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EP4211872A1 - Verfahren zum betreiben eines netzwerks - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines netzwerks

Info

Publication number
EP4211872A1
EP4211872A1 EP21770211.7A EP21770211A EP4211872A1 EP 4211872 A1 EP4211872 A1 EP 4211872A1 EP 21770211 A EP21770211 A EP 21770211A EP 4211872 A1 EP4211872 A1 EP 4211872A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
tsn
data streams
partial data
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21770211.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arne KAUFMANN
Lukas WÜSTENEY
René HUMMEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirschmann Automation and Control GmbH
Original Assignee
Hirschmann Automation and Control GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Automation and Control GmbH filed Critical Hirschmann Automation and Control GmbH
Publication of EP4211872A1 publication Critical patent/EP4211872A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/25—Routing or path finding in a switch fabric
    • H04L49/253—Routing or path finding in a switch fabric using establishment or release of connections between ports
    • H04L49/254—Centralised controller, i.e. arbitration or scheduling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4641—Virtual LANs, VLANs, e.g. virtual private networks [VPN]
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    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H04L12/4641—Virtual LANs, VLANs, e.g. virtual private networks [VPN]
    • H04L12/4645—Details on frame tagging
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/36—Flow control; Congestion control by determining packet size, e.g. maximum transfer unit [MTU]
    • H04L47/365—Dynamic adaptation of the packet size
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/4026—Bus for use in automation systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a network, in particular an automation network.
  • the method should be suitable for integrating components of an automation network into an existing multifunctional network, for example into an Ethernet network, in particular into a fieldbus network which is designed as an Ethernet bus.
  • TSN was developed to enable time-sensitive data transmission in a network. TSN functions also make transmission times predictable.
  • the TSN network is standardized under IEEE 802.1.
  • a SERGOS III automation network for example, is based on summation frame telegrams in the form of Ethernet broadcasts without a VLAN tag. It therefore requires a specific network topology, such as a ring or line topology, with a stable sequence of participants.
  • a correspondingly known communication in an automation network is known, for example, from WO 2018/215209 A1.
  • the devices are mainly connected in a line topology and made possible by appropriate communication using data telegrams.
  • a method for transmitting telegrams in an automation network is known from DE 10 2018 129 809 A1 in order to also provide data nodes in an automation network, for example in order to be able to make the sequence of participants more variable.
  • the topology used to connect the devices to the automation network is also fixed here.
  • a method for industrial communication via TSN is also known from WO 2017/093014 A1.
  • basic communications and protocols in a TSN-enabled network are disclosed.
  • a method for operating a network with at least one switch serves as a node in the network and can send or receive data in all directions of the node.
  • the switch also contains programmable logic that can store and use the relationships to the other participants in the network.
  • the network also includes at least two end devices and a controller.
  • the controller is also referred to as the master in an automation network.
  • the controller can send data to a specific end device via an application protocol in order to control it.
  • the application protocol is implemented via the application layer of the OSI network model. This means that communication is implemented via the application protocol in OSI layer 7.
  • the data sent in this way is divided into data packets in accordance with the specification for Internet networks and sent via the data link layer of the network. This means that the individual data packets are transmitted within the security layer, i.e. layer 2 of the OSI model. The data packets are thus transmitted in layer 2 as a frame.
  • the data is sent as a TSN data stream.
  • the TSN data stream is now divided into at least two partial data streams, which can also be TSN-capable.
  • the aim of this subdivision is that there are participants in the network between the individual partial data streams or within the partial data streams which are not TSN-capable.
  • the partial data streams should make it possible to configure TSN functions via subscribers who are not TSN-capable. This is achieved by, for example, generating partial data streams up to the non-TSN-capable subscriber and then again after the non-TSN-enabled participant to the destination.
  • the partial data streams ensure that, when combined, the partial data streams result in a coherent TSN data stream. It is now possible to enable TSN data streams in a network with TSN-enabled and non-TSN-enabled users. Any automation network can thus be integrated into an existing, conventional network.
  • the partial data streams can be dependent on one another. This means that, for example, in the case of two partial data streams, the second partial data stream is only created when the first partial data stream has been dealt with.
  • the partial data streams can also be dependent on previous participants. This means that a partial data stream could only be created when a participant upstream in the data stream is ready.
