DE102004035194B4 - Method for forwarding time information - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Einspeisen und Weiterleiten von Zeitinformationen über ein
verteiltes Netz miteinander verbundener Verbrauchszähler, insbesondere Energiezähler, mit
Sende- und/oder Empfangseinheiten, wobei eine Sendeeinheit eines
ersten Verbrauchszählers eine
Zeitinformation besitzt oder erhält
und diese an eine Empfangseinheit wenigstens eines anderen Verbrauchszählers weiterleitet,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Verbrauchszähler über eine
Kommunikationsverbindung zu einem höheren System verfügt, das
die Zeitinformation versendet,
die Zeitinformation um die Verweilzeit
der Zeitinformation in der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers bis
zur Weiterleitung in das Netz, die Verweilzeit der Zeitinformation
im Netz zwischen der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers und
der Empfangseinheit des zweiten Verbrauchszählers und die Verweilzeit der
Zeitinformation im zweiten Verbrauchszähler bis zur Auswertung der
Zeitinformation zum Stellen der Uhrzeit des zweiten Verbrauchszählers korrigiert
wird, indem jedes der beteiligten Systeme einen Zeitgeber aufweist,
der die Laufzeit der Zeitinformation in dem jeweiligen System erfasst,
wobei der Zeitgeber der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers die
Verweilzeit der Zeitinformation...A method for feeding and forwarding time information via a distributed network of interconnected consumption meter, in particular energy meter, with transmitting and / or receiving units, wherein a transmitting unit of a first consumption meter has or receives time information and forwards it to a receiving unit of at least one other consumption meter, characterized that
the first utility meter has a communication link to a higher system sending the time information,
the time information about the residence time of the time information in the transmitting unit of the first consumption meter until forwarded to the network, the residence time of the time information in the network between the transmitting unit of the first consumption meter and the receiving unit of the second consumption meter and the residence time of the time information in the second consumption meter until the evaluation of Time information for setting the time of the second consumption meter is corrected by each of the systems involved has a timer that detects the duration of the time information in the respective system, wherein the timer of the transmission unit of the first consumption meter, the dwell time of the time information ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen und Weiterleiten von Zeitinformationen über ein verteiltes Netze miteinander verbundener Verbrauchszähler, insbesondere Energiezähler, mit Sende- und/oder Empfangseinheiten, wobei eine Sendeeinheit eines ersten Verbrauchszählers eine Zeitinformation besitzt oder erhält und diese an eine Empfangseinheit wenigstens eines anderen Verbrauchszählers weiterleitet. Die Erfindung betrifft hierbei insbesondere ein Verfahren zum Weiterleiten von Zeitinformationen innerhalb eines verteilten Netzes von Sende-Empfängern, die aufgrund der Topologie des Netzes untereinander die verschiedensten Erreichbarkeitssituationen aufweisen.The The present invention relates to a method for feeding and Forwarding time information across a distributed network connected consumption meter, especially energy meters, with transmitting and / or receiving units, wherein a transmitting unit of a first consumption counter has or receives a time information and this to a receiving unit at least one other consumer counter forwards. The invention refers in particular to a method for forwarding Time information within a distributed network of transceivers, the due to the topology of the network among each other the most diverse accessibility situations exhibit.
Es gibt eine Vielzahl verschiedenster verteilter Netze intelligenter Geräte, die über eine Zeitinformation verfügen müssen. Zu diesen Geräten zählen unter anderem Parkschein- und ähnliche Automaten sowie auch Energiezähler. Während diese Geräte früher mit einer freilaufenden Quarzuhr ausgestattet waren, die mehr oder weniger ganggenau war, ist heute eine zunehmende Synchronisierung der Gerätezeiten erforderlich. Insbesondere bei Energiezählern erfolgt häufig eine Leistungsermittlung in festgelegten Zeitfenstern, sog. Messperioden, wobei es notwendig ist, dass im Rahmen der vertraglichen Abwicklung solche Messperioden auch räumlich übergreifend über eine Mehrzahl von verteilten Geräten aufsummiert werden. Hierbei ist eine räumlich verteilte zeitsynchrone Steuerung der Messperioden erforderlich.It gives a variety of different distributed networks smarter Equipment, the above have a time information have to. To these devices count under other parking ticket and similar Vending machines as well as energy meters. While these devices earlier with a free-running quartz watch were more or less equipped was accurate, today is an increasing synchronization of device times required. Especially with energy meters is often a Performance determination in defined time windows, so-called measuring periods, it is necessary that under the contractual settlement such measurement periods also across spatial over a Sum of distributed devices added up become. Here is a spatially Distributed time-synchronous control of measuring periods required.
