WO2020125987A1 - Method for data communication having a predefined request for fail-safe protection, communication device, computer program, and computer-readable medium - Google Patents

Method for data communication having a predefined request for fail-safe protection, communication device, computer program, and computer-readable medium Download PDF

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WO2020125987A1
WO2020125987A1 PCT/EP2018/086124 EP2018086124W WO2020125987A1 WO 2020125987 A1 WO2020125987 A1 WO 2020125987A1 EP 2018086124 W EP2018086124 W EP 2018086124W WO 2020125987 A1 WO2020125987 A1 WO 2020125987A1
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WO
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redundancy
network
supported
modes
vlan
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Application number
PCT/EP2018/086124
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French (fr)
Inventor
Feng Chen
Franz-Josef GÖTZ
Marcel Kiessling
An Ninh NGUYEN
Jürgen Schmitt
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46Interconnection of networks
    • H04L12/4641Virtual LANs, VLANs, e.g. virtual private networks [VPN]
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks

Definitions

  • the invention relates to a method for data communication in a redundantly operable, in particular industrial, network with a plurality of network nodes. Furthermore, the invention relates to a communication device, a computer program and a computer-readable medium.
  • Communication interruptions are a major problem, particularly in industrial networks, which connect a large number of industrial automation devices of an automation system to one another, for example for manufacturing or process automation. Due to messages that are not or not completely transmitted, in particular data frames, a transition of a system into prevent a safe operating state or remain in such a state. In the worst case, there may even be a complete failure of, for example, a production system or an expensive downtime.
  • Real-time communication protocols such as PROFINET, PROFIBUS or Real-Time Ethernet are mainly used for communication in industrial communication networks.
  • a loop-free network topology can be ensured by identifying multiple connections leading to loops and converting a network topology into a tree topology by deactivating selected redundant connections. If a connection or a network node fails, a network reconfiguration can be carried out by determining a new tree topology, taking into account failed connections or components. For this purpose, the network nodes exchange configuration messages with one another with topology information, which is also referred to as Bridge Protocol Data Units (BPDU).
  • BPDU Bridge Protocol Data Units
  • BPDU Bridge Protocol Data Units
  • BPDU Bridge Protocol Data Units
  • RSTP Rapid Spanning Tree Protocol
  • Ethernet is used so each that a real-Z eitübertragung is possible through the different fieldbus systems.
  • redundancy mechanisms such as the High Speed Redundancy Protocol (HRP) for ring redundancy with switchover.
  • HRP High Speed Redundancy Protocol
  • ring topology is often built up in higher-level networks in industry.
  • meshed networks usually only one way is activated, e.g. by RSTP to resolve loops.
  • the data for best effort communication is transferred to every link in the network.
  • IP applications often overlay TCP to compensate for the failure of a single link if packet loss is to be avoided.
  • Ethernet By expanding Ethernet in the AVB Task Group (see in particular IEEE 802.1), it is possible to protect a stream (periodic transmission of data frames) in a network and to guarantee transmission within a certain latency.
  • a reservation protocol for automatic configuration was defined for this.
  • the reservation protocol checks all network resources required for data transmission, for example filter database entries (abbreviated FDB entries), queue memory, link bandwidth, in particular at the send port, and / or other resources at the participating network nodes on the transmission path and, if available, reserved.
  • FDB entries filter database entries
  • Time Sensitive Networking is a series of standards that extends the bridging standard IEEE 802. IQ to include mechanisms for the transmission of real-time-critical data over Ethernet networks.
  • the standards mentioned include, for example, time synchronization (IEEE 802. lAS-Rev), frame preemption (IEEE 802.1Qbu) and reservation (IEEE 802.1Qca, IEEE 802.1Qcc) and other standards.
  • shapers such as the so-called credit-based shapers (abbreviated to CBS, see in particular IEEE 802.1Qav), were introduced. This ensures that there is a certain pause after each data frame when sending stream data. This enables the next network node, for example the next bridge on the transmission path, to ensure that there is no burst of stream data and that the incoming data amount corresponds to the reserved bandwidth.
  • the object of the present invention is to provide a method for data communication in a redundant operable, in particular industrial network, with which a high level of reliability is possible while at the same time particularly efficient use of available resources.
  • the first-mentioned object is achieved by a method for data communication in a redundantly operable, in particular industrial network with a plurality of network nodes, where data is preferably transmitted in the context of and / or for an application between at least two communication partners, in particular in the form of terminal devices where there is a given requirement for the reliability of data transmission and two or more different redundancy modes are to be supported in the network,
  • the redundancy modes supported in the network are each communicated to an associated virtual network in which the respective redundancy mode can be used, in particular to at least one of the at least two communication partners,
  • a suitable redundancy mode is automatically selected in the light of the given requirements for the reliability, and - Preferably data between the at least two communication partners are transmitted via the virtual network belonging to the automatically selected redundancy mode.
  • the basic idea of the present invention is to support a number of different redundancy modes in a particularly industrial network, and to communicate these along with associated virtual networks in which they can be used, preferably at least one of the communication partners involved.
  • Each redundancy mode is preferably assigned at least one, in particular exactly one virtual network, in particular base VLAN or at least one, in particular exactly one base VID.
  • the different virtual networks belonging to the respective redundancy mode are preferably base VLANs (English: Base VLANs), in particular in the sense of IEEE 808.
  • IQ, or the different virtual networks belonging to the respective redundancy mode preferably each represented and / or identifiable and / or defined by a base VLAN (base VLAN) and / or base VID (base VID).
  • a mode which is suitable in the light of the specified requirement of the respective application is selected automatically and the data is expediently transferred between the communication partners involved via the at least one virtual network belonging to the selected mode, in particular a special VLAN or base VID basis.
  • the redundancy modes and associated virtual networks can be communicated, for example, by sending messages with the corresponding content.
  • a mode in which no failure safety is offered represents a redundancy mode in the sense of the present application, in particular a redundancy mode with zero redundancy or a mode that does not offer redundancy.
  • a network that supports, for example, a mode or in which a mode is provided or implemented in which redundancy is guaranteed, and a mode in which no redundancy is guaranteed represents a network in which two redundancy modes are supported or are provided or implemented.
  • the procedure according to the invention makes it possible for an application or, in the event that several applications want to use a network, to communicate each application its request for communication.
  • the existing redundancy capabilities can be described by the network itself. Mapping can then be used to select a redundancy mode that is sufficient for the respective application. As a result, only the mechanism that is really needed by the application can be used. This saves resources in the network. In particular, either the use of a weaker network to meet all requirements is possible, or the use of other applications in the same network, since resources are still available.
  • Another advantage of the invention is that the operation of application (s) and network is decoupled.
  • the network can be upgraded and changed regardless of the application or applications. If the application (s) has changed requirements, they can also be set independently of the network.
  • commissioning in particular when setting up streams for real-time, secure data transmission, the newly introduced description of the network capabilities is then used to map the redundancy mechanisms or modes provided by the network.
  • the data that are to be transmitted between the communication partners involved which are preferably given by terminal devices, are preferably sensor data and / or control values for one or more actuators of one of these that are detected by an automation system.
  • the communication partners can be, for example, one or more in particular programmable logic controllers and / or IO devices or the like.
  • End devices are to be understood in particular in a manner known per se to be devices which represent an initial source and / or a final destination of data, in particular data frames, in a network, which are transmitted or are to be transmitted in the network. They are preferably end stations in the sense of IEEE802.1Q.
  • the procedure according to the invention is particularly advantageous in the event that several applications want or need to use a (physical) network.
  • data are to be transmitted between at least two communication partners belonging to the respective application, wherein there is a predetermined requirement for the reliability of the data transmission for each application, and
  • a redundancy mode is automatically selected from the supported redundancy modes in the light of the requirement for failure safety that belongs to the respective application.
  • the redundancy modes supported in the network, in addition to the associated virtual networks, are preferably communicated to at least one of the communication partners of the respective application.
  • the message is particularly preferably sent to one or the communication partner (talker) representing the transmitter and / or to one or the communication partner representing the transmitter.
  • At least one redundancy mode is preferably assigned a specific redundancy mechanism or a specific redundancy method, or at least one redundancy mode includes one or such.
  • several redundancy modes are each assigned to the redundancy mechanism or redundancy method. Purely by way of example for redundancy mechanisms or redundancy methods, end-to-end, switchover, ie switching, and / or segment protection redundancy mechanisms or methods are mentioned.
  • At least one redundancy mode is not assigned a redundancy mechanism or method, or at least one redundancy mode is not or does not include such, which then in particular represents at least one redundancy mode with zero redundancy or without redundancy.
  • one or more redundancy modes are given or defined by a specific redundancy method or a specific redundancy mechanism or the lack thereof.
  • one or more redundancy modes in addition to a redundancy method or mechanism, such as switchover, end-to-end or segment protection, or the lack of such include additional functions and / or aspects.
  • Examples of additional functions are an auto repair function and / or the need for registration of MAC addresses and / or support for frame replication and elimination by at least some network nodes, in particular in accordance with IEE802.1CB.
  • a first redundancy mode supported in a network can be characterized in that a switchover redundancy method is or can be used in it and an auto-repair function takes effect, in particular in the event of a fault or defect in a network node, and that it is necessary to register MAC addresses.
  • a second redundancy mode can, for example, be characterized in that an end-to-end
  • Redundancy method or mechanism is or can be used, and an auto repair function takes effect, but it is not necessary to register MAC addresses.
  • Further redundancy modes can be distinguished by further combinations of redundancy processes and any additional functions, or also by the fact that they do not include a redundancy method, but other functions.
  • a network in which the method according to the invention is carried out is preferably an Ethernet-based or Ethernet-capable network, preferably in the sense of IEEE802.3.
  • a network is to be understood as a physical network without further designation.
  • One or more virtual networks can be set up in a physical network in a well known manner.
  • VLAN IDs belonging to the respective virtual network
  • VIDs are also referred to as VIDs for short.
  • the virtual networks in which the respective redundancy mode can be used are preferably so-called basic virtual networks or base VLANs or base VIDs, in particular in the sense of IEEE802.1Q, each of which has one or more IDs (see ), in particular VID (s).
  • At least one, preferably exactly one virtual (base) network is administratively available for each supported redundancy mode. If the virtual network belonging to the respective base VLAN is used for data transmission, the forwarding mechanism belonging to the respective basic VLAN automatically takes effect, preferably according to IEEE802.1Q, and the associated redundancy mode or this (if applicable ) associated redundancy mechanism or the redundancy procedure associated with this (if applicable). According to
  • each VID is assigned exactly one base VID, which defines the forwarding mechanism.
  • these are in particular STP, RSTP, MSTP and the forwarding developments Shortest Path Bridging (SPB).
  • SPB Shortest Path Bridging
  • Each virtual network is assigned an associated forwarding mechanism via the associated base VLAN, which serves as the basis for a redundancy mode.
  • the associated redundancy mode is configured in the respective virtual network.
  • the supported redundancy modes and associated virtual networks are transmitted in the form of network availability vectors.
  • the supported redundancy modes and associated virtual networks in the form of network availability vectors are preferably transmitted to at least one of the at least one two communication partners belonging to the respective application.
  • the network availability vectors can also be referred to as network availability vector and abbreviated to NAV.
  • the network availability vectors (NAVs) are preferably bit vectors which are given in a manner known per se by a sequence of bits with assigned meaning.
  • the NAVs for all available redundancy modes are sent in a packet in succession as TLV (Type Length Value).
  • TLV Type Length Value
  • each network availability vector specifies at least one redundancy mechanism or redundancy method or indicates that such is missing , in particular in the form of a bit value representing the mechanism or the method or the lack of such a bit value, and preferably an indication of whether or not an auto repair function is activated in the event of a failure, in particular of a network node, and / or whether a registration of MAC address is necessary or not.
  • a bit sequence that, for example, a bit of a corresponding vector indicates whether or not a registration of a MAC address is necessary, for example two bits following it can represent a total of four different redundancy mechanisms or redundancy methods, and one thereon The following bit indicates whether an auto repair function is activated or deactivated. For example, a 0 bit can indicate that no such function is supported or one is deactivated, and a 1-bit to indicate the existence or being activated of such a function. The same applies to the need to register MAC addresses.
  • At least some of the network nodes support frame replication and elimination, in particular in accordance with IEEE802.1CB.
  • a corresponding notification or notices are preferably sent to at least one of the at least two communication partners of the or each application.
  • the network availability vectors include the information as to whether at least some of the network nodes support frame replication and elimination or not.
  • at least one further bit field can be provided in the vector or vectors, for example in front of the bit field for the need to register MAC addresses.
  • a bit of 0 or 1 can then be used to indicate whether frame replication and elimination (abbreviated FRER for Frame Replication and Elimination for Reliability. See in particular IEEE802.1 CB) is not supported or possible, or is it the case .
  • At least one of the two communication partners of the or each application is informed whether at least one of the at least two communication partners of the or the respective application is performing frame replication and elimination, in particular in accordance with
  • At least one sending communication partner who wants to send data to at least one receiving communication partner is informed whether the at least one receiving communication partner supports frame replication and elimination or not. If frame replication and elimination is supported by the recipient, that is to say the data sink or the destination, this is not necessary by the network nodes via which the frames are forwarded to the recipient. This is particularly due to the fact that the elimination or the filtering out or also the discarding of duplicate frames based on redundancy can then be carried out directly at or by the recipient. If this function is not supported by a receiver, the last network node in front of the receiver, which can also be referred to as a receiving node on the receiving side, has to eliminate replicated or duplicated frames for redundancy reasons in order to avoid problems.
  • transmitters are also referred to as talkers and receivers as listeners.
  • the virtual networks belonging to the supported redundancy modes preferably together with one or more IDs, in particular VIDs, preferably at least one of the at least two communication partners of or depending on the application as type-length values, in particular Configuration type length values are transmitted.
  • the transmission is preferably carried out together with the information about the redundancy mode belonging to the respective virtual network, in particular Base VLAN. It has proven to be particularly advantageous if the associated virtual network, in particular Base VLAN, in which the mode can be used, preferably together with the one or more belonging to the virtual network, if a bit vector with information about an available redundancy mode IDs, in particular VID (s), are transmitted via or in a TLV following the bit vector in particular.
  • a bit vector with the specification of a redundancy mode with a TLV after it with the information about an associated virtual network, in particular Base VLAN along with IDs or IDs belonging to it, can be transmitted, for example, as part of an LLDP message or form one .
  • IDs belonging to the virtual networks are communicated.
  • a virtual network in particular base VLAN or base VLAN, can either include only one ID, in particular VLAN ID or VID, or can also include several IDs, in particular VLAN IDs or VIDs. If several IDs belong to a virtual network, these are expediently all communicated either together with the corresponding redundancy mode and the virtual network, or this information is obtained in another way, for example from a central configurator or the like.
  • each VID is clearly assigned a base VLAN. The configuration of the assignment can follow, for example, the standardized management objects.
  • a number of IDs will be present in particular if, for a redundancy mode, a number of paths, in particular disjoint paths, at least in sections, are preferably used simultaneously for the forwarding of data frames. Then, each path has its own VID, which in particular can be used to control or control forwarding.
  • the redundancy modes supported in the network and in particular the associated virtual networks are communicated by at least one preferably all network node, in particular via a protocol which is suitable for exchanging messages between adjacent network devices.
  • the link layer discovery protocol in particular in accordance with IEEE802.1AB, can be used as a protocol and / or for example Reservation protocol, preferably the Stream Reservation Protocol (SRP), in particular according to IEEE 802.1 Q, and / or MSRP or the like.
  • SRP Stream Reservation Protocol
  • At least one, in particular all network nodes periodically send messages with which at least one, preferably exactly one of the supported redundancy modes is communicated together with the associated virtual network.
