BiDi

HÜBSCH Web AMW GURU ZIMO STP ESTWGJ Tran  MOBAZI Forum G-Spur Waschzettel Rogler CV17/18 CV29, Scale, CV33-40, CV33-46 Weiche WireCalc   
   
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Piko 1216

Piko Herkules

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MX9AZN / ALA

2016 Herkules

BR218

 

MX32 SW

Re 4/4

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1020 / E94

Roco 1042

4030 PluX

Roco Tauschplatinen

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Kommunikation zurück zur Zentrale

Communication back to the central unit

Seitdem DCC sich als ausbaufähige Digitalsteuerung durchgesetzt hat gibt es den Wunsch vom Decoder Daten zur Steuerung zurück zu senden. Im Gegensatz zu allen anderen Digitalsystemen wurde DCC laufend erweitert.

Das erste Unternehmen das einen Rückkanal realisiert hat war ZIMO mit seinen Zugnummernimpulsen. Hier quittiert der Decoder den Empfang seiner Adresse durch Hochstromimpulse. Damit kann festgestellt werden in welchem Abschnitt der Decoder sich befindet. Die Pulse werden über die Motorbrücke über eine Strombegrenzungsschaltung erzeugt. Diese Technik unterstützen derzeit (2008/09) neben ZIMO noch Tran und AMW Decoder. Die Zugnummernimpulse sind von der NMRA als Technical Note aufgenommen worden.

Etwa 5 Jahre später hat Digitrax seine Transponding Technik patentiert. Diese funktioniert sehr ähnlich zu den ZIMO Zugnummernimpulse. In der Patentschrift wird ZIMO vorgeworfen Kurzschlüsse am Gleis zu verursachen, was zu einer Ablehnung der erprobten ZIMO Methode in USA führte. Am Gleis sind die Digitrax und ZIMO Impulse sehr ähnlich. Die Digitrax Transponding Technik wurde nicht von der NMRA aufgenommen wegen Patentproblemen und zu geringer Funktionalität. An dieser Stelle sei hingewiesen, daß der Begriff "Transponding" hier nichts mit Funktechniken zu tun hat, wie es leider oft in Foren behauptet wird.

 

Since the beginning of DCC a backward channel to the command station was an issue. The flexible design of DCC which was often adopted and expanded, this is a big difference to all other digital systems, should also allow a back channel.

The first company which implemented such a thing was ZIMO with its loco number pulses. They draw high current from the station after receiving it's own address. This allows detecting the specific decoder in a section. The high current pulse is generated via the motor drivers using a current limiter. This technology is supported by ZMO as well as Tran and AMW decoders. The ZIMO loco number pulses where recognizes in a technical note by the NMRA.

About fife years later Digitrax introduced its transponding patent. It is similar to the ZIMO technology. In the patent they blame ZIMO that the decoders do shortcuts on the track, which is not true of course. The system was not adopted widely, and not recognized by the NMRA due to patent issues and lack of functionality. It just caused a bad taste about the ZIMO pulses, although the pulses on the track are quite similar. One note: the term "transponding" has nothing to do with radio technology. Unfortunately this is often claimed in WEB forums.

BiDi
BiDi

Seit etwa 1999 hat Lenz auf Basis mehrerer Technologien, unter anderem Funk einen neuen Weg gesucht die steigenden Möglichkeiten der Prozessoren für einen leistungsfähigeren Rückkanal zu nützen. Es existieren dafür mehrere Patente.

Da aus den USA starker Widerstand in den Normungsgremien war weil simple Decoderdesigns kein BiDi erlauben wurde eine Subgruppe bestehend aus Lenz, ZIMO, Tams und Kühn gegründet die BiDi in seiner jetzigen Form voran gebracht haben. Die NMRA war auch über die Blockaden von Herrn Lenz bei DCC Normungen verärgert und wollten nichts das Patent geschützt ist normen. Leider haben die Streitereien mit den Firmen die BiDi so und so nicht implementieren wollen einige Jahre Verzögerung verursacht.

BiDi wird von Lenz an interessierte Firmen lizenziert. Die NMRA darf auch Lizenzen erteilen, diese sind aber an technische Prüfungen gebunden die derzeit mangels Prüfcenter nicht durchgeführt werden können. Daher gibt es (2006) nur Lizenzen direkt von Lenz.

2010 wurde ESU in die Gruppe aufgenommen. Ohne Abstimmung mit den restlichen Mitgliedern hat ESU 2011 ein Lokanmeldeverfahren mit Lenz angekündigt. Die Befürchtung viele DCC Hersteller daß Lenz/ESU durch alleinige Festlegung der Spezifikation einen Geschäftsvorteil erreichen will scheint damit bestätigt zu sein.

 

Since 1999 Lenz developed several proposals using the power of modern CPUs to implement a powerful backward channel. He filed several patents on this.

Especially from us several companies where not interested to support that, as they are still using too weak CPUs. A sub group was formed consisting of Lenz, ZIMO, Tams and Kühn. They shaped BiDi in it's current form. Some NMRA members had some comments not to use a patent protected technology again. The discussions with us companies unfortunately introduced several years delay developing BiDi.

