Version vom 5. November 2017, 13:25 Uhr

Auf dieser Seite wird die Gestaltung der über Rundruf versendeten Telegramme (Botschaften, Nachrichten, etc.) erläutert. Die Einhaltung dieser Festlegungen garantiert, dass ein Follower (Folgender, Zuhörer, Lauscher, etc.) alle Twitter (Zwitschernde, Redende, Informierende, etc.) versteht und Geräte einfach, in der Regel ohne weitere Installationsmaßnahmen, in das Netzwerk integriert werden können.

Übersicht (Struktur)

Die Telegramme wurden mit Blick auf die typische Internet- bzw. Intranet-Kommunikation festgelegt. Als Randbedingung wurde berücksichtigt,

• dass das beim Rundruf verwendete UDP eine maximale Telegrammlänge von 1460 Zeichen nahelegt,
• dass wegen der Nutzung in heterogenen Netzen für die Verteilung (Routing) geeignete Informationen (z.B. MAC-Adresse und IP-Adresse) enthalten sind und
• dass nicht benötigte Elemente einfach leer bleiben können.

Mit Blick auf eine möglichst flexible inhaltliche Nutzung und die einfache Lesbarkeit wurden die Telegramme als Folge von Textzeichen (UTF-8) definiert und die Separation der verschiedenen Inhalte über spezielle Textzeichen (Doppelpunkt : und Semikolon ;, im Folgenden als Steuerzeichen bezeichnet) vorgenommen. Daraus ergab sich folgende Struktur

Kopf0:Kopf1: .... KopfN:Info0;Info1; .... InfoM::

Damit sind die Steuerzeichen : in den Inhalten des Kopfteils und ; in den Inhalten des Informationsteils nicht zulässig, sie würden zu Fehlinterpretationen führen. Aus diesem Grund wird die Anzahl der Inhalte/Felder entweder fest vorgegeben oder über eine Regel in den Inhalten definiert. Telegramme mit einer unzulässigen Anzahl von : und ; in den jeweiligen Teilen werden verworfen.

Aufeinander folgende Steuerzeichen kennzeichnen ein leeres Feld. Es kann Twitter mit beliebigen Leerfeldern geben. Der Abschluss des Telegramms mit zwei aufeinander folgenden Doppelpunkten ist kein Leerfeld (gehört nicht zum Kopfteil des Telegramms), sondern dient dazu, auch mehrere Telegramme in einem physikalisch übertragenen Datensatz aneinander hängen zu können.

Kopfteil

Die einzelnen Elemente des Kopfteils sind folgendermaßen spezifiziert:

Die Felder Kopf4 und Kopf6 werden hier bei der dezentralen Heimautomatisierung (noch) nicht ausgewertet. Sie sollen als Reserve für spätere Anwendungen mit dem Wert 0 belegt werden (nicht als Leerfeld).

Es wird aktuell an der Standardisierung der Objektnamen gearbeitet. Für den Laborbetrieb werden diese zur Zeit unter den Studenten abgestimmt.

Informationsteil

Der Informationsteil des Telegramms enthält einen allgemeinen Bereich, der für alle Geräte dieselbe Struktur (Liste der Elemente) hat, und einen objektspezifischen Bereich, dessen Elemente in einem noch zu erledigenden Standardisierungsprozess festen Objektnamen zugeordnet werden. Daneben gibt es eine frei über bestimmte Telegrammelemente definierbare Struktur, hier als Twitter bezeichnet. Allerdings muss auch diese schließlich in eine feste Form mit Bezug zu den Objektnamen gegossen werden. Der Freiheitsgrad liegt dann noch bei der selbsterklärenden Telegrammstruktur mit besonders einfacher neutraler Inhaltsdarstellung.

Allgemeiner Bereich

Die Elemente des allgemeinen Bereichs sind folgendermaßen spezifiziert:

Telegrammzähler [7]

Der Telegrammzähler ist vom Typ vorzeichenlose ganze Zahl (unsigned integer) und wird mit jedem versendeten Telegramm inkrementiert. Bei Erreichen des Maximalwertes erfolgt ein Überlauf nach 0. Er dient dem Empfänger zur Erkennung von nicht erfassten Telegrammen, die, je nach Anwendung, nachgefordert werden können. Dadurch sind Anwendungsmöglichkeiten, wie Rundrufübertragung von Dateien oder automatische Mesh-Netzwerke möglich. Entsprechende Anwendungen sind im Bereich MES (Manufacturing Execution System) bereits im Einsatz und werden bei Bedarf hier übernommen und dokumentiert.