Es sind verschiedenste Systeme zur Synchronisierung von Zeitinformationen seit langem bekannt und im Einsatz. Es ist unter anderem bekannt jede Einzelanlage mit einem Empfänger auszustatten, welcher ein Zeitzeichensignal, z.B. DCF-77, empfängt und damit die interne Uhr synchronisiert. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass jede Einzelanlage entsprechend ausgerüstet werden muss, so dass Kosten pro Gerät verursacht werden. Ferner ist eine notwendige Voraussetzung, dass eine überall vorhandenen Empfangsabdeckung des Zeitsignals vorliegt.It are various systems for synchronizing time information long known and in use. It is known, among other things, every Single unit with a receiver which is a time signal, e.g. DCF-77, receives and to synchronize the internal clock. A disadvantage of this stand However, the technology is that every single system is equipped accordingly must, so cost per device caused. Furthermore, a necessary condition is that one everywhere existing reception coverage of the time signal is present.
Aus
der
Ein
anderes bekanntes Verfahren Zeitinformationen weiterzuleiten ist,
die Informationen an einer zentralen Stelle in ein örtliches
Netz ein- und ausspeisen und diese dann auf der Basis von Datenprotokollen
innerhalb des Netzes verteilen. Ein entsprechendes Verfahren ist
zum Beispiel aus der
Grundsätzlich ist eine Vielzahl von Methoden denkbar und auch bekannt, Informationen von einem zum anderen Gerät weiterzuleiten, wobei in der Regel eine Zwischenspeicherung und Signalaufbereitung erfolgt. Hierbei sind jedoch Zeiten für die Speicherung und Aufbereitung aufzuwenden. Insbesondere in schwierigen Fällen kann es vorkommen, dass eine Information über Stunden in einem Gerät zwischengespeichert bleibt, bis die Kommunikationsmöglichkeit zum nächsten Gerät infolge von beliebigen Störeinflüssen besteht. Beinhaltet nun die gespeicherte Nachricht eine Aufforderung, die Uhr im nächsten Gerät zu stellen, so erfolgt ohne besondere Maßnahmen eine völlig falsche Uhrzeitstellung.Basically a variety of methods conceivable and also known information from one device to another to forward, usually a caching and Signal conditioning. Here, however, are times for storage and to spend treatment. Especially in difficult cases can it happens that information is cached for hours in a device stays until the communication option to the next Device due consists of any disturbing influences. If the stored message now contains a request, the Clock in the next Device too put, so takes place without special measures a completely wrong Earth position.
Bei der Übertragung der Uhrzeitinformation mit Hilfe eines routingfähigen Verfahrens gibt es drei grundlegende Probleme:
- 1) Die Verweilzeit eines Telegramms im ersten Sender vom Eingang des Befehls von Seiten der Empfangsuhr oder einer zentralen Leitstelle bis zum Versenden über das Kommunikationsmedium (wie Funk oder Powerline) ist unbekannt und kann theoretisch (bei Nichterreichbarkeit des Ziels) unendlich lange dauern.
- 2) Die Verweilzeit des Telegramms innerhalb des Netzes (also im Speicher der einzelnen beteiligten Sende-Empfangsgeräte) ist unbekannt und kann theoretisch mehrere Stunden betragen.
- 3) Die Verweilzeit des Telegramms im zu synchronisierenden Empfänger vom Eingang des Befehls bis zu seiner internen Ausführung als tatsächlichem Synchronisations- oder Anzeigevorgang ist unbekannt.