BiDi is licensed by Lenz to companies. NMRA may also issue licenses if the decoder can prove it's compatibility. The problem is there in no testing center, so Lenz is the only person which can grant BiDi licenses (2006).

2010 Lenz included ESU in the BiDi group. Without consulting the other team members Lenz and ESU announced a loco addressing method. Some members had concerns about the dominance of Lenz ESU regarding commercial interest. The situation spring 2011 proves the fear, the definitions are made without consulting other BiDi group members.

BiDi - RailCom
BiDi - RailCom
  • BiDi steht für Bidirektionelle Kommunikation und bezeichnet die Technik. So steht es auch in den Normungspapieren der NMRA.
  • RailCom ist ein Markenname / Warenzeichnen von Lenz

Da dieser Artikel von der Technik handelt und in den Normdokumenten der NMRA auch von BiDi geschrieben wird verwende ich diese Bezeichnung in diesem Dokument.

Eine gute Beschreibung über RailCom hat OpenDCC veröffentlicht.

Die NMRA Spezifikation ist in RP 9.3.1

 
  • BiDi stands fro bidirectional communication. This is also used in the relevant documents from NMRA.
  • RailCom is a trade name from Lenz

As this article describes the NMRA standard I further use BiDi because it better describes what's going on and it is used in the standard's document.

There is a good German technical document about RailCom published by OpenDCC

The NMRA Specification is RP 9.3.1.

Wie funktioniert BiDi?
How does BiDi work?
BiDi benützt die winzige Energie die ein Decoder in seinen Pufferkondensatoren speichern kann um Daten zurück zu senden. Selbstverständlich kann der Decoder nicht gegen die Zentrale / Booster ankämpfen. Daher unterbricht der BiDi Detektor den DCC Datenstrom und schließt die Gleisseite zu einem Kurzschluss. Jetzt kann der Decoder über eine Stromschleife für wenige Mikrosekunden Daten senden. Der Detektor liest diese Daten und verarbeitet sie indem er etwas anzeigt oder die Daten über einen Systembus weiter vermittelt.  

BiDi uses the energy stored in the buffer capacitors of a decoder to send data back. Of course the decoder would be unable to work against a power station or booster. The BiDi detector interrupts the DCC DataStream and causes a short to the track side for some microseconds. During that time the decoder can send data using a current loop. The detector reads that information and processes the data. Either displaying it or sending it over the system bus.

benötigt man eine neue Zentrale für BiDi?
Do I need new HW?

Mit jeder DCC Zentrale kann man einfaches BiDi realisieren. Für das Lesen der umfangreicheren BiDi Datagramme eignen sich nicht alle Zentralen. Updatefähige Zentralen erhalten neue SW und vermeiden damit einen HW Tausch.

Natürlich benötigt man BiDi Lesegeräte. Es gibt "global detectors" die die gesamte Anlage überwachen und "local detectors" die sich nur um einen Abschnitt kümmern.

Man benötigt beide da zB bei den Globel-Detectoren die Signale aller Decoder ineinander laufen können. Am lokal Detektor sieht man andererseits nur einen kleinen Teil der Anlage.

Es gibt schon einige Geräte am Markt. neuere zentralen haben BiDi global Detektoren bereits eingebaut wie die MX31ZL von ZIMO oder die ESU ECoS. Lenz und Tams haben Zugnummernanzeigemodule und ZIMO hat ein BiDi Lesemodul auf Messen gezeigt.

 

Every DCC command station allows simple BiDi applications. To read the longer BiDi datagram's the command station requires some SW modifications. Good recommendation to buy a CU which offers SW updates.

Of course you need a BiDi detector. There are global detectors looking at all decoders of the layout and local detectors only attached to a single section.

It is necessary to have both types of detectors. On a global detector all decoder signals my run over each other. On the local detector you can monitor only a fragment of the layout.

There are already some devices on the market. More recent central stations have global detectors already installed like the MX31ZL or the ESU ECoS station. Lenz and Tams have loco number displays and ZIMO demoed a global detector add on board. Future occupancy detection modules will have BiDi already built in.

Wie stark sind die BiDi Signale und können die gestört werden?
How strong are the BiDi signals and can the get destroyed?

Die BiDi Daten werden über eine 30mA Stromschleife gesendet. Damit ist die Übertragung relativ sicher. Problematisch sind alle Verbraucher die das Signal wegfressen können. Üblicherweise ist das kein Problem, da in der Digitaltechnik immer zuerst gleichgerichtet wird. Zumindest die Durchlaßspannung der Gleichrichter bleibt sicher am Gleis. Klassischer Fehler sind Lämpchen die direkt am Gleis hängen, die sollen durch Gleichrichter weggetrennt werden.

BiDi Daten werden üblicherweise über eine Diode oder Messwiderstand abgegriffen. Der Spannungsabfall wird ausgewertet und verarbeitet. Niederohmige Widerstände zB 1Ohm erlauben auch sehr kleine Signale zu erkennen, benötigen aber aufwendige Verstärkerschaltungen.