  • Corresponding information transfer can in turn take place in the form of network availability vectors, which can be part of messages that are sent in the context of appropriate protocols or also represent own messages.
  • the communication partners receive the information about available redundancy modes and associated virtual networks from a location other than one or more network nodes. This can also come from a central configurator, for example.
  • a further embodiment is characterized in that the redundancy modes supported in the network and in particular the associated virtual networks are particularly preferably communicated directly to at least one of the at least two communication partners of the or the respective application by a preferably central configuration unit.
  • the automatic selection of a suitable redundancy mode for the or each application from the supported redundancy modes includes or is carried out by a mapping, which has proven to be a particularly suitable option.
  • Redundancy in a network means in particular that alternative or additional devices or paths within the network infrastructure are available that can be used in the event of a failure or error or unavailability to continue to ensure data transmission.
  • the fact that a redundancy mode or redundancy method or mechanism is supported means, for example, that in the event of a failure or error or the unavailability of one or more network devices or paths in particular, an automatic change to one or more other devices or Paths done.
  • the various redundancy mechanisms or methods supported in accordance with the invention in a network can in principle be any method known from the prior art.
  • Switchover redundancy mechanisms such as the Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) and / or the Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP, see in particular IEEE802.1Q) and / or ring MRP (MRP for media redundancy protocol) are examples in this context stands, see in particular IEC62439) and / or the shortest path.
  • RSTP Rapid Spanning Tree Protocol
  • MSTP Multiple Spanning Tree Protocol
  • MRP ring MRP
  • a bumpless mechanism an end-to-end redundancy mechanism between transmitter and receiver or several end-to-end redundancy mechanisms in the network between network components can be supported.
  • frame replication and elimination redundancy mechanisms may be mentioned, which preferably comprise segment protection.
  • FRER frame replication and elimination for reliability
  • Redundancy modes comprising two or more different redundancy mechanisms are preferably supported or implemented and can be used via the associated virtual network, so that there is a high degree of flexibility.
  • a further advantageous embodiment is accordingly characterized in that a protected connection is set up for the data transmission between the or the respective at least two communication partners of the or each application, for which network resources are preferably reserved at participating network nodes.
  • the data transmission is then preferably carried out via the or the respective protected connection, in particular in the form of a stream and / or using reserved resources.
  • the network or, in particular, at least the network nodes involved are preferably AVB or TSN-capable, in particular support or support the establishment of protected connections reserved network resources at the participating network nodes. This is well known from the prior art.
  • the newly added description of the network redundancy functions is preferably used during the setup of the stream (s) mapping to the mechanisms provided by the network.
  • a corresponding available redundancy mechanism in the form of a redundancy mode - possibly with additional functions - can be selected that fulfills the requirements (possibly as well as possible).
  • the base VLAN to be used and thus the VID or the VIDs to be used result from the selection of the redundancy mode.
  • Another object of the invention is a communication device. This is designed and / or set up to carry out a method accordingly to the preceding description.
  • the device according to the invention is preferably designed and / or set up to support a plurality of network redundancy modes and / or to periodically send out messages with which the supported redundancy modes are each known with an associated virtual network in which the respective redundancy mode can be used can be made or made known.
  • a communication device is preferably a network infrastructure device, for example in the form of a bridge or a switch. It has proven to be particularly expedient if a protocol is supported for the announcement which is suitable for exchanging messages between neighboring network devices, particularly preferably the Link Layer Discovery Protocol, in particular in accordance with IEEE802.1AB.
  • the device according to the invention can be designed and / or set up to receive information about the redundancy modes supported in the network in each case with an associated virtual network, in which the respective redundancy mode can be used, and for at least one application, within the scope of which and / or for the data to be sent and / or received by the device, a predetermined requirement for the reliability to determine the data transmission, and to automatically select a redundancy mode suitable from the redundancy modes in the light of the specified requirements for fail-safety.
  • a communication device is in particular a terminal device, which represents an original source and or a final destination of data.
  • the invention also relates to an industrial network, in particular, which comprises one or more communication devices according to the invention.
  • the invention further relates to a computer program which comprises program code means for carrying out the steps of the method for data communication according to the invention.
  • the subject of the invention is a computer-readable medium which comprises instructions which, when executed on at least one computer, cause the at least one computer to carry out the steps of the method according to the invention for data communication.
  • the computer-readable medium can be, for example, a CD-ROM or DVD or a USB or flash memory. It should be noted that a computer-readable medium should not only be understood as a physical medium, but also, for example, in the form of a data stream and / or a signal which represents a data stream.
  • FIG. 1 is a purely schematic partial representation of an industrial, Ethernet-based network with several network nodes
  • FIG. 2 shows a table with the possible combinations that result from the redundancy mechanisms supported in the network, the CB (FRER) support on the part of the network nodes, the auto repair function and the CB (FRER) support on the part of the end devices;
  • FIG. 3 shows a purely schematic representation of a NAV and a bit for FRER support on the part of the end devices, which together form an Availability Selector (AS);
  • AS Availability Selector
  • FIG. 4 shows a purely schematic representation of a configuration TLV with the base VLANs belonging to the redundancy mechanisms and VIDs belonging to them;
  • FIG. 5 shows the partial representation according to FIG. 1 for the case in which FRER with segment protection is selected as the redundancy mode
  • FIG. 6 shows the partial representation according to FIG. 1 in the event that an end-to-end redundancy mode is selected.
  • FIG. 1 shows a purely schematic partial illustration of an industrial Ethernet-based network with several network nodes 1, which are given in the form of bridges in the exemplary embodiment shown.
  • two communication partners can be recognized in the form of end devices, of which one communication partner 2 would like to send data to another communication partner 3.
  • the communication partner 2 represents a transmitter and is also referred to here as a talker.
  • the communication partner 3 which should be the recipient of the data sent, is referred to below as the listener.
  • the network which is only shown in part, can comprise or comprise a large number of further network nodes 1, and further communication partners can participate or participate in the network.
  • the talker 2 would like to periodically send data frames in real time with guaranteed quality of service, in particular guaranteed maximum latency, to the listener 3 in the context of or for a control application for an industrial process (not shown). Accordingly, a TSN stream should be set up between Talker 2 and Listener 3.
  • a stream announcement with a stream description, in particular a talker advert is sent by the talker 2 in a well-known manner and forwarded via the network node 1 to the listener 3, who can log on to the stream, whereby for the secure transmission supply at the participating network nodes 1 network resources, e.g. bandwidth and / or filter database entries and / or queue memory, if they are available.
  • network resources e.g. bandwidth and / or filter database entries and / or queue memory
  • the application has a predetermined, high requirement for the reliability of the data transmission.
  • the talker 2 and the listener 3 are connected to one another via two coupled ring segments SI and SII and there are at least partially disjoint paths de PI and P2 via which the talker 2 and the listener 3 are connected and communicate with one another can. Since at least two redundant paths are available, reliability / redundancy can be guaranteed.
  • the cloud 4 in FIG. 1 indicates the redundant path domain.
  • the network supports various redundancy modes Ml-Mn (see Figure 3).
  • Each redundancy mode Ml-Mn includes a specific redundancy mechanism / a specific redundancy method and optionally further functions, in this case specifically whether the network node 1 and thus also the edge port at which the listener 3 is present at the next network node 1, frame replication and Elimination support or this function is activated and / or available or not, the need to register the MAC addresses and an auto repair function.
  • the table according to FIG. 2 shows various possible combinations of redundancy mechanisms and the optional additional functions auto repair and FRER support through edge ports.
  • the abbreviation ES stands for end station, that is to say end device (talker 2 and listener 3), the abbreviation EP for edge port, specifically relates to the edge port of the network node 1 at which the talker 2 or listener 3 is located on the transmitter or receiver side gen edge network node 1 is present.
  • N stands for "None", i.e. no redundancy or with a redundancy of "zero”
  • SWO for switch chover i.e. for a switchover redundancy mechanism, as can be provided by RSTP, MSTP or SP
  • E2E for End-2 -End i.e. end-to-end redundancy
  • SP for segment protection i.e. segment protection, especially FRER with segment protection.
  • the table does not take into account whether or not it is necessary to register MAC addresses.
  • the different redundancy modes Ml-Mn with the associated redundancy mechanisms or methods can be used in different basic virtual networks (Base VLANs) that are administratively available in the network. These can simply called Base VLAN1, Base VLAN2, ..., Base VLANn.
  • Base VLANs basic virtual networks
  • An embodiment of the method according to the invention is carried out in order to enable a high level of reliability with optimal use of available resources, in particular also in the case of using the network by several applications.
  • the redundancy modes Ml-Mn supported in the network with the respectively associated virtual network specifically the assigned base VLANs in which the respective redundancy mode Ml-Mn can be used, are the talker 2 communicated.
  • all network nodes 1 periodically send LLDP messages (LLDP stands for the well-known Link Layer Discovery Protocol) with which end devices are informed about the network availability options.
  • LLDP stands for the well-known Link Layer Discovery Protocol
  • the talker 2 receives corresponding messages from the network node 1 which is closest to it and which can also be referred to as a transmitter-side edge node.
  • the network availability options in particular the supported redundancy modes Ml-Mn, are transmitted in the form of network availability vectors NAV, which are given by bit vectors.
  • FIG. 3 shows, purely schematically, an example of a NAV which represents a redundancy mode Ml-Mn.
  • the NAV comprises five consecutive bits 5-9, the first bit 5 indicating whether the network node 1 and thus also the edge port at which the listener 3 is connected to the next network node 1 support frame replication and elimination FRER or this function is activated and / or available or not (in the figure it is indicated with "EP” that the information relates to the "edge port", that is to say edge port), the second bit 6 indicates whether a registration of the MAC addresses is necessary or not, the third and fourth bits 7, 8 an available one
  • the absence of a redundancy mechanism with N or one of the three redundancy mechanisms mentioned, i.e. switchover SWO, end-to-end E2E and segment-protected SP, is indicated in each case by the bit sequence 00 , 01 10 and 11 in that order.
  • network 1 can be communicated or defined via bits 6-9, which is abbreviated to ViN in FIG. 3.
  • redundancy mode Ml-Mn can accordingly be communicated in or with a NAV.
  • NAV redundancy mode
  • several NAVs are sent in succession in one packet as a TLV.
  • TLV time-to-live
  • IEE802.1CB is supported or not. This message is not sent by the network nodes 1 to the end devices, such as the NAVs, but this information is provided locally by the listener 3 or talker 2 and evaluated locally. It also applies here that 0 indicates that this is not supported and 1 that there is support.
  • a NAV together with bit 6 with the information about the terminal-side FRER support is also referred to in the present case as the availability selector or availability selector AS.
  • the Availability Selector AS thus results from the capabilities of the network together with the support of CB / FRER according to IEE802.1CB in the end device, specifically the list ner 3 or talker 2.
  • Each base VLAN in which a certain redundancy mode Ml-Mn can be used, comprises one or more VIDs which are to be used for data transmission, in particular the forwarding of data frames from the talker 2 to the listener 3 . are.
  • the network describes what VIDs belong to which base VLAN.
  • corresponding configuration TLVs TLV stands for Type Length Value in a well-known manner
  • FIG. 4 shows the structure of a configuration TLV in a purely schematic manner, in which a base VLAN (abbreviated in the figure with B VLAN) is contained with the associated VID (s).
  • the TLVs with the base VLANs and associated or associated VIDs are each periodically sent together with the NAVs (see FIG. 4) by the network node 1, that is to say also via the LLDP messages.
  • a NAV is followed by a TLV with the associated Base VLAN and the VDI (s) of the Base VLAN.
  • the NAV therefore precedes the TLV like a header. This is to be understood as playful and therefore not restrictive.
  • a redundancy mode Ml-Mn that is suitable in the light of the requirements for fail-safety specified by the application is automatically selected and data frames are then automatically selected between the two communication partners 2, 3 Redundancy mode Ml-Mn associated virtual network transmitted.
  • the selection is made by mapping the requirement or requirements of the application and the notified network availability, together with the local capabilities of the terminal device 2, 3 itself.
  • a redundancy mode with SP in the present case FRER with segment protection, is selected as the redundancy mechanism for the real-time transmission of the control data.
  • This particularly robust mechanism is chosen because the Talker 2 and Listener 3 are comparatively far from each other, for example at different ends of a larger system.
  • the base VLAN belonging to this mode and communicated to the talker 2 together with the NAV belonging to the mode, or the associated VID or the associated VIDS, are then assigned by the talker 2 when the stream is set up for the real-time transmission of the control data the listener 3 used.
  • the VID which belongs to the automatically selected redundancy mode Ml-Mn, is contained in the Talker Advertise and the Listener Join. If several VIDs are included, i.e. several paths have to be set up, a talker advertise and listener join is carried out for each path and thus each VID, which then contain one of the VIDs.
  • FIGS. 5 and 6 the situation resulting for two different redundancy mechanisms for the constellation according to FIG. 1 - purely by way of example and schematically - is illustrated.
  • FIG. 5 shows the situation for the use of frame replication and elimination for redundancy (FRER) and segment protection, that is to say for the redundancy mode selected by the control application (the situation after the stream setup and activation of the is shown Forwarding).
  • FRER redundancy
  • segment protection that is to say for the redundancy mode selected by the control application (the situation after the stream setup and activation of the is shown Forwarding).
  • the transmitted data frames are transmitted from the talker 2 to the first network node 1 using a first VID0. This is indicated by an arrow with a solid line. It should be noted that in the purely schematic FIG. 5 the data frames are not shown, but only arrows which represent their transmission path.
  • the incoming data frames are duplicated from the network node 1 closest to the talker 2 and the one frame is forwarded in each case via the lower path PI and the second frame in each case via the upper path P2, the VIDs VIDI and VID2 being used.
  • Data transmission using VIDI is indicated by arrows with dash-dotted lines, that of VID2 by arrows with dashed lines.
  • the network node 1 is designed and / or set up to carry out the duplication.
  • a stream merge function with duplicate elimination takes place at the four network nodes 1 which connect the two segments SI and SII to one another and at the network node 1 closest to the listener 3, that is to say the receiver-side edge node 1.
  • the first incoming duplicate is duplicated for each further path and forwarded with the required VID of the respective path on the path or paths, and all further incoming duplicates are discarded.
  • the corresponding places are marked with a circle symbol, which is provided with the reference number 11.
  • a network node 1 fails on path PI or path P2, the other path PI, P2 can be used, where occur nits Z at any Shift.
  • the other path PI, P2 can be used, where occur nits Z at any Shift.
  • a duplicate arrives at the locations provided with the reference number 11, which is treated as the first incoming duplicate and is accordingly itself duplicated again for each further path and provided with the corresponding VID of the path. Since no further duplicates arrive due to the error, they do not have to be discarded.
  • redundancy mode is also automatically selected for this, and data are transmitted using the virtual network associated with the redundancy mode, in particular base VLAN.
  • a mode can be selected which includes end-to-end redundancy E2E.
  • Talker 2 then duplicates each of the data frames to be sent periodically via the stream.
  • One frame is forwarded to path ner 3 via path PI, that is to say in FIG. 6 below, using the VIDI of the base VLAN for end-to-end redundancy E2E.
  • This is indicated in FIG. 6 by dash-dotted arrows pointing from the talker 2 to the listener 3.
  • two frames leave the talker 2 and two frames arrive at the listener 3, which is indicated by the two arrows between the Talker 2 and the first network node 1 and the last network node 1 and the listener is indicated.
  • the respective second data frame is sent periodically to the listener 3 via the path P2, that is to say in FIG. 6 above, using the VID2 of the base VAN for the end-to-end redundancy E2E (indicated by arrows with a broken line).