  • the partial data streams can be designed as TSN partial data streams or as conventional data streams.
  • the data stream assembled from the partial data streams is then implemented as a TSN data stream.
  • the switches should be placed at the nodes of the networks, preferably between the controller and end devices. As a result, different topologies can be interconnected in a network from these nodes.
  • the end devices of the automation networks can be connected in series, depending on the topology in a ring or in a line. This also corresponds to the normal function of an automation network.
  • several automation networks can thus be connected together in one network through the switches, with participants who are not part of the automation network belong, can participate in the same network.
  • the method according to the invention includes the terminal devices being able to respond in accordance with the automation network and the application protocol, so that the response can be sent from the terminal devices to the appropriate controller.
  • TSN data streams it is possible to predict times when data is sent and/or received, as well as to prioritize data streams in the network. This means that communication in the network can be planned.
  • controllers and terminals are participants in an automation bus. This bus is then operated as an automation network with Ethernet specification.
  • the number of controllers and end devices in the network is not limited.
  • routers also contain the functions of a switch.
  • Other participants such as PCs, servers and/or hubs, can also be present.
  • a network management system which is preferably implemented as software, in order to be able to carry out the desired flow of the data from a network subscriber to the terminal device.
  • FIG. 1 A network according to the invention with two switches
  • Figure 1 shows a network according to the invention with three terminals 10, 11, 12, two switches 20, 31 and a controller 30.
  • the controller 30 and the terminals 10, 11, 12 are taken from an automation network. However, the terminals 10, 11 are included in a different network branch than the terminal 12. The terminals 10, 11 are arranged in a line topology and the terminal 12 in a ring topology. Further network subscribers can be arranged on the branches of the network, but these are not shown in this FIG.
  • the branches or different topologies are connected by two switches 20, 21. Accordingly, the switches 20, 21 represent nodes in the network which connect the different branches or topologies.
  • the controller 30 now wants to send data for controlling a terminal device to terminal device 11, for example, the corresponding data is sent to the network via the application protocol.
  • the application protocol is executed in the application layer of the OSI network model.
  • this data is now divided into data packets and, according to the invention, is sent as frames via the security layer (OSI model layer 2).
  • OSI model layer 2 OSI model layer 2.
  • TSN network functions of a TSN network are used and the communication between the controller 30 and the terminal 11 is carried out as a TSN data stream.
  • the data stream is now divided into partial data streams 2, 3.
  • These partial data streams 2, 3 can also be implemented as TSN partial data streams.
  • the data stream is realized via two switches 20 , 21 and initially executed in partial data stream 3 .
  • This partial data stream 3 leads from the controller 30 via the switch 20 to the switch 21.
  • the partial data stream 3 is then routed to the terminal device 12.
  • a TSN data stream is thus divided into two partial data streams 2, 3.
  • the response from terminal 11 to controller 30 is also implemented as a TSN data stream.
  • the data stream could be divided into the partial data streams 1 , 2 . Partial data stream first leads via terminal 10 back to terminal 11. Partial data stream 2 then begins, which via switch 20 to the controller 30 leads.
  • the path taken by the TSN data stream and thus the partial data streams results from the time values of the network participants.
  • the TSN functions can specify a path in the network through prioritization or the ability to plan, which is, for example, the fastest to the desired destination.
  • the switches 20, 21 could not be TSN-capable, which is why a division into the partial data streams takes place.
  • the start and destination of each partial data stream is TSN-capable.
  • partial data stream 2 can only be created when partial data stream 3 has at least partially arrived at terminal 12 .
  • the partial data stream 2 can also be dependent on the terminal 12 and can only be created when the terminal 12 is ready for this.
  • the arrangement and topologies of the strands on the switches 20, 21 are exemplary and can be implemented as desired. Likewise, the number of terminals 10, 11, 12, switches 20, 21 and controller 30 is not specified.
  • a router or server could be used instead of at least one switch.
