СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В КОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ Российский патент 2019 года по МПК H04L29/06 H04L12/40 

Изобретение относится к способу передачи информации в коммуникационной сети. Изобретение относится также к коммуникационной сети.

При использовании коммуникационной сети в какой-либо сфере применения с предъявляемыми требованиями техники безопасности, как правило, необходима надежная передача информации или данных в коммуникационной сети. Например, необходима передача информации максимально правильно или с минимальными помехами от генерирующего сигнал блока на блок обработки сигнала, чтобы констатировать, что блок обработки сигнала обрабатывает корректную или не фальсифицированную информацию.

Примером сферы применения с предъявляемыми требованиями техники безопасности по надежной передаче информации является рельсовый транспорт. В рельсовом транспорте необходима, например, надежная, в частности с точки зрения безопасности пассажиров, передача информации о состоянии рельсового транспортного средства, например параметров поворотных тележек

Задача изобретения – предложить способ, обеспечивающий надежную передачу информации в коммуникационной сети.

Согласно изобретению эту задачу решают посредством способа с признаками по пункту 1 формулы изобретения.

Способ передачи информации в коммуникационной сета по данному изобретению предусматривает прием блоком формирования сигнала, по меньшей мере, по одному каналу связи первичного сигнала, генерирование блоком формирования сигнала вторичного сигнала на основе первичного сигнала и передачу блоком формирования сигнала вторичного сигнала по двум разным уровням протокола на блок обработки сигнала.

Предпочтительные варианты модернизации способа по данному изобретению являются соответственно объектом зависимых пунктов формулы и нижеследующего описания.

Изобретение основано на идее, что при передаче сигнала по первому уровню протокола и при передаче сигнала по второму уровню протокола, отличающемуся от первого уровня протокола, присутствует обусловленная разными способами передачи, разновеликая в каждом отдельном случае вероятность непроизвольной модуляции сигнала.

Изобретение основано также на идее, что непроизвольная модуляция сигнала в рамках передачи сигнала по первому уровню протокола предпочтительно не вызывает модуляцию сигнала или другое воздействие на сигнал в рамках передачи сигнала по второму уровню протокола.

Непроизвольную модуляцию инициированного блоком формирования сигнала вторичного сигнала в рамках передачи вторичного сигнала по уровню протокола блок обработки сигнала фиксирует, если вторичный сигнал передают на блок обработки сигнала по другому уровню протокола. Передача сигнала по двум разным уровням протоколам обеспечивает возможность выявления блоком обработки сигнала фальсифицированной информации во вторичном сигнале, например, путем сравнения информации вторичного сигнала, полученной по первому уровню протокола и информации, полученной по второму уровню протокола. Таким образом, обеспечена возможность предотвращения обработки фальсифицированной информации блоком обработки сигнала. Это обеспечивает более безопасную или более надежную реализацию передачи информации в коммуникационной сети.

Под вторичным сигналом следует понимать сигнал, сформированный или генерированный блоком формирования сигнала. В отличие от этого под первичным сигналом следует понимать сигнал, генерированный устройством, отличным от блока формирования сигнала

Коммуникационную сеть эксплуатируют предпочтительно по правилам пакета протоколов. Иначе говоря, обмен информацией между элементами коммуникационной сети происходит предпочтительно по правилам пакета протоколов.

Указанные уровни протокола являются соответственно разными уровнями (коммуникационных или сетевых протоколов) пакета протоколов. Предпочтительно пакет протоколов включает семь уровней. Это семь уровней протоколов – уровень побитовой передачи (уровень 1), канальный уровень (уровень 2), сетевой уровень (уровень 3), транспортный уровень (уровень 4), сеансовый уровень (уровень 5), уровень представления (уровень 6) и прикладной уровень (уровень 7) т.н. OSI-Modell (модель ВОС = Взаимодействие Открытых Систем).

Блок формирования сигнала – это, в частности, т.н. повторитель (или повторитель сигналов усилителя). Таким образом, блок формирования сигнала предназначен, в частности, для усиления первичного сигнала.

Блок обработки сигнала предназначен предпочтительно для оценки или для обработки полезной информации вторичного сигнала, например, чтобы контролировать и/или управлять техническим процессом. Для обработки сигнала блок обработки сигнала включает предпочтительно программируемый процессор.

Соответственно блок обработки сигнала и блок формирования сигнала являются элементами коммуникационной сети. Указанные далее устройства также являются предпочтительно элементам и коммуникационной сети.

Коммуникационная сеть – это, в частности, комбинация беспроводной сети и проводной или стационарной сети. Иначе говоря, коммуникационная сеть включает, с одной стороны, компоненты беспроводной передачи информации и, с другой стороны, компоненты проводной или централизованной передачи информации.

Предпочтительно коммуникационная сеть – это самоконфигурируемая сеть передачи данных. Это означает, что коммуникационная сеть конфигурирует свои элементы предпочтительно автоматически.

Коммуникационная сеть или, по меньшей мере, один ее элемент является, например, составной частью системы управления (информационно-управляющей системы) рельсового транспортного средства. В этом случае посредством коммуникационной сети в рельсовом транспортном средстве осуществляют надежную передачу информации.

Вторичный сигнал передают соответственно от блока формирования сигнала по одному из двух уровней протокола в виде первой протокольной группы данных (англ. Protocol Data Unit) на блок обработки сигнала. Далее предпочтительна передача вторичного сигнала от блока формирования сигнала по второму из двух уровней протокола в виде второй группы данных, отличной от первой группы данных, на блок обработки сигнала.