- 1) The dwell time of a telegram in the first transmitter from the receipt of the command from the receiving clock or a central control center to the transmission via the communication medium (such as radio or powerline) is unknown and can theoretically (in the case of unavailability of the target) take forever.
- 2) The dwell time of the telegram within the network (ie in the memory of the individual transceivers involved) is unknown and can theoretically amount to several hours.
- 3) The dwell time of the telegram in the receiver to be synchronized from the input of the command to its internal execution as an actual synchronization or display process is unknown.
Die zuvor aufgeführten Probleme bei der Weiterleitung von Zeitinformationen führen jeweils zu sich summierenden Verzögerungen, die sich nicht vorherbestimmen lassen.The previously listed Problems with the forwarding of time information lead respectively to cumulative delays, who can not be predetermined.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, solche Auswirkungen zu berücksichtigen und insgesamt ein vollständig zeitsynchronisiertes Datennetz auch über eine beliebig räumlich verteilte Struktur herzustellen.The invention is therefore based on the object of taking such effects into account and, overall, a completely time-synchronized one Data network also over an arbitrarily spatially distributed structure produce.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Verbrauchszähler über eine Kommunikationsverbindung zu einem höheren System verfügt, das die Zeitinformation versendet, die Zeitinformation um die Verweilzeit der Zeitinformation in der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers bis zur Weiterleitung in das Netz, die Verweilzeit der Zeitinformation im Netz zwischen der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers und der Empfangseinheit des zweiten Verbrauchszählers und die Verweilzeit der Zeitinformation im zweiten Verbrauchszähler bis zur Auswertung der Zeitinformation zum Stellen der Uhrzeit des zweiten Verbrauchszählers korrigiert wird, indem jedes der beteiligten Systeme einen Zeitgeber aufweist, der die Laufzeit der Zeitinformation in dem jeweiligen System erfasst, wobei der Zeitgeber der Sendeeinheit des ersten Verbrauchszählers die Verweilzeit der Zeitinformation in der ersten Sendeeinheit erfasst und die Zeitinformation beim Übersenden um diese Verweilzeit korrigiert wird, der Zeitgeber einer Zwischenstation im Netz (Router) die Verweilzeit der Zeitinformation in der jeweiligen Zwischenstation erfasst und die Zeitinformation beim Versenden um die Verweilzeit in der jeweiligen Zwischenstation korrigiert wird und der Zeitgeber der Empfangsstation des zweiten Verbrauchszählers die Verweilzeit der Zeitinformation bis zur Auswertung der Zeitinformation erfasst und die Zeitinformation vor dem Stellen der Uhrzeit des zweiten Verbrauchszählers um die Verweilzeit korrigiert wird.For this is inventively provided that the first consumption meter over one Communication link to a higher system features the time information is sent, the time information about the dwell time the time information in the transmission unit of the first consumption counter until for forwarding to the network, the residence time of the time information in the network between the transmitting unit of the first consumption meter and the receiving unit of the second consumption meter and the residence time of Time information in the second consumption counter until the evaluation of the Time information for setting the time of the second consumption meter is corrected, in that each of the systems involved has a timer which records the duration of the time information in the respective system, wherein the timer of the transmitting unit of the first consumption meter, the residence time the time information in the first transmitting unit and the time information when sending to correct for this dwell, the timer of an intermediate station in the network (router) the dwell time of the time information in the respective Stops collected and the time information when sending to the dwell time in the respective intermediate station is corrected and the timer of the receiving station of the second consumption counter, the dwell time the time information detected until the evaluation of the time information and the time information before setting the time of the second consumption counter is corrected by the residence time.