 

The BiDi signal is transmitted via a 30mA current loop. This is a quite secure method. Any load eating up the weak signal may cause a problem. Typically bulbs directly connected to the track. Usually all devices have rectifies, they leave at least the diode voltage on the track which should be enough to securely read the data.

BiDi data is usually picked up by running the current over a diode and reading the voltage over it or using a low resistor for example 1Ohms. This requires some amplifiers to regenerate the signal but this allows sensing even extremely weak signals.

Was kann man mit BiDi tun?
What is that good for?

Da gibt es derzeit erst zaghafte Ansätze. Zugnummern lesen ist nichts neues das kann ZIMO seit den frühen 1990'ern und bei Digitrax gibt es das auch schon einige Jahre. CVs Lesen vom Hauptgleis ist auch nicht besonders spektakulär.

Der Decoder kann aber eigene Daten selbstständig zurück melden wie Motorlast / Stromverbraucht oder die Temperatur des Decoders um Überlast zu erkennen. Texte die Angaben über das gerade abgespielte Soundsample geben. Routing Information über den fahrenden Zug um Güter und Personenzüge zu unterscheiden sind auch eine neue Möglichkeit.

Das derzeit durchgeführte laufende wiederholen von Datenpaketen könnte teilweise entfallen, wenn ein Decoder den Empfang eines Pakets über BiDi quittieren kann. Die derzeit redundante Aussendung könne damit entfallen. Die dadurch frei werdende Bandbreite für neue Dienste verwendet werden.

Durch BiDi könnten sich neue Decoder automatisch an der Zentrale anmelden, wie das unter anderen Voraussetzungen und geringerem Funktionsumfang derzeit bereits bei mfx gemacht wird. Die Beschreibung der Decoder Möglichkeiten (Funktion, Sound, Tastenbelegung) könnte so Herstellerunabhängig von der Zentrale erlernt werden.

 

Currently there are only small applications available. Displaying loco numbers is nothing spectacular ZIMO dies this for 20 years and Digitrax hast that feature as well. Reading CVs on the main track is also not so important.

Decoder may send some data on their own, like current load, speed, motor current or the temperature of the decoder to avoid overload. Text describing the sound sample which is played. Routing information about the current train to differentiate between a passenger and a cargo train.

Currently all commands get repeated frequently. Using BiDi the receipt of data could be confirmed and further repeating of data could be less frequently done without loosing quality. The free bandwidth could be used for other services.

Via BiDi a decoder could announce itself to the central unit. This might be similar to mfx but with more functionality and especially vendor independent. The decoder could announce its capabilities lone sound, functions or function key assignments.

Gibt es verschiedene BiDi Implementierungen?
Are there different BiDi implementations?

Im Grunde nein, es basiert auf genormten Datagrammen. Einige Hersteller haben Voraus-SW geschaffen, die an die Normen angepasst werden. Beispiel ZIMO's Geschwindigkeitsanzeige, die neue Norm erlaubt eine Nichtlineare Kurve, fein aufgelöst bei niedrigen Geschwindigkeiten grob im oberen Bereich. ESU Weichenrückmeldung basiert auf einem alten Diskussionsvorschlag der später anders genormt wurde.

Es gibt aber unterschiedlich intensiv ausgeführte Implementationen, ähnlich wie einfach Decoder oder komplexe. Weiters wird es simple Lesegeräte geben und welche die auch mit verzerrten oder schwachen Signalen noch umgehen können.

 

Basically BiDi should be BiDi, so the data on the track is normed. Some vendors have done early implementations which do not meet all normed definitions. ZIMO had a non standard speed datagram. Recently they implemented the nonlinear feature which allows fine speed steps at low speeds and bigger steps at higher speeds to cover also fast trains. ESU uses preliminary data for their turnout feedback, which had been reconfigured before the norm gets published.

There will be differences in quality as well, like there are simple decoders and more complex ones. The better detectors will be able to read data also out of weak or slightly damaged signals.

Ist jetzt BiDi fertig?
Is BiDi now finished

2010 ganz sicher nicht! BiDi benötigt noch viele Erweiterungen und Ergänzungen, in häufigerer Folge als alle anderen bisherigen NMRA Normen. daher ist die Möglichkeit Updates einzuspielen für diele Modellbahnkomponenten ein dringendes muß für Modellbahner die am Puls der Zeit bleiben wollen.

 

2010 definitely not! BiDi requires a lot more work and will be updated much more frequently than any other NMRA definition. In other words it is extremely important to understand that users may want to adopt quickly new inventions. So update capable equipment is a true mist for every model railroader.