Der Maximalwert des Telegrammzählers wird über die Anwendung festgelegt. Im einfachen Fall ist hier, je nach eingesetztem Netzwerk, die Häufigkeit von Telegrammverlusten zu berücksichtigen, weil der Empfänger anhand eines geänderten Telegrammzählers das Eintreffen eines neuen Telegramms detektiert (im Rahmen automatischer Mesh-Netzwerke kommt es zur Wiederholung von Telegrammen mit demselben Telegrammzähler). Es darf daher nicht passieren, dass der Verlust von x Telegrammen beim nächsten Empfang zur Wiederholung des Telegrammzählers führt. Bei einfachen Rundrufen im LAN (Ethernet) reicht es sicher aus, wenn der Telegrammzähler einstellig ist (0-9). In einem (schlechten) WLAN mit häufigen Telegrammverlusten sollte der Maximalwert entsprechend größer gewählt werden (0-99). Oft wird hier beim Versenden auch einfach ein beliebiger Speicherwert inkrementiert und gesendet, was allerdings je nach Datentyp (z.B. 32 Bit) zu sehr großen Werten führt.

Anwendungsschlüssel [8]

Der Anwendungsschlüssel identifiziert den Prozess (die Anwendung), der den Rundruf mit Daten versorgt. Der kann demzufolge auch wechseln. Der Wert ist eine Zahl von 1 bis Anzahl der möglichen Anwendungen. Die Zahl 0 kennzeichnet, dass der Schlüssel aktuell nicht bedient wird.

Die Anwendung ist hier nicht nur aus programmtechnischer Sicht festzulegen, es wäre also nicht allein die Kennzeichnung eines Thread im Programm oder ähnlich. Vielmehr geht es darum, einen inneren Zusammenhang für Anwendungen festzulegen. Wenn z.B. in zwei benachbarten Räumen die gleichen Geräte (Heizkörperventile und Temperatursensoren) zur Temperaturregelung verwendet werden, dann kann über den Anwendungsschlüssel eine Entkopplung der Regelkreise (Raum 1 und Raum 2) erfolgen. Das hat einen höheren Freiheitsgrad, als die feste Zuordnung von Geräten und Räumen oder Positionen und Räumen. Es ergibt sich die Möglichkeit, raumübergreifende Regelkreise aufgrund anderer Randbedingungen voneinander zu separieren.

Geräteschlüssel [9]

Der Geräteschlüssel macht mehrere Geräte, die vergleichbare Messungen ausführen und demzufolge denselben Objektnamen verwenden, beim Empfänger vergleichbar. Die Klasse FollowMultDev z.B. hinterlegt Objekte mit demselben Namen in unterschiedliche Speicher, je nach Geräteschlüssel. So kommt es nicht zum Überschreiben des Empfangspuffers, wenn mehrere Geräte gleichzeitig gleiche Objekte versenden.

Gerätezustand [10]

Dies ist der allgemeine Gerätezustand, der z.B. zur Festlegung einer Gerätewartung und zur Anzeige derselben ausgewertet wird. Die hier einzutragenden Werte (ganze Zahlen) sind Gegenstand einer Standardisierung.

Positionen X,Y,Z [12],[13],[14]

Hiermit wird die relative Position eines Gerätes im Raum dargestellt. Als Einheit wurde cm festgelegt, um auch eng nebeneinander stehende Geräte bez. ihrer Position unterscheiden zu können. Die Wahl des Koordinatenursprungs (X=Y=Z=0) ist willkürlich und für die Funktion der dezentralen Heimautomatisierung nicht relevant. Für manche Aufgaben (z.B. Temperaturregelung in einem Raum mit mehreren Heizkörpern und Temperatursensoren) ist es wünschenswert, dass Geräte ihre Abstände voneinander (in einem Raum) ermitteln können.

Basiszustand [15]

Die Zustandsmaschine eines Gerätes kann beliebig umfangreich (und kompliziert) sein. Der Basiszustand kennzeichnet bei der Heimautomatisierung die Zustände oder Zustandsbereiche, die für eventuelle Interaktionen mit den Heimbewohnern relevant sein können. Das zeitliche Verhalten der Basiszustände orientiert sich also am zeitlichen Verhalten der Heimbewohner. An der zeitlichen Auflösung des Basiszustandes wird die Frequenz des zyklisch ausgestrahlten Rundrufs orientiert.

Nehmen wir als Beispiel das Öffnen von Türen oder Toren. Wird ein Garagentor hochgefahren, so ist das ein relativ langsamer Vorgang, der unter Umständen durch den Eingriff des Heimbewohners unterbrochen wird. Dabei würden Zustandswechsel der Art Öffnung läuft-Öffnung unterbrochen-Öffnung läuft-Tor geöffnet auftreten. Um diesen Vorgang mit dem Verhalten oder Eingreifen des Heimbewohners synchronisieren zu können, reicht eine zeitliche Auflösung von einer Sekunde. Entsprechend häufig (jede Sekunde) würde auch der Rundruf des Toröffnungsgerätes erfolgen.

Es kann natürlich sein, dass die tatsächlich implementierte Zustandsmaschine im Toröffnungsgerät noch weitere Zustandswechsel (z.B. Überwachen des Motorstromes, Abfrage eines Endschalters, etc.) durchläuft. Allerdings wären das ge