WO2010133637A2 - Method for transmitting data - Google Patents

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WO2010133637A2
WO2010133637A2 PCT/EP2010/056894 EP2010056894W WO2010133637A2 WO 2010133637 A2 WO2010133637 A2 WO 2010133637A2 EP 2010056894 W EP2010056894 W EP 2010056894W WO 2010133637 A2 WO2010133637 A2 WO 2010133637A2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/13Flow control; Congestion control in a LAN segment, e.g. ring or bus
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/24Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/24Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H04L47/245Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS using preemption

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting data in an Ethernet by means of coupling units.
  • a coupling unit may for example be a switch.
  • RT switches real-time swatches
  • the time determinism is brought about by means of special RT switches by recognizing these exclusively preferred, ie high-priority automation telegrams, forwarding them in the cut-through method and terminating low-priority Ethernet telegrams which occupy the output port of a switch claimed by the automatic telegram telegram.
  • the aborted Ethernet telegrams in the RT switch are completely buffered until they have been completely transmitted.
  • This method enables a deterministic data exchange in an Ethernet, without having to make special demands on the participants of the network. All participants can be equipped with standard Ethemet interfaces.
  • the deterministic data transport described in DE 10 2006 021 930 is preferred by the Automatic message telegrams (or real-time telegrams) before low-priority message telegram (or non-realtime telegrams).
  • a disadvantage of this method is that the bandwidth that is available for non-reaitime telegrams or remains, is reduced and under certain circumstances non-real-time telegrams can not be transmitted or only very delayed. Such a situation can arise as follows:
  • Automation solutions based on Ethernet usually work according to the producer / consumer process. This means that sensors "publish” their data to the Ethernet at fixed times and thus act as producers.
  • the controllers or processing units consume this data to a receiver and in turn publish the result of their processing into the network.Actuators, such as drives, consume them Results and perform appropriate functions.
  • the situation is different, however, in the case of the data produced by the sensors in the network. Even if the times at which each sensor sends its data into the network were planned equidistantly in time and all sensors start their cycles together at the start time of the automation system, it can not be assumed that a load distribution over a longer period of time, as in FIG shown, can be guaranteed.
  • the real-time telegrams are distributed over the cycle time z over time, which generally corresponds to the cycle time of the process control. The distribution depends on the timers integrated in each sensor. At the start of the automation system, a synchronized time in the system can still be assumed.
  • the object of the invention is to provide a method for transmitting data in an Ethernet, in particular between automation devices, in which a temporal determinism with respect to the transmission time can be achieved, and in which the transmission of non-exclusively preferable data telegrams can be improved.
  • a method for transmitting data in an Ethernet by means of coupling units eg switches
  • participants for example automation devices
  • coupling units eg switches
  • exclusively preferable data telegrams real-time telegrams
  • Excise-preferred data routers are identified as such in their protocol header and are preferably treated against non-exclusively preferable data telegrams.
  • the coupling units can be switched between two modes. In the first mode, an interrupt mode is defined in which expiring, not exclusively preferable, data telegrams are aborted by the copy units if incoming, exclusively preferable data telegrams in the coupling unit require the same output port.
  • the second mode defines a basic mode in which non-exclusively preferable data telegrams are not interrupted.
  • a time-determinable delay of the exclusively preferable data telegrams occurs through non-exclusively preferable data telegrams which are sent on the claimed output port of the coupling unit. This takes place in that excellently preferable data telegrams on their way through the entire network experience only a pre-definable, limited number of delays due to data telegrams which are not to be preferred.
  • This time-determinable delay occurs only in the basic mode, it being possible to regulate the switching between the basic mode and the interruption mode by various methods described below. In particular, it is possible to determine the point in time at which switching from the basic mode to the interrupt mode in a coupling unit takes place on the basis of various methods.
  • a delay threshold v is defined which defines how often an exclusively preferable data telegram on its way through all coupling units by a non-exclusively preferable data telegram that is sent on the output port of a coupling unit that exclusively to preferred data telegram claimed may be delayed.
  • a data telegram which is to be preferred exclusively may be delayed a maximum of 3, 2 or 1 times.
  • One or more coupling units are switched from the basic mode to the interrupt mode when an exclusively preferable data telegram in this coupling unit claims an output port, which is occupied by an outgoing, not exclusively preferable data message and the exclusively preferable data telegram by previous coupling units already v times delayed has been.
  • switching to the interruption mode takes place only under this condition, whereby in the described embodiment the coupling units are operated by default in the basic mode. Due to the features mentioned, it is possible to transmit exclusively preferable data telegrams in a time-determinable manner, whereby the desired maximum delay of these telegrams can be effected by a suitable choice of the delay threshold value v.
  • the number of delays which have hitherto taken place by data telegrams which are not exclusively preferable in preceding coupling units in the header of each data telegram is particularly preferred.
  • This can preferably be done instead of the quality of service priority bits according to IEEE 802.1 p / Q. These can be set to zero in the header of the exclusively preferred data program. This can be done, for example, when such a data telegram enters an Ethernet, which is spanned by the coupling units according to the invention. Every time, if that _ g ⁇
  • each coupling unit may be delayed by a non-exclusively preferable teieegramm, the Quaiity of Service priority bits can be increased by the value of 1. This is done by each coupling unit in which the respective delay takes place. Furthermore, in the case of an incoming data telegram which is to be preferred, each coupling unit checks whether the value of the quality of service priority bits is> than the number of delays that have occurred so far. If this is the case, the respective coupling unit is switched to the interrupt mode when the exclusively preferable data telegram claims the same output port as a non-exclusively preferable data telegram.
  • non-exclusively preferable data telegrams exclusively delay preferred data telegrams on their way through the spanned network only with a predetermined, definable frequency or number.
  • Non-exclusively to be preferred enteiegramme are therefore not terminated by the coupling units only when incoming, exclusively preferable data telegrams were delayed as determined by the delay threshold v in the coupling units due to expiring, not exclusively preferable enteiegramme.
  • the described method does not require fixed cycles in which switching between the two modes.
  • two modes are determined within a repeating data transfer cycle.
  • the interrupt mode expiring, not preferable, data programs are interrupted as long as incoming, exclusively preferable data telegrams claim the same output port in the coupling unit.
  • the non-exclusively preferable data telegrams are not interrupted.
  • the IMon-Reaitirne telegrams are cached until they have been completely sent by a coupling unit.
  • the interrupt mode is called pass-through mode, while the basic mode is called standard mode.