По меньшей мере, одна из двух протокольных групп данных включает адресную информацию, например, целевой адрес и/или адрес источника. Адрес источника обеспечивает, в частности, возможность отследить путь сигнала. Под целевым адресом в данном случае следует понимать адрес или идентификатор устройства, для которого предназначены сигнал или содержащаяся в нем информация. Под адресом источника следует понимать адрес или идентификатор устройства, от которого исходит данный сигнал.

Предпочтительна побитовая передача вторичного сигнала на блок обработки сигнала по одному из двух уровней протокола. Этот уровень протокола является соответственно т.н. протоколом побитовой передачи (1-й уровень или Physical Layer) OSI-Модели. Такую передачу сигнала можно реализовать малобюджетно.

Также предпочтительна пакетная передача вторичного сигнала на блок обработки сигнала по второму из двух уровней протокола. Этот уровень протокола является соответственно т.н. сетевым уровнем (3-й уровень или Network Layer) OSI-Модели. Таким образом, вторичный сигнал передают на блок обработки сигнала по одному из двух уровней протокола в виде пакета данных и по другому уровню протокола в битовой кодировке. Передача сигнала в виде пакета данных также предпочтительна, так как этот вид передачи сигнала обеспечивает более низкую вероятность непроизвольной модуляции сигнала (по сравнению с другим видом передачи сигнала). Это происходит из-за того, что при передаче сигнала в виде пакета данных сигнал или информацию не загружают перед их дальнейшей передачей в память данных блока обработки сигнала. Это обеспечивает, в свою очередь, возможность предотвратить непроизвольную модуляцию сигнала в устройстве памяти.

Блок обработки сигнала предпочтительно подвергает сравнительному анализу полученную по первому из двух уровней протокола полезную информацию вторичного сигнала и полезную информацию вторичного сигнала, полученную по второму уровню протокола. Таким образом, определяют возможную модуляцию или фальсификацию вторичного сигнала при передаче по одному из двух уровней протокола.

При этом существует возможность сравнительного анализа, как заданных частей полезной информации, так и полного объема полезной информации.

В случае совпадения полезной информации или определенных частей полезной информации предпочтительно одну из них обрабатывают в блоке обработки сигнала. В противном случае полезную информацию предпочтительно сбрасывают. «Сбрасывание» означает в этом случае, что полезную информацию (после сравнительного анализа) далее не используют или не обрабатывают. В альтернативном варианте в случае несовпадения двух полезных информаций блок обработки сигнала обрабатывает только полезную информацию полученного по более высокому уровню протокола вторичного сигнала, а другую полезную информацию сбрасывают.

Обработка полезной информации блоком обработки сигнала включает, в частности, использование полезной информации для мониторинга и/или управления технического процесса.

Принципиально соответствующая полезная информация состоит из нескольких отдельных информативных блоков.

Соответствующая полезная информация содержит, например, команду управления и/или измеренный параметр. Соответствующая полезная информация содержит также информацию о времени (временную метку) и/или адресную информацию.

Предпочтительно, по меньшей мере, один канал передачи является беспроводным каналом передачи, в частности радиоканалом передачи. Иначе говоря, блок формирования сигнала принимает первичный сигнал предпочтительно по беспроводному каналу передачи. Таким образом, в прикладных областях, где проводная или стационарная связь между блоком, генерирующим первичный сигнал, и блоком формирования сигнала не желательна или не выгодна, обеспечена возможность коммуникации между этими двумя блоками. Проводная или стационарная связь между указанными блоками может быть невыгодна, например, в весовом отношении или по экономическим причинами и/или из-за трудоемкости ее реализации.

Особенно предпочтительно стандартное выполнение канала передачи, например, в виде Bluetooth, WLAN, ZigBee или радиоканала с частотой 866 MГц. Преимуществом такого выполнения является то, что соответствующие необходимые для передачи аппаратные компоненты многократно испытаны и малобюджетны. В принципе, канал передачи может быть и не стандартным каналом передачи. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения вторичный сигнал передают от блока формирования сигнала на блок обработки сигнала с привязкой к проводке, в частности по шине или системе шин.

Предпочтительно формирование вторичного сигнала из первичного сигнала включает усиление первичного сигнала. Иначе говоря, при формировании вторичного сигнала первичный сигнал усиливают, в частности электронными средствами. Это означает, что целесообразно путем усиления получить из первичного сигнала отредактированный сигнал – вторичный сигнал. Это обеспечивает то, что необходимая для блока обработки сигнала мощность сигнала, сформированного блоком формирования сигнала, не снижается ниже минимальной мощности сигнала.

Также предпочтительно присутствие во вторичном сигнале, по меньшей мере, части, предпочтительно всего объема информации, содержащейся в первичном сигнале. Кроме этого вторичный сигнал включает не содержащуюся в первичном сигнале дополнительную информацию, сформированную блоком формирования сигнала. Например, вторичный сигнал содержит адресную метку блока обработки сигнала в качестве целевого адреса. Таким образом, вторичный сигнал является усиленным первичным сигналом с опционно добавленной информацией. Также предпочтительно содержание во вторичном сигнале, по меньшей мере, сформированной блоком формирования сигнала информации о времени (временной метки), в частности о времени получения первичного сигнала. Эту информацию о времени блок обработки сигнала использует при обработке вторичного сигнала. Кроме этого вторичный сигнал содержит время передачи вторичного сигнала блоком формирования сигнала. Согласно предпочтительному варианту модернизации изобретения блок обработки сигнала является устройством управления поездом.

