwerts gleich 1; andernfalls, wenn der Vergleich eine Gleichheit ergibt, Überprüfen, ob die erste Laufnummer um 1 größer als die gespeicherte zweite Laufnummer ist, wobei der Zählwert um 1 inkrementiert wird, andernfalls Setzen des Zählwerts gleich 1; (c) Vergleichen des gespeicherten Zählwertes mit dem Wert für den Nachrichtenzyklus, wobei, wenn Ungleichheit besteht, die erste Laufnummer und der Wert des Authentifikators, indiziert mit dem Zählwert, in dem Prüfspeicher gespeichert werden, andernfalls, wenn Gleichheit besteht, Vergleichen der ersten Laufnummer mit in dem Laufnummern-History-FIFO gespeicherten Werten auf Übereinstimmung mit den Werten der zuvor gespeicherten ersten Laufnummern, und wenn keine Übereinstimmung besteht, dann Prüfen aller Werte des Prüfspeichers, Ausführen der Funktion, Setzen des Zählwerts gleich 1, Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf eine nachfolgende Nachricht, wohingegen, wenn Übereinstimmung zwischen dem Wert der ersten Laufnummer und den in dem Laufnummern-History-FIFO gespeicherten Werten besteht, dann Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf die nächste Nachricht; und (d) Wiederholen der Schritte (a) bis (c), bis der Empfänger mit dem Sender resynchronisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die Festlegung des vierten Resynchronisationsprozesses aus dem Vergleich der ersten Laufnummer mit der in dem Empfänger gespeicherten zweiten Laufnummer und dem Bestimmen ergibt, dass eine Beziehung gemäß der folgenden Gleichung besteht: 16 < SQN1 < SQN2
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der vierte Resynchronisationsprozess umfasst: (a) Setzen des Wertes der Anzahl der Nachrichtenzyklen, die für den Resynchronisationsprozess empfangen werden sollen, um dieses zu beenden, gleich 3; (b) Vergleichen des ersten Funktionscodes mit dem gespeicherten zweiten Funktionscode, wobei, wenn Ungleichheit besteht, der Wert für den ersten Funktionscode in den Speicherplatz für den zweiten Funktionscode gespeichert wird, und dann Setzen des gespeicherten Zählwerts gleich 1; andernfalls, wenn der Vergleich eine Gleichheit ergibt, Überprüfen, ob die erste Laufnummer um 1 größer als die gespeicherte zweite Laufnummer ist, wobei der Zählwert um 1 inkrementiert wird, andernfalls Setzen des Zählwerts gleich 1; (c) Vergleichen des gespeicherten Zählwerts mit dem Wert des Nachrichtenzyklus, und, wenn Ungleichheit besteht, Speichern der ersten Laufnummer und des Werts des Authentifikators, indiziert mit dem Zählwert, in dem Prüfspeicher, andernfalls, wenn Gleichheit besteht, Vergleichen der ersten Laufnummer mit den in dem Laufnummern-History-FIFO gespeicherten Werten auf Übereinstimmung mit den zuvor gespeicherten Werten der ersten Laufnummern, und, wenn keine Übereinstimmung besteht, Prüfen aller Werte des Prüfspeichers, Ausführen der Funktion, Setzen des Zählwerts gleich 1, Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf die nächste Nachricht, wohingegen, wenn Übereinstimmung zwischen dem Wert der ersten Laufnummer und dem in dem Laufnummern-History-FIFO gespeicherten Wert besteht, dann Setzen des Speicherplatzes für die zweite Laufnummer gleich dem Wert der ersten Laufnummer und Warten auf eine nachfolgende Nachricht; und (d) Wiederholen der Schritte (a) bis (c), bis der Empfänger mit dem Sender resynchronisiert ist.