  • a network node 1 fails on path PI or path P2, the other path PI, P2 can be used in each case. Since the transmission is interrupted in the event of an error due to the failure of network node 1, the duplicated frames in network node 1 are discarded on network node 1 that preceded the path.
  • a video transmission application for which image data are to be transmitted from the talker 2 to the listener 3 may be mentioned as an example of an application in the light of which a switchover redundancy mechanism SWO would be suitable in terms of the reliability. Since a short failure of the video sequence or a jerk can be accepted, a switchover time can be accepted and switchover can be used. Then a virtual network belonging to a mode with switchover redundancy SWO is used. The associated base VLAN and the associated VIDs have been communicated to the talker via the LLDP message with the corresponding NAV and TLV.
  • an application in which data that are sent from the talker 2 to the list ner 3 can subsequently be evaluated completely without a security mechanism against failure, that is to say without a redundancy mechanism.
  • N a virtual network, in particular Base VLAN, is used for the data transmission, which belongs to a mode without a redundancy mechanism.
  • the base VLAN and the associated VID since there are no additional, redundant paths, it is in this one If there is only one VID), the talker has also been informed of an associated LLDP message with NAV and TLV.
  • both the network nodes 1 read and the terminals 2, 3 represent exemplary embodiments of communication devices according to the invention. They are designed and / or set up to carry out the described exemplary embodiment of the method according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method for data communication in a redundantly operatable network having a plurality of network nodes (1), wherein between at least two communication partners (2, 3), data are to be transmitted. A predefined request for fail-safe protection of the data transmission is present, and in the network, two or more different redundancy modes (Ma-Mn) are supported. The redundancy modes (N, SWO, E2E, SP) supported in the network, in each case can be communicated, in particular to at least one of the at least two communication partners (2, 3), via an associated virtual network (B VLAN), in which the respective redundancy mode (M1-Mn) can be used. From the redundancy modes (M1-Mn), a suitable redundancy mode (M1-Mn) is automatically selected based on the predefined request for fail-safe protection, and preferably, data between the at least two communication partners (2, 3) are transmitted via the virtual network (B VLAN) associated with the automatically selected redundancy mode (M1-Mn). The invention further relates to a communication device, to a computer program, and to a computer-readable medium.

Description

Beschreibung description
VERFAHREN ZUR DATENKOMMUNIKATION MIT VORGEGEBENER ANFORDERUNG AN DIE AUSFALLSICHERHEIT, KOMMUNIKATIONSGERÄT, COMPUTERPROGRAMM UND METHOD FOR DATA COMMUNICATION WITH SPECIFIC REQUIREMENTS FOR DEFAULT SAFETY, COMMUNICATION DEVICE, COMPUTER PROGRAM AND
COMPUTERLESBARES MEDIUM COMPUTER READABLE MEDIUM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem redundant betreibbaren, insbesondere industriellen Netzwerk mit mehreren Netzwerkknoten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kommunikationsgerät, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium. The invention relates to a method for data communication in a redundantly operable, in particular industrial, network with a plurality of network nodes. Furthermore, the invention relates to a communication device, a computer program and a computer-readable medium.
Insbesondere in industriellen Netzwerken, die beispielsweise eine Vielzahl industrieller Automatisierungsgeräteeines Auto matisierungssystems beispielsweise für eine Fertigungs- oder Prozessautomatisierung miteinander verbinden, stellen Kommu nikationsunterbrechungen ein großes Problem dar. Aufgrund von nicht oder nicht vollständig übermittelte Nachrichten, insbe sondere Datenframes, kann ein Übergang eines Systems in einen sicheren Betriebszustand oder ein Verbleib in einem solche verhindert werden. Im ungünstigsten Fall kann es sogar zu ei nem kompletten Ausfall beispielsweise einer Produktionsanlage bzw. zu einem kostspieligen Stillstand kommen. Communication interruptions are a major problem, particularly in industrial networks, which connect a large number of industrial automation devices of an automation system to one another, for example for manufacturing or process automation. Due to messages that are not or not completely transmitted, in particular data frames, a transition of a system into prevent a safe operating state or remain in such a state. In the worst case, there may even be a complete failure of, for example, a production system or an expensive downtime.
Für die Kommunikation in industriellen Kommunikationsnetzen kommen überwiegend Echtzeit-Kommunikationsprotokolle, wie beispielsweise PROFINET, PROFIBUS oder Real-Time-Ethernet zum Einsatz . Real-time communication protocols such as PROFINET, PROFIBUS or Real-Time Ethernet are mainly used for communication in industrial communication networks.
Um Ausfälle von Kommunikationsverbindungen bzw. -geräten kom pensieren zu können, sind Redundanz gewährleistende Kommuni kationsprotokolle entwickelt worden. Rein beispielhaft seien hier das (Rapid) Spanning Tree Protocol ( (R) STP) und das Me dia Redundancy Protocol (MRP) genannt, über die hoch verfüg bare, redundant betreibbare industrielle Netzwerke erhalten werden können. Durch das Spanning Tree Protocol (STP) , welches in IEEE In order to be able to compensate for failures in communication connections or devices, communication protocols that guarantee redundancy have been developed. The (Rapid) Spanning Tree Protocol ((R) STP) and the Media Redundancy Protocol (MRP) can be mentioned here purely as examples, via which highly available, redundantly operable industrial networks can be obtained. Through the Spanning Tree Protocol (STP), which is in IEEE
802. ID definiert ist, kann eine schleifenfreie Netztopologie sichergestellt werden, indem zu Schleifen führende Mehrfach verbindungen identifiziert werden und eine Netztopologie durch eine Deaktivierung ausgewählter redundanter Verbindun gen in eine Baumtopologie überführt wird. Fällt ein Ausfall einer Verbindung oder eines Netzknotens auf, kann eine Netz- Rekonfiguration durch eine Ermittlung einer neuen Baumtopolo gie unter Berücksichtigung ausgefallener Verbindungen bzw. Komponenten erfolgen. Hierzu tauschen die Netzknoten unterei nander Konfigurationsnachrichten mit Topologie-Informationen aus, die auch als Bridge Protocol Data Units (BPDU) bezeich net werden. Eine Weiterentwicklung des Spanning Tree Proto- cols ist das Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) , welches in IEEE 802.1D-2004 definiert ist. Während beim STP beim Ausfall einer Netzkomponente noch sämtliche Verbindungen unterbrochen werden, bis eine neue Baumtopologie ermittelt ist, fallen beim RSTP nur diejenigen Verbindungen aus, die von einem Aus fall direkt betroffen sind. 802. ID is defined, a loop-free network topology can be ensured by identifying multiple connections leading to loops and converting a network topology into a tree topology by deactivating selected redundant connections. If a connection or a network node fails, a network reconfiguration can be carried out by determining a new tree topology, taking into account failed connections or components. For this purpose, the network nodes exchange configuration messages with one another with topology information, which is also referred to as Bridge Protocol Data Units (BPDU). A further development of the Spanning Tree Protocol is the Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), which is defined in IEEE 802.1D-2004. While all connections in the STP are interrupted when a network component fails until a new tree topology is determined, only those connections fail in the RSTP that are directly affected by a failure.
Insbesondere im industriellen Bereich gilt nach Kenntnisstand der Anmelderin, dass die Netzwerke bisher speziell für die jeweilige Anforderung entworfen werden. Redundanz wird dabei beispielsweise durch zu Ringen verbundene Linien in der Feld ebene gewährleistet. According to the applicant's knowledge, in particular in the industrial sector, the networks have so far been specially designed for the respective requirement. Redundancy is ensured, for example, by lines connected to form rings in the field level.
Bei hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit werden zwei komplett voneinander getrennte Netzwerke aufgebaut, wie gemäß dem Parallel Redundancy Protocol (PRP, siehe beispielsweise IEC62439-3) vorgesehen. Im Gegensatz zu Rekonfigurations basierten Redundanzprotokollen, wie etwa RSTP oder MRP, die bei Fehlern bzw. Ausfällen im Netz immer eine gewisse Um schaltzeit für eine neue Konfigurierung benötigen, bietet PRP den Vorteil, dass im Fehlerfall eines der redundanten Netz werke ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet werden kann. Bei Ringtopologien wird nach Kenntnisstand der Anmelderin be vorzugt das High availability Seamless Redundancy (HSR) Pro tokoll verwendet, welches gemeinsam mit PRP in IEC62439- 3:2016 standardisiert ist. In the event of high demands on reliability, two completely separate networks are set up, as provided for in the Parallel Redundancy Protocol (PRP, see for example IEC62439-3). In contrast to reconfiguration-based redundancy protocols such as RSTP or MRP, which always require a certain switchover time for a new configuration in the event of errors or failures in the network, PRP offers the advantage that continuous operation is guaranteed in the event of an error in one of the redundant networks can. According to the applicant's knowledge, the High availability Seamless Redundancy (HSR) protocol is preferred for ring topologies, which is standardized together with PRP in IEC62439-3: 2016.
In der Regel wird durch die verschiedenen Feldbussysteme Ethernet jeweils so verwendet, dass eine EchtZeitübertragung möglich ist. Um dabei eine Redundanz zu ermöglichen, wurden eigene Redundanzmechanismen eingeführt, wie beispielsweise das High Speed Redundancy Protocol (HRP) für Ringredundanz mit Umschaltung. Usually Ethernet is used so each that a real-Z eitübertragung is possible through the different fieldbus systems. To enable redundancy, separate redundancy mechanisms were introduced, such as the High Speed Redundancy Protocol (HRP) for ring redundancy with switchover.
Der Anmelderin ist bekannt, dass in übergeordneten Netzwerken in der Industrie häufig die Ringtopologie aufgebaut wird. In vermaschten Netzwerken wird in der Regel nur ein Weg akti viert, durch z.B. RSTP, um Schleifen aufzulösen. The applicant is aware that the ring topology is often built up in higher-level networks in industry. In meshed networks, usually only one way is activated, e.g. by RSTP to resolve loops.
Echtzeitdaten können bisher nicht über geroutete Pfade über tragen werden, da PROFINET zwar die Kommunikation über IP be schreibt, diese aber von keinem Hersteller implementiert ist. Until now, real-time data could not be transmitted via routed paths, since PROFINET describes the communication via IP, but this has not been implemented by any manufacturer.
Weiterhin gilt nach Kenntnis der Anmelderin derzeit grund sätzlich, dass für alle Anwendungen in einem Netzwerk momen tan im gesamten Netz nur ein Mechanismus für Redundanz zur Verfügung steht. Dabei muss der verwendete Mechanismus auf die höchste Anforderung ausgelegt werden, was dazu führt, dass selbst für Anwendungen mit niedrigeren Anforderungen stets der für die Anwendung mit den höchsten Anforderungen benötigte Redundanzmechanismus verwendet werden muss. Dies führt zu einem hohen Ressourcenbedarf in den Endgeräten und belegt gegebenenfalls unnötig Ressourcen auf den verwendeten Strecken . Furthermore, as far as the applicant is aware, it currently applies in principle that only one mechanism for redundancy is currently available for all applications in a network in the entire network. The mechanism used must be designed for the highest requirement, which means that even for applications with lower requirements, the redundancy mechanism required for the application with the highest requirements must always be used. This leads to a high resource requirement in the end devices and possibly unnecessarily occupies resources on the routes used.
Bei HSR werden so beispielsweise die Daten für eine Best- Effort-Kommunikation auf jeden Link im Netzwerk übertragen. IP-Anwendungen verwenden überlagert beispielsweise oft TCP, um den Ausfall eines einzelnen Links zu kompensieren, falls ein Paketverlust vermieden werden soll. Durch die Erweiterung von Ethernet in der AVB Task Group (siehe insbesondere IEEE 802.1) ist es möglich, einen Stream (periodische Übertragung von Datenframes) in einem Netzwerk besonders zu schützen und eine Übertragung innerhalb einer gewissen Latenz zu garantieren. Dazu wurde ein Reservierungs protokoll für eine automatische Konfiguration definiert. At HSR, for example, the data for best effort communication is transferred to every link in the network. For example, IP applications often overlay TCP to compensate for the failure of a single link if packet loss is to be avoided. By expanding Ethernet in the AVB Task Group (see in particular IEEE 802.1), it is possible to protect a stream (periodic transmission of data frames) in a network and to guarantee transmission within a certain latency. A reservation protocol for automatic configuration was defined for this.
Durch das Reservierungsprotokoll werden alle zur Datenüber tragung benötigten Netzressourcen, beispielsweise Filter- Database-Einträge (abgekürzt FDB-Einträge) , Queue-Speicher, Linkbandbreite, insbesondere am Sendeport, und/oder weitere Ressourcen an den beteiligten Netzknoten auf dem Übertra gungsweg geprüft und, sofern verfügbar, reserviert. The reservation protocol checks all network resources required for data transmission, for example filter database entries (abbreviated FDB entries), queue memory, link bandwidth, in particular at the send port, and / or other resources at the participating network nodes on the transmission path and, if available, reserved.
Time Sensitive Networking (TSN) bezeichnet eine Reihe von Standards, die den Bridging Standard IEEE 802. IQ um Mechanis men zur Übertragung echtzeitkritischer Daten über Ethernet- Netze erweitert. Zu den genannten Standards gehören bei spielsweise Zeitsynchronisation (IEEE 802. lAS-Rev) , Frame Preemption (IEEE 802.1Qbu) und Reservierung (IEEE 802.1Qca, IEEE 802.1Qcc) sowie weitere Standards. Time Sensitive Networking (TSN) is a series of standards that extends the bridging standard IEEE 802. IQ to include mechanisms for the transmission of real-time-critical data over Ethernet networks. The standards mentioned include, for example, time synchronization (IEEE 802. lAS-Rev), frame preemption (IEEE 802.1Qbu) and reservation (IEEE 802.1Qca, IEEE 802.1Qcc) and other standards.
Insbesondere, damit das Verhalten eines Streams bestimmbar ist, wurden Shaper, etwa der so genannten Credit Based Shaper (abgekürzt CBS, siehe insbesondere IEEE 802.1Qav) eingeführt. Dieser sorgt dafür, dass beim Sendevorgang von Stream-Daten eine gewisse Pause nach jedem Datenframe eingehalten wird. Dadurch kann der nächste Netzwerkknoten, beispielsweise die nächste Bridge auf dem Übertragungsweg sichergehen, dass es keinen Burst von Stream-Daten gibt und die ankommende Daten menge der reservierten Bandbreite entspricht. In particular, so that the behavior of a stream can be determined, shapers, such as the so-called credit-based shapers (abbreviated to CBS, see in particular IEEE 802.1Qav), were introduced. This ensures that there is a certain pause after each data frame when sending stream data. This enables the next network node, for example the next bridge on the transmission path, to ensure that there is no burst of stream data and that the incoming data amount corresponds to the reserved bandwidth.