В другом предпочтительном варианте модернизации изобретения блок обработки сигнала является исполнительным механизмом (актуатором). Под исполнительным механизмом следует понимать устройство, преобразующее электрический сигнал в механическое движение или в другую физическую величину, например в давление или температуру, для активного вмешательства в процесс. В этом случае первичный сигнал формируется устройством управления, в частности устройством управления поездом. Первичный сигнал содержит также, по меньшей мере, команду управления для исполнительного механизма. Исполнительный механизм устанавливают, например, на поворотной тележке рельсового транспортного средства.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения вторичный сигнал формируют посредством датчика. В этом случае первичный сигнал содержит зафиксированную датчиком измеренную величину. Первичный сигнал содержит также информацию о времени произведенного измерения, т.е. о моменте фиксирования измеренной величины. Измеренная величина и/или информация о времени являются полезной информацией первичного сигнала. Датчик устанавливают, например, на поворотной тележке рельсового транспортного средства. Это обеспечивает использование датчика для мониторинга одного из параметров поворотной тележки. Датчиком является, например, температурный датчик, датчик количества оборотов или иной вид датчика.

Датчик генерирует соответственно сигнал датчика, содержащий, в частности, измеренную величину и/или указанную информацию о времени произведенного измерения. Сигнал датчика соответственно – в отдельных случаях после его обработки, например, оцифровывания – направляют в передающий блок. Первичный сигнал основан предпочтительно на сигнале датчика или первичный сигнал соответствует сигналу датчика. Далее передающий блок соответственно отсылает первичный сигнал. Передающим блоком является, в частности, трансивер (приемопередатчик), т.е. комбинированное приемопередающее устройство.

Предпочтительно отдельные или все компоненты коммуникационной сети получают надежное электропитание, в частности от нескольких источников электроэнергии. Система электропитания включает предпочтительно блок бесперебойного питания. Это обеспечивает даже в случае нарушения электроснабжения питание компонентов коммуникационной сети электроэнергией.

Система электропитания включает также одну или несколько двужильных линий. Это обеспечивает, например, коммуникацию по шине протокола Profinet. Предпочтительно систему электропитания в случае отказа или повреждения указанного канала передачи используют вместо канала передачи для передачи данных/сигналов.

Также предусмотрена отсылка передающим модулем соответствующего первичного сигнала по нескольким разным каналам передачи, в частности беспроводным каналам передачи. Преимуществом использования нескольких разных каналов передачи в случае нарушения или отказа одного из этих каналов передачи между передающим модулем и приемником сигналов, например, блоком формирования сигнала, является возможность осуществления передачи информации по остальным каналам передачи.

Передаваемые по разным каналам передачи первичные сигналы аналогичны по своей полезной информации. Это означает, что каждый из этих первичных сигналов содержит одинаковую полезную информацию. Первичные сигналы являются соответственно равными по содержанию сигналами. Таким образом, разные каналы передачи используют для избыточной передачи первичного сигнала. Это обеспечивает в случае нарушения или отказа одного из указанных каналов передачи возможность передачи на приемник сигналов одной и той же полезной информации по одному из оставшихся каналов передачи.

В частности, все эти первичные сигналы сформированы из одного и того же сигнала датчика или одним и тем же сигналом датчика. Предпочтительно вторичный сигнал генерируют в блоке формирования сигнала из одного из этих первичных сигналов.

Предпочтительно по разным каналам передачи передают информацию о разных частотах, в частности разных радиочастотах. Как правило, отличающийся характер отражения несущих сигнал волн разной частоты обеспечивает за счет использования разного характера отражения более высокую вероятность того, что, по меньшей мере, один из первичных сигналов будет передан на приемник сигналов, например блок формирования сигналов.

В одном из предпочтительных вариантов модернизации изобретения передающий модуль в заданные отрезки времени меняет несущую частоту соответствующего канала передачи. Таким образом, передающий модуль реализует т.н. способ скачкообразной смены частоты (англ. Frequency Hopping). За счет этого передача информации более устойчива к (узкополосным) помехам.

Передающий модуль включает также для каждого из каналов передачи отдельный передающий блок, в частности комбинированный приемопередающий блок. Кроме этого блок формирования сигнала принимает от передающего модуля, в частности от указанного выше передающего модуля, несколько первичных сигналов, предпочтительно по отдельному каналу передачи, в частности по отдельному беспроводному каналу передачи. В случае нарушения или отказа одного из этих каналов передачи преимуществом использования нескольких разных каналов передачи является возможность осуществить передачу информации от передающего модуля (далее) на блок формирования сигнала по оставшимся каналам передачи.

Указанные первичные сигналы аналогичны, например, по информации о времени (временной метке). В частности, первичные сигналы содержат один и тот же момент генерирования сигнала. Это означает, что первичные сигналы генерированы в одно и то ж время. Первичные сигналы могут быть также полностью аналогичны по полезной информации. Первичные сигналы могут быть одинаковыми по содержанию сигналами.