  • Other participants such as PCs or hubs could also be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks mit mehreren Teilnehmern im Netzwerk. Dazu ist ein Netzwerk mit mindestens einem Switch (20, 21), mindestens zwei Endgeräten (10, 11, 12) und einen Controller (30) vorgesehen. Erfindungsgemäß sendet und/oder empfängt nun einer der Teilnehmer über ein Applikationsprotokoll Daten an einen weiteren Teilnehmer, wobei die Daten als TSN- Datenstrom gesendet und/oder empfangen werden. Um nun auch nicht TSN-fähige Teilnehmer im Netzwerk zu integrieren wird vorgeschlagen, dass der TSN-Datenstrom in mindestens zwei Teildatenströme (1, 2, 3, 4) aufgeteilt wird. Solche Teildatenströme (1, 2, 3, 4) können dabei über nicht TSN-fähige Teilnehmer hinweg konfiguriert werden oder zwischen solchen Teilnehmern.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES NETZWERKS
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks, insbesondere eines Automatisierungsnetzwerks.
Das Verfahren soll dazu geeignet sein, Komponenten eines Automatisierungsnetzwerks in ein bestehendes Multifunktionsnetzwerk zu integrieren, beispielsweise in ein Ethernetnetzwerk, insbesondere in ein Feldbusnetzwerk, welches als Ethernetbus ausgelegt ist.
Bei bestehenden Automatisierungsnetzwerken wie beispielsweise SERCOS III besteht häufig die Einschränkung, dass Geräte des Automatisierungsnetzwerks alleinige Nutzer des Netzwerks sind. Und obwohl das Automatisierungsnetzwerk ebenfalls als Ethernet-Netzwerk ausgeführt ist, ist es nicht trivial, ein solches Automatisierungsnetzwerk in ein bestehendes Netzwerk zu integrieren.
Diese Schwierigkeiten bestehen aus Restriktionen, zum Beispiel in Bezug auf Netzwerktopologie, welche entsprechend die Integrierung in andere Netzwerke schwierig bis unmöglich erscheinen lassen.
Auch soll es möglich werden, Automatisierungsnetzwerke in TSN-Netzwerke zu integrieren, TSN wurde entwickelt, um zeitsensitive Datenübertragungen in einem Netzwerk zu ermöglichen. Auch werden durch TSN Funktionen Übertragungszeiten vorhersehbar. Das TSN Netzwerk wird unter IEEE 802.1 genormt. Ein SERGOS III - Automatisierungsnetzwerk beispielsweise, basiert auf Summenrahmentelegrammen in Form von Ethernet Broadcasts ohne VLAN Tag. Es erfordert daher eine bestimmte Netzwerktopologie, wie beispielsweise Ring- oder Linientopologie, mit stabiler Teilnehmerreihenfolge.
Da bei der Integration solcher Teilnehmer in ein bestehendes Ethernetnetzwerk nach IEEE Spezifikation die Aufrechterhaltung einer solchen Reihenfolge nicht gewährleistet werden kann, ist eine solche Integration erschwert bzw. unmöglich. Auch ist es schwierig, nicht TSN-fähige Teilnehmer in ein TSN-Netzwerk zu integrieren.
Eine entsprechend bekannte Kommunikation in ein Automatisierungsnetzwerk ist beispielsweise aus der WO 2018/215209 A1 bekannt. Hierbei werden die Geräte hauptsächlich in einer Linientopologie angeschlossen und durch eine entsprechende Kommunikation durch Datentelegramme ermöglicht.
Um Datenknoten ebenfalls in einem Automatisierungsnetzwerk vorzusehen, bspw. um die Teilnehmerreihenfolge variabler machen zu können, ist aus der DE 10 2018 129 809 A1 ein Verfahren zum Übertragen von Telegrammen in einem Automatisierungsnetzwerk bekannt. Allerdings ist auch hier die Topologie, mittels welcher die Geräte an das Automatisierungsnetzwerk angeschlossen sind, fest vorgegeben.
Aus der WO 2017/093014 A1 ist weiterhin ein Verfahren zur industriellen Kommunikation über TSN bekannt. Hierbei werden grundlegende Kommunikationen und Protokolle in einem TSN-fähigen Netzwerk offenbart.