Insbesondere durch TSN und die eingeführten Shaper und die damit verbundene bevorzugte Behandlung von Streams wird eine gesicherte Übertragung mit bekannter Übertragungszeit sicher gestellt. Durch die Weiterentwicklung von Ethernet in der IEEE stehen nun auch weitere Mechanismen zur Weiterleitung zur Verfügung. Nach Kenntnis der Anmelderin muss jedoch bisher vorab konfi guriert werden, welches Redundanzverfahren im Netzwerk ver wendet wird, und die Hardware muss entsprechend ausgewählt werden, damit die Anwendungsanforderungen erfüllt werden. Der Anmelderin ist bekannt, dass dies bisher auf der Auslegung von AVB für den Heimnetzwerkbereich basiert, wo physikalisch keine Redundanz vorhanden ist, oder durch RSTP eine Umschal tung erfolgt und ein kurzzeitiger Ausfall aller Kommunikation toleriert wird. A secure transmission with a known transmission time is ensured in particular by TSN and the introduced shapers and the associated preferred treatment of streams. Due to the further development of Ethernet in the IEEE, further mechanisms for forwarding are now available. To the knowledge of the applicant, however, it has so far been necessary to configure in advance which redundancy method is used in the network, and the hardware must be selected accordingly so that the application requirements are met. The applicant is aware that so far this has been based on the design of AVB for the home network area, where there is no physical redundancy, or a switchover takes place through RSTP and a brief failure of all communication is tolerated.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfin dung darin, ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem re dundant betreibbaren, insbesondere industriellen Netzwerk an zugeben, mit dem eine hohe Ausfallsicherheit bei gleichzeitig besonders effizienter Nutzung verfügbarer Ressourcen möglich wird. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignetes Gerät anzugeben . Based on this, the object of the present invention is to provide a method for data communication in a redundant operable, in particular industrial network, with which a high level of reliability is possible while at the same time particularly efficient use of available resources. In addition, it is an object of the invention to provide a device which is suitable for carrying out such a method.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem redundant betreibbaren, insbeson dere industriellen Netzwerk mit mehreren Netzwerkknoten, wo bei zwischen wenigstens zwei Kommunikationspartnern, insbe sondere in Form von Endgeräten, Daten bevorzugt im Rahmen ei ner und/oder für eine Anwendung übertragen werden sollen, wo bei eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsicherheit der Datenübertragung besteht, und in dem Netzwerk zwei oder mehr verschiedene Redundanzmodi unterstütz werden, The first-mentioned object is achieved by a method for data communication in a redundantly operable, in particular industrial network with a plurality of network nodes, where data is preferably transmitted in the context of and / or for an application between at least two communication partners, in particular in the form of terminal devices where there is a given requirement for the reliability of data transmission and two or more different redundancy modes are to be supported in the network,
bei dem in which
- die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi jeweils mit einem zugehörigen virtuellen Netzwerk, in dem der jewei lige Redundanzmodus verwendet werden kann, insbesondere wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunikations partner mitgeteilt werden, the redundancy modes supported in the network are each communicated to an associated virtual network in which the respective redundancy mode can be used, in particular to at least one of the at least two communication partners,
- aus den Redundanzmodi automatisch ein im Lichte der vor gegebenen Anforderung an die Ausfallsicherheit passender Redundanzmodus ausgewählt wird, und - bevorzugt Daten zwischen den wenigstens zwei Kommunika tionspartnern über das zu dem automatisch ausgewählten Redundanzmodus gehörige virtuelle Netzwerk übertragen werden . - from the redundancy modes, a suitable redundancy mode is automatically selected in the light of the given requirements for the reliability, and - Preferably data between the at least two communication partners are transmitted via the virtual network belonging to the automatically selected redundancy mode.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht mit ande ren Worten darin, in einem insbesondere industriellen Netz werk mehrere verschiedene Redundanzmodi zu unterstützen, und diese nebst zugehörigen virtuellen Netzwerken, in welchen diese verwendet werden können, mitzuteilen, bevorzugt wenigs tens einem der beteiligten Kommunikationspartner. In other words, the basic idea of the present invention is to support a number of different redundancy modes in a particularly industrial network, and to communicate these along with associated virtual networks in which they can be used, preferably at least one of the communication partners involved.
Jedem Redundanzmodus ist bevorzugt wenigstens ein, insbeson dere genau ein virtuelles Netzwerk, insbesondere Basis VLAN bzw. wenigstens eine, insbesondere genau eine Basis VID zuge ordnet . Each redundancy mode is preferably assigned at least one, in particular exactly one virtual network, in particular base VLAN or at least one, in particular exactly one base VID.
Bei den verschiedenen, zu dem jeweiligen Redundanzmodus gehö rigen virtuellen Netzwerken handelt es sich bevorzugt um Ba sis VLANs (englisch: Base VLANs) , insbesondere im Sinne von IEEE 808. IQ, bzw. die verschiedenen, zu dem jeweiligen Redun danzmodus gehörigen virtuellen Netzwerke sind bevorzugt je weils durch eine Basis VLAN (englisch: Base VLAN) und/oder Basis VID (englisch Base VID) repräsentiert und/oder identi fizierbar und/oder definiert. The different virtual networks belonging to the respective redundancy mode are preferably base VLANs (English: Base VLANs), in particular in the sense of IEEE 808. IQ, or the different virtual networks belonging to the respective redundancy mode preferably each represented and / or identifiable and / or defined by a base VLAN (base VLAN) and / or base VID (base VID).
Aus den erfindungsgemäß mitgeteilten Redundanzmodi wird auto matisch ein im Lichte der vorgegebenen Anforderung der bzw. der jeweiligen Anwendung passender Modus ausgewählt und es erfolgt zweckmäßigerweise die Datenübertragung zwischen den beteiligten Kommunikationspartnern über das wenigstens eine zu dem ausgewählten Modus gehörige virtuelle Netzwerk, insbe sondere Basis VLAN bzw. Basis VID. From the redundancy modes communicated according to the invention, a mode which is suitable in the light of the specified requirement of the respective application is selected automatically and the data is expediently transferred between the communication partners involved via the at least one virtual network belonging to the selected mode, in particular a special VLAN or base VID basis.
Die Mitteilung der Redundanzmodi nebst zugehöriger virtueller Netzwerke, insbesondere Base VLANs bzw. Basis VIDs, kann bei spielsweise über Versendung von Nachrichten mit entsprechen dem Inhalt erfolgen. Es sei angemerkt, dass auch ein Modus, in dem keine Ausfall sicherheit geboten wird, einen Redundanzmodus im Sinne der vorliegenden Anmeldung darstellt, insbesondere einen Redun danzmodus mit null Redundanz bzw. einen Modus, der keine Re dundanz bietet. Ein Netzwerk, welches beispielsweise einen Modus unterstützt bzw. in dem ein Modus vorgesehen bzw. im plementiert ist, in welchem Redundanz gewährleistet wird, und ein Modus, in dem keine Redundanz gewährleistet wird, stellt ein Netzwerk dar, in dem zwei Redundanzmodi unterstützt wer den bzw. vorgesehen bzw. implementiert sind. The redundancy modes and associated virtual networks, in particular base VLANs or base VIDs, can be communicated, for example, by sending messages with the corresponding content. It should be noted that even a mode in which no failure safety is offered represents a redundancy mode in the sense of the present application, in particular a redundancy mode with zero redundancy or a mode that does not offer redundancy. A network that supports, for example, a mode or in which a mode is provided or implemented in which redundancy is guaranteed, and a mode in which no redundancy is guaranteed represents a network in which two redundancy modes are supported or are provided or implemented.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise macht es möglich, dass eine Anwendung bzw. in dem Falle, dass mehrere Anwendungen ein Netzwerk nutzen wollen, jede Anwendung ihre Anforderung an die Kommunikation mitteilt. Vom Netzwerk selbst können die vorhandenen Fähigkeiten bezüglich der Redundanz beschrieben werden. Durch ein Mapping kann dann ein bzw. der für die bzw. die jeweilige Anwendung ausreichende Redundanzmodus gezielt ausgewählt werden. Im Ergebnis kann nur der wirklich von der jeweiligen Anwendung benötigte Mechanismus verwendet werden. So können im Netzwerk Ressourcen gespart werden. Insbesondere wird entweder der Einsatz eines schwächeren Netzwerkes zur Erfüllung aller Anforderungen möglich, oder der Einsatz wei terer Anwendungen im gleichen Netzwerk, da noch Ressourcen zur Verfügung stehen. The procedure according to the invention makes it possible for an application or, in the event that several applications want to use a network, to communicate each application its request for communication. The existing redundancy capabilities can be described by the network itself. Mapping can then be used to select a redundancy mode that is sufficient for the respective application. As a result, only the mechanism that is really needed by the application can be used. This saves resources in the network. In particular, either the use of a weaker network to meet all requirements is possible, or the use of other applications in the same network, since resources are still available.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Betrieb von Anwendung (en) und Netzwerk entkoppelt ist. Das Netzwerk kann unabhängig von der bzw. den Anwendungen aufgerüstet und ver ändert werden. Falls die Anwendung (en) geänderte Anforderun gen stellt bzw. stellen, können diese ebenfalls unabhängig vom Netzwerk eingestellt werden. Bei der Inbetriebnahme, ins besondere bei dem Aufbau von Streams für eine echtzeitfähige, gesicherte Datenübertragungen, erfolgt dann anhand der neu eingeführten Beschreibung der Netzwerkfähigkeiten ein Mapping auf die vom Netzwerk zur Verfügung gestellten Redundanzmecha nismen bzw. -modi . Bei den Daten, die zwischen den beteiligten Kommunikations partnern, die bevorzugt durch Endgeräte gegeben sind, über tragen werden sollen, handelt es sich bevorzugt um von einem oder mehreren Sensoren einer Automatisierungsanlage erfasste Sensordaten und/oder Stellwerte für einen oder mehrere Akto ren einer solchen. Bei den Kommunikationspartnern kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere insbesondere spei cherprogrammierbare Steuerungen und/oder IO-Geräte oder der gleichen handeln. Another advantage of the invention is that the operation of application (s) and network is decoupled. The network can be upgraded and changed regardless of the application or applications. If the application (s) has changed requirements, they can also be set independently of the network. During commissioning, in particular when setting up streams for real-time, secure data transmission, the newly introduced description of the network capabilities is then used to map the redundancy mechanisms or modes provided by the network. The data that are to be transmitted between the communication partners involved, which are preferably given by terminal devices, are preferably sensor data and / or control values for one or more actuators of one of these that are detected by an automation system. The communication partners can be, for example, one or more in particular programmable logic controllers and / or IO devices or the like.
Unter Endgeräten sind insbesondere in an sich bekannter Weise Geräte zu verstehen, die in einem Netzwerk eine initiale Quelle und/oder ein finales Ziel von Daten, insbesondere Da tenframes darstellen, die in dem Netzwerk übertragen werden bzw. zu übertragen sind. Es handelt sich bevorzugt um Endge räte (end stations) im Sinne von IEEE802.1Q. End devices are to be understood in particular in a manner known per se to be devices which represent an initial source and / or a final destination of data, in particular data frames, in a network, which are transmitted or are to be transmitted in the network. They are preferably end stations in the sense of IEEE802.1Q.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise für den Fall, dass mehrere Anwendungen ein (physikalisches) Netzwerk nutzen möchten bzw. müssen. The procedure according to the invention is particularly advantageous in the event that several applications want or need to use a (physical) network.
Entsprechend zeichnet sich eine weitere bevorzugte Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch aus, dassAccordingly, a further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that
- für mehrere Anwendungen und/oder im Rahmen mehrerer An wendungen Daten zwischen jeweils wenigstens zwei zu der jeweiligen Anwendung gehörigen Kommunikationspartnern übertragen werden sollen, wobei für jede Anwendung eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsicherheit der Da tenübertragung besteht, und - For several applications and / or in the context of several applications, data are to be transmitted between at least two communication partners belonging to the respective application, wherein there is a predetermined requirement for the reliability of the data transmission for each application, and
- für jede Anwendung aus den unterstützten Redundanzmodi automatisch ein im Lichte der zu der jeweiligen Anwen dung gehörigen Anforderung an die Ausfallsicherheit pas sender Redundanzmodus ausgewählt wird. - For each application, a redundancy mode is automatically selected from the supported redundancy modes in the light of the requirement for failure safety that belongs to the respective application.
Bevorzugt werden dann Daten zwischen den zu jeder Anwendung gehörigen Kommunikationspartnern über das zu dem jeweils aus- gewählten Redundanzmodus gehörige virtuelle Netzwerk übertra gen . Data is then preferred between the communication partners belonging to each application via the transmit selected virtual network for the selected redundancy mode.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass für verschiedene Anwen dungen im Netzwerk verschiedene Redundanzmodi automatisch ausgewählt und benutzt werden. Furthermore, it can be provided that different redundancy modes are automatically selected and used for different applications in the network.
Die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi nebst den zugehö rigen virtuellen Netzwerken werden bevorzugt wenigstens einem der Kommunikationspartner der oder der j eweiligen/j eder An wendung mitgeteilt. Besonders bevorzugt erfolgt die Mittei lung an einen oder den einen den Sender darstellenden Kommu nikationspartner (Talker) und/oder an einen oder den einen den Sender darstellenden Kommunikationspartner. The redundancy modes supported in the network, in addition to the associated virtual networks, are preferably communicated to at least one of the communication partners of the respective application. The message is particularly preferably sent to one or the communication partner (talker) representing the transmitter and / or to one or the communication partner representing the transmitter.
Bevorzugt ist wenigstens einem Redundanzmodus einen bestimm ten Redundanzmechanismus bzw. ein bestimmtes Redundanzverfah ren zugeordnet bzw. schließt wenigstens ein Redundanzmodus einen bzw. ein solches ein. Besonders sind mehreren Redun danzmodi jeweils Redundanzmechanismus bzw. Redundanzverfahren zugeordnet. Rein beispielhaft für Redundanzmechanismen bzw. Redundanzverfahren seien Ende-zu-Ende-, Switchover-, also Um schalte-, und/oder Segmentschutz-Redundanzmechanismen bzw. - verfahren genannt. At least one redundancy mode is preferably assigned a specific redundancy mechanism or a specific redundancy method, or at least one redundancy mode includes one or such. In particular, several redundancy modes are each assigned to the redundancy mechanism or redundancy method. Purely by way of example for redundancy mechanisms or redundancy methods, end-to-end, switchover, ie switching, and / or segment protection redundancy mechanisms or methods are mentioned.
Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens einem Redun danzmodus kein Redundanzmechanismus bzw. kein Redundanzver fahren zugeordnet ist bzw. wenigstens ein Redundanzmodus kei nen bzw. kein solche einschließt, was dann insbesondere we nigstens einen Redundanzmodus mit null Redundanz bzw. ohne Redundanz darstellt. It can also be provided that at least one redundancy mode is not assigned a redundancy mechanism or method, or at least one redundancy mode is not or does not include such, which then in particular represents at least one redundancy mode with zero redundancy or without redundancy.
Es kann sein, dass einer oder mehrere Redundanzmodi durch ein bestimmtes Redundanzverfahren bzw. einen bestimmten Redun danzmechanismus oder das Fehlen eines solchen gegeben bzw. definiert sind. Es ist jedoch auch möglich, dass einer oder mehrere Redundanzmodi neben einem Redundanzverfahren bzw. - mechanismus, wie etwa Switchover, Ende-zu-Ende oder Segment- schütz, bzw. dem Fehlen eines solchen, zusätzliche Funktionen und/oder Aspekte einschließen. It may be that one or more redundancy modes are given or defined by a specific redundancy method or a specific redundancy mechanism or the lack thereof. However, it is also possible that one or more redundancy modes in addition to a redundancy method or mechanism, such as switchover, end-to-end or segment protection, or the lack of such, include additional functions and / or aspects.
Beispiele für zusätzliche Funktionen sind eine Auto- Reparaturfunktion und/oder die Notwendigkeit einer Registrie rung von MAC-Adressen und/oder eine Unterstützung einer Frame Replikation und Eliminierung durch zumindest einige Netzwerk knoten, insbesondere gemäß IEE802.1CB. Examples of additional functions are an auto repair function and / or the need for registration of MAC addresses and / or support for frame replication and elimination by at least some network nodes, in particular in accordance with IEE802.1CB.