Предпочтительно вторичный сигнал генерируют из того первичного сигнала, у которого блок формирования сигнала зафиксирует наивысшую мощность сигнала. Это обеспечивает возможность генерировать вторичный сигнал из первичного сигнала с набольшим соотношением Сигнал/Шум. Под мощностью сигнала в данном случае следует понимать амплитуду соответствующего первичного сигнала или силу поля соответствующего первичного сигнала, в частности, по месту блока формирования сигнала. Кроме этого предусмотрена возможность генерировать вторичный сигнал из того первичного сигнала, который блок формирования сигнала принял первым. Если один из первичных сигналов или содержащаяся в нем информация превысит заданный временной ресурс, то этот первичный сигнал предпочтительно сбрасывают и тем самым не используют для генерирования вторичного сигнала. Также предусмотрено, что несколько блоков формирования сигнала принимают соответственно, по меньшей мере, по одному каналу передачи, в частности, по меньшей мере, по одному радиоканалу передачи один и тот же первичный сигнал и генерируют из принятого первичного сигнала вторичный сигнал. Использование нескольких блоков формирования сигнала обеспечивает возможность избыточности коммуникационной сети. В случае нарушения или отказа одного из блоков формирования сигнала содержащуюся в первичном сигнале полезную информацию передают на блок обработки сигнала через один из оставшихся блоков формирования сигнала.

Генерированный соответствующим блоком формирования сигнала вторичный сигнал пересылают далее от соответствующего блока формирования сигнала по двум разным уровням протокола на блок обработки сигнала.

Предпочтительно блок обработки сигнала обрабатывает тот из вторичных сигналов, который он принял первым. Также предусмотрено поведение блоком обработки сигнала сравнительного анализа полезной информации этих вторичных сигналов. При этом предпочтительно, чтобы блок обработки сигнала (только тогда) обрабатывал полезную информацию одного из вторичных сигналов, если совпадает полезная информация, по меньшей мере, двух вторичных сигналов. Этот дополнительный сравнительный анализ обеспечивает возможность установить непроизвольную модуляцию между одним из блоков формирования сигнала и одним из блоков обработки сигнала.

Коммуникационная сеть по данному изобретению включает блок формирования сигнала и блок обработки сигнала. Блок формирования сигнала выполнен, чтобы принимать первичный сигнал, по меньшей мере, по каналу передачи, генерировать из этого первичного сигнала вторичный сигнал и передавать вторичный сигнал по двум разным уровням протокола на блок обработки сигнала. Предпочтительные варианты модернизации коммуникационной сети по данному изобретению являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания.

Кроме этого указанные выше для способа предпочтительные признаки относятся также и к предпочтительным вариантам модернизации коммуникационной сети по данному изобретению. И наоборот, указанные далее для коммуникационной сети предпочтительные признаки относятся также и к предпочтительным вариантам модернизации способа по данному изобретению.

Предпочтительно коммуникационная сеть по данному изобретению выполнена для осуществления способа по данному изобретению, в частности для осуществления одного из указанных выше предпочтительных вариантов модернизации способа по данному изобретению. Коммуникационная сеть является, например, составной частью транспортного средства, например рельсового транспортного средства. В частности, коммуникационная сеть является составной частью системы управления рельсового транспортного средства.

Предпочтительно блок формирования сигнала выполнен для приема указанного первичного сигнала по беспроводному каналу передачи, в частности по радиоканалу передачи.

Предпочтительным образом блок формирования сигнала выполнен для приема ответствующего первичного сигнала по нескольким разным беспроводным каналам передачи, в частности по радиоканалам передачи. Для этого блок формирования сигнала включает несколько различных приемных устройств, в частности радиоприемников. Эти приемные устройства выполнены соответственно, например, в виде трансивера, т.е. в виде комбинированного приемопередающего устройства.

Также предпочтительно выполнение блока формирования сигнала для определения соответствующего первичного сигнала и/или для определения времени приема соответствующего первичного сигнала.

Предпочтительно блок формирования сигнала работает по принципу сетевого коммутатора и/или роутера. Иначе говоря, блок формирования сигнала выполняет функцию сетевого коммутатора и/или роутера.

Также предпочтительно наличие в коммутационной сети, по меньшей мере, передающего модуля. Передающий модуль выполнен предпочтительно для отправления по нескольким различным беспроводным каналам передачи, в частности радиоканалам, соответствующего первичного сигнала. Передающий модуль имеет для каждого канала передачи отдельное передающее устройство. Таким передающим устройством является, например, трансивер, т.е. комбинированное приемопередающее устройство. В предыдущем описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения приведены многочисленные признаки, сведенные в зависимых пунктах формулы в несколько признаков. Однако эти признаки можно рассматривать соответственно и по отдельности и сводить их в предпочтительные дополнительные комбинации. В частности, эти признаки соответственно по отдельности, а также в любом соответствующем сочетании применимы для комбинирования со способом по данному изобретению и с коммуникационной сетью по данному изобретению. Так, например, признаки способа в предметной формулировке являются характеристикой соответствующего блока устройства, и наоборот. Если даже в описании или в пунктах формулы отдельные понятия использованы в единственном числе или в сочетании с числительным, то изобретение не ограничено единственным числом или соответствующим числительным.

Указанные выше свойства, признаки и преимущества изобретения, а также вид и способ их обеспечения более ясно и отчетливо подробно приведены в нижеследующем описании вариантов осуществления изобретения с привлечением чертежей. Примеры выполнения предназначены для разъяснения изобретения и не ограничивают изобретение приведенными в них сочетаниями признаков, включая функциональные признаки. Кроме этого соответствующие признаки каждого отдельного примера выполнения можно рассматривать явно изолированно, отдельно от примера выполнения, как дополнение другого примера выполнения и в сочетании с любым пунктом формулы изобретения.

На чертежах изображено:

фиг. 1 – коммуникационная сеть, содержащая, в том числе, несколько блоков формирования сигнала, несколько датчиков и блок обработки сигнала, выполненный в виде устройства управления поездом, и

фиг. 2 – другая коммуникационная сеть, содержащая, в том числе, один блок формирования сигнала и несколько блоков обработки сигнала, выполненных в виде исполнительных механизмов.