  • standard mode real-time telegrams can not interrupt non-realtime telegrams. This ensures that even non-realtime telegrams can be forwarded.
  • the temporal determinism of the data transport of reaitime telegram menus is still preserved, since it is ensured that a real-time telegram is only delayed once on its way through all coupling units by the standard mode.
  • aborted data telegrams are detected as incomplete and destroyed.
  • the exclusively preferable data telegrams can be forwarded by the coupling units independently of the method of prioritized data transport according to IEEE 802.1 p / Q with the highest priority, for example, according to the strict priority queuing strategy.
  • the coupling units are synchronized with one another and the switching between the two modes takes place simultaneously in the coupling units and in particular at predetermined time intervals,
  • the length of the basic mode is preferably selected such that a maximum length of non-exclusively preferable data telegrams within the basic mode can be forwarded from one coupling unit to the next.
  • the length of the interrupt mode can be 850 ⁇ s and the length of the basic mode 150 ⁇ s in a Fast Ethernet system.
  • a coupling unit in the network can send a synchronization command for switching between the interrupt and the basic mode.
  • This synchronization command can be used by all Coupling units are treated as exclusively preferable data telegram.
  • this Synchronis ⁇ réellesbetation can be output at equal intervals.
  • the synchronization command is only output to a changeover to the basic mode by a coupling unit if non-exclusively preferable data telegrams have been interrupted n times within a communication cycle in this coupling unit.
  • a threshold is set for a maximum number of interrupts of non-exclusive data telegrams.
  • the respective coupling unit outputs a synchronization command for switching to the basic mode. For example, this can be done after 3, 5 or 7 interruptions.
  • only the affected coupling unit or several or all Kopepele ⁇ n whatsoever be switched.
  • the temporal synchronization of the coupling units can be done for example by means of the method described in IEEE 1588.
  • IEEE 1588 The temporal synchronization of the coupling units can be done for example by means of the method described in IEEE 1588.
  • the above assumed times of 850 ⁇ s for the pass-through mode and 150 ⁇ s for the standard mode results in a cycle time z of one ms, which corresponds to a very fast PLC control cycle.
  • the synchronization command for switching to the basic mode can be output via Muiticast or broadcast.
  • This synchronization command can also be provided with an identifier which enforces the preferred message traffic in pass-through mode.
  • a switching of the Koppeitechnik that has sent the synchronization command or more or ailer coupling units in the basic mode if within a waiting time m no further synchronization command of another coupling unit is received.
  • others can Coupling units only after a waiting time w send a re-Synchronts réellesbefehi for switching to the basic mode.
  • the proposed Umschaitaimsen ensure that a real-time Teiegramm on its route through the network at most once by the time y, namely the length of the standard mode, can be delayed.
  • the time of the deterministic data transport of real-time telegrams thus increases by a maximum of time y per cycle time z.
  • Fig. 1 the distribution of real-time and non-real-time telegrams to
  • FIG. 2 shows the distribution of real-time and non-real-time telegrams during an automation process
  • Fig. 3 shows the division of the cycle time z into a first and a second
  • non-realtime telegrams are interrupted in the first time interval, which corresponds to the interrupt mode, ie during the pass-through mode x, by incoming real-time telegrams which claim the same output port in a coupling unit.
  • the second time interval namely the standard mode (basic mode)
  • the first embodiment of the method according to the invention can be realized, for example, as follows: If an exclusively preferable data telegram (a real-time telegram) enters the first switching unit, namely the first switch of the network, it is recognized and the quality of service priority bits according to IEEE 802.1 p / Q is set to zero (000) in the V-Lan tag. All switches in the network are given an example that real-time telegrams may only be delayed three times on their way through the network. As long as this value (011), which can be checked by each switch, is not reached, the switch does not abort the non-realtime telegrams. D, h.
  • a real-time telegram may have to wait in a switch until a non-realtime telegram has been completely sent on the corresponding output port.
  • the reait telegram would be worst case _ 1 i _
  • the last switch to be passed can reassign the original priority value to the leaving real-time telegram.
  • the real-time frame can be extended by the first switch, whereby the tag is removed from the last switch to be traversed in the network.

Abstract

The invention relates to a method for transmitting data over an Ethernet network by means of coupling units, wherein participants, for example automation devices, exchange data. Outbound data telegrams which are not to be exclusively preferred are aborted by the coupling units if in the coupling unit inbound data telegrams which are to be exclusively preferred require the same output port. The coupling units can be switched between two modes. In the interruption mode, inbound data telegrams which are to be exclusively preferred interrupt outbound data telegrams which are not to be exclusively preferred if the inbound data telegrams require the same output port of the coupling unit. In the standard mode, the data telegrams which are not to be exclusively preferred are not interrupted.

Description

Verfahren zur Übertragung von Daten Method for transmitting data
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Ethernet mittels Koppeleinheiten.The invention relates to a method for transmitting data in an Ethernet by means of coupling units.
Eine Koppeleinheit kann beispielsweise ein Switch sein.A coupling unit may for example be a switch.
In DE 10 2006 021 930 ist ein Verfahren beschrieben, in dem Automatisierungsgeräte mittels speziellen Switches, im Folgenden RT-Switches (Realtime-Swϊtches) genannt, Nachrichten innerhalb einer garantierten Zeitspanne austauschen können. Der zeitliche Determinismus wird mittels spezieller RT-Switches herbeigeführt, indem diese exklusiv zu bevorzugende, d.h. hochpriore Automatisierungstelegramme erkennen, diese im Cut- Through-Verfahren weiterleiten und niederpriore Ethernet-Telegramme abbrechen, welche den vom Automatäsierungstelegrarnm beanspruchten Ausgangsport eines Switches belegen. Um die Qualität des Nachrichtenaustausches im Ethernet nicht zu stören werden die abgebrochenen Ethernet-Telegramme im RT-Switch solange vollständig zwischengespeichert, bis sie vollständig gesendet wurden. Durch dieses Verfahren wird ein deterministischer Datenaustausch in einem Ethernet ermöglicht, ohne dass besondere Anforderungen an die Teilnehmer des Netzwerkes gestellt werden müssen. Alle Teilnehmer können mit Standard- Ethemet-Interfaces ausgestattet sein. Der in DE 10 2006 021 930 beschriebene deterministische Datentransport wird durch Bevorzugen der Automatisterungstelegramme (oder Realtime-Telegramme) vor niederprtore Nachrichtentelegrarnrne (oder Non-Realtime-Telegramme) erreicht.DE 10 2006 021 930 describes a method in which automation devices can exchange messages within a guaranteed period of time by means of special switches, referred to below as RT switches (real-time swatches). The time determinism is brought about by means of special RT switches by recognizing these exclusively preferred, ie high-priority automation telegrams, forwarding them in the cut-through method and terminating low-priority Ethernet telegrams which occupy the output port of a switch claimed by the automatic telegram telegram. In order not to disturb the quality of the message exchange in the Ethernet, the aborted Ethernet telegrams in the RT switch are completely buffered until they have been completely transmitted. This method enables a deterministic data exchange in an Ethernet, without having to make special demands on the participants of the network. All participants can be equipped with standard Ethemet interfaces. The deterministic data transport described in DE 10 2006 021 930 is preferred by the Automatic message telegrams (or real-time telegrams) before low-priority message telegram (or non-realtime telegrams).