So kann sich beispielweise ein erster in einem Netzwerk un terstützter Redundanzmodus dadurch auszeichnen, dass in die sem ein Switchover-Redundanzverfahren verwendet wird bzw. werden kann und eine Auto-Reparaturfunktion, insbesondere im Falle eines Fehlers oder Defektes eines Netzwerkknotens, greift, und dass es nötig ist, MAC-Adressen zu registrieren. Ein zweiter Redundanzmodus kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass in diesem ein Ende-zu-Ende-For example, a first redundancy mode supported in a network can be characterized in that a switchover redundancy method is or can be used in it and an auto-repair function takes effect, in particular in the event of a fault or defect in a network node, and that it is necessary to register MAC addresses. A second redundancy mode can, for example, be characterized in that an end-to-end
Redundanzverfahren bzw. -mechanismus genutzt wird bzw. werden kann, und eine Auto-Reparaturfunktion greift, es jedoch nicht nötig ist, MAC-Adressen zu registrieren. Weitere Redundanzmo di können sich durch weitere Kombinationen aus Redundanzver fahren und etwaigen zusätzlichen Funktionen auszeichnen, oder auch dadurch, dass sie kein Redundanzverfahren einschließen, jedoch andere Funktionen. Redundancy method or mechanism is or can be used, and an auto repair function takes effect, but it is not necessary to register MAC addresses. Further redundancy modes can be distinguished by further combinations of redundancy processes and any additional functions, or also by the fact that they do not include a redundancy method, but other functions.
Bei einem Netzwerk, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, handelt es sich bevorzugt um ein Ethernet basiertes bzw. Ethernet-fähiges Netzwerk, bevorzugt im Sinne von IEEE802.3. A network in which the method according to the invention is carried out is preferably an Ethernet-based or Ethernet-capable network, preferably in the sense of IEEE802.3.
Es sei angemerkt, dass unter einem Netzwerk ohne weitere Be zeichnung ein physikalisches Netzwerk zu verstehen ist. In einem physikalischen Netzwerk können in hinlänglich bekannter Weise eines oder auch mehrere virtuelle Netzwerke eingerich tet werden bzw. sein. It should be noted that a network is to be understood as a physical network without further designation. One or more virtual networks can be set up in a physical network in a well known manner.
Insbesondere bei Ethernet findet die Unterscheidung mehrerer virtueller Netzwerke in einem physikalischen Netzwerk übli- cherweise durch zu dem jeweiligen virtuellen Netzwerk gehöri ge IDs, insbesondere VLAN-IDs, die auch kurz als VIDs be zeichnet werden, statt. With Ethernet in particular, the distinction between several virtual networks in a physical network is usually usually by IDs belonging to the respective virtual network, in particular VLAN IDs, which are also referred to as VIDs for short.
Bei den virtuellen Netzwerken, in denen der jeweilige Redun danzmodus verwendet werden kann, handelt es sich bevorzugt um so genannten Basis virtuelle Netzwerke bzw. Base VLANs oder Base VIDs, insbesondere im Sinne von IEEE802.1Q, denen je weils eine oder mehrere ID(s), insbesondere VID(s) zugeordnet sind . The virtual networks in which the respective redundancy mode can be used are preferably so-called basic virtual networks or base VLANs or base VIDs, in particular in the sense of IEEE802.1Q, each of which has one or more IDs (see ), in particular VID (s).
Zweckmäßiger Weise ist für jeden unterstützten Redundanzmodus wenigstens ein, bevorzugt genau ein virtuelles (Base) Netz werk administrativ vorhanden. Wird das zu dem jeweiligen Ba sis VLAN gehörige virtuelle Netzwerk für die Datenübertragung genutzt, greift automatisch der zu dem jeweiligen Basis VLAN gehörige Weiterleite-Mechanismus, bevorzugt gemäß IEEE802.1Q, und es wird der damit verbundene Redundanzmodus bzw. zu die sem (ggf.) gehöriger Redundanzmechanismus bzw. das zu diesem (ggf.) gehörige Redundanzverfahren verwendet. Gemäß Appropriately, at least one, preferably exactly one virtual (base) network is administratively available for each supported redundancy mode. If the virtual network belonging to the respective base VLAN is used for data transmission, the forwarding mechanism belonging to the respective basic VLAN automatically takes effect, preferably according to IEEE802.1Q, and the associated redundancy mode or this (if applicable ) associated redundancy mechanism or the redundancy procedure associated with this (if applicable). According to
IEEE802.1Q ist jeder VID genau eine Base VID zugeordnet, wel che den Weiterleite-Mechanismus definiert. Im IEEE 802.1 Q Standard sind dies insbesondere STP, RSTP, MSTP und die Wei- terleite-Entwicklungen Shortest Path Bridging (SPB) . Jedem virtuellen Netzwerk wird so über die zugehörige Basis VLAN ein zugehöriger Mechanismus zur Weiterleitung zugeordnet, der als Basis für einen Redundanzmodus dient. According to IEEE802.1Q, each VID is assigned exactly one base VID, which defines the forwarding mechanism. In the IEEE 802.1 Q standard, these are in particular STP, RSTP, MSTP and the forwarding developments Shortest Path Bridging (SPB). Each virtual network is assigned an associated forwarding mechanism via the associated base VLAN, which serves as the basis for a redundancy mode.
Insbesondere gilt, dass in dem jeweiligen virtuellen Netzwerk der zugehörige Redundanzmodus konfiguriert ist. In particular, the associated redundancy mode is configured in the respective virtual network.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung werden die unterstütz ten Redundanzmodi und zugehörigen virtuellen Netzwerke in Form von Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren übermittelt. Die Übermittlung der unterstützten Redundanzmodi und zugehörigen virtuellen Netzwerke in Form von Netzwerk-Verfügbarkeits- Vektoren erfolgt bevorzugt an wenigstens einen der wenigstens zwei Kommunikationspartner, die zu der bzw. der jeweiligen Anwendung gehören. In a particularly preferred embodiment, the supported redundancy modes and associated virtual networks are transmitted in the form of network availability vectors. The supported redundancy modes and associated virtual networks in the form of network availability vectors are preferably transmitted to at least one of the at least one two communication partners belonging to the respective application.
Die Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren können im Englischen auch als Network-Availability-Vector bezeichnet und mit NAV abgekürzt werden. Bei den Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren (NAVs) handelt es sich bevorzugt um Bit-Vektoren, die in an sich bekannter Weise durch eine Folge von Bits mit zugewiese ner Bedeutung gegeben sind. The network availability vectors can also be referred to as network availability vector and abbreviated to NAV. The network availability vectors (NAVs) are preferably bit vectors which are given in a manner known per se by a sequence of bits with assigned meaning.
Es kann vorgesehen sein, dass die NAVs für sämtliche verfüg baren Redundanzmodi in einem Paket hintereinander als TLV (Type Length Value) gesendet werden. Selbstverständlich ist auch möglich, dass für jeden NAV ein Paket gesendet wird oder jeweils nur einige NAVs in einem Paket zusammengefasst sind. It can be provided that the NAVs for all available redundancy modes are sent in a packet in succession as TLV (Type Length Value). Of course, it is also possible that a packet is sent for each NAV or only a few NAVs are combined in one packet.
Werden die Fähigkeiten vom Netzwerk in einem bzw. mehreren Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren (NAVs) beschrieben, ist wei terhin bevorzugt vorgesehen, dass jeder Netzwerk- Verfügbarkeits-Vektor die Angabe wenigstens eines Redundanz mechanismus bzw. Redundanzverfahrens oder eine Angabe, dass ein solcher fehlt, insbesondere in Form eines den Mechanismus bzw. das Verfahren oder das Fehlen eines solchen repräsentie renden Bit-Wertes und bevorzugt eine Angabe, ob eine Auto- Reparaturfunktion für den Fall eines Ausfalls insbesondere eines Netzwerkknotens aktiviert ist oder nicht, und/oder ob eine Registrierung von MAC-Adresse notwendig ist oder nicht, umfasst . If the capabilities of the network are described in one or more network availability vectors (NAVs), it is further preferably provided that each network availability vector specifies at least one redundancy mechanism or redundancy method or indicates that such is missing , in particular in the form of a bit value representing the mechanism or the method or the lack of such a bit value, and preferably an indication of whether or not an auto repair function is activated in the event of a failure, in particular of a network node, and / or whether a registration of MAC address is necessary or not.
Rein beispielhaft sei für eine Bitfolge genannt, dass bei spielsweise ein Bit eines entsprechenden Vektors angibt, ob eine Registrierung von MAC-Adresse notwendig ist oder nicht, beispielsweise zwei darauf folgende Bits insgesamt vier ver schiedene Redundanzmechanismen bzw. Redundanzverfahren reprä sentieren können, und ein darauf folgendes Bit angibt, ob ei ne Autoreparaturfunktion aktiviert oder deaktiviert ist. Da bei kann beispielsweise ein 0-Bit anzeigen, dass keine solche Funktion unterstützt wird, bzw. eine solche deaktiviert ist, und ein 1-Bit das Bestehen bzw. aktiviert sein einer solchen Funktion mitteilen. Gleiches gilt für die Notwendigkeit der Registrierung von MAC-Adressen . As a purely exemplary example, it should be mentioned for a bit sequence that, for example, a bit of a corresponding vector indicates whether or not a registration of a MAC address is necessary, for example two bits following it can represent a total of four different redundancy mechanisms or redundancy methods, and one thereon The following bit indicates whether an auto repair function is activated or deactivated. For example, a 0 bit can indicate that no such function is supported or one is deactivated, and a 1-bit to indicate the existence or being activated of such a function. The same applies to the need to register MAC addresses.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mitgeteilt wird, ob zu mindest einige der Netzwerkknoten eine Frame Replikation und Eliminierung, insbesondere gemäß IEEE802.1CB, unterstützen. Eine entsprechende Mitteilung bzw. entsprechende Mitteilungen ergehen bevorzugt an wenigstens einen der wenigstens zwei Kommunikationspartner der oder jeder Anwendung. It can also be provided that it is stated whether at least some of the network nodes support frame replication and elimination, in particular in accordance with IEEE802.1CB. A corresponding notification or notices are preferably sent to at least one of the at least two communication partners of the or each application.
Dann kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Netzwerk- Verfügbarkeits-Vektoren die Information umfassen, ob zumin dest einige der Netzwerkknoten eine Frame Replikation und Eliminierung unterstützen oder nicht. Beispielsweise kann we nigstens ein weiteres Bitfeld in dem Vektor bzw. den Vektoren vorgesehen sein, beispielsweise vor dem Bitfeld für die Not wendigkeit der Registrierung von MAC-Adressen. Über ein Bit von 0 oder 1 kann dann angegeben wird, ob die Frame Replika tion und Eliminierung (abgekürzt FRER für Frame Replication and Elimination for Reliability. Siehe insbesondere IEEE802.1 CB) nicht unterstützt wird bzw. möglich ist, oder dies der Fall ist. Then it can further be provided that the network availability vectors include the information as to whether at least some of the network nodes support frame replication and elimination or not. For example, at least one further bit field can be provided in the vector or vectors, for example in front of the bit field for the need to register MAC addresses. A bit of 0 or 1 can then be used to indicate whether frame replication and elimination (abbreviated FRER for Frame Replication and Elimination for Reliability. See in particular IEEE802.1 CB) is not supported or possible, or is it the case .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass wenigstens einem der zwei Kommunikationspartner der oder jeder Anwendung mitgeteilt wird, ob wenigstens ein weiterer der wenigstens zwei Kommunikationspartner der oder der jewei ligen Anwendung eine Frame Replikation und Eliminierung, ins besondere gemäß In a further advantageous embodiment, it can be provided that at least one of the two communication partners of the or each application is informed whether at least one of the at least two communication partners of the or the respective application is performing frame replication and elimination, in particular in accordance with
IEEE802.1CB unterstützt. Besonders bevorzugt wird wenigstens einem sendenden Kommunikationspartner, welcher Daten an we nigstens einen empfangenden Kommunikationspartner senden möchte, mitgeteilt, ob der wenigstens eine empfangende Kommu nikationspartner eine Frame Replikation und Eliminierung un terstützt oder nicht. Wird die Frame Replikation und Eliminierung seitens des Emp fängers, also der Datensenke bzw. dem Ziel unterstützt, ist eine solche durch die Netzwerkknoten, über welche die Frames zu dem Empfänger weitergeleitet werden, nicht erforderlich. Dies insbesondere aus dem Grunde, dass die Eliminierung bzw. das Herausfiltern oder auch das Verwerfen von aus Redundanz gründen duplizierten Frames dann unmittelbar bei dem bzw. durch den Empfänger erfolgen kann. Wird diese Funktion von einem Empfänger nicht unterstützt, muss in der Regel spätes tens der letzte Netzwerkknoten vor dem Empfänger, der auch als empfangsseitiger Randknoten bezeichnet bzw. betrachtet werden kann, aus Redundanzgründen replizierte bzw. duplizier te Frames eliminieren, um Probleme zu vermeiden. IEEE802.1CB supported. Particularly preferably, at least one sending communication partner who wants to send data to at least one receiving communication partner is informed whether the at least one receiving communication partner supports frame replication and elimination or not. If frame replication and elimination is supported by the recipient, that is to say the data sink or the destination, this is not necessary by the network nodes via which the frames are forwarded to the recipient. This is particularly due to the fact that the elimination or the filtering out or also the discarding of duplicate frames based on redundancy can then be carried out directly at or by the recipient. If this function is not supported by a receiver, the last network node in front of the receiver, which can also be referred to as a receiving node on the receiving side, has to eliminate replicated or duplicated frames for redundancy reasons in order to avoid problems.
Es sei angemerkt, dass insbesondere im Rahmen von AVB und TSN Sender auch als Talker und Empfänger als Listener bezeichnet werden . It should be noted that, in particular in the context of AVB and TSN, transmitters are also referred to as talkers and receivers as listeners.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass die zu den unterstützten Redundanzmodi gehörigen virtuellen Netzwerke bevorzugt zusammen mit einer oder mehreren IDs, insbesondere VIDs, bevorzugt wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartner der oder je der Anwendung als Type-Length-Values , insbesondere Konfigura- tions-Type-Length-Values übermittelt werden. In a further development of the method according to the invention, it can further be provided that the virtual networks belonging to the supported redundancy modes preferably together with one or more IDs, in particular VIDs, preferably at least one of the at least two communication partners of or depending on the application as type-length values, in particular Configuration type length values are transmitted.
Diese Form hat sich als besonders geeignet erwiesen. Bevor zugt erfolgt die Übermittlung zusammen mit der Information über die zu dem jeweiligen virtuellen Netzwerk, insbesondere Base VLAN gehörigen Redundanzmodus. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn einem Bit-Vektor mit einer Informati on über einen verfügbaren Redundanzmodus das zugehörige vir tuelle Netzwerk, insbesondere Base VLAN, in dem der Modus verwendet werden kann, bevorzugt zusammen mit der einen oder den mehreren zum virtuellen Netzwerk gehörigen IDs, insbeson dere VID(s), über einen bzw. in einem dem Bit-Vektor insbe sondere nachfolgenden TLV übermittelt wird. Ein Bit-Vektor mit der Angabe eines Redundanzmodus mit nach gestellten TLV mit der Information über ein zugehöriges vir tuelles Netzwerk, insbesondere Base VLAN nebst zu diesem ge höriger ID bzw. IDs kann beispielsweise als Teil einer LLDP- Nachricht übermittelt werden bzw. eine solche bilden. This form has proven to be particularly suitable. The transmission is preferably carried out together with the information about the redundancy mode belonging to the respective virtual network, in particular Base VLAN. It has proven to be particularly advantageous if the associated virtual network, in particular Base VLAN, in which the mode can be used, preferably together with the one or more belonging to the virtual network, if a bit vector with information about an available redundancy mode IDs, in particular VID (s), are transmitted via or in a TLV following the bit vector in particular. A bit vector with the specification of a redundancy mode with a TLV after it with the information about an associated virtual network, in particular Base VLAN along with IDs or IDs belonging to it, can be transmitted, for example, as part of an LLDP message or form one .