На фиг.1 показана схема коммуникационной сети 2. Изображенная коммуникационная сеть 2 является коммуникационной сетью рельсового транспортного средства. Коммуникационная сеть 2 включает несколько блоков 4 формирования сигнала, причем на фиг.1 для наглядности показаны только два из этих блоков 4 формирования сигнала.

Коммуникационная сеть 2 включает также блок 6 обработки сигнала, выполненный в данном примере осуществления в виде прибора 8 управления поездом. Блок 6 обработки сигнала соединен с блоком 4 формирования сигнала посредством поездной шины 10.

Каждый из блоков 4 формирования сигнала выполнен для приема радиосигналов по четырем разным радиоканалам передачи. Для этого каждый из блоков 4 формирования сигнала содержит четыре радиоприемных устройства 12, каждый из которых оборудован антенной 14. Принципиально существует возможность использования в блоках 4 формирования сигнала (в отличие от данного примера выполнения) соответственно большего или меньшего количества радиопередающих каналов и соответственно большего или меньшего количества радиоприемных устройств 12.

Радиоприемные устройства 12 являются комбинированными приемопередающими устройствами (трансиверами). Они выполнены как для приема, так и для передачи радиосигналов. Каждое из приемных устройств 12 оборудовано усилителем 16 сигнала для электронного усиления принятых радиосигналов и/или передаваемого сигнала.

В каждом блоке 4 формирования сигнала для первого из радиоприемных устройств 12 используют Bluetooth, для второго из четырех радиоприемных устройств 12 используют WLAN, для третьего радиоприемного устройства 12 используют ZigBee в качестве канала передачи, а для четвертого радиоприемного устройства 12 в качестве канала передачи используют радиоканал передачи с частотой 866 MГц.

Кроме этого коммуникационная сеть 2 включает коммутационный блок 18 для радиосвязи между рельсовым транспортным средством и пунктом управления. Коммутационный блок 18 содержит радиоприемное устройство 20, оборудованное антенной 14 и выполненное в виде комбинированного приемопередающего устройства (трансивера). Коммутационный блок 18 оборудован также усилителем 16 сигнала для электронного усиления принятого радиосигнала и/или отсылаемого сигнала. Кроме этого коммутационный блок 18 также соединен посредством поездной шины 10 с устройством 8 управления поездом.

Коммуникационная сеть 2 включает также несколько компонентов, установленных на не показанных на фигурах поворотных тележках рельсового транспортного средства. На фиг.1 показаны отдельные компоненты коммуникационной сети 2, установленные на одной из поворотных тележек рельсового транспортного средства. Эти компоненты помещены на фиг.1 в пунктирный прямоугольник. На каждой поворотной тележке рельсового транспортного средства установлены аналогичные компоненты.

Для каждого из четырех колес соответствующей поворотной тележки коммуникационная сеть 2 имеет схему 22, состоящую из нескольких датчиков 24 (на фиг.1 показаны в качестве примера три датчика 24), усилителя 26 сигнала, коммутированного с датчики 24 и предназначенного для электронного усиления сигнала, и аналого-цифрового преобразователя 28, коммутированного с указанным усилителем 26 сигнала и предназначенного для аналого-цифрового преобразования (усиленных) сигналов датчиков. Для большей наглядности на фиг.1 показана только одна из четырех аналогичных схем 22 соответствующей поворотной тележки.

Датчики 24 предназначены для измерения параметров поворотных тележек, например температуры колес, количества оборотов колес и т.п. В частности, установленные на соответствующем колесе датчики 24 предназначены для измерения различных физических параметров. Датчики 24 выполнены также с возможностью измерения несколькими установленными на соответствующем колесе датчиками 24 одного и того же физического параметра, в частности по соображениям избыточности. Коммуникационная сеть 2 включает также установленные на каждой поворотной тележке многоканальный модулятор 30, коммуникационно соединенный на стороне входа со схемами 22 сенсоров 24, усилителем 26 сигналов и аналого-цифровым преобразователем 28.

Коммуникационная сеть 2 включает также установленный на каждой поворотной тележке передающий модуль 32, коммуникационно соединенный на стороне выхода с многоканальным модулятором 30 и предназначенный для отсылки радиосигналов по четырем разным радиоканалам передачи. Для этого передающий модуль 32 имеет четыре радиопередающих устройства 34, каждый, антенной 14, причем радиопередающие устройства 34 выполнены в виде приемопередающих устройств (трансиверов). Для первого из радиопередающих устройств 34 используют Bluetooth, для второго из четырех радиопередающих устройств 34 используют WLAN, для третьего радиопередающего устройства 34 используют ZigBee в качестве канала передачи, а для четвертого радиопередающего устройства 34 в качестве канала передачи используют радиоканал передачи с частотой 866 MГц.

Коммуникационная сеть 2 включает также источник 36 бесперебойного питания, снабжающий электроэнергией передающий модуль 32 и усилитель 26 сигнала соответствующей поворотной тележки.

Далее в виде примера одной поворотной тележки описана передача информации, генерированной датчиками 24, на блок 6 обработки сигнала.

Каждый из датчиков 24 генерирует в заданные промежутки времени сенсорный сигнал. Сенсорный сигнал соответствующего датчика 24 содержит зафиксированный датчиком 24 измеренный параметр, а также маркировку датчика 24. Маркировка обеспечивает возможность посредством блока 6 обработки сигнала соотнести измеренный параметр с соответствующим датчиком 24.