Zuletzt ist aus der EP 3697034 A1 ein Verfahren zur Datenübertragung in einem TSN- fähigen Netzwerk mit Knotenpunkten bekannt. Durch die einzelnen Knotenpunkte sind unterschiedliche TSN-Streams in den Zweigen des Netzwerks möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Automatisierungsnetzwerk in ein bestehendes Netzwerk zu integrieren und die Verwendung von TSN Funktionen zu ermöglichen, auch wenn nicht TSN-fähige Netzwerkteilnehmer vorhanden sind. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Es wird somit ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben eines Netzwerks mit mindestens einem Switch. Der Switch dient dabei als Knotenpunkt im Netzwerk und kann Daten in alle Richtungen des Knotenpunktes versenden oder empfangen. Weiterhin beinhaltet der Switch eine programmierbare Logik, welche die Beziehungen zu den anderen Teilnehmern im Netzwerk speichern und verwenden kann.
Ebenso beinhaltet das Netzwerk mindestens zwei Endgeräte und einen Controller. Der Controller wird auch in einem Automatisierungsnetzwerk als Master bezeichnet.
Erfindungsgemäß kann der Controller über ein Applikationsprotokoll Daten an ein bestimmtes Endgerät senden, um dieses zu steuern. Das Applikationsprotokoll wird dabei über die Applikationsschicht des OSI-Netzwerkmodells realisiert. Das bedeutet, dass die Kommunikation über das Applikationsprotokoll in der OSI Schicht 7 realisiert wird.
Die so gesendeten Daten werden, gemäß der Spezifikation für Internetnetzwerke, in Datenpakete unterteilt und über die Sicherungsschicht des Netzwerks versendet. Das bedeutet, dass die einzelnen Datenpakete innerhalb der Sicherungsschicht, also Schicht 2 des OSI Modells, übertragen werden. Die Datenpakete werden somit in der Schicht 2 als Rahmen (Frame) übertragen.
Erfindungsgemäß werden die Daten als TSN-Datenstrom gesendet. Das bedeutet, dass der Datenstrom der gesendeten und/oder empfangenen Daten mit zeitsensitiven Merkmalen nach IEEE 802.1 versehen ist.
Der TSN-Datenstrom wird nun erfindungsgemäß in mindestens zwei Teildatenströme unterteilt, welche ebenfalls TSN-fähig sein können. Das Ziel dieser Unterteilung ist, dass zwischen den einzelnen Teildatenströmen bzw, innerhalb der Teildatenströme Teilnehmer in Netzwerk vorhanden sind, welche nicht TSN-fähig sind. Die Teildatenströme sollen es ermöglichen, TSN Funktionen auch über Teilnehmer, welche nicht TSN-fähig sind, zu konfigurieren. Dies wird erreicht, indem bspw. Teildatenströme bis zum nicht TSN-fähigen Teilnehmer erzeugt werden und dann wieder nach dem nicht TSN-fähigen Teilnehmer bis zum Ziel.
Ebenso ist es möglich einen TSN-Teildatenstrom über einen nicht TSN-fähigen hinweg zu konfigurieren, sofern nicht der nicht TSN-fähige Teilnehmer das Ziel der Kommunikation darstellt.
Die Teildatenströme sorgen dafür, dass zusammengefasst die Teildatenströme einen zusammenhängenden TSN-Datenstrom ergeben. Damit ist es nun möglich, in einem Netzwerk mit TSN-fähigen und nicht TSN-fähigen Teilnehmern TSN-Datenströme zu ermöglichen. Somit kann ein beliebiges Automatisierungsnetzwerk in ein vorhandenes, herkömmliches Netzwerk integriert werden.
Die Teildatenströme können dazu voneinander abhängig sein, Das bedeutet, dass bei bspw. zwei Teildatenströmen der zweite Teildatenstrom erst erstellt wird, wenn der erste Teildatenstrom abgehandelt wurde.
Ebenso können die Teildatenströme von vorhergehenden Teilnehmern abhängig sein. Damit könnte ein Teildatenstrom erst erstellt werden, wenn ein im Datenstrom vorgelagerter Teilnehmer entsprechend bereit ist.
Wie bereits dargelegt, können die Teildatenströme als TSN-Teildatenströme ausgelegt werden oder als herkömmliche Datenströme. Der aus den Teildatenströmen zusammengefügte Datenstrom ist dann jedoch als TSN-Datenstrom ausgeführt.
Die Switches sollten an den Knotenpunkten der Netzwerke angeordnet sein, vorzugsweise zwischen Controller und Endgeräten. Dadurch können ab diesen Knotenpunkten verschiedene Topologien in einem Netzwerk zusammengeschaltet werden.