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Bandbreite, welche für Non- Reaitime-Telegramme zur Verfügung steht bzw. übrig bleibt, verringert wird und unter gewissen Umständen Non-Realtime-Telegramme nicht oder nur sehr stark verzögert übermittelt werden können. Eine solche Situation kann folgendermaßen entstehen:A disadvantage of this method is that the bandwidth that is available for non-reaitime telegrams or remains, is reduced and under certain circumstances non-real-time telegrams can not be transmitted or only very delayed. Such a situation can arise as follows:
Auf einem Ethernet aufbauende Automatisierungsiösungen arbeiten meistens nach dem Producer/ Consumer-Verfahren. Dies bedeutet, dass Sensoren ihre Daten im Ethernet zu festen Zeiten „publizieren" und somit als Producer fungieren. Die Steuerungen oder Verarbeitungseinheiten konsumieren a!s Empfänger diese Daten und publizieren wiederum das Ergebnis ihrer Verarbeitung ins Netzwerk. Aktoren, wie z.B. Antriebe, konsumieren diese Ergebnisse und fuhren entsprechende Funktionen aus.Automation solutions based on Ethernet usually work according to the producer / consumer process. This means that sensors "publish" their data to the Ethernet at fixed times and thus act as producers.The controllers or processing units consume this data to a receiver and in turn publish the result of their processing into the network.Actuators, such as drives, consume them Results and perform appropriate functions.
Im Falle einer SPS-Steuerung kann im Allgemeinen davon ausgegangen werden, dass alle Verarbeitungsergebnisse direkt hintereinander ausgegeben werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, führt dies zu einer idealen Netzlast zugunsten von unplanmäßϊgen Non-Realtime-Telegrammen. Diese werden solange mit hoher Wahrscheinlichkeit weitergeleitet wie die gesamte NetzwerkSast (Realtime-Telegramm-Laufzeit plus Non-Realtime-Telegramm- Laufzeit) unterhalb von 100% liegtIn the case of PLC control, it can generally be assumed that all processing results are output directly one after the other. As shown in Figure 1, this results in an ideal network load in favor of unscheduled non-realtime telegrams. These are forwarded with high probability as long as the entire network load (real-time telegram runtime plus non-realtime telegram runtime) is below 100%
Anders verhält es sich jedoch im Falle der von den Sensoren ins Netzwerk produzierten Daten. Auch wenn die Zeiten, zu denen jeder Sensor seine Daten ins Netzwerk schickt, zeitlich äquidistant geplant wurden und alle Sensoren zum Startzeitpunkt des Automatisierungssystems ihre Zyklen gemeinsam starten, kann nicht davon ausgegangen werden, dass über einen größeren Zeitraum eine Lastverteilung, wie in Fig. 1 gezeigt, garantiert werden kann. Die Realtime-Telegramme verteilen sich mit der Zeit über die Zykluszeit z, welche im Allgemeinen der Zykluszeit der prozessfuhrenden Steuerung entspricht. Die Verteilung ist abhängig von den Timern, die in jedem Sensor integriert sind. Beim Start des Automatisierungssystems kann noch von einer synchronisierten Zeit im System ausgegangen werden. Da jedoch im Allgemeinen die Zeiten der Teilnehmer nicht neu synchronisiert werden, laufen die Timer aufgrund von Unterschieden in der Hardware und den Umgebungsverhältnissen nicht gleich genau. Somit ergibt sich im schiechtesten Fall eine Verteilung der Realtime-Telegramme äquidistant über die Zykluszeit z, wie in Fig. 2 dargestellt. Sofern die zeitlichen Lücken zwischen den ReaStime-Telegrammen in diesem schlechten FaI! kleiner sind ais die Laufzeit eines Non-Realtime-Telegramms, ist es im bisher beschriebenen Verfahren nicht mehr möglich Non-Realtime-Telegramme zu übertragen, obwohl die gesamte beanspruchte Bandbreite deutlich unter 100% liegen kann. Dies kann dazu führen, dass das Netzwerk über größere Zetträume für den Non-Realtime-Nachrichtenverkehr nicht mehr verfügbar ist,The situation is different, however, in the case of the data produced by the sensors in the network. Even if the times at which each sensor sends its data into the network were planned equidistantly in time and all sensors start their cycles together at the start time of the automation system, it can not be assumed that a load distribution over a longer period of time, as in FIG shown, can be guaranteed. The real-time telegrams are distributed over the cycle time z over time, which generally corresponds to the cycle time of the process control. The distribution depends on the timers integrated in each sensor. At the start of the automation system, a synchronized time in the system can still be assumed. However, because generally the times of the participants are not re-synchronized, the timers do not run equally well due to differences in hardware and environmental conditions. Thus, in the worst case, a distribution of the real-time telegrams equidistant over the cycle time z, as shown in Fig. 2. Unless the time gaps between the ReaStime telegrams in this bad case! are smaller than the duration of a non-realtime telegram, it is in the previously described method no longer possible to transmit non-realtime telegrams, although the total claimed bandwidth can be well below 100%. This can cause the network to become unavailable for longer non-real-time message rooms,
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Ethernet, insbesondere zwischen Automatisierungsgeräten, zu schaffen, in dem ein zeitlicher Determinismus hinsichtlich der Ubertragungszeit erreicht werden kann, und in dem die Übertragung von nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegrammen verbessert werden kann.The object of the invention is to provide a method for transmitting data in an Ethernet, in particular between automation devices, in which a temporal determinism with respect to the transmission time can be achieved, and in which the transmission of non-exclusively preferable data telegrams can be improved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
In einem Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Ethernet mittels Koppeleinheiten, z.B. Switches, tauschen Teilnehmer, beispielsweise Automatisierungsgeräte, Daten aus. Seitens der Koppeleinheiten werden exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme (Realtime-Telegramme) vorzugsweise im Cut-Through-Λ/erfahren weitergeleitet. Hierdurch kann eine sehr schnelle Übermittlung dieser Datentelegramme gewährleistet werden. Exkiusiv zu bevorzugende Datenteiegramme sind in ihrem Protokollheader als solche gekennzeichnet und werden gegenüber nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegrammen bevorzugt behandelt. Erfindungsgemäß können die Koppeleinheiten zwischen zwei Modi umgeschaltet werden. Ais erster Modus wird ein Unterbrechungsmodus definiert, in dem auslaufende, nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme durch die Koppeieinheiten abgebrochen werden, wenn einlaufende, exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme in der Koppeleinheit den gleichen Ausgangsport beanspruchen.In a method for transmitting data in an Ethernet by means of coupling units, eg switches, participants, for example automation devices, exchange data. On the part of the coupling units, exclusively preferable data telegrams (real-time telegrams) are preferably forwarded in the cut-through mode. As a result, a very fast transmission of these data telegrams can be ensured. Excise-preferred data routers are identified as such in their protocol header and are preferably treated against non-exclusively preferable data telegrams. According to the invention, the coupling units can be switched between two modes. In the first mode, an interrupt mode is defined in which expiring, not exclusively preferable, data telegrams are aborted by the copy units if incoming, exclusively preferable data telegrams in the coupling unit require the same output port.