Technische Probleme?
technical issues

Trotz des Fehlens genauer Spezifikationen (2010) gibt es bisher eine gute Interoperabilität, wobei außer ZIMO bisher nur das CV auslesen und Adressrückmeldung verwendet wird. Der Tams Detektor hat gelegentlich Probleme ZIMO Decoder zu erkennen. Die anderen Detektoren haben dieses Problem nicht. Die Ursache ist Stand Frühjahr 2011 ungeklärt bzw. es gibt gegenseitige Schuldzuweisungen. Tams behauptet ZIMO sendet die Adressen nicht nach jedem Paket, dadurch würde der RailCom Empfänger verwirrt. Durch Betriebsstörungen am Gleis kann das aber leicht passieren der Decoder sollte das "überleben" können. ZIMO behauptet es werden nach jedem Paket die Broadcasts gesendet so der Decoder die BiDi Lücke erkennen kann. Da der Detektor einen Kurzschluss am Gleis macht sollte der Decoder die Lücke leicht erkennen können. Der Fall ist derzeit Anfang Juni 2011 offen.

Mitte Juni 2011 scheint sich im Stummiforum eine mögliche Erklärung des Problems herauszustellen. ZIMO sendet keine Broadcasts nach Paketen an die Decoderadresse. Das ist in der RP so vorgesehen. TAMS erwartet aber immer Daten am 1. Kanal weil sein Detektor kein DCC Signal liest. Diese Änderung soll in einem der Drafts vereinbart worden sein.

Berichten aus Deutschland zur Folge soll das Gleissignal am Beginn der Lücke unstabil sein. Dadurch könnten Decoder die Lücke nicht erkennen und kein RailCom Paket aussenden.

Praktische Versuche auf größeren Anlagen H0 und insbesondere im (G) Bereich zeigen daß die derzeitige Form der Rückmeldung völlig unbrauchbar ist. Die 30mA Stromschleife sind zu schwach um weiter entfernte Detektoren zu erreichen. Meine eigenen Versuche zeigen daß die Spannung am Gobaldetektor zu gering wird. Ich vermute daß Übergangswiderstände der Gleisverbinder sich aufsummieren, oder Kriechströme zwischen den Gleisen das Signal schädigen.

 

Even that there is no written specification (2010) there are almost no known problems. Currently most implementations only offer CV reading and address readout. The detector of Tams has problems sometimes with ZIMO decoders. The other decoders don't have the issue. The reason is currently (spring 2011) unknown, there is currently only finger pointing ... Tams claims that the ZIMO decoder does not broadcast it's address after every packet. This causes reading problems in his detector. On a layout this is a regularly frequent situation that noise destroys signals. ZIMO claims all decoders send broadcasts after every packet as specified. The decoder does that only of it correctly detects the cut out. Ad the detector causes a shortcut on the track the electrical situation should be clear for the decoder. This case is currently June 2011 open.

Mid June 2011 a discussion in "Stummiforum" shows a possible explanation of the problem. ZIMO does not send a broadcast on channel 1 after receiving it's own decoder address. This is defined by the NMRA RP's. TAMS expects always broadcast info as this detector can't read DCC signal. This was modified in one of the various draft definitions later.

Reports from Germany show that the Tams detector has a unstable track signal at the beginning of the cut out. Eventually a decoder could misinterpret the signal and avoid to send a RailCom datagram.

Experiments on bigger H0 layouts especially on (G) scale layouts show solid problems. The feedback signal stops working. Measurements show the signal at the global detector is too weak. I assume that the summary of track joiners cause problems with the current signaling

Rechtliche Probleme?
legal issues

Für BiDi (RailCom) gibt es derzeit vermutlich 3 Patente die die Verwendung einschränken. Einerseits ein Patent von Lenz das im Wesentlichen die Signallücke beschreibt, Stan Ames hat die Signalübertragung beschrieben und ESU wird vermutlich eine Anmeldung für die Adresszuweisung haben. Damit wird die Vergabe der Lizenzen gesteuert und rechtlich begründet. Nach Auffassung vieler Modellbahner sind die Patentanmeldungen problematisch. Die Rückmeldung ist seit langem Stand der Technik etwa 25 Jahre (DigiTrax Transponding, ZIMO Zugnummernimpulse, Selektrix) die CutOut-Lücke gibt es sogar mit einem identen Zweck in einem inzwischen erloschenen Patent von Döhler (Selektrix). Die Lokanmeldung hat ZIMO in den 1990'ern als künftig nötiges Hilfsmittel bereits vor langem beschrieben. Da Patentanträge im Wesentlichen über Widersprüche bei der Anmeldung geprüft werden ist die Frage weshalb niemand die Anträge vor Jahren genauer angesehen hat. Ob es jetzt 2011 wegen der neueren Entwicklungen zu Patentverfahren kommen wird bleibt abzuwarten.

 

For BiDi (RailCom) there are currently probably 3 patents pending which cause restrictions on the public usage. First of all the patent from Mr. Lenz describing the cut out. Stan Ames has published some datagram descriptions and finally ESU may file a patent describing the logon of decoders to get a DCC address. According to some technicians the patents might not be valid. Feedback is state of the art at least for 25 years (Digitax transponding, ZIMO pulses, Selektrix). The RailCom cut out was there even for the same usage in the Selektrix protocol. Mr. Döhler has filed a patent in the 1990ies which is not existing any more as it was not renewed. The loco sign on was described by ZIMO in the late 1990ies. As the patent registration is mainly controlled by rejections from other parties the big question is why has no other companies filed comments during the registration phase. Now (spring 2011) there are some discussions again about the legal side of the patents.