Hierbei können in den beteiligten Systemen jeweils alle relevanten Prozesse durch Zeitgeber verfolgt werden. Die Zeitgeber werden derart gesteuert und ausgewertet, dass insgesamt alle Laufzeiten der Synchronisierung erfasst und berücksichtigt werden. Dabei kann es sich ebenso um physikalische Laufzeiten, Antwort- und Reaktionszeiten wie auch Rechenzeiten handeln. Das Verfahren kann daher vorteilhaft für die Uhrzeitsynchronisierung über Funk- oder Powerline-Verbindungen eingesetzt werden und berück sichtigt insbesondere die Speicher- und sonstigen Wartezeiten, denen eine Zeitinformation innerhalb des vermaschten Netzes ausgesetzt ist.in this connection can in the participating systems in each case all relevant processes Timers are tracked. The timers are controlled in this way and evaluated that total of all durations of synchronization recorded and taken into account become. These may also be physical transit times, response times, and reaction times as well as computing times. The procedure can therefore be beneficial for the time synchronization via Radio or Powerline connections are used and taken into account in particular the memory and other waiting times, which a Time information is exposed within the meshed network.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht in jedem beteiligten Gerät eine Empfangseinrichtung für das Ursprungssignal notwendig ist, ist es möglich die Synchronisierung innerhalb des Netzes der verbundenen Geräte kostengünstig durchzuführen. Hierbei wird berücksichtigt, dass nicht jeder Empfangsort über eine direkte Empfangsmöglichkeit für funkbasierte Zeitsignale verfügt. Dabei wird davon ausgegangen, dass eine erste Sendeeinheit im Netz über eine externe Zeitsynchronisation verfügt, die von dieser ersten Sendeeinheit in das Netz weitergeleitet wird. Diese erste Sendeeinheit ist in der Regel, jedoch nicht notwendigerweise, auch der Übergabepunkt zur nächst höheren Netzebene im Sinne eines Gesamtnetzes, also beispielsweise zu einem führenden Computersystem, das Auswertungen und Befehlsgabe wahrnimmt.There not in the inventive method in every participating device a receiving device for the original signal is necessary, it is possible the synchronization cost-effectively within the network of connected devices. in this connection is taken into account, that not every receiving place over a direct reception option for radio-based Has time signals. It is assumed that a first transmission unit in the network via a has external time synchronization, which is forwarded by this first transmission unit in the network. This first transmission unit is usually, but not necessarily, also the delivery point to the next higher Network level in the sense of a total network, so for example to a leading Computer system that performs evaluations and commands.
Vorteilhafterweise können die Sende- und Empfangseinheiten durch Kommunikationswege miteinander verbunden sein.advantageously, can the transmitting and receiving units by communication paths with each other be connected.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Zeitinformation unter Anwendung protokollorientierter Verfahren weitervermittelt werden. Entsprechende Verfahren haben sich in der Praxis bewährt.According to one another preferred embodiment can time information using protocol-oriented methods be forwarded. Corresponding methods have been found in the Proven practice.
Vorteilhafterweise kann die Sendeeinheit eine eigene Empfangseinheit für ein Funk-Zeitsignal aufweisen. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, dass die erste Sendeeinheit die weiterzuleitende Zeitinformation erhält.advantageously, the transmitting unit can have its own receiving unit for a radio time signal. This makes it possible in a simple manner that the first transmission unit receives the time information to be forwarded.
Ferner kann über das höhere System die Zeitinformation aus einem Datennetz mit im IP-Bereich üblichen Synchronisationsverfahren oder aus Zeitsynchronisationsrechnern oder auch aus einem zentralen Leitstellenrechner der Gesamtanwendung bezogen werden. Auch dieses Verfahren hat sich in der Praxis als einfach durchführbar erwiesen.Further can over the higher one System the time information from a data network with the usual in the IP range Synchronization method or from time synchronization computers or also from a central control center computer of the overall application become. Again, this procedure has proven to be simple in practice feasible proved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren auch mehrfach hintereinander angewendet werden, wobei die Zeitinformation in einer Kette von Einheiten, welche nicht alle untereinander verbunden sind, nach einem geeigneten Verfahren unter Berücksichtigung aller Laufzeiten weitergeleitet wird. Gerade innerhalb eines Netzes bei welchem aufgrund der vorliegenden Gegebenheiten jeweils nur bestimm te Geräte miteinander verbunden sind, ist es so möglich eine weiträumige Weiterleitung des Signals zu gewährleisten, ohne dass erhebliche Zeitverzögerungen entstehen.According to one another preferred embodiment the method can also be applied several times in succession, the time information being in a chain of units which are not all are interconnected, following a suitable procedure considering all terms is forwarded. Just inside a network which only determined te due to the existing circumstances equipment It is thus possible a long-distance forwarding to ensure the signal without significant time delays arise.