Als zweiter Modus wird ein Grundmodus definiert, in dem nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme nicht unterbrochen werden. Es tritt eine zeitlich determinierbare Verzögerung der exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramme durch nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme, die auf dem beanspruchten Ausgangsport der Koppeleinheit gesendet werden, ein. Dies erfolgt dadurch, dass exkiusiv zu bevorzugende Datentelegramme auf ihrem Weg durch das gesamte Netzwerk nur eine vorher definierbare, begrenzte Anzahl an Verzögerungen durch nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme erfahren. Diese zeitlich determinierbare Verzögerung tritt nur im Grundmodus ein, wobei es möglich ist, durch verschiedene, im Folgenden beschriebene Verfahren die Umschaltung zwischen dem Grundmodus und dem Unterbrechungsmodus zu regeln. Insbesondere ist es möglich, auf Basis verschiedener Verfahren den Zeitpunkt festzulegen, zu dem eine Umschaltung vom Grundmodus in den Unterbrechungsmodus in einer Koppeleinheit erfolgt. Dies erfolgt vorzugsweise dann, wenn die Koppeleinheiten standardmäßig im Grundmodus operieren und nur unter bestimmten Voraussetzungen in den Unterbrechungsmodus umgeschaltet werden. Alternativ ist es möglich, die Koppeieinheiten standardmäßig im Unterbrechungsmodus zu betreiben, wobei die Länge des Unterbrechungsmodus oder die Häufigkeit der Umschaltung in den Grundmodus aufgrund verschiedener, im Folgenden beschriebener Kriterien vorgenommen werden kann. In einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Verzögerungsschwellwert v festgelegt, der definiert, wie häufig ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm auf seinem Weg durch sämtliche Koppeleinheiten durch ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm, das auf dem Ausgangsport einer Koppeleinheit gesendet wird, den das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm beansprucht, verzögert werden darf. So ist es beispielsweise möglich, durch den Verzögerungsschwellwert v festzulegen, dass ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm maximal 3, 2 oder 1 mal verzögert werden darf. Eine oder mehrere Koppeleinheiten werden vom Grundmodus in den Unterbrechungsmodus umgeschaltet, wenn ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm in dieser Koppeleinheit einen Ausgangsport beansprucht, der von einem auslaufenden, nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramm belegt ist und das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm durch vorhergehende Koppeleinheiten bereits v mal verzögert wurde. Bevorzugt findet nur unter dieser Bedingung ein Umschalten in den Unterbrechungsmodus statt, wobei in der beschriebenen Ausführungsform die Koppeleinheiten standardmäßig im Grundmodus betrieben werden. Durch die genannten Merkmale ist es möglich, exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme zeitlich determinierbar zu übermitteln, wobei die gewünschte maximale Verzögerung dieser Telegramme durch eine geeignete Wahl des Verzögerungsschwellwerts v erfolgen kann.The second mode defines a basic mode in which non-exclusively preferable data telegrams are not interrupted. A time-determinable delay of the exclusively preferable data telegrams occurs through non-exclusively preferable data telegrams which are sent on the claimed output port of the coupling unit. This takes place in that excellently preferable data telegrams on their way through the entire network experience only a pre-definable, limited number of delays due to data telegrams which are not to be preferred. This time-determinable delay occurs only in the basic mode, it being possible to regulate the switching between the basic mode and the interruption mode by various methods described below. In particular, it is possible to determine the point in time at which switching from the basic mode to the interrupt mode in a coupling unit takes place on the basis of various methods. This is preferably done when the coupling units operate by default in the basic mode and are switched only under certain conditions in the interruption mode. Alternatively, it is possible to operate the copy units by default in the interrupt mode, wherein the length of the interrupt mode or the frequency of switching to the basic mode can be made on the basis of various criteria described below. In a first embodiment of the method according to the invention, a delay threshold v is defined which defines how often an exclusively preferable data telegram on its way through all coupling units by a non-exclusively preferable data telegram that is sent on the output port of a coupling unit that exclusively to preferred data telegram claimed may be delayed. Thus, it is possible, for example, to specify by means of the delay threshold value v that a data telegram which is to be preferred exclusively may be delayed a maximum of 3, 2 or 1 times. One or more coupling units are switched from the basic mode to the interrupt mode when an exclusively preferable data telegram in this coupling unit claims an output port, which is occupied by an outgoing, not exclusively preferable data message and the exclusively preferable data telegram by previous coupling units already v times delayed has been. Preferably, switching to the interruption mode takes place only under this condition, whereby in the described embodiment the coupling units are operated by default in the basic mode. Due to the features mentioned, it is possible to transmit exclusively preferable data telegrams in a time-determinable manner, whereby the desired maximum delay of these telegrams can be effected by a suitable choice of the delay threshold value v.