Die Endgeräte der Automatisierungsnetzwerke können hintereinandergeschaltet sein, je nach Topologie in einem Ring oder in einer Linie. Dies entspricht auch der normalen Funktion eines Automatisierungsnetzwerks. Im Prinzip können somit durch die Switche mehrere Automatisierungsnetzwerke gemeinsam in einem Netzwerk zusammengeschaltet werden, wobei auch Teilnehmer, die nicht zum Automatisierungsnetzwerk gehören, an dem gleichen Netzwerk teilnehmen können.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet, dass auch die Endgeräte entsprechend dem Automatisierungsnetzwerk und dem Applikationsprotokoll antworten können, sodass die Antwort von den Endgeräten an den entsprechenden Controller gesendet werden kann. Durch die Nutzung von TSN-Datenströmen ist die Vorhersage von Zeitpunkten beim Versenden und/oder Empfangen von Daten möglich, ebenso das Priorisieren von Datenströmen im Netzwerk, Damit wird die Kommunikation im Netzwerk planbar.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass Controller und Endgeräte Teilnehmer eines Automatisierungsbusses sind. Dieser Bus wird dann als Automatisierungsnetzwerk mit Ethernet-Spezifikation betrieben. Die Anzahl der Controller und Endgeräte im Netzwerk ist nicht begrenzt.
Als besondere Ausführungsform ist es möglich, die Switches durch Router zu ersetzen, da auch Router die Funktionen eines Switches beinhalten. Ebenfalls können weitere Teilnehmer, wie PCs, Server und/oder Hubs vorhanden sein.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, den Controller und/oder den Switch (bzw. den Router) durch ein Netzwerkmanagement, welche bevorzugt als Software ausgeführt ist, zu konfigurieren, um den gewünschten Verlauf der Daten von einem Netzwerkteilnehmer zum Endgerät durchführen zu können.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung. Es zeigt
Figur 1 : Ein erfindungsgemäßes Netzwerk mit zwei Switchen;
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Netzwerk mit drei Endgeräten 10, 11, 12, zwei Switchen 20, 31 und einem Controller 30.
Der Controller 30 und die Endgeräte 10, 11 , 12 sind dabei einem Automatisierungsnetzwerk entnommen. Allerdings sind die Endgeräte 10, 11 in einem anderen Netzwerkstrang aufgenommen als das Endgerät 12. Die Endgeräte 10, 11 sind hierbei in Linientopologie angeordnet und das Endgerät 12 in Ringtopologie. Es können weitere Netzwerkteilnehmer an den Zweigen des Netzwerks angeordnet sein, welche aber in dieser Figur 1 nicht aufgeführt sind.
Die Zweige bzw. unterschiedlichen Topologien sind durch zwei Switche 20, 21 verbunden. Dementsprechend stellen die Switche 20, 21 Knotenpunkte im Netzwerk dar, welche die unterschiedlichen Zweige bzw. Topologien verbinden.
Möchte nun der Controller 30 Daten zum Steuern eines Endgerätes an bspw. Endgerät 11 senden, werden entsprechende Daten über das Applikationsprotokoll ins Netzwerk gesendet Das Applikationsprotokoll wird in der Applikationsschicht des OSI- Netzwerkmodells ausgeführt.
Gemäß Spezifikationen eines Ethernet-Netzwerks werden diese Daten nun in Datenpakete unterteilt und erfindungsgemäß über die Sicherungsschicht (OSI-Modell Schicht 2) als Frames versendet.
Dazu werden Funktionen eines TSN-Netzwerks genutzt und die Kommunikation zwischen Controller 30 und Endgerät 11 als TSN Datenstrom ausgeführt. Erfindungsgemäß wird nun der Datenstrom in Teildatenströme 2, 3 aufgeteilt. Diese Teildatenströme 2, 3 können ebenfalls als TSN-Teildatenströme ausgeführt werden.
Der Datenstrom wird im vorliegenden Beispiel über zwei Switche 20, 21 realsiert und zunächst im Teildatenstrom 3 ausgeführt. Dieser Teildatenstrom 3 führt vom Controller 30 über den Switch 20 zu Switch 21. Anschließend wird der Teildatenstrom 3 zu Endgerät 12 geführt.