Ferner kann die erste die Zeitinformation sendende Sendeeinheit ein Gateway sein, von welchem auch die gesamte übrige Kommunikation zwischen den verteilten Geräten und einer zentralen Leitstelle übernommen wird.Further the first transmitting unit transmitting the time information may be a gateway from which also all the remaining communication between the distributed devices and a central control center becomes.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann ein Teil der Empfangseinheiten auch mit Sendeeinheiten versehen sein. Diese Ausführungsform hat sich insbesondere bei der Weiterleitung in einer Kette von Einheiten bewährt, welche nicht alle untereinander verbunden sind.According to one more another embodiment a part of the receiving units can also be provided with transmitting units be. This embodiment especially in forwarding in a chain of units proven, which are not all interconnected.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Diese Ausführungsform dient jedoch lediglich der Erläuterung und soll die Erfindung nicht beschränken. Die tatsächlichen Werte sind lediglich für die beschriebene konkrete Ausführungsform gewählt worden. Sie sind insofern auch bestimmend für die Genauigkeit des Verfahrens, welche in dieser Ausführung ca. 100 Millisekunden über alle Verfahrensschritte beträgt. Für den praktischen Einsatz erscheint dies ausreichend. Durch andere Wahl der Parameter ist unter Beibehaltung des grundsätzlichen Verfahrens eine geänderte Genauigkeit möglich und kann daher den jeweiligen Gegebenheiten und Erfordernissen angepasst werden.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail. However, this embodiment is merely illustrative and is not intended to limit the invention. The fact neuter values have been chosen only for the concrete embodiment described. In this respect, they are also decisive for the accuracy of the method, which in this embodiment amounts to approximately 100 milliseconds over all method steps. For practical use, this seems sufficient. Through a different choice of parameters while maintaining the basic method, a changed accuracy is possible and can therefore be adapted to the respective circumstances and requirements.
Die
Ausführungsform
wird anhand der Geräteserie
ENC 400(P)/(PT)/(PG)/(MP), Übertragungsgeräte zur Kommunikation
von energienahen Informationen über
das Niederspannungs- und Mittelspannungs-Stromnetz näher erläutert:
Jede
Sende-Empfangseinheit besitzt einen freilaufenden 24-Bit Zähler, der
alle 10ms inkrementiert wird.The embodiment is explained in more detail with reference to the device series ENC 400 (P) / (PT) / (PG) / (MP), transmission devices for communication of energy-related information via the low-voltage and medium-voltage power network:
Each transceiver has a free-running 24-bit counter that increments every 10ms.
– Sender- Sender
Wenn von der Leitstelle ein Uhrzeitstellbefehl beim Konzentrator (ENC 400(PT), (PG), (MP)) eingeht, wird zunächst die Uhrzeit des Konzentrators gestellt.If from the control center a clock setting command at the concentrator (ENC 400 (PT), (PG), (MP)), the time of the concentrator is set first.
Der
A-Layer des Konzentrators erzeugt jetzt zu einem Zeitpunkt T1 für jedes
seiner Partnergeräte ein
neues Uhrzeit-Stell-Telegramm, wobei die aktuelle Uhrzeit als 24-Bit
Wert (10ms Auflösung)
minus des Wertes des internen 24-Bit Zählers (Z1) im sogenannten TInfo-Feld
des Telegramms vermerkt werden.
Diese Telegramme verweilen eine unbestimmte Uhrzeit im Gerät bevor sie schließlich im Sendepuffer des PLC-Treibers landen.These Telegrams wait an indefinite time in the device before she finally in the send buffer of the PLC driver.