Unsachliches
matters without facts

Rund um BiDi RailCom gibt es einige interessante Beobachtungen, einiges davon ist ein wenig Kaffeesud lesen aber dennoch interessant.

Die ersten 4 RailCom Firmen Lenz, ZIMO, Tams, Kühn hatten alle Firmennamen mit 4 Buchstaben.

Lenz hat außer dem LRC120 einer roten 7-Segment Anzeige nichts verwendbares für den Modellbahner herausgebracht. Eine Integration ins System mangels geeigneten Bus zum Rücktransport gab es nicht. Daher später die Entscheidung im System einen 3. Bus einzuführen - RailComBUS. Zur Entscheidung einen Leistungsfähigen Systembus wie bei ESU oder ZIMO zu definieren gelangte Lenz bisher nicht.

ZIMO hatte mit dem MX31ZL als erster eine kaufbare Lösung für den Modellbahner und hat damit die anderen insbesondere Lenz überflügelt, was sicher dort eine gewisse Betroffenheit ausgelöst hat. Seit 2002 haben alle ZIMO Decoder BiDi HW an Bord und konnten später mittels SW Update RailCom lernen, somit lange bevor es irgendwo anders BiDi Decoder gab. Mit weiteren (nicht von der Gruppe verabschiedeten) Ergänzungen wurden auch praktische Nutzen für den Modellbahner sichtbar: Stromverbrauch, Geschwindigkeit, Texte die Sounds benennen, Routingcodes. Diese Dinge haben bei den anderen Gruppenmitgliedern Widerspruch ausgelöst, zumal Dr. Ziegler bekannt gab, daß die langsame Vorgangsweise der RailCom Gruppe Innovation behindert und er sich nicht sklavisch an die Specs halten will. Leise war auch der Vorwurf daß die anderen technisch nicht mehr können. ZIMO hat aber bis Frühjahr 2011 es noch immer nicht geschafft Zentrale, Rückmelder udglm. fertigzustellen. Somit gilt der Vorwurf auch für ZIMO selbst.

Von 2000 bis 2007 war ESU defakto Marktführer im Bereich Decoder in Europa. Es gab kein anderes Unternehmen das Kombidecoder mit brauchbaren Fahreigenschaften in hoher Stückzahl liefern konnte. Den anderen Firmen waren nur Nischen vorbehalten. ZIMO hatte lange Zeit wesentlich bessere Fahreigenschaften, aber keinen Sound. Weiters konnte ZIMO nicht in hohen Stückzahlen fertigen. 2009/2010 wendete sich das Blatt. ZIMO wurde damit ernste Gefahr für ESU und nach dem Wechsel mehrerer Lokhersteller weg von ESU hin zu ZIMO waren die Befürchtungen bestätigt. Das Decoder Monopol ESU war damit einmal vom Tisch. Da auch Märklin schon zuvor sich von ESU getrennt hatte war das ein bedeutender Einschnitt für ESU.

Als 2010 ESU in die RailCom Gruppe aufgenommen wurde, anderen Firmen die sich jahrelang um eine RailCom Lizenz beworben haben wurde diese aber verweigert, entstanden einige Gerüchte. Das Bemerkenswerteste ist, daß ESU den Digitalteil von Lenz übernehmen könnte. Hier spielt auch das Alter von Herrn Lenz mit der sicher irgendwann in Pension gehen will. Das ist bis Frühjahr 2011 nicht eingetreten. Bei Lenz gab es aber auffälliger weise keinerlei Neuentwicklungen im Digitalbereich, das würde zu dem Gerücht passen weil das Doppelentwicklungen zu ESU bedeuten würde. Somit ist die Konfrontation ESU-ZIMO noch deutlicher geworden.

Die ESU Zentralen ECoS wurden mit RailCom HW konstruiert obwohl zu der Zeit ESU nicht Mitglied der RailCom Gruppe war und keine Lizenz hatte. Lenz hat das aber nur anfangs kritisiert, ab 2009 war dann aber nichts mehr von ihm diesbezüglich zu hören. Andere Unternehmen als auch Freewarelösungen wurde die Nutzung von RailCom explizit untersagt.

Zur Messe Nürnberg 2011 stellten ESU/Lenz RailCom plus vor. Das bedeutet im Wesentlichen die automatische Zuweisung von Adressen an die Decoder unter Nutzung von RailCom. Das wurde im geheimen unter Ausklammerung von Tams, Kühn, ZIMO entwickelt. Offensichtlich geht es hier weniger um Technik, die ist einfach und wurde früher schon beschrieben, sondern viel mehr um eine engere Fassung der Lizenzverträge. Die Befürchtung von ZIMO daß ESU sich mit LENZ einen Entwicklungsvorsprung herausarbeiten will wurde damit praktisch bestätigt.