Отдельные сенсорные сигналы электронно усиливают соединенным с датчиками 24 усилителем 26 сигнала и оцифровывают в аналого-цифровом преобразователе 28. Далее многоканальный модулятор 30 последовательно соединяет соответственно другой свой вход со своим выходом и последовательно направляет через него полученный на соответствующем входе (усиленный и оцифрованный) сенсорный сигнал в передающий модуль 32.

Передающий модуль 32 генерирует из каждого полученного сенсорного сигнала четыре первичных сигнала в виде радиосигналов, содержащих соответственно аналогичную полезную информацию об измеренном параметре, о временном параметре измерения и маркировку датчика. Далее передающий модуль 32 рассылает первичные сигналы через свои четыре радиопередающих устройства 34 соответственно по одному выделенному или назначенному из четырех разных каналов радиопередачи (WLAN, Bluetooth, ZigBee, канал с радиочастотой 866 MГц).

По меньшей мере, один из указанных выше блоков 4 формирования сигнала принимает соответственно, по меньшей мере, по одному каналу радиопередачи один из этих четырех первичных сигналов. После приема одним из блоков 4 формирования сигнала соответственно одного первичного сигнала этот блок 4 формирования сигнала определяет мощность первичного сигнала и использует далее только первичный сигнал с установленной блоком 4 формирования сигнала наивысшей мощностью сигнала.

Указанный блок 4 формирования сигнала генерирует из первичного сигнала вторичный сигнал. При этом блок 4 формирования сигнала электронно усиливает первичный сигнал. Вторичный сигнал содержит полезную информацию первичного сигнала, т.е. измеренный параметр, информацию о времени измерения этого параметра, а также маркировку датчика. Вторичный сигнал содержит также генерированную блоком 4 формирования сигнала информацию времени, в частности время приема первичного сигнала (т.е. время приема первичного сигнала блоком 4 формирования сигнала), а также маркировку блока 4 формирования сигнала в качестве адреса источника.

Блок 4 формирования сигнала передает вторичный сигнал на блок 6 обработки сигнала по двум разным уровням пакетного протокола, в частности по т.н. протоколу побитовой передачи и по т.н. сетевому протоколу. При этом для передачи используют поездную шину 10.

Блок 4 формирования сигнала передает вторичный сигнал на блок 6 обработки сигнала по уровню протокола побитовой передачи и по уровню сетевого протокола в виде различных (выделенных для соответствующего уровня протокола) протокольных блоков данных. По уровню протокола побитовой передачи вторичный сигнал передают побитово (т.е. в битовой кодировке), по уровню сетевого протокола – пакетно (т.е. в виде пакетов данных).

Далее блок 6 обработки сигнала сравнивает полезную информацию вторичного сигнала, полученную по уровню протокола побитовой передачи, с полезной информацией вторичного сигнала, полученной по уровню сетевого протокола. Если полезная информация совпадает, блок 6 обработки сигнала использует одну из полезных информаций (в этом случае идентичных) для мониторинга параметров поворотной тележки из соответствующего сенсорного сигнала. Блок 6 обработки сигнала, таким образом, обрабатывает полезную информацию. Если полезная информация не совпадает, например при фальсификации, по меньшей мере, одной полезной информации в процессе передачи по одному из двух уровней протокола, полезные информации сбрасывают.

Если несколько блоков 4 формирования сигнала принимают соответственно, по меньшей мере, по одному из радиоканалов передачи один из четырех указанных первичных сигналов, то каждый блок 4 формирования сигнала обрабатывает первичный сигнал или первичные сигналы аналоговым образом. В этом случае блок 6 обработки сигнала обрабатывает полезную информацию из того вторичного сигнала, который блок 6 обработки сигнала принял первым от одного из этих нескольких блоков 4 формирования сигнала.

Указанный образ действий повторяют аналоговым способом для зафиксированных позже измеренных параметров. Далее полезную информацию, генерированную датчиками 24 других поворотных тележек, передают на блок 6 обработки сигнала аналоговым образом.

Описание следующего примера выполнения сосредоточено в первую очередь на отличиях от предыдущего примера выполнения, для которого указаны те же самые признаки и функции. Главным образом одинаковые или соответствующие друг другу элементы имеют, при необходимости, одинаковые условные обозначения, а неуказанные признаки переходят в следующий пример выполнения без их повторного описания.

На фиг.2 показана схема другой коммуникационной сети 38. Эта коммуникационная сеть 38 также является коммуникационной сетью рельсового транспортного средства.

Эта коммуникационная сеть 38 включает устройство 8 управления поездом. Коммуникационная сеть 38 включает также коммутационное устройство 18 для радиосвязи между рельсовым транспортным средством и постом управления. Коммуникационная сеть 38 связана с прибором 8 управления поездом по поездной шине 10.

Кроме этого коммуникационная сеть 38 включает передающий модуль 32, соединенные по поездной шине 10 с прибором 8 управления поездом. Передающий модуль 32 предназначен для рассылки радиосигналов по четырем разным радиоканалам передачи. Для этого передающий модуль 32 включает четыре радиопередающих устройства 34. Для первого из этих четырех радиопередающих устройств 34 используют Bluetooth, для второго из четырех радиопередающих устройств 34 используют WLAN, для третьего радиопередающего устройства 34 используют ZigBee, а для четвертого из четырех радиопередающих устройств 34 в качестве канала передачи используют радиоканал передачи с частотой 866 MГц.