Besonders bevorzugt ist es, in der ersten Ausführungsform die Anzahl der bisher erfolgen Verzögerungen durch nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme in vorhergehenden Koppeleinheiten im Header jedes exkfusiv zu bevorzugenden Datentelegramms einzutragen. Dies kann vorzugsweise anstelle der Quality of Service Prioritätsbits nach IEEE 802.1 p/Q erfolgen. Diese können im Header des exklusiv zu bevorzugenden Datenteiegramms auf null gesetzt werden, Dies kann beispielsweise bei Eintritt eines solchen Datentelegramms in ein Ethernet geschehen, das durch die erfindungsgemäßen Koppeleinheiten aufgespannt wird. Jedes mal, wenn das _ g ~In the first embodiment, it is particularly preferred to enter the number of delays which have hitherto taken place by data telegrams which are not exclusively preferable in preceding coupling units in the header of each data telegram to be preferred. This can preferably be done instead of the quality of service priority bits according to IEEE 802.1 p / Q. These can be set to zero in the header of the exclusively preferred data program. This can be done, for example, when such a data telegram enters an Ethernet, which is spanned by the coupling units according to the invention. Every time, if that _ g ~
exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm durch ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datenteiegramm verzögert wird, können die Quaiity of Service Prioritätsbits um den Wert 1 erhöht werden. Dies erfolgt durch jede Koppeleinheit, in der die jeweilige Verzögerung stattfindet. Des Weiteren prüft jede Koppeleinheit bei einem einlaufenden, exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramm, ob der Wert der Quaiity of Service Prioritätsbits > als die Anzahl der bisher erfolgten Verzögerungen ist. Wenn dies der Fall ist, wird die jeweilige Koppeleinheit in den Unterbrechungsmodus umgeschaltet, wenn das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm den gleichen Ausgangsport beansprucht wie ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm.may be delayed by a non-exclusively preferable Datenteieegramm, the Quaiity of Service priority bits can be increased by the value of 1. This is done by each coupling unit in which the respective delay takes place. Furthermore, in the case of an incoming data telegram which is to be preferred, each coupling unit checks whether the value of the quality of service priority bits is> than the number of delays that have occurred so far. If this is the case, the respective coupling unit is switched to the interrupt mode when the exclusively preferable data telegram claims the same output port as a non-exclusively preferable data telegram.
Mit anderen Worten verzögern nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme auf ihrem Weg durch das aufgespannte Netzwerk nur mit einer vorher bestimmten, definterbaren Häufigkeit oder Anzahl. Nicht exklusiv zu bevorzugende Datenteiegramme werden daher seitens der Koppeleinheiten nur dann nicht abgebrochen, wenn einlaufende, exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme seltener als durch den Verzögerungsschwellwert v bestimmt in den Koppeleinheiten aufgrund auslaufender, nicht exklusiv zu bevorzugender Datenteiegramme verzögert wurden.In other words, non-exclusively preferable data telegrams exclusively delay preferred data telegrams on their way through the spanned network only with a predetermined, definable frequency or number. Non-exclusively to be preferred Datenenteiegramme are therefore not terminated by the coupling units only when incoming, exclusively preferable data telegrams were delayed as determined by the delay threshold v in the coupling units due to expiring, not exclusively preferable Datenenteiegramme.
Das beschriebene Verfahren bedarf keiner festen Zyklen, in denen zwischen den beiden Modi umgeschaltet wird.The described method does not require fixed cycles in which switching between the two modes.
In einer alternativen Ausfuhrungsform werden innerhalb eines sich wiederholenden Datenubertragungszykius zwei Modi bestimmt. Im Unterbrechungsmodus werden auslaufende, nicht zu bevorzugende Datenteiegramme unterbrochen, sofern einlaufende, exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme den gleichen Ausgangsport in der Koppeleiπheit beanspruchen. Im Gruπdmodus dagegen werden die nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramme nicht unterbrochen. Auch hier werden vorzugsweise die IMon-Reaitirne-Telegramme solange zwischengespeichert, bis sie vollständig von einer Koppeleinheit gesendet wurden. Der Unterbrechungsmodus wird als Pass-Through-Mode bezeichnet, während der Grundmodus als Standard-Mode bezeichnet wird. Im Standard- Mode können Realtime-Telegramme Non-Realtime-Telegramme nicht unterbrechen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass auch Non-Realtime- Telegramme weitergefeitet werden können. Der zeitliche Determinismus des Datentransports von Reaitime-Telegrammmen bleibt nach wie vor erhalten, da sichergestellt ist, dass ein Realtime-Telegramm auf seinem Weg durch alle Koppeleinheiten nur einmal durch den Standard-Mode verzögert wird.In an alternative embodiment, two modes are determined within a repeating data transfer cycle. In the interrupt mode, expiring, not preferable, data programs are interrupted as long as incoming, exclusively preferable data telegrams claim the same output port in the coupling unit. In Gruπdmodus, however, the non-exclusively preferable data telegrams are not interrupted. Again, preferably the IMon-Reaitirne telegrams are cached until they have been completely sent by a coupling unit. The interrupt mode is called pass-through mode, while the basic mode is called standard mode. In standard mode, real-time telegrams can not interrupt non-realtime telegrams. This ensures that even non-realtime telegrams can be forwarded. The temporal determinism of the data transport of reaitime telegram menus is still preserved, since it is ensured that a real-time telegram is only delayed once on its way through all coupling units by the standard mode.
Vorzugsweise werden in der nachfolgenden Koppeleinheit abgebrochene Datentelegramme als unvollständig erkannt und vernichtet.Preferably, in the subsequent coupling unit aborted data telegrams are detected as incomplete and destroyed.
Die exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramme können unabhängig vom Verfahren des priorisierten Datentransports nach IEEE 802.1 p/Q mit höchster Priorität, z.B, nach der Strict-Priority-Queuing-Strategie seitens der Koppeleinheiten weitergeleitet werden.The exclusively preferable data telegrams can be forwarded by the coupling units independently of the method of prioritized data transport according to IEEE 802.1 p / Q with the highest priority, for example, according to the strict priority queuing strategy.
Es ist bevorzugt, dass die Koppeleinheiten untereinander synchronisiert sind und die Umschaltung zwischen den beiden Modi in den Koppeleiπheiten gleichzeitig und insbesondere in festgelegten Zeitabständeπ erfolgt,It is preferred that the coupling units are synchronized with one another and the switching between the two modes takes place simultaneously in the coupling units and in particular at predetermined time intervals,
Die Länge des Grundmodus ist vorzugsweise derart gewählt, dass ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm mit maximaler Länge innerhalb des Grundmodus von einer Koppeleinheit zur nächsten weitergeleitet werden kann. Beispielsweise kann die Länge des Unterbrechungsmodus 850 μs und die Länge des Grundmodus 150 μs in einem Fast Ethernet System betragen.The length of the basic mode is preferably selected such that a maximum length of non-exclusively preferable data telegrams within the basic mode can be forwarded from one coupling unit to the next. For example, the length of the interrupt mode can be 850 μs and the length of the basic mode 150 μs in a Fast Ethernet system.