Derzeit (Frühjahr 2011) ist offen ob RailCom aus rechtlichen Gründen überhaupt in den Normungsgremien Aufnahme finden kann. Der VHDM und der MOROP wollen sich nicht abermals über Vetos von Patentinhabern, so wie es bei DCC lange Zeit der Fall war, einschränken lassen. Wenn das so bleibt kann RailCom nicht genormt werden. Alternative Rückmeldeverfahren gibt es, die kaufbaren haben derzeit eine zu geringe Bandbreite. Als Lösung müsste ein neues Verfahren entwickelt werden das nicht mit RailCom kollidiert, schneller ist und vor allem eine höhere Signalqualität bietet um auch reale Anlagen oder Gartenbahnen abbilden zu können. Das Ergebnis wär dann eine Aufspaltung des Digitalmarktes in 3-4 Gruppen. Märklin mit mfx, die aber langsam Richtung DCC migrieren wie es aufgrund der Ausrüstung neuer Komponenten aussieht. Selektrix als Nische im N Markt. Schließlich DCC mit 2 inkompatiblem Rückmeldeverfahren, und einen wenig nutzbringenden Rechtsstreit.

Da die Herren Lenz, Lindner und Ziegler starke Persönlichkeiten sind wird eine gütliche Einigung zum Nutzen der Modellbahner wohl sehr schwer werden.

Ein Argument seitens von Herrn Lenz für die Patentierung war immer damit die Qualität und Interoperabilität zu sichern. Verwunderlich ist, das es bis April/Mai 2011 keine verbindlichen Spezifikationen veröffentlicht worden sind. Technisches Anliegen kann es damit keines geben, vor allem funktionieren die Geräte auch Herstellerübergreifend. Ausnahme der Fall ZIMO Decoder / Tams Detektor.

 

Around BiDi there are some interesting observations. Some of them are myths but anyways they might be of interest to understand the discussions in this area.

The initial RailCom companies Lenz, ZIMO, Tams and Kühn have company names with 4 Letters.

Lenz offers only the LRC120 with the red 7 segment address readout. There where no other customer usable products. A integration into the system was not possible due to the lack of bus performance. Lenz introduced a 3rd bus for that the RailComBUS. There is still no decision for a resilient system bus as ESU, ZIMO have designed.

ZIMO had with the MX31ZL the fist complete working commercial product fro BiDi. This has caused some consternation on the Lenz side. Since 2002 ZIMO had BiDi HW on every decoder. Later SW update enabled practical usage. This was long before any other company had BiDi HW around. ZIMO offered practical usage of BiDi. Some extensions where not agreed in the BiDi group. So ZIMO offered motor current, speed, text messages and routing codes. During the discussions Dr. Ziegler claimed to extend the messages to drive development forward. Of course this caused opposition. On the other side there where rumors that the other companies' HW platforms where to weak to do the higher functionalities. But even ZIMO was not able to offer commercial HW till spring 2011.

From 2000 till 2007 ESU was marked leader for decoders in Europe. There was no other company which could build a loco-sound decoder which offered good driving performance. ZIMO was much better in driving but had no sound and more important they where not able to manufacture in high volume. So all other companied including famous names had only small niches. 2009/2001 things changed massively. ZIMO started high volume production in Vienna and acquired several loco vendors as OEM customer. So ESU's fear against ZIMO was proven right. The monopole on decoders was broken.

ESU got a RailCom license in 2010, all other licensing requests from other companies and individuals was rejected by Mr. Lenz. Rumors came up that ESU might acquire Lenz electronics business. Mr. Lenz is definitely in the age to retire. During the recent months Lenz introduced no new development which would fit to that rumor as this would mean double effort with ESU. The confrontation ESU-ZIMO war now much higher.

ESU designed the EcoS command station long before it got a RailCom license. Mr. Lenz criticized this only in the beginning but let ESU continue. Other companies got warnings from him not to use RailCom as they are not licensed. Even freeware solutions where not allowed.

At the fair 2011 in Nurnberg ESU/Lenz introduced RailComPlus. Basically it only extends RailCom with loco registration. The other RailCom Companies like Tams, Kühn, ZIMO got surprised on the fair. The main topic on RailCom Plus is more the legal side. The comments from the other companies that Lenz and ESU want to gain a time advantage are now quite evident.

Currently Spring 2011 it is open if RailCom will get a official sigh of public bodies. VHDM MOROP decided they will not publish any norms which are protected by patents. The experience in DCC showed that individuals can block technical progress via that mechanism. If this decision stays in place RailCom can not become a NEM norm via MORP. There are alternatives on the market bit the performance is too slow. A alternative needs to be developed which does not collide with RailCom. It should be faster of possible and more reliable than RailCom from the signal quality side especially for garden layouts. The result would be 3-4 incompatible groups. Märklin with mfx, but they seem to migrate over to DCC. Selektrix for the N niche market in Europe. Finally in the DCC world RailCom and the alternative method. Legal fights might start if that becomes true.

Mr. Lenz and Mr. Ziegler are strong personalities, so a peaceful end to the decisions are not expected.

Mr. Lenz arguments his patent way to secure technical interoperability by forcing specifications. Quite surprising is the fact that RailCom members never got technical specs for RailCom. Interoperability is currently good. There is only the unresolved ZIMO decoder / Tams detector case.