Коммуникационная сеть 38 включает также несколько компонентов, установленных на не показанных на фигурах поворотных тележках рельсового транспортного средства. На фиг.2 показаны отдельные компоненты коммуникационной сети, установленные на одной из поворотных тележек рельсового транспортного средства. Эти компоненты помещены на фиг.2 в пунктирный прямоугольник. На каждой поворотной тележке рельсового транспортного средства установлены аналогичные компоненты.

Для каждого из четырех колес соответствующей поворотной тележки коммуникационная сеть 38 имеет компоновку 40 из нескольких исполнительных механизмов 42, выполненных с возможностью преобразования соответствующего электрического сигнала в механическое движение или в другую физическую величину, причем на фиг.2 для наглядности показаны только три исполнительных механизма 42 каждой компоновки 40 исполнительных механизмов. Исполнительные механизмы 42 коммуникационной сети 38 являются блоком 6 обработки сигнала.

Кроме этого коммуникационная сеть 38 имеет на каждой поворотной тележке блок 4 формирования сигнала, к которому коммуникационно подключены исполнительные механизмы 42 и который предназначен для приема радиосигналов по четырем различным радиоканалам передачи. Для этого соответствующий блок 4 формирования сигнала имеет четыре радиоприемных устройства 12, каждое из которых оборудовано антенной 14.

Радиоприемные устройства 12 выполнены в виде комбинированных приемопередающих устройств (трансиверов). Каждое радиоприемное устройство 12 оборудовано усилителем 16 для электронного усиления принятого радиосигнала и/или отсылаемого сигнала. Для первого из этих четырех радиоприемных устройств 12 используют Bluetooth, для второго из четырех радиоприемных устройств 12 используют WLAN, для третьего радиоприемного устройства 12 используют ZigBee, а для четвертого из четырех радиопередающих устройств 12 в качестве канала передачи используют радиоканал передачи с частотой 866 MГц.

Кроме этого коммуникационная сеть 38 имеет источник 36 бесперебойного питания, снабжающий электроэнергией блок 4 формирования сигнала соответствующей поворотной тележки.

Далее для поворотной тележки рельсового транспортного средства описан пример передачи информации, генерированной устройством 8 управления поездом, на один из исполнительных механизмов 42. Устройство 8 управления поездом генерирует сигнал управления, содержащий команду управления для исполнительного механизма 42. Сигнал управления содержит также маркировку того исполнительного механизма, для которого предназначена команда управления, а также маркировку того блока 4 формирования сигнала, с которым соединен этот исполнительный механизм 42.

Устройство 8 управления поездом передает сигнал управления по поездной шине 10 в передающий модуль 32. Далее передающий модуль 32 генерирует из полученного сигнала управления четыре первичных сигнала в виде радиосигналов, содержащих идентичную полезную информацию, состоящую из команды управления и двух указанных маркировок. Передающий модуль 32 передает первичные сигналы посредством четырех встроенных радиопередающих устройств 34 соответственно по одному из четырех выделенных, указанных различных радиоканалов передачи (WLAN, Bluetooth, ZigBee, канал с радиочастотой 866 MГц).

По меньшей мере, на одной из поворотных тележек соответствующий блок 4 формирования сигнала принимает, по меньшей мере, по одному радиоканалу передачи один из этих первичных сигналов. Как только блок 4 формирования сигнала примет по нескольким радиоканалам передачи соответственно один из первичных сигналов, блок 4 формирования сигнала определяет мощность первичных сигналов и использует далее только тот первичный сигнал, у которого блок 4 формирования сигнала установил наивысшую мощность сигнала.

Блок 4 формирования сигнала усиливает первичный сигнал электронным образом. Блок 4 формирования сигнала проверяет также, соответствует ли его маркировка маркировке блока формирования сигнала, содержащейся в первичном сигнале. При несовпадении этих двух маркировок блок 4 формирования сигнала сбрасывает первичный сигнал. В противном случае блок 4 формирования сигнала генерирует из усиленного первичного сигнала вторичный сигнал, содержащий идентичную первичному сигналу полезную информацию.

Далее блок 4 формирования сигнала передает по стационарной сети вторичный сигнал по двум разным уровням пакетного протокола, в частности по т.н. уровню протокола побитовой передачи и по т.н. уровню сетевого протокола, соответствующему исполнительному механизму 42. Блок 4 формирования сигнала передает вторичный сигнал соответствующему исполнительному механизму 42 по уровню протокола побитовой передачи и по уровню сетевого протокола в виде разных (в соответствии с указанными уровнями протокола) блоков данных протокола. При этом вторичный сигнал передают указанному исполнительному механизму по уровню протокола побитовой передачи побитово (т.е. в побитовой кодировке), а по уровню сетевого протокола - пакетно (т.е. пакетами данных).

Далее исполнительный механизм 42 сравнивает полезную информацию вторичного сигнала, полученную по уровню протокола побитовой передачи, с полезной информацией вторичного сигнала, полученной по уровню сетевого протокола. При совпадении полезной информации исполнительный механизм 42 обрабатывает одну из (в этом случае идентичных) полезных информаций, преобразуя вторичный сигнал в механическое движение или другую физическую величину. При несовпадении полезной информации ее, в отличие от этого, сбрасывают.

Описанный выше процесс повторяют аналоговым образом для генерированных позже (устройством 8 управления поездом) сигналов управления. Затем сигналы управления, генерированные для других исполнительных механизмов 42, передают в аналоговой форме соответствующим исполнительным механизмам 42.