Besonders bevorzugt kann eine Koppeleinheit im Netzwerk einen Synchronisierungsbefehl zum Umschalten zwischen dem Unterbrechungs- und dem Grundmodus senden. Dieser Synchronisierungsbefehi kann von allen Koppeleinheiten als exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm behandelt werden. Ferner kann dieser Synchronisϊerungsbefehl in gleichen zeitlichen Abständen ausgegeben werden.Particularly preferably, a coupling unit in the network can send a synchronization command for switching between the interrupt and the basic mode. This synchronization command can be used by all Coupling units are treated as exclusively preferable data telegram. Furthermore, this Synchronisϊerungsbefehl can be output at equal intervals.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Synchronisierungsbefehl zürn Umschalten in den Grundmodus durch eine Koppeleinheit nur dann ausgegeben wird, wenn innerhalb eines Kommunikationszyklus in dieser Koppeleinheit nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme n Mal unterbrochen wurden. Dies bedeutet, dass ein Schwellwert für eine maximale Anzahl von Unterbrechungen von nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegrammen festgelegt wird. Sobald dieser Schwelfwert überschritten wird, gibt die jeweilige Koppeleinheit einen Synchronisierungsbefehl zum Umschalten in den Grundmodus aus. Beispielhaft kann dies nach 3, 5 oder 7 Unterbrechungen erfolgen. Wahlweise können nur die betroffene Koppeleinheit oder aber mehrere oder alle Koppeleϊnheiten umgeschaltet werden.It is particularly preferred that the synchronization command is only output to a changeover to the basic mode by a coupling unit if non-exclusively preferable data telegrams have been interrupted n times within a communication cycle in this coupling unit. This means that a threshold is set for a maximum number of interrupts of non-exclusive data telegrams. As soon as this threshold value is exceeded, the respective coupling unit outputs a synchronization command for switching to the basic mode. For example, this can be done after 3, 5 or 7 interruptions. Optionally, only the affected coupling unit or several or all Kopepeleϊnheiten be switched.
Die zeitliche Synchronisation der Koppeleinheiten kann beispielsweise mittels des in IEEE 1588 beschriebenen Verfahrens erfolgen. In den oben angenommenen Zeiten von 850 μs für den Pass-Through-Mode und 150 μs für den Standard-Mode ergibt sich eine Zykluszeit z von einer ms, weiche einem sehr schnellen SPS-Steuerungszyklus entspricht.The temporal synchronization of the coupling units can be done for example by means of the method described in IEEE 1588. In the above assumed times of 850 μs for the pass-through mode and 150 μs for the standard mode results in a cycle time z of one ms, which corresponds to a very fast PLC control cycle.
Der Synchronisierungsbefehl zum Umschalten in den Grundmodus kann mittels Muiticast oder Broadcast ausgegeben werden. Dieser Synchronisierungsbefehl kann ebenfalls mit einer Kennung versehen sein, welche den bevorzugten Nachrichtenverkehr im Pass-Through-Mode erzwingt. Bevorzugt erfolgt ein Umschalten der Koppeieinheit, die den Synchronisierungsbefehl gesendet hat oder mehrerer oder ailer Koppeleinheiten in den Grundmodus, wenn innerhalb einer Wartezeit m kein weiterer Synchronisierungsbefehl einer anderen Koppeleinheit eingeht. Nach erfolgtem Umschalten in das zweite Zeitintervall können andere Koppeleinheiten erst nach einer Wartezeit w einen erneuten Synchrontsierungsbefehi zum Umschalten in den Grundmodus senden.The synchronization command for switching to the basic mode can be output via Muiticast or broadcast. This synchronization command can also be provided with an identifier which enforces the preferred message traffic in pass-through mode. Preferably, a switching of the Koppeieinheit that has sent the synchronization command or more or ailer coupling units in the basic mode, if within a waiting time m no further synchronization command of another coupling unit is received. After switching to the second time interval others can Coupling units only after a waiting time w send a re-Synchrontsierungsbefehi for switching to the basic mode.
Die vorgeschlagenen Umschaitlösungen stellen sicher, dass ein Realtime- Teiegramm auf seiner Strecke durch das Netzwerk höchstens einmal um die Zeit y, nämiich der Länge des Standard-Modes, verzögert werden kann. Die Zeit des deterministischen Datentransports von Realtime-Telegrammen erhöht sich damit maximal um die Zeit y pro Zykluszeit z. Beispielsweise kann für z = l ms und y = 0,15 ms bei einer Durchlaufzelt für RT -Telegramme im Pass- Through-Mode von x = 0,85 ms eine Nachrichtentransportzeit von maximal 1 ms garantiert werden. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass alle Realtime- Telegramme zyklisch innerhalb der projektierten Pass-Through-Zeit gesendet werden können. Diese Voraussetzung kann erfüllt werden, da der Nachrichtenverkehr von Automatisierungstelegrammen als zyklisch konstant angenommen werden kann und hierdurch bekannt ist, welche Zeiten für den Wert x anzunehmen sind.The proposed Umschaitlösungen ensure that a real-time Teiegramm on its route through the network at most once by the time y, namely the length of the standard mode, can be delayed. The time of the deterministic data transport of real-time telegrams thus increases by a maximum of time y per cycle time z. For example, a message transport time of max. 1 ms can be guaranteed for z = l ms and y = 0.15 ms for a pass-through tent for RT telegrams in pass-through mode of x = 0.85 ms. This applies on the condition that all real-time telegrams can be sent cyclically within the configured pass-through time. This requirement can be met, since the message traffic of automation telegrams can be assumed to be cyclically constant and it is thus known which times are to be assumed for the value x.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Fig. erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention will be explained with reference to FIG.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Verteilung von Realtime- und Non-Realtime-Telegrammen zuFig. 1, the distribution of real-time and non-real-time telegrams to
Anfang eines Automatisierungsprozesses,Beginning of an automation process,
Fig. 2 die Verteilung von Realtime- und Non-Realtime-Telegrammen während eines Automatäsierungsprozesses, undFIG. 2 shows the distribution of real-time and non-real-time telegrams during an automation process, and FIG
Ftg, 3 die Aufteilung der Zykluszeit z in ein erstes und zweitesFig. 3 shows the division of the cycle time z into a first and a second
Zeitintervall. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann es im schlimmsten Fall vorkommen, dass Realtime-Teiegramme gleichmäßig über die Zykluszeit z verteilt sind. Hierbei können die zeitlichen Abstände zwischen den Reaitime-Telegrammen eine Länge aufweisen, die geringer ist als die Übermittlungszeit eines Non- Realtime-Telegrarnms. In diesem Fall könnte ein Non-Realtϊme-Telegramm nicht weitergeleitet werden, obwohl die gesamte beanspruchte Bandbreite unterhalb von 100% liegt. In der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden Non-Realtime-Telegramme im ersten Zeitintervall, das dem Unterbrechungsmodus entspricht, d.h. während des Pass-Through-Modes x, von einlaufenden Realtime-Telegrammen, die den gleichen Ausgangsport in einer Koppeleinheit beanspruchen, unterbrochen. Während des zweiten Zeitintervalls, nämlich des Standard-Modes (Grundmodus), erfolgt dagegen keine Unterbrechnung von Realtime-Telegrammen,Time interval. As can be seen from FIG. 3, in the worst case it may happen that real-time part programs are distributed uniformly over the cycle time z. In this case, the time intervals between the reaitime telegrams can have a length that is shorter than the transmission time of a non-realtime telegram. In this case, a non-realtm telegram could not be forwarded even though the total claimed bandwidth is below 100%. In the second embodiment of the invention, non-realtime telegrams are interrupted in the first time interval, which corresponds to the interrupt mode, ie during the pass-through mode x, by incoming real-time telegrams which claim the same output port in a coupling unit. During the second time interval, namely the standard mode (basic mode), on the other hand, there is no interruption of real-time telegrams.
Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise folgendermaßen realisiert werden: Wenn ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm (ein Realtirne-Telegramm) in die erste Koppeleinheit, nämlich in den ersten Switch des Netzwerks, einläuft, wird dieses erkannt und die Quaiity of Service Prioritätsbits nach IEEE 802.1 p/Q im V-Lan-Tag auf null (000) gesetzt. Allen Switches im Netzwerk wird beispielhaft vorgegeben, dass Realtime-Telegramme nur dreimal auf ihrem Weg durch Netzwerk verzögert werden dürfen. Solange dieser von jedem Switch überprüfbare Wert (011) nicht erreicht ist, werden vom Switch die Non- Realtime-Telegramme nicht abgebrochen. D,h. ein Realtime-Telegramm muss ggf. in einem Switch solange warten, bis ein Non-Realtime-Telegramm auf dem entsprechenden Ausgangsport vollständig gesendet wurde. In diesem Fall wird der Wert (Zähler) der Quaiity of Service Prioritätsbits um 1 erhöht (001). Ist der vorgegebene Wert (hier dreimal = 011) erreicht, wird das Realtime- Telegramm ohne wettere Verzögerungen im Netzwerk weiter transportiert. Das bedeutet, dass alle Non-Realtime-Telegramme, die auf einem beanspruchten Ausgangsport in einer Koppeleinheit gesendet werden, abgebrochen werden. In diesem Beispiel würde das Reaitime-Telegramm im schlechtesten Fall _ 1 i _The first embodiment of the method according to the invention can be realized, for example, as follows: If an exclusively preferable data telegram (a real-time telegram) enters the first switching unit, namely the first switch of the network, it is recognized and the quality of service priority bits according to IEEE 802.1 p / Q is set to zero (000) in the V-Lan tag. All switches in the network are given an example that real-time telegrams may only be delayed three times on their way through the network. As long as this value (011), which can be checked by each switch, is not reached, the switch does not abort the non-realtime telegrams. D, h. A real-time telegram may have to wait in a switch until a non-realtime telegram has been completely sent on the corresponding output port. In this case, the value (numerator) of the quaiity of service priority bits is incremented by 1 (001). If the specified value (here three times = 011) is reached, the real-time telegram is transported on the network without adverse delays. This means that all non-realtime telegrams sent on a claimed output port in a coupling unit are aborted. In this example, the reait telegram would be worst case _ 1 i _
dreimal durch Non-Realtime-Telegramme mit einer maximalen Länge von 1,500 Bytes verzögert. Dies entspricht einer Verzögerungszeit von etwa dreimal 125 μs = 375 μs im Falle eines 100 Mbit Fast Ethernet, Diese Zeit muss zur reinen Durchlaufzeit der Reaitime-Telegramme (wie in DE 10 2006 021 930 beschrieben) hinzu addiert werden. Der deterministische Nachrichtentransport von exklusiv zu bevorzugenden Datentelegrammen bleibt somit erhalten.delayed three times by non-realtime telegrams with a maximum length of 1,500 bytes. This corresponds to a delay time of approximately three times 125 μs = 375 μs in the case of a 100 Mbit Fast Ethernet. This time must be added to the pure cycle time of the reaitime telegrams (as described in DE 10 2006 021 930). The deterministic message transport of exclusively preferred data telegrams is thus retained.
Da die Priorisierung im V~Lan-Tag der meisten AutomatisierungsteSegramme, welche als exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme behandelt werden, bekannt ist, kann der zuletzt zu durchlaufende Switch dem verlassenden Realtime-Telegramm den ursprünglichen Prioritätswert wieder zuweisen.Since the prioritization in the V ~ Lan tag of most automation telegrams, which are treated as exclusively preferable data telegrams, is known, the last switch to be passed can reassign the original priority value to the leaving real-time telegram.
Alternativ sind weitere Verfahren zur oben beschriebenen Kennzeichnung denkbar. Z.B. kann eine solche Kennzeichnung im V-Lan-Feld (12 Bit) erfolgen. Alternativ kann der Realtime-Frame vom ersten Switch erweitert werden, wobei die Kennzeichnung vom letzten zu durchlaufenden Switch im Netzwerk wieder entfernt wird.Alternatively, further methods for the above-described marking are conceivable. For example, Such labeling can be done in the V-Lan field (12 bit). Alternatively, the real-time frame can be extended by the first switch, whereby the tag is removed from the last switch to be traversed in the network.