2011-06-15 Die Diskussionen rund um die RailCom Gruppe sind weiter eskaliert. Lenz hat am 15. Juni eine Stellungnahme auf der WEB Seite (lokaler screen shot davon) veröffentlicht. Etwas manipulativ werden Dr. Zieglers Bedenken und tatsächliche Einschränkung seinerseits rein technischer Natur dargestellt. ZIMO hält derzeit die Spezifikationen in vollem Umfang ein. (vermutlich gibt es aber eine Diskrepanz bzgl. dem Broadcasten siehe weiter oben) Verschwiegen werden die tatsächlich verfolgten nichttechnischen Behinderungen. Die Lizenznehmer sollen keinen Einfluss auf die technische Entwicklung haben sondern nur das was die Gruppe (tatsächlich ESU alleine) nachträglich nachmachen dürfen. Damit haben jene die das bestimmen 1-2 Jahre Entwicklungsvorsprung. Das ist nämlich der Kern der Auseinandersetzung. Die Lokanmeldung, die zu Zeiten der bestehenden 5'er Gruppe ausgetüftelt wurde ist ein gutes Beispiel für diese Vorgangsweise. Kühn, Tams und ZIMO sind ohne Vorinformation auf der Nürnberger Messe davon überrascht worden. Das soll offensichtlich die neue RailCom Kultur werden.

  2011-06-15 the discussions around RailCom got some more heat. Lenz published on June 15th a RailCom information (German only) this is a local screenshot. Quite misleading Dr. Ziegler's concerns regarding the definitions are described only technically. The document claims Ziegler does not want to follow the definitions. This is only 50% of the truth. ZIMO currently stays within the previously published definitions. (there is a known issue regarding broadcasting see above) The issue is a non technical which is of core not mentioned. RailCom Licensees need to follow the definitions but do not have a chance to influence development. This provides the licensee (currently only ESU) about 1-2 time advantage. This is the core of the discussions. The surprising publication of loco address dispatching is a good example for this procedure. Kühn, Tams and ZIMO got surprised on Nürnberg's toy fair this year. The loco address assignment (RailComplus) was announced without previous information to the other team members. This is obviously the new culture in the RailCom group.
ZACK
ZACK

Es waren mehrere Artikel zu RailCom und ZACK in Modellbahnzeitungen geplant. Offensichtlich gab es Interventionen vermutlich von Lenz oder ESU die das Erscheinen verhindern oder verzögern. Auch ZIMO taktiert im Sommer 2011 noch herum, daher habe ich mich entschlossen diese Alternative zu RailCom kurz zu beschreiben. Tiefe technische Details sollen aber ZIMO zur Veröffentlichung vorbehalten bleiben, bzw werden in den Artikeln die hoffentlich noch erscheinen ausführlicher präsentiert.

 

I wrote several articles about RailCom and ZACK for German model railroad magazines. Suddenly the publications got deferred or canceled. My impression is that Lenz or ESU put some force on the journalists. Therefore I decided to describe that mechanism here. More detailed information should be published by ZIMO or in the deferred articles.

ZACK“ (Bezeichnung abgeleitet von ZIMO ACKnowledgement) ist eine Weiterentwicklung des seit mehr als 20 Jahren existierenden (davon seit 15 Jahren davon innerhalb von DCC) Verfahrens zur Zugnummern-Erkennung und zur Weichen-Rückmeldung innerhalb von ZIMO Systemen. Das technische Potenzial dieses Verfahrens wird bisher nicht ausgeschöpft (insbesondere nicht, was die Daten-Rückmeldung aus den Fahrzeug-Decodern betrifft), weil zwischen 2003 und 2010 die Arbeiten weitgehend eingestellt waren, da ZIMO eine gemeinsame Lösung für die gesamte Modellbahnwelt nach dem RailCom-Verfahren unterstützen wollte – insbesondere ab dem Jahr 2006 durch aktive Mitarbeit in der Arbeitsgruppe RailCom. Im Jahr 2011 wurden die Arbeiten an dem eigenen Verfahren also wiederaufgenommen und die Bezeichnung „ZACK“ eingeführt, nachdem Lenz offensichtlich beschlossen hat, RailCom voll unter die Kontrolle von ESU zu stellen.

 

ZACK (assembles out of ZIMO ACKnowledgement) is a further development out of the existing 20 years old, 15 years in DCC, loco number impulse system. It transfers loco numbers and turnout positions. The technical capabilities where not fully used as ZIMO stopped the development to support RailCom. ZIMO tried to avoid a splitting market. Especially via co development inside the RailCom group. 2011 ZIMO stared to continue the development to establish an alternative mechanism as Lenz has obviously decided to give full control over RailCom exclusively to ESU. This causes a severe thread to all other DCC vendors.