Несмотря на то, что изобретение подробно описано посредством предпочтительных вариантов его осуществления и проиллюстрировано фигурами, оно не ограничено раскрытыми примерами выполнения и возможны его варианты без нарушения границ правовой защиты изобретения.

Изобретение относится к способу передачи информации в коммуникационной сети. Технический результат изобретения заключается в обеспечении надежной передачи информации в коммуникационной сети за счет передачи вторичного сигнала по двум разным уровням протокола. Способ передачи информации в коммуникационной сети, в котором посредством блока формирования сигнала принимают первичный сигнал, по меньшей мере, по одному каналу передачи, генерируют из первичного сигнала вторичный сигнал и передают вторичный сигнал от блока формирования сигнала по двум разным уровням протокола на блок обработки сигнала, причем от передающего модуля по нескольким разным каналам передачи передают соответствующий первичный сигнал, передаваемые по каналам передачи первичные сигналы совпадают по своей полезной информации, их передают на разных частотах, а блок формирования сигнала генерирует вторичный сигнал из одного из этих первичных сигналов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ передачи информации в коммуникационной сети (2, 38), при котором

- посредством блока (4) формирования сигнала принимают первичный сигнал, по меньшей мере, по одному каналу передачи,

- посредством блока (4) формирования сигнала генерируют из первичного сигнала вторичный сигнал и

- передают вторичный сигнал от блока (4) формирования сигнала по двум разным уровням протокола на блок (6) обработки сигнала,

причем от передающего модуля (32) по нескольким разным каналам передачи передают соответствующий первичный сигнал, причем передаваемые по каналам передачи первичные сигналы совпадают по своей полезной информации, их передают на разных частотах, а блок (4) формирования сигнала генерирует вторичный сигнал из одного из этих первичных сигналов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторичный сигнал передают от блока (4) формирования сигнала на блок (6) обработки сигнала по одному из двух уровней протокола в виде первого блока данных протокола и по второму из двух уровней протокола в виде второго блока данных протокола, отличающегося от первого.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вторичный сигнал передают на блок (6) обработки сигнала по одному из двух уровней протокола побитно, а по второму из двух уровней протокола пакетно.

4. Способ по любому из пп. 1 – 3, отличающийся тем, что блок (6) обработки сигнала сравнивает полезную информацию вторичного сигнала, полученную по первому из двух уровней протокола, с полезной информацией вторичного сигнала, полученной по второму из двух уровней протокола, причем в случае совпадения этих полезных информаций одну из полезных информаций обрабатывают в блоке (6) обработки сигнала, а в случае несовпадения – сбрасывают полезные информации.

5. Способ по любому из пп. 1 – 4, отличающийся тем, что по меньшей мере один канал передачи является беспроводным каналом, в частности радиоканалом передачи.

6. Способ по любому из пп. 1 – 5, отличающийся тем, что вторичный сигнал передают от блока (4) формирования сигнала на блок (6) обработки сигнала по проводной сети, в частности по шине (10) или системе шин.

7. Способ по любому из пп. 1 – 6, отличающийся тем, что генерирование вторичного сигнала из первичного сигнала включает усиление сигнала.

8. Способ по любому из пп. 1 – 7, отличающийся тем, что вторичный сигнал содержит, по меньшей мере, генерированную блоком (4) формирования сигнала информацию времени, в частности время приема первичного сигнала.

9. Способ по любому из пп. 1 – 8, отличающийся тем, что блок (6) обработки сигнала является устройством (8) управления поездом.

10. Способ по любому из пп. 1 – 9, отличающийся тем, что блок (6) обработки сигнала является исполнительным механизмом (42).

11. Способ по любому из пп. 1 – 10, отличающийся тем, что вторичный сигнал генерируют с использованием датчика (24), причем первичный сигнал содержит измеренный параметр и информацию времени, в частности времени измерения, зафиксированные датчиком (24).

12. Способ по любому из пп. 1 – 11, отличающийся тем, что каналы передачи представляют собой беспроводные каналы передачи.

13. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что блок (4) формирования сигнала принимает от передающего модуля (32) несколько первичных сигналов, совпадающих по своей информации времени, причем блок (4) формирования сигнала принимает первичные сигналы по соответствующему выделенному каналу передачи, в частности беспроводному каналу передачи, и генерирует вторичный сигнал из того из этих первичных сигналов, у которого блок (4) формирования сигнала определил наивысшую мощность сигнала и/или который блок (4) формирования сигнала принял первым.

14. Коммуникационная сеть (2, 38), включающая блок (4) формирования сигнала и блок (6) обработки сигнала, причем блок (4) формирования сигнала выполнен для приема первичного сигнала, по меньшей мере, по одному каналу передачи, для генерирования вторичного сигнала из первичного сигнала и для передачи вторичного сигнала по двум разным уровням протокола на блок (6) обработки сигнала, причем от передающего модуля (32) по нескольким разным каналам передачи передают соответствующий первичный сигнал, причем передаваемые по каналам передачи первичные сигналы совпадают по своей полезной информации, их передают на разных частотах, а блок (4) формирования сигнала генерирует вторичный сигнал из одного из этих первичных сигналов.

15. Коммуникационная сеть (2, 38) по п. 14, отличающаяся тем, что блок (4) формирования сигнала выполнен для приема соответствующего первичного сигнала по нескольким разным беспроводным каналам передачи, в частности радиоканалам передачи, и для определения мощности соответствующего первичного сигнала и/или времени приема соответствующего первичного сигнала.