Im gerade beschriebenen Verfahren besteht die Möglichkeit, dass ein erstes exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm, welches schon v mal verzögert wurde, durch ein weiteres exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm, welches z.B. bisher nicht oder weniger Maie verzögert wurde und gerade selbst auf ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm wartet, behindert wird. Diese Situation würde zu einer Zerstörung des Determinismus führen. Werden somit beispielsweise die Quality of Service Prioritätsbits ausgewertet, hat im beschriebenen Fall das erste exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm die höhere Priorität. Da sich das zweite exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm in der Queue befindet, bevorzugt der Switch das erste Telegramm und dieser kann das nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm abbrechen. Dies bedeutet, das in diesem Fall das erste exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm das zweite exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm in der Queue überholen und dann das nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm abbrechen würde.In the method just described, there is the possibility that a first exclusively preferable data telegram, which has already been delayed v times, by another exclusively preferable data telegram, which has been delayed, for example, not or less, and even to a non-exclusively preferable data telegram waiting, being handicapped. This situation would lead to a destruction of determinism. If, for example, the quality of service priority bits are evaluated, in the case described, the first data telegram to be exclusively preferred has the higher priority. Since the second exclusively preferable data telegram is in the queue, the switch prefers the first telegram and this can cancel the non-exclusively preferable data telegram. This means that in this case the first exclusively preferable data telegram is the second exclusive to overtake preferred data telegram in the queue and then cancel the non-exclusively preferable data telegram.
Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Verfahren können beliebig miteinander kombiniert werden. The methods described in the present application can be combined as desired.

Claims

Patentansprüche claims
1, Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Ethernet mittels1, Method for transmitting data in an Ethernet using
Koppeleinheiten, in weichem Teilnehmer Daten austauschen,Coupling units, in soft subscriber exchange data,
wobei exklusiv zu bevorzugende Datenteiegramrne in ihrem Protokollheader als solche gekennzeichnet sind und gegenüber nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegrammen bevorzugt behandelt werden,wherein exclusively preferable data sources are identified as such in their protocol header and are treated preferentially over non-exclusively preferable data telegrams,
wobei die Koppeleinheiten zwischen zwei Modi umschaltbar sind,wherein the coupling units are switchable between two modes,
wobei in einem Unterbrechungsmodus auslaufende, nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme durch die Koppeieinheiten abgebrochen werden, wenn einlaufende, exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme in der Koppeleinheit den gleichen Ausgangsport beanspruchen, undwherein, in an interrupt mode, expiring, not exclusively preferable data telegrams are aborted by the Koppeieinheiten when incoming, exclusively preferable data telegrams in the coupling unit claim the same output port, and
in einem Grundmodus nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme nicht unterbrochen werden, so dass eine zeitlich determinierbare Verzögerung der exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramme durch nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme, die auf dem beanspruchten Ausgangsport der Koppeleinheit gesendet werden, eintritt,data telegrams which are not exclusively preferable in a basic mode, so that a time-determinable delay of the exclusively preferable data telegrams occurs due to non-exclusively preferable data telegrams which are sent on the claimed output port of the coupling unit,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzögerungsschweliwert v festgelegt wird, der definiert, wie häufig ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm auf seinem Weg durch sämtliche Koppeieinheiten durch ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm, das auf dem Ausgangsport einer Koppeleinheit gesendet wird, die das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm beansprucht, verzögert werden darf und eine oder mehrere Koppeleinheiten vom Gruπdmodus in den Unterbrechungsmodus umgeschaltet werden, wenn ein exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm in dieser Koppeleinheit einen Ausgaπgsport beansprucht, der von einem auslaufenden, nicht exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramm belegt ist und das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm durch vorhergehende Koppeieinheiten bereits v mal verzögert wurde,characterized in that a delay threshold value v is defined which defines how often an exclusively preferable data telegram on its way through all Koppeieinheiten by a non-exclusively preferable data telegram that is sent on the output port of a coupling unit, which claims the exclusively preferable data telegram , may be delayed and one or more coupling units are switched from the Gruπdmodus in the interruption mode, when an exclusively preferable data telegram in this coupling unit a Ausgaπgsport claimed, which is occupied by an expiring, not exclusively preferable data telegram and the exclusive preferred data telegram was already delayed by previous Koppeieinheiten v,
wobei die Anzahl der bisher erfolgten Verzögerungen durch nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme in vorhergehenden Koppeleinheiten im Header jedes exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramms eingetragen wird.wherein the number of delays hitherto carried out by not exclusively preferable data telegrams in previous coupling units in the header of each exclusively preferable data telegram is entered.
2. Verfahren nach Anspruch lf dadurch gekennzeichnet, dass die Quality of Service Prioritätsbits nach IEEE 802.1 p/Q im Header des exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramms auf null gesetzt werden und jedes mal, wenn das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm durch ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm verzögert wird, um den Wert 1 erhöht werden, wobei jede Koppeletnheit bei einem einlaufenden, exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramm prüft, ob der Wert der Quality of Service Prioritätsbits > v ist und, wenn dies der Fall ist, in den Unterbrechungsmodus umschaltet, wenn das exklusiv zu bevorzugende Datentelegramm den gleichen Ausgangsport beansprucht wie ein nicht exklusiv zu bevorzugendes Datentelegramm.2. The method of claim l f characterized in that the Quality of Service priority bits according to IEEE 802.1 p / Q in the header of exclusive preferable data telegram are set to zero and each time when the exclusive preferable data telegram by a not exclusive to-preferred data telegram is delayed to the value of 1, each coupling unit checks in an incoming, exclusively preferred data telegram, whether the value of the Quality of Service priority bits> v and, if so, switches to the interrupt mode, if the exclusive preferred data telegram claims the same output port as a non-exclusively preferable data telegram.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass nicht exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme solange in den Koppeleinheiten zwischengespeichert werden, bis sie vollständig weitergeleitet wurden.3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that not exclusively preferable data telegrams are stored as long as in the coupling units until they have been completely forwarded.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der nachfolgenden Koppeleinheit abgebrochene Datentelegramme als unvollständig erkannt und vernichtet werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the subsequent coupling unit aborted data telegrams are detected as incomplete and destroyed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exklusiv zu bevorzugenden Datentelegramme unabhängig vom Verfahren des priorisierten Datentransports nach IEEE 802.1 p/Q mit höchster Priorität, insbesondere nach der Sträct-Priority-Queuing- Strategie seitens der KoppeSeinheiten weitergefeitet werden,5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the exclusively preferable data telegrams regardless of the method of prioritized data transport to IEEE 802.1 p / Q with highest priority, in particular according to Strä-Priority Queuing- strategy by the KoppeSeinheiten continued become,
6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass exklusiv zu bevorzugende Datentelegramme seitens der Koppeleinheiten im Cut-Through-Verfahren weitergeleitet werden. 6, Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that exclusively preferable data telegrams are forwarded by the coupling units in the cut-through method.
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