Kern des Verfahrens ist es auf der Schienenspannung Daten durch Stromimpulse zu ziehen. Diese Impulse können durch einen simplen zusätzlichen Transistor oder im einfachsten Fall durch die Motorbrücke des Decoders erzeugt werden. Derzeit benutzten alle ZIMO, Tran und AMW Decoder diesen Mechanismus um Zugnummernimpulse zu senden. Oft wird behauptet es würden Kurzschlüsse erzeigt, das ist aber nicht der Fall, es handelt sich viel mehr um sehr kurze Hochstromimpulse von etwa 2-3A. Die Strombegrenzung erfolgt faktisch ohne zusätzlichen Schaltaufwand über die Strommeßwiderstände der Motorendstufen. Das Konzept bietet einige geniale Vorteile:

  1. es bedarf keinerlei zusätzliche Bauteile am Decoder, wegen der Platzprobleme immer in großer Vorteil beim Decoderbau
  2. jeder existierende Decoder der 4 einzeln angesteuerte FETs hat kann dieses Verfahren per SW Update lernen.
  3. da immer Strom am Gleis liegt gibt es keinen Ärger mit parallelen Verbrauchern wie Lämpchen.

Besonders wichtig für den Anlagenbetrieb ist die dadurch wesentlich sicherere Datenübertragung. Bei großen Anlagen kommen die Impulse weiterhin sicher durch auch bei Gartenbahnanlagen die oft 100m Kabellängen haben.

 

The core mechanism is that the decoder drains additional current. This may be done with a extra transistor or the existing motor bridge is used for this. Currently all ZIMO, Tran and AME decoders do that to signal the loco numbers. In some sources the mechanism is blamed it causes shortcuts on the track. This is not true it generated high current pulses of about 2-3A. The current limitation is done via the current sense resistor of the motor driver without any additional components. The genius concept with this idea is:

  1.  there are no additional components required on the decoder important as space is always an issue.
  2. any existing decoder can use the procedure if the decoder has 4 individually controlled transistors. This allows even old decoder designs to learn this feedback with a SW update

  3. there is always power available on the track, parallel load like lamps does not hurt the communication.

 A big plus is the reliable communication, important for larger layouts. Especially for garden model railroader where 100m cable length is quite frequent.

Das Grundprinzip ist in den Präambelbits des DCC Signals die zwischen 2 DCC Packeten gesendet werden werden die ZACK Impulse auf die ersten Bits aufgeschlagen. Um Decodern die von dem Verfahren nichts wissen 14 unverfälschte Präambelbits zu liefern sendet die Zentrale eben mehr davon. Das ist ein Sicherheitsmaßnahme für alte Decoder die eigentlich gar nicht nötig ist. Es wird gemacht um die DCC Specs einzuhalten. In den vergangenen 20 Jahren gab es keine Berichte daß die Impulse andere Decoder in ihrer Funktion gestört hätten.

 

The basic principle is the following: after the packed end and before the next DCC packed there are at least 14 preamble bits. At the beginning ZIMO puts the ZACK bits on those preamble bits. To stay within DCC specifications the number of preamble bits is increased to secure 14 or more bits for decoder who might be irritated by the pulses. This is a precaution which is actually not required, it is done to comply DCC specs. The mechanism is currently used by ZIMO and no decoder irritation was reported through this over the last 20 years.

Zack Impulse / ZACK pulses

Mit diesem Verfahren lassen sich auf niedrigem Niveau aber ohne zusätzlicher HW Informationen zurück zur Zentrale oder einem Besetztmelder übertragen. Das ist für einfache Anwendungen wie Adressrückmeldung oder CV auslesen mehr als ausreichend. Für die Datenintensiveren Meldungen wir Texte bereitet ZIMO eine erweiterte Version vor.

 

  This mechanism allows to transfer data back to the central unit or a occupancy detector. As this is enough for loco number feedback or CV value reading more data traffic requires a better data path.

Zack Impulse / ZACK pulses

Um bei schnellerer Übertragungsrate mit Störungen auf langen Leitungen zu kämpfen wird für diese Zeit die Spannung am Gleis abgesenkt. Das bedeutet keinen Aufwand in den Zentralen so diese eine Spannungsregelung bereits vorgesehen haben.

Da weiterhin Spannung von einigen Volt am Gleis sind gibt es üblicherweise keine Probleme mit Störungen. Der Schaltkreis Zentrale, Besetztmelder und Leser, Decoder sind weiterhin niederohmig, Störungen können sich so nicht aufbauen.

Die ZACK Pulse selbst sind 10µS lang und gefolgt von einer 10µS Pause. Die Daten werden mit einem Fehlerkorrigierendem Protokoll übertragen. Daher stehen nicht alle Bits am Gleis zur Datenübertragung zur Verfügung.

 

To avoid crosstalk and other interference on longer cables, the central unit might lower the voltage on the track during the feedback time. This is almost no additional effort for a booster if it already has a stabilized power supply.

As there is still power of some volts on the track many noise sources are eliminated. The circuit booster, Track, occupancy detector and decoder has still low impedance, no chance for disturbances.

The ZACK pulses are 10µs long followed by a 10µs pause. The data is transferred using a error correction code. So there are more bits on the track than actual data.

 

 

ATW
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