Weiterhin bevorzugt werden zusammen mit den zu den verschie denen Redundanzmodi gehörigen virtuellen Netzwerken zu den virtuellen Netzwerken gehörige IDs, insbesondere VLAN IDs bzw. VIDs mitgeteilt. Furthermore, preferably together with the virtual networks belonging to the various redundancy modes, IDs belonging to the virtual networks, in particular VLAN IDs or VIDs, are communicated.
Es sei angemerkt, dass zu einem virtuellen Netzwerk, insbe sondere Basis VLAN bzw. Base VLAN, entweder nur eine ID, ins besondere VLAN ID bzw. VID, gehören kann oder auch mehrere IDs, insbesondere VLAN IDs bzw. VIDs, gehören können. Gehören mehrere IDs zu einem virtuellen Netzwerk, werden diese zweck mäßigerweise alle entweder zusammen mit dem entsprechenden Redundanzmodus und dem virtuellen Netzwerk mitgeteilt oder aber diese Information wird auf anderem Wege erhalten, bei spielsweise von einem zentralen Konfigurator oder derglei chen. Gemäß IEEE 802.1 Q ist jeder VID eindeutig eine Base VLAN zugeordnet. Die Konfiguration der Zuordnung kann bei spielsweise durch die standardisierten Management Objekte er folgen. Mehrere IDs werden insbesondere dann vorliegen, wenn für einen Redundanzmodus mehrere insbesondere zumindest ab schnittsweise disjunkte Pfade bevorzugt simultan für die Wei teleitung von Datenframes genutzt werden. Dann gehört bevor zugt zu jedem Pfad eine eigene VID über welche insbesondere die Weiterleitung gesteuert werden kann bzw. gesteuert wird. It should be noted that a virtual network, in particular base VLAN or base VLAN, can either include only one ID, in particular VLAN ID or VID, or can also include several IDs, in particular VLAN IDs or VIDs. If several IDs belong to a virtual network, these are expediently all communicated either together with the corresponding redundancy mode and the virtual network, or this information is obtained in another way, for example from a central configurator or the like. According to IEEE 802.1 Q, each VID is clearly assigned a base VLAN. The configuration of the assignment can follow, for example, the standardized management objects. A number of IDs will be present in particular if, for a redundancy mode, a number of paths, in particular disjoint paths, at least in sections, are preferably used simultaneously for the forwarding of data frames. Then, each path has its own VID, which in particular can be used to control or control forwarding.
Als besonders geeignet hat sich erwiesen, dass die im Netz werk unterstützten Redundanzmodi und insbesondere die zugehö rigen virtuellen Netzwerke von wenigstens einem bevorzugt al len Netzwerkknoten mitgeteilt werden, insbesondere über ein Protokoll, welches dazu geeignet ist, Nachrichten zwischen benachbarten Netzwerkgeräten auszutauschen. Als Protokoll kommt hier beispielsweise das Link Layer Discovery Protocol (LLDP) , insbesondere gemäß IEEE802.1AB, in Frage und/oder ein Reservierungsprotokoll, bevorzugt das Stream Reservation Pro- tocol (SRP) , insbesondere gemäß IEEE 802.1 Q, und/oder MSRP oder dergleichen. It has proven to be particularly suitable that the redundancy modes supported in the network and in particular the associated virtual networks are communicated by at least one preferably all network node, in particular via a protocol which is suitable for exchanging messages between adjacent network devices. The link layer discovery protocol (LLDP), in particular in accordance with IEEE802.1AB, can be used as a protocol and / or for example Reservation protocol, preferably the Stream Reservation Protocol (SRP), in particular according to IEEE 802.1 Q, and / or MSRP or the like.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer, insbe sondere alle Netzwerkknoten periodisch Nachrichten aussenden, mit denen jeweils wenigstens einer, bevorzugt genau einer der unterstützten Redundanzmodi zusammen mit dem zugehörigen vir tuellen Netzwerk mitgeteilt wird. Entsprechende Informations weitergabe kann wiederum in Form von Netzwerk-Verfügbarkeits- Vektoren erfolgen, die Teil von Nachrichten sein können, die im Rahmen entsprechender Protokolle gesendet werden oder auch eigene Nachrichten darstellen. Furthermore, it can be provided that at least one, in particular all network nodes periodically send messages with which at least one, preferably exactly one of the supported redundancy modes is communicated together with the associated virtual network. Corresponding information transfer can in turn take place in the form of network availability vectors, which can be part of messages that are sent in the context of appropriate protocols or also represent own messages.
Es sei angemerkt, dass auch nicht ausgeschlossen ist, dass die Kommunikationspartner, insbesondere Endgeräte die Infor mation über verfügbare Redundanzmodi und zugehörigen virtuel len Netzwerke von anderer Stelle als einem oder mehreren Netzwerknoten erhalten. Diese kann beispielsweise auch von einem insbesondere zentralen Konfigurator kommen. It should be noted that it is also not excluded that the communication partners, in particular terminals, receive the information about available redundancy modes and associated virtual networks from a location other than one or more network nodes. This can also come from a central configurator, for example.
Entsprechend zeichnet sich eine weitere Ausführungsform dadurch aus, dass die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi und insbesondere die zugehörigen virtuellen Netzwerke von ei ner bevorzugt zentralen Konfigurationseinheit bevorzugt we nigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartner der oder der jeweiligen Anwendung insbesondere direkt mitgeteilt werden . Accordingly, a further embodiment is characterized in that the redundancy modes supported in the network and in particular the associated virtual networks are particularly preferably communicated directly to at least one of the at least two communication partners of the or the respective application by a preferably central configuration unit.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die automatische Auswahl eines passenden Redundanzmodus für die oder jede An wendung aus den unterstützten Redundanzmodi ein Mapping ein schließt oder durch ein solches erfolgt, was sich als beson ders geeignete Möglichkeit erwiesen hat. In addition, it can be provided that the automatic selection of a suitable redundancy mode for the or each application from the supported redundancy modes includes or is carried out by a mapping, which has proven to be a particularly suitable option.
Unter Redundanz in einem Netzwerk, also Netzwerkredundanz, ist insbesondere zu verstehen, dass alternative oder zusätz liche Geräte bzw. Pfade innerhalb der Netzwerkinfrastruktur zur Verfügung stehen, die im Falle eines Ausfalls bzw. Feh lers bzw. von Nichtverfügbarkeit genutzt werden können, um die Datenübertragung weiterhin zu gewährleisten. Dass ein Re dundanzmodus bzw. Redundanzverfahren oder -mechanismus unter stützt wird, bedeutet beispielsweise, dass im Falle eines Ausfalls bzw. Fehlers bzw. der Nichtverfügbarkeit insbesonde re eines oder mehrerer Netzwerkgeräte bzw. Pfade ein automa tischer Wechsel auf eines oder mehrere andere Geräte bzw. Pfade erfolgt. Redundancy in a network, i.e. network redundancy, means in particular that alternative or additional devices or paths within the network infrastructure are available that can be used in the event of a failure or error or unavailability to continue to ensure data transmission. The fact that a redundancy mode or redundancy method or mechanism is supported means, for example, that in the event of a failure or error or the unavailability of one or more network devices or paths in particular, an automatic change to one or more other devices or Paths done.
Alternativ zu einem Wechsel als Reaktion auf einen Ausfall bzw. Fehler bzw. der Nichtverfügbarkeit eines oder mehrerer Netzwerkgeräte (Knoten) bzw. Pfade können insbesondere gemäß IEEE 802.1 CB auch parallel mehrere Pfade benutzt werden und an Netzwerkknoten, die auf mehreren Pfaden liegen, die je weils ankommenden ersten Duplikate verworfen werden. As an alternative to a change in response to a failure or error or the unavailability of one or more network devices (nodes) or paths, in particular according to IEEE 802.1 CB, several paths can also be used in parallel and at network nodes that lie on several paths, each depending because incoming first duplicates are discarded.
Bei den verschiedenen erfindungsgemäß in einem Netzwerk un terstützten Redundanzmechanismen bzw. -verfahren, von denen bevorzugt wenigstens einem Redundanzmodus einer zugeordnet ist, kann es sich prinzipiell um beliebige aus dem Stand der Technik vorbekannte Verfahren handeln. Beispielhaft seien in diesem Zusammenhang Switchover-Redundanzmechanismen, wie etwa das Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) und/oder das Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP, siehe insbesondere IEEE802.1Q), und/oder Ring-MRP (wobei MRP für Media Redundancy Protocol steht, siehe insbesondere IEC62439) und/oder kürzester Pfad (englisch: Shortest Path) genannt. Selbstverständlich kann alternativ oder zusätzlich auch ein stoßfreier Mechanismus, ein Ende-zu-Ende-Redundanzmechanismus zwischen Sender und Empfänger oder mehrere Ende-zu-Ende-Redundanzmechanismen im Netzwerk zwischen Netzwerkkomponenten unterstützt werden. Als weiteres Beispiel von alternativ oder zusätzlich möglichen Redundanzmechanismen seien Frame-Replikations-und- Eliminierungs-Redundanzmechanismen genannt, die bevorzugt ei nen Segmentschutz umfassen. Im Zusammenhang mit der Frame Replikation und Eliminierung sei insbesondere auf Frame Replication and Elimination for Reliabiliy (FRER) gemäß IEEE802.1CB verwiesen. The various redundancy mechanisms or methods supported in accordance with the invention in a network, of which at least one redundancy mode is preferably assigned to one, can in principle be any method known from the prior art. Switchover redundancy mechanisms such as the Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) and / or the Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP, see in particular IEEE802.1Q) and / or ring MRP (MRP for media redundancy protocol) are examples in this context stands, see in particular IEC62439) and / or the shortest path. Of course, alternatively or additionally, a bumpless mechanism, an end-to-end redundancy mechanism between transmitter and receiver or several end-to-end redundancy mechanisms in the network between network components can be supported. As another example of alternatively or additionally possible redundancy mechanisms, frame replication and elimination redundancy mechanisms may be mentioned, which preferably comprise segment protection. In connection with frame replication and elimination, reference is made in particular to frame replication and elimination for reliability (FRER) according to IEEE802.1CB.
Bevorzugt werden zwei oder mehr verschiedene Redundanzmecha nismen umfassenden Redundanzmodi unterstützt bzw. sind imple mentiert und können über das jeweils zugehörige virtuelle Netzwerk genutzt werden, so dass eine hohe Flexibilität be steht . Redundancy modes comprising two or more different redundancy mechanisms are preferably supported or implemented and can be used via the associated virtual network, so that there is a high degree of flexibility.
Besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren in dem Bereich der Echtzeit-Datenkommunikation insbesondere in industriellen Netzwerken erwiesen. Eine weitere vorteil hafte Ausführungsform zeichnet sich entsprechend dadurch aus, dass für die Datenübertragung zwischen den oder den jeweili gen wenigstens zwei Kommunikationspartnern der oder jeder An wendung eine geschützte Verbindung eingerichtet wird, für die bevorzugt an beteiligten Netzwerkknoten Netzwerkressourcen reserviert werden. Die Datenübertragung erfolgt dann bevro- zugt über die oder die jeweilige geschützte Verbindung insbe sondere in Form eines Streams und/oder unter Nutzung reser vierter Ressourcen. The method according to the invention has proven to be particularly advantageous in the field of real-time data communication, particularly in industrial networks. A further advantageous embodiment is accordingly characterized in that a protected connection is set up for the data transmission between the or the respective at least two communication partners of the or each application, for which network resources are preferably reserved at participating network nodes. The data transmission is then preferably carried out via the or the respective protected connection, in particular in the form of a stream and / or using reserved resources.
Insbesondere, damit Streams mit garantierter Dienstgüte (eng lisch: Quality of Service, QoS) unterstützt werden, ist das Netzwerk bzw. sind insbesondere zumindest die beteiligten Netzwerkknoten bevorzugt AVB- bzw. TSN-fähig, unterstützt bzw. unterstützen insbesondere die Einrichtung geschützter Verbindungen mit reservierten Netzwerkressourcen an den be teiligten Netzwerkknoten. Dies ist aus dem Stand der Technik hinlänglich vorbekannt. In particular, so that streams with guaranteed quality of service (English: Quality of Service, QoS) are supported, the network or, in particular, at least the network nodes involved are preferably AVB or TSN-capable, in particular support or support the establishment of protected connections reserved network resources at the participating network nodes. This is well known from the prior art.
Sollen die Daten als Streams (insbesondere periodische Über tragung von Datenframes bzw. -paketen) und/oder unter Nutzung reservierter Ressourcen übertragen werden, erfolgt bevorzugt anhand der neu eingefügten Beschreibung der Netzwerk- Redundanzfunktionen, insbesondere der Netzwerk- Verfügbarkeits-Vektoren, bei dem Aufbau des bzw. der Streams ein Mapping auf die vom Netzwerk zur Verfügung gestellten Me chanismen. Anhand der Anforderungen der Anwendung an die Ver fügbarkeit/Ausfallsicherheit der Datenübertragung kann ein entsprechender verfügbarer Redundanzmechanismus in Form eines Redundanzmodus - ggf. mit weiteren Funktionen - ausgewählt werden, welcher die Anforderungen (ggf. so gut wie möglich) erfüllt. Anhand der Auswahl des Redundanzmodus ergibt sich die zu verwendende Base VLAN und damit die zu verwendende VID bzw. die zu verwendenden VIDs. If the data are to be transmitted as streams (in particular periodic transmission of data frames or packets) and / or using reserved resources, the newly added description of the network redundancy functions, in particular the network availability vectors, is preferably used during the setup of the stream (s) mapping to the mechanisms provided by the network. Based on the requirements of the application for the availability / reliability of the data transmission, a corresponding available redundancy mechanism in the form of a redundancy mode - possibly with additional functions - can be selected that fulfills the requirements (possibly as well as possible). The base VLAN to be used and thus the VID or the VIDs to be used result from the selection of the redundancy mode.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kommunikations gerät. Dieses ist zur Durchführung eines Verfahrens entspre chend vorangehender Beschreibung ausgebildet und/oder einge richtet . Another object of the invention is a communication device. This is designed and / or set up to carry out a method accordingly to the preceding description.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Gerät dazu ausgebildet und/oder eingerichtet, mehrere Netzwerk-Redundanzmodi zu un terstützen und/oder periodisch Nachrichten auszusenden, mit denen die unterstützten Redundanzmodi jeweils mit einem zuge hörigen virtuellen Netzwerk, in dem der jeweilige Redundanz modus verwendet werden kann, bekannt gemacht werden können oder bekannt gemacht werden. Bei einem solchen Kommunikati onsgerät handelt es sich bevorzugt um ein Netzwerkinfrastruk turgerät, beispielsweise in Form einer Bridge oder eines Switches. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn für die Bekanntmachung ein Protokoll unterstützt wird, das dazu geeignet ist, Nachrichten zwischen benachbarten Netz werkgeräten auszutauschen, besonders bevorzugt das Link Layer Discovery Protocol, insbesondere gemäß IEEE802.1AB. The device according to the invention is preferably designed and / or set up to support a plurality of network redundancy modes and / or to periodically send out messages with which the supported redundancy modes are each known with an associated virtual network in which the respective redundancy mode can be used can be made or made known. Such a communication device is preferably a network infrastructure device, for example in the form of a bridge or a switch. It has proven to be particularly expedient if a protocol is supported for the announcement which is suitable for exchanging messages between neighboring network devices, particularly preferably the Link Layer Discovery Protocol, in particular in accordance with IEEE802.1AB.
Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Gerät dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sein, Informationen über die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi jeweils mit einem zugehörigen virtuellen Netzwerk, in dem der jeweilige Redundanzmodus verwendet werden kann, zu empfangen, und für wenigstens eine Anwendung, im Rahmen derer und/oder für die Daten von dem Gerät gesendet und/oder empfangen werden sol len, eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsicherheit der Datenübertragung zu ermitteln, und aus den Redundanzmodi automatisch ein im Lichte der vorgegebenen Anforderung an die Ausfallsicherheit passenden Redundanzmodus auszuwählen. Bei einem solchen Kommunikationsgerät handelt es sich insbesonde re um ein Endgerät, welches eine ursprüngliche Quelle und o- der ein finales Ziel von Daten darstellt. Alternatively or additionally, the device according to the invention can be designed and / or set up to receive information about the redundancy modes supported in the network in each case with an associated virtual network, in which the respective redundancy mode can be used, and for at least one application, within the scope of which and / or for the data to be sent and / or received by the device, a predetermined requirement for the reliability to determine the data transmission, and to automatically select a redundancy mode suitable from the redundancy modes in the light of the specified requirements for fail-safety. Such a communication device is in particular a terminal device, which represents an original source and or a final destination of data.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein insbesondere industri elles Netzwerk, dass eines oder mehrere erfindungsgemäße Kom munikationsgeräte umfasst. The invention also relates to an industrial network, in particular, which comprises one or more communication devices according to the invention.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das Programmcodemittel zur Durchführung der Schritte des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Datenkommunikation umfasst. The invention further relates to a computer program which comprises program code means for carrying out the steps of the method for data communication according to the invention.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein computerlesbares Medium, das Instruktionen umfasst, die, wenn sie auf wenigs tens einem Computer ausgeführt werden, den wenigstens einen Computer veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Datenkommunikation durchzuführen. Finally, the subject of the invention is a computer-readable medium which comprises instructions which, when executed on at least one computer, cause the at least one computer to carry out the steps of the method according to the invention for data communication.
Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich beispielsweise um eine CD-ROM oder DVD oder einen USB oder Flash Speicher handeln. Es sei angemerkt, dass unter einem computerlesbaren Medium nicht ausschließlich ein körperliches Medium zu ver stehen sein soll, sondern ein solches beispielswiese auch in Form eines Datenstromes und/oder eines Signals, welches einen Datenstrom repräsentiert, vorliegen kann. The computer-readable medium can be, for example, a CD-ROM or DVD or a USB or flash memory. It should be noted that a computer-readable medium should not only be understood as a physical medium, but also, for example, in the form of a data stream and / or a signal which represents a data stream.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich nung deutlich. Darin ist Further features and advantages of the present invention who the reference to the following description of embodiments according to the invention with reference to the accompanying drawing clearly. In it
Figur 1 eine rein schematische Teildarstellung eines in dustriellen, Ethernet-basierten Netzwerkes mit mehreren Netz werkknoten; Figur 2 eine Tabelle mit den möglichen Kombinationen, die sich aus den im Netzwerk unterstützten Redundanzmechanismen, der CB (FRER) -Unterstützung seitens der Netzwerkknoten, der Auto-Reparaturfunktion und der CB (FRER) -Unterstützung seitens der Endgeräte ergibt; Figure 1 is a purely schematic partial representation of an industrial, Ethernet-based network with several network nodes; FIG. 2 shows a table with the possible combinations that result from the redundancy mechanisms supported in the network, the CB (FRER) support on the part of the network nodes, the auto repair function and the CB (FRER) support on the part of the end devices;
Figur 3 eine rein schematische Darstellung eines NAVs und eines Bits zur FRER-Unterstützung seitens der Endgeräte, die zusammen einen Availability Selector (AS) bilden; FIG. 3 shows a purely schematic representation of a NAV and a bit for FRER support on the part of the end devices, which together form an Availability Selector (AS);
Figur 4 eine rein schematische Darstellung eines Konfigura- tions-TLVs mit den zu den Redundanzmechanismen gehörigen Base VLANs und zu diesen gehörigen VIDs; FIG. 4 shows a purely schematic representation of a configuration TLV with the base VLANs belonging to the redundancy mechanisms and VIDs belonging to them;
Figur 5 die Teildarstellung gemäß Figur 1 für den Fall, dass FRER mit Segmentschutz als Redundanzmodus gewählt ist; und FIG. 5 shows the partial representation according to FIG. 1 for the case in which FRER with segment protection is selected as the redundancy mode; and
Figur 6 die Teildarstellung gemäß Figur 1 für den Fall, dass ein Ende-zu-Ende-Redundanzmodus gewählt ist. FIG. 6 shows the partial representation according to FIG. 1 in the event that an end-to-end redundancy mode is selected.
Die Figur 1 zeigt eine rein schematische Teildarstellung ei nes industriellen Ethernet-basierten Netzwerkes mit mehreren Netzwerkknoten 1, die bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel in Form von Bridges gegeben sind. Neben insgesamt zehn Netzwerknoten 1 sind zwei Kommunikationspartner in Form von Endgeräten zu erkennen, von denen ein Kommunikationspartner 2 Daten an einen weiteren Kommunikationspartner 3 senden möch te. Der Kommunikationspartner 2 stellt entsprechend einen Sender dar und wird vorliegend auch als Talker bezeichnet.FIG. 1 shows a purely schematic partial illustration of an industrial Ethernet-based network with several network nodes 1, which are given in the form of bridges in the exemplary embodiment shown. In addition to a total of ten network nodes 1, two communication partners can be recognized in the form of end devices, of which one communication partner 2 would like to send data to another communication partner 3. Correspondingly, the communication partner 2 represents a transmitter and is also referred to here as a talker.
Der Kommunikationspartner 3, der Empfänger der gesendeten Da ten seien soll, wird im Weiteren als Listener bezeichnet. The communication partner 3, which should be the recipient of the data sent, is referred to below as the listener.
Es sei angemerkt, dass das nur teilweise dargestellte Netz werk eine Vielzahl weiterer Netzwerkknoten 1 umfassen kann oder umfasst, und weitere Kommunikationspartner an dem Netz werk teilnehmen können oder teilnehmen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel möchte der Talker 2 an den Listener 3 im Rahmen einer bzw. für eine Steuerungsanwendung für einen nicht weiter dargestellten in dustriellen technischen Prozess periodisch Datenframes in Echtzeit mit garantierter Dienstgüte, insbesondere garantier ter maximaler Latenz senden. Es soll entsprechend ein TSN- Stream zwischen dem Talker 2 und Listener 3 eingerichtet wer den. Für diesen wird in hinlänglich vorbekannter Weise eine Stream-Ankündigung mit Stream-Beschreibung, insbesondere ein Talker Advertise von dem Talker 2 gesendet und über die Netz werkknoten 1 zu dem Listener 3 weitergeleitet, der sich an dem Stream anmelden kann, wobei für die gesicherte Übertra gung an den beteiligten Netzwerkknoten 1 Netzwerkressourcen, beispielsweise Bandbreite und/oder Filter-Data-Base-Einträge und/oder Queue-Speicher zu reservieren sind, sofern sie ver fügbar sind. Die Einrichtung von Streams und zugehörige Re servierung unter Nutzung eines Reservierungsprotokolls ist aus dem Stand der Technik hinlänglich vorbekannt und wird vorliegend nicht näher erläutert. Rein beispielhaft sei in diesem Zusammenhang auf die Standards IEE802.1Q, IEE802.1AS, IEE802.1BA und IEE802.1CB verweisen. It should be noted that the network, which is only shown in part, can comprise or comprise a large number of further network nodes 1, and further communication partners can participate or participate in the network. In the exemplary embodiment described here, the talker 2 would like to periodically send data frames in real time with guaranteed quality of service, in particular guaranteed maximum latency, to the listener 3 in the context of or for a control application for an industrial process (not shown). Accordingly, a TSN stream should be set up between Talker 2 and Listener 3. For this, a stream announcement with a stream description, in particular a talker advert, is sent by the talker 2 in a well-known manner and forwarded via the network node 1 to the listener 3, who can log on to the stream, whereby for the secure transmission supply at the participating network nodes 1 network resources, e.g. bandwidth and / or filter database entries and / or queue memory, if they are available. The establishment of streams and associated reservation using a reservation protocol is well known from the prior art and is not explained in more detail here. In this context, purely by way of example, reference should be made to the standards IEE802.1Q, IEE802.1AS, IEE802.1BA and IEE802.1CB.
Insbesondere, da die in den Datenframes enthaltenen Nutzdaten für die Echtzeit-Steuerung benötigt werden, wären mit einem Ausfall der Datenübertragung erhebliche Probleme verbunden. Daher besteht seitens der Anwendung eine vorgegebene, hohe Anforderung an die Ausfallsicherheit der Datenübertragung. In particular, since the useful data contained in the data frames are required for real-time control, considerable problems would be associated with a failure of the data transmission. Therefore, the application has a predetermined, high requirement for the reliability of the data transmission.
Wie man erkennt, sind der Talker 2 und der Listener 3 über zwei gekoppelte Ringsegmente SI sowie SII miteinander verbun den und es existieren zwei zumindest teilweise disjunkte Pfa de PI und P2, über die der Talker 2 und der Listener 3 mitei nander verbunden sind und kommunizieren können. Da zumindest zwei redundante Pfade zur Verfügung stehen, kann Ausfallsi cherheit/Redundanz gewährleistet werden. Die Wolke 4 in Figur 1 deutet die redundante Pfad-Domäne an. Das Netzwerk unterstützt verschiedene Redundanzmodi Ml-Mn (siehe Figur 3) . Jeder Redundanzmodus Ml-Mn schließt dabei einen bestimmten Redundanzmechanismus/ein bestimmtes Redun danzverfahren und optional weitere Funktionen, vorliegend konkret, ob die Netzwerkknoten 1 und damit auch der Rand port, an dem der Listener 3 an dem ihm nächsten Netzwerkkno ten 1 anliegt, Frame Replication and Elimination unterstützen bzw. diese Funktion aktiviert und/oder verfügbar ist oder nicht, die Notwendigkeit einer Registrierung der MAC-Adressen und eine Auto-Reparaturfunktion. Die Tabelle gemäß Figur 2 zeigt verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Redundanzme chanismen und den optionalen zusätzlichen Funktionen Auto- Reparatur und FRER-Unterstützung durch Randports. Darin steht die Abkürzung ES für Endstation, also Endgerät, (Talker 2 und Listener 3) , die Abkürzung EP für Edge Port, betrifft konkret den Randport desjenigen Netzwerkknotens 1, an welchem der Talker 2 bzw. Listener 3 an dem sender- bzw. empfängerseiti gen Rand-Netzwerkknoten 1 anliegt. Die Abkürzung NW für Netz werk, die Abkürzung AP für Auto-Reparatur (Auto-Repair) und FRER für Frame Replication and Elimination for Reliability. Das "!" vor der jeweiligen Abkürzung gibt an, dass die ent sprechende Funktion nicht angeboten wird bzw. aktiviert ist. As can be seen, the talker 2 and the listener 3 are connected to one another via two coupled ring segments SI and SII and there are at least partially disjoint paths de PI and P2 via which the talker 2 and the listener 3 are connected and communicate with one another can. Since at least two redundant paths are available, reliability / redundancy can be guaranteed. The cloud 4 in FIG. 1 indicates the redundant path domain. The network supports various redundancy modes Ml-Mn (see Figure 3). Each redundancy mode Ml-Mn includes a specific redundancy mechanism / a specific redundancy method and optionally further functions, in this case specifically whether the network node 1 and thus also the edge port at which the listener 3 is present at the next network node 1, frame replication and Elimination support or this function is activated and / or available or not, the need to register the MAC addresses and an auto repair function. The table according to FIG. 2 shows various possible combinations of redundancy mechanisms and the optional additional functions auto repair and FRER support through edge ports. The abbreviation ES stands for end station, that is to say end device (talker 2 and listener 3), the abbreviation EP for edge port, specifically relates to the edge port of the network node 1 at which the talker 2 or listener 3 is located on the transmitter or receiver side gen edge network node 1 is present. The abbreviation NW for network, the abbreviation AP for auto repair and FRER for frame replication and elimination for reliability. The "!" before the respective abbreviation indicates that the corresponding function is not available or is activated.
Die verfügbaren Redundanzmechanismen sind in der Tabelle mit SWO, E2E, und SP abgekürzt. N steht für "None", also keine Redundanz bzw. mit einer Redundanz von "null", SWO für Swit chover, also für einen Switchover-Redundanzmechanismus, wie er beispielsweise durch RSTP, MSTP oder SP gegeben seien kann, E2E für End-2-End, also eine Ende-zu-Ende-Redundanz, und SP für Segment Protection, also Segmentschutz , insbeson dere FRER mit Segmentschutz . Ob eine Registrierung von MAC- Adressen notwendig ist oder nicht ist in der Tabelle nicht zusätzlich berücksichtigt. The available redundancy mechanisms are abbreviated in the table with SWO, E2E, and SP. N stands for "None", i.e. no redundancy or with a redundancy of "zero", SWO for switch chover, i.e. for a switchover redundancy mechanism, as can be provided by RSTP, MSTP or SP, E2E for End-2 -End, i.e. end-to-end redundancy, and SP for segment protection, i.e. segment protection, especially FRER with segment protection. The table does not take into account whether or not it is necessary to register MAC addresses.
Die verschiedenen Redundanzmodi Ml-Mn mit den zugehörigen Re dundanzmechanismen bzw. -verfahren können in verschiedenen Basis virtuellen Netzwerken (Base VLANs) genutzt werden, die in dem Netzwerk administrativ vorhanden sind. Diese können vereinfacht als Base VLAN1, Base VLAN2, ..., Base VLANn be zeichnet werden. The different redundancy modes Ml-Mn with the associated redundancy mechanisms or methods can be used in different basic virtual networks (Base VLANs) that are administratively available in the network. these can simply called Base VLAN1, Base VLAN2, ..., Base VLANn.
Um eine hohe Ausfallsicherheit bei gleichzeitig optimaler Nutzung vorhandener Ressourcen insbesondere auch im Falle der Nutzung des Netzwerkes durch mehrere Anwendungen zu ermögli chen, wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver fahrens durchgeführt. An embodiment of the method according to the invention is carried out in order to enable a high level of reliability with optimal use of available resources, in particular also in the case of using the network by several applications.
Im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels werden dabei in einem ersten Schritt die im Netzwerk unterstützten Redun danzmodi Ml-Mn mit dem jeweils zugehörigen virtuellen Netz werk, konkret den zugeordneten Base VLANs, in dem der jewei lige Redundanzmodus Ml-Mn verwendet werden kann, dem Talker 2 mitgeteilt . In the context of the exemplary embodiment shown, in a first step the redundancy modes Ml-Mn supported in the network with the respectively associated virtual network, specifically the assigned base VLANs in which the respective redundancy mode Ml-Mn can be used, are the talker 2 communicated.
Konkret senden sämtliche Netzwerkknoten 1 periodisch LLDP- Nachrichten (LLDP steht dabei für das hinlänglich vorbekannte Link Layer Discovery Protocol) , mit denen Endgeräte über die Netzwerkverfügbarkeitsmöglichkeiten informiert werden. Der Talker 2 empfängt entsprechende Nachrichten von demjenigen Netzwerkknoten 1, welcher ihm am nächsten liegt und auch als senderseitiger Randknoten bezeichnet werden kann. Specifically, all network nodes 1 periodically send LLDP messages (LLDP stands for the well-known Link Layer Discovery Protocol) with which end devices are informed about the network availability options. The talker 2 receives corresponding messages from the network node 1 which is closest to it and which can also be referred to as a transmitter-side edge node.