Nach
dem Senden des Längenfeldes
durch den DL-Layer des Telegramms (Zeitpunkt T2) wird der im TInfo-Feld
gemerkte (und noch nicht gesendete) 24-Wert mit dem aktuellen Stand
des 24-Bit Zählers
(Z2) addiert und in das Telegramm zurückgeschrieben. Das TInfo-Feld
erhält
nun den Wert
Mit
der Verweilzeit im Gerät
Diese Operation ist notwendig, da der DL-Layer eine standardisierte Senderoutine verwendet, die nicht zwischen selbsterzeugten und gerouteten Telegrammen unterscheiden kann und grundsätzlich immer eine Zeitstempelkorrektur vornimmt. Die Notwendigkeit hierfür wird aus der Funktionserklärung des Routers deutlich.These Operation is necessary because the DL layer is a standardized sender routine not used between self-generated and routed telegrams can differ and basically always makes a timestamp correction. The need for this is going out the functional declaration the router clearly.
– Router:- Router:
Nach
dem Empfang des Längenfeldes
(also zum exakt gleichen Zeitpunkt T2 als der Sender das TInfo-Feld
generierte) merkt sich der Router in einem temporären Speicher
den aktuellen Stand seines eigenen 24-Bit Zählers (Z3). Nach dem vollständigen Empfang
eines Uhrzeit-Setztelegramms wird dieser Zählerstand vom im Telegramm
enthaltenen TInfo-Feld subtrahiert und in dieses zurückgeschieben.
Diese Telegramme verweilen eine unbestimmte Uhrzeit im Gerät bevor sie schließlich im Sendepuffer des PLC-Treibers des Routers landen.These Telegrams wait an indefinite time in the device before she finally in the send buffer of the PLC driver of the router.
Nach
dem Senden des Längenfeldes
durch den DL-Layer des Telegramms (Zeitpunkt T4) wird der im TInfo-Feld
gemerkte (und noch nicht gesendete) 24-Wert mit dem aktuellen Stand
des 24-Bit Zählers
(Z4) addiert und in das Telegramm zurückgeschrieben. Das TInfo-Feld
erhält
nun den Wert
Mit
Nach
einer Strecke von n Routern ergibt sich daraus die noch immer unverfälschte Zeitinformation
– Empfänger- Receiver
Nach
dem Empfang des Längenfeldes
(also zum exakt gleichen Zeitpunkt TRn als der letzte Router das
TInfo-Feld generierte) merkt sich der Empfänger in einem temporären Speicher
den aktuellen Stand seines eigenen 24-Bit Zählers (Z5). Nach dem vollständigen Empfang
eines Uhrzeit-Setztelegramms wird dieser Zählerstand vom im Telegramm enthaltenen
TInfo-Feld subtrahiert und in dieses zurückgeschieben.
Diese
Telegramme verweilen eine unbestimmte Uhrzeit im Gerät, bevor
sie schließlich
zum Zeitpunkt T6 zum Setzen der Uhrzeit den A-Layer des Empfängers erreichen.
Dieser nimmt das TInfo-Feld des Telegramms und addiert den aktuellen Stand
des internen 24-Bit Zählers
Z6 hinzu. Dieser Wert ist
Mit
Der beobachtete Gesamtfehler dieses Verfahrens bewegt sich im Bereich von etwa 100ms, unabhängig davon ob die Laufzeit vom Sender zum Empfänger einige ms oder Tage dauert.Of the observed total error of this method is moving in the range from about 100ms, independently whether the runtime from sender to receiver takes a few ms or days.
Durch andere Wahl der Parameter ist unter Beibehaltung des grundsätzlichen Verfahrens eine geänderte Genauigkeit möglich.By other choice of parameters is while maintaining the fundamental Procedure a modified Accuracy possible.
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-
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- 2004-07-21 DE DE102004035194A patent/DE102004035194B4/en not_active Expired - Fee Related
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