Danach beginnt der Teildatenstrom 2, welcher von Endgerät 12 über die Switche 21 , 20 zum Endgerät 11 führt. Somit wird ein TSN Datenstrom in zwei Teildatenströme 2, 3 aufgeteilt.
Die Antwort von Endgerät 11 zum Controller 30 wird ebenfalls als TSN Datenstrom ausgeführt. Hierbei könnte der Datenstrom in die Teildatenströme 1 , 2 aufgeteilt werden. Teildatenstrom führt zunächst über Endgerät 10 zurück zu Endgerät 11. Anschließend beginnt Teildatenstrom 2, welcher über den Switch 20 zum Controller 30 führt.
Welchen Weg der TSN-Datenstrom und somit die Teildatenströme nehmen, resultiert aus den Zeitwerten der Netzwerkteilnehmer. Die TSN Funktionen können durch Priorisierung bzw. Planbarkeit einen Weg im Netzwerk vorgeben, welcher bspw. der schnellste zum gewünschten Ziel ist.
Im vorliegenden Beispiel könnten die Switches 20, 21 nicht TSN-fähig sein, weshalb eine Aufteilung in die Teildatenströme stattfindet. Dadurch ist der Start und das Ziel eines jeden Teildatenstroms TSN-fähig.
Die einzelnen Teildatenströme sind voneinander abhängig. So kann der Teildatenstrom 2 erst erstellt werden, wenn Teildatenstrom 3 zumindest teilweise am Endgerät 12 angekommen ist.
Ebenso kann der Teildatenstrom 2 vom Endgerät 12 abhängig sein und erst dann erstellt werden, wenn Endgerät 12 dazu bereit ist.
Die Anordnung und Topologien der Stränge an den Switches 20, 21 sind beispielhaft und können beliebig ausgeführt sein. Ebenso ist die Anzahl der Endgeräte 10, 11 , 12, Switche 20, 21 und Controller 30 nicht festgelegt.
Durch die Nutzung von Teildatenströme in einem TSN-Netzwerk ist es nun möglich, Automatisierungsnetzwerke in herkömmliche Ethernet-Netzwerke, auch mit TSN- Funktionen, zu integrieren.
Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf die bisherigen Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungen denkbar. So könnte statt mindestens einem Switch auch ein Router oder ein Server eingesetzte werden. Ebenfalls könnten weitere Teilnehmer, wie PCs oder Hubs genutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks mit mehreren Teilnehmern im Netzwerk, beinhaltend mindestens einem Switch (20, 21), mindestens zwei Endgeräte (10, 11 , 12) und einen Controller (30), dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teilnehmer über ein Applikationsprotokoll Daten an einen weiteren Teilnehmer sendet und/oder von diesem Daten empfängt, dass die Daten als TSN-Datenstrom gesendet und/oder empfangen werden, dass der TSN-Datenstrom in mindestens zwei Teildatenströme (1, 2, 3, 4) aufgeteilt wird, wobei mindestens einer der Teilnehmer nicht TSN-fähig ist,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Teildatenströme (1, 2, 4) von einem vorhergehenden Teildatenstrom (3) in Stromrichtung abhängig sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teildatenströme (1 , 2, 4) von einem vorhergehenden Teilnehmer (21) in Stromrichtung abhängig sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teildatenströme (1, 2, 3, 4) ebenfalls als TSN-Datenströme ausgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Teilnehmer in Ring- oder Linientopologie mit den Switchen (20, 21) verbunden sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Endgeräte (10, 11) hintereinandergeschaltet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenströme und Teildatenströme in Datenpakete unterteilt werden und innerhalb der Sicherungsschicht versendet und empfangen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Switches (20, 21) als Router oder Server ausgeführt sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Controller (30) als Teilnehmer im Netzwerk vorhanden sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Controller und Endgeräte Teilnehmer eines Automatisierungsbusses sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konfiguration des Controllers und/oder des Switches durch ein Netzwerkmanagement durchgeführt wird.
EP21770211.7A 2020-09-07 2021-09-02 Verfahren zum betreiben eines netzwerks Pending EP4211872A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020123275 2020-09-07
PCT/EP2021/074224 WO2022049174A1 (de) 2020-09-07 2021-09-02 Verfahren zum betreiben eines netzwerks

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EP4211872A1 true EP4211872A1 (de) 2023-07-19

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US (3) US20230336380A1 (de)
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