Dabei werden die Netzwerkverfügbarkeitsmöglichkeiten, insbe sondere die unterstützten Redundanzmodi Ml-Mn in Form von Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren NAV übermittelt, die durch Bit-Vektoren gegeben sind. The network availability options, in particular the supported redundancy modes Ml-Mn, are transmitted in the form of network availability vectors NAV, which are given by bit vectors.
Die Figur 3 zeigt rein schematisch eine Beispiel eines NAVs, der einen Redundanzmodus Ml-Mn repräsentiert. Der NAV umfasst fünf aufeinanderfolgende Bits 5-9, wobei das erste Bit 5 an gibt, ob die Netzwerkknoten 1 und damit auch der Randport, an dem der Listener 3 an dem ihm nächsten Netzwerkknoten 1 an liegt, Frame Replication and Elimination FRER unterstützen bzw. diese Funktion aktiviert und/oder verfügbar ist oder nicht (in der Figur ist mit "EP" angedeutet, dass die Angabe den "Edge Port", also Randport betrifft), das zweite Bit 6 angibt, ob eine Registrierung der MAC-Adressen notwendig ist oder nicht, das dritte und vierte Bit 7, 8 einen verfügbarenFIG. 3 shows, purely schematically, an example of a NAV which represents a redundancy mode Ml-Mn. The NAV comprises five consecutive bits 5-9, the first bit 5 indicating whether the network node 1 and thus also the edge port at which the listener 3 is connected to the next network node 1 support frame replication and elimination FRER or this function is activated and / or available or not (in the figure it is indicated with "EP" that the information relates to the "edge port", that is to say edge port), the second bit 6 indicates whether a registration of the MAC addresses is necessary or not, the third and fourth bits 7, 8 an available one
Redundanzmodus RM angeben, und das fünfte und letzte Bit 9, ob eine Auto-Repair-Funktion AR aktiviert ist oder nicht. Für die in Figur 3 mit fett dargestellten Bezeichnungen versehe nen Bits, die wie üblich 0 oder 1 sein können, gilt jeweils, dass mit 0 angezeigt wird, dass die Funktion nicht aktiviert ist und 1, dass dem so ist. Specify the redundancy mode RM, and the fifth and last bit 9, whether an auto repair function AR is activated or not. For the designations in bold in FIG. 3, which can be 0 or 1 as usual, it is always the case that 0 indicates that the function is not activated and 1 that this is the case.
Mit dem dritten und vierten Bit 7, 8 für den Redundanzmecha nismus RM wird vorliegend entweder das Nichtvorhandensein ei nes Redundanzmechanismus mit Noder einer der drei genannten Redundanzmechanismen, also Switchover SWO, Ende-zu-Ende E2E und Segmentgeschützt SP angeben, jeweils durch die Bitfolge 00, 01 10 und 11 in dieser Reihenfolge. With the third and fourth bits 7, 8 for the redundancy mechanism RM, the absence of a redundancy mechanism with N or one of the three redundancy mechanisms mentioned, i.e. switchover SWO, end-to-end E2E and segment-protected SP, is indicated in each case by the bit sequence 00 , 01 10 and 11 in that order.
Es sei angemerkt, dass über die Bits 6-9 die Verfügbarkeit im Netzwerk 1 mitgeteilt bzw. definiert werden kann, was in der Figur 3 mit ViN abgekürzt ist. It should be noted that the availability in network 1 can be communicated or defined via bits 6-9, which is abbreviated to ViN in FIG. 3.
In bzw. mit einem NAV kann entsprechend die Verfügbarkeit ei nes Redundanzmodus Ml-Mn kommuniziert werden. Um die insge samt verfügbaren Redundanzmodi Ml-Mn zu kommunizieren, werden mehrere NAVs insbesondere nacheinander in einem Paket als TLV gesendet. Natürlich ist auch möglich, dass jeder NAV in einem eigenen Paket gesendet wird. The availability of a redundancy mode Ml-Mn can accordingly be communicated in or with a NAV. In order to communicate the overall available redundancy modes Ml-Mn, several NAVs are sent in succession in one packet as a TLV. Of course, it is also possible for each NAV to be sent in its own packet.
Es sei angemerkt, dass sich gemäß der Tabelle aus Figur 2 insgesamt 32 Kombinationsmöglichkeiten aus keinem N bzw. ei nem der vier Redundanzmechanismen SWO, E2E, SP, der ggf. vor handenen Auto-Reparaturfunktion, der ggf. notwendigen Regist rierung von MAC-Adressen und der ggf. vorhandenen FRER- Unterstützung ergeben. Sofern alle diese Kombinationen in ei nem Netzwerk unterstützt werden (sollen) , was möglich aber nicht unbedingt erforderlich ist, würden 32 NAVs mit jeweils zugehörigem Base VLAN mitgeteilt. Weiterhin mitgeteilt wird, vorliegend über ein weiteres Bit 10, ob lokal (in Figur 3 mit "L" angedeutet) seitens eines Endgerätes bzw. der Endgeräte, konkret des Listeners 3, Frame Replication and Elimination FRER (insbesondere CB gemäß It should be noted that, according to the table in FIG. 2, there are a total of 32 possible combinations from none or one of the four redundancy mechanisms SWO, E2E, SP, the auto repair function that may be present, and the necessary registration of MAC addresses and the existing FRER support, if any. If all of these combinations are (should) be supported in a network, which is possible but not absolutely necessary, 32 NAVs with a corresponding Base VLAN would be communicated. It is also communicated, in the present case via a further bit 10, whether locally (indicated in FIG. 3 with "L") on the part of a terminal or the terminals, specifically the listener 3, frame replication and elimination FRER (in particular CB according to
IEE802.1CB) unterstützt wird oder nicht. Diese Mitteilung ergeht nicht durch die Netzwerkknoten 1 an die Endgeräte, wie die NAVs, sondern diese Information wird vom Listener 3 bzw. Talker 2 lokal bereitgestellt und lokal ausgewertet. Hier gilt ebenfalls, dass mit 0 angezeigt wird, dass dies nicht unterstützt wird, und mit 1, dass eine Unterstützung besteht. IEE802.1CB) is supported or not. This message is not sent by the network nodes 1 to the end devices, such as the NAVs, but this information is provided locally by the listener 3 or talker 2 and evaluated locally. It also applies here that 0 indicates that this is not supported and 1 that there is support.
Ein NAV zusammen mit dem Bit 6 mit der Information über die Endgeräte-seitigen FRER-Unterstützung wird vorliegend auch als Verfügbarkeits-Selektor oder Availability Selector AS be zeichnet. Der Availability Selector AS ergibt sich somit aus den Fähigkeiten des Netzwerkes zusammen mit der Unterstützung von CB/FRER gemäß IEE802.1CB im Endgerät, konkret dem Liste ner 3 bzw. Talker 2. A NAV together with bit 6 with the information about the terminal-side FRER support is also referred to in the present case as the availability selector or availability selector AS. The Availability Selector AS thus results from the capabilities of the network together with the support of CB / FRER according to IEE802.1CB in the end device, specifically the list ner 3 or talker 2.
Jedes Base VLAN, in dem ein bestimmter Redundanzmodus Ml-Mn verwendet werden kann bzw. verwendet wird, umfasst jeweils eine oder mehrere VIDs, die für die Datenübertragung, insbe sondere die Weiterleitung von Datenframes von dem Talker 2 zu dem Listener 3 zu nutzen ist bzw. sind. Die Information, wel che VIDs zu welchem Base VLAN gehören, wird vom Netzwerk be schrieben. Konkret werden entsprechende Konfigurations-TLVs (TLV steht dabei in hinlänglich vorbekannter Weise für Type Length Value) übermittelt. Die Figur 4 zeigt rein schematisch die Struktur eines Konfigurations-TLVs , in welchem ein Base VLAN (in der Figur mit B VLAN abgekürzt) mit der bzw. den zu gehörigen VIDs enthalten ist. Im Rahmen des vorliegend be schriebenen Ausführungsbeispiels werden die TLVs mit den Base VLANs und zugehöriger bzw. zugehörigen VIDs jeweils zusammen mit den NAVs (siehe Figur 4) periodisch von den Netzwerkkno ten 1 gesendet, also ebenfalls über die LLDP-Nachrichten . Da bei ist jeweils einem NAV ein TLV mit dem zugehörigen Base VLAN und der oder den VDIs des Base VLANs nachgestellt. Der NAV steht dem TLV also wie ein Header voran. Dies ist bei spielhaft und somit nicht einschränkend zu verstehen. Each base VLAN, in which a certain redundancy mode Ml-Mn can be used, comprises one or more VIDs which are to be used for data transmission, in particular the forwarding of data frames from the talker 2 to the listener 3 . are. The network describes what VIDs belong to which base VLAN. Specifically, corresponding configuration TLVs (TLV stands for Type Length Value in a well-known manner) are transmitted. FIG. 4 shows the structure of a configuration TLV in a purely schematic manner, in which a base VLAN (abbreviated in the figure with B VLAN) is contained with the associated VID (s). In the context of the exemplary embodiment described here, the TLVs with the base VLANs and associated or associated VIDs are each periodically sent together with the NAVs (see FIG. 4) by the network node 1, that is to say also via the LLDP messages. In each case, a NAV is followed by a TLV with the associated Base VLAN and the VDI (s) of the Base VLAN. Of the NAV therefore precedes the TLV like a header. This is to be understood as playful and therefore not restrictive.
Aus den über die LLDP-Nachrichten mitgeteilten Redundanzmodi Ml-Mn wird automatisch ein im Lichte der von der Anwendung vorgegebenen Anforderung an die Ausfallsicherheit passender Redundanzmodus Ml-Mn ausgewählt und Datenframes werden an schließend zwischen den beiden Kommunikationspartnern 2, 3 über das zu dem automatisch ausgewählten Redundanzmodus Ml-Mn gehörige virtuelle Netzwerk übertragen. Die Auswahl erfolgt über ein Mapping der Anforderung bzw. Anforderungen der An wendung und der mitgeteilten Netzwerkverfügbarkeit, zusammen mit den lokalen Fähigkeiten des Endgerätes 2, 3 selber. From the redundancy modes Ml-Mn communicated via the LLDP messages, a redundancy mode Ml-Mn that is suitable in the light of the requirements for fail-safety specified by the application is automatically selected and data frames are then automatically selected between the two communication partners 2, 3 Redundancy mode Ml-Mn associated virtual network transmitted. The selection is made by mapping the requirement or requirements of the application and the notified network availability, together with the local capabilities of the terminal device 2, 3 itself.
Bei dem hier beschriebenen Beispiel wird für die Echtzeit- Übertragung der Steuerdaten ein Redundanzmodus mit SP, also vorliegend FRER mit Segmentschutz als Redundanzmechanismus gewählt. Dieser besonders robuste Mechanismus wird gewählt, da der Talker 2 und Listener 3 vergleichsweise weit voneinan der entfernt sind, sich beispielsweise an verschiedenen Enden einer größeren Anlage befinden. In the example described here, a redundancy mode with SP, in the present case FRER with segment protection, is selected as the redundancy mechanism for the real-time transmission of the control data. This particularly robust mechanism is chosen because the Talker 2 and Listener 3 are comparatively far from each other, for example at different ends of a larger system.
Das zu diesem Modus zugehörige, dem Talker 2 zusammen mit dem zum Modus gehörigen NAV mitgeteilte Base VLAN bzw. die dazu gehörige VID bzw. die dazu gehörigen VIDS werden dann bei der Einrichtung des Streams für die Echtzeit-Übertragung der Steuerdaten von dem Talker 2 zu dem Listener 3 verwendet. Konkret ist die VID, die zu dem automatisch gewählten Redun danzmodus Ml-Mn gehören, in dem Talker Advertise und dem Lis tener Join enthalten. Sind mehrere VIDs enthalten, sind also mehrere Pfade einzurichten, erfolgt für jeden Pfad und somit jede VID ein Talker Advertise und Listener Join, die dann je weils eine der VIDs enthalten. The base VLAN belonging to this mode and communicated to the talker 2 together with the NAV belonging to the mode, or the associated VID or the associated VIDS, are then assigned by the talker 2 when the stream is set up for the real-time transmission of the control data the listener 3 used. The VID, which belongs to the automatically selected redundancy mode Ml-Mn, is contained in the Talker Advertise and the Listener Join. If several VIDs are included, i.e. several paths have to be set up, a talker advertise and listener join is carried out for each path and thus each VID, which then contain one of the VIDs.
In den Figuren 5 und 6 ist die sich für zwei verschiedene Re dundanzmechanismen für die Konstellation gemäß Figur 1 erge bende Situation - rein beispielhaft und schematisch - darge stellt . In Figur 5 ist die Situation für die Nutzung von Frame Repli- cation and Elimination for Redundancy (FRER) und Segment schutz dargestellt, also für den zu dem von der Steueranwen dung gewählten Redundanzmodus (gezeigt ist die Situation nach der Stream-Einrichtung und Aktivierung der Weiterleitung) . In FIGS. 5 and 6, the situation resulting for two different redundancy mechanisms for the constellation according to FIG. 1 - purely by way of example and schematically - is illustrated. FIG. 5 shows the situation for the use of frame replication and elimination for redundancy (FRER) and segment protection, that is to say for the redundancy mode selected by the control application (the situation after the stream setup and activation of the is shown Forwarding).
Vom Talker 2 bis zum ersten Netzwerkknoten 1 erfolgt die Übertragung der gesendeten Datenframes unter Nutzung einer ersten VID0. Dies ist durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie angedeutet. Es sei angemerkt, dass in der rein schema tischen Figur 5 die Datenframes nicht gezeigt sind, sondern nur Pfeile, welche deren Übertragungsweg repräsentieren. The transmitted data frames are transmitted from the talker 2 to the first network node 1 using a first VID0. This is indicated by an arrow with a solid line. It should be noted that in the purely schematic FIG. 5 the data frames are not shown, but only arrows which represent their transmission path.
Von dem dem Talker 2 am nächsten liegenden Netzwerkknoten 1 werden die ankommenden Datenframes dupliziert und der eine Frame wird jeweils über den unteren Pfad PI und der zweite Frame jeweils über den oberen Pfad P2 weitergeleitet, wobei die VIDs VIDI bzw. VID2 genutzt werden. Die Datenübertragung unter Nutzung von VIDI ist durch Pfeile mit strichpunktierten Linien, die von VID2 durch Pfeile mit gestrichelter Linie an gedeutet. Der Netzwerknoten 1 ist ausgebildet und/oder einge richtet, um die Duplizierung durchzuführen. The incoming data frames are duplicated from the network node 1 closest to the talker 2 and the one frame is forwarded in each case via the lower path PI and the second frame in each case via the upper path P2, the VIDs VIDI and VID2 being used. Data transmission using VIDI is indicated by arrows with dash-dotted lines, that of VID2 by arrows with dashed lines. The network node 1 is designed and / or set up to carry out the duplication.
An den vier Netzwerkknoten 1, welche die beiden Segmente SI und SII miteinander verbinden und an dem dem Listener 3 am nächsten liegenden Netzwerkknoten 1, also dem Empfänger seitigen Randknoten 1, findet eine Stream merge Funktion mit Duplikat-Eliminierung statt. Dabei wird das erste ankommende Duplikat für jeden weitergehenden Pfad dupliziert und mit der erforderlichen VID des jeweiligen Pfades auf dem Pfad bzw. auf den Pfaden weitergeleitet und alle weiteren ankommenden Duplikate werden verworfen. Die entsprechenden Stellen sind mit einem Kreissymbol markiert, welches mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist. A stream merge function with duplicate elimination takes place at the four network nodes 1 which connect the two segments SI and SII to one another and at the network node 1 closest to the listener 3, that is to say the receiver-side edge node 1. The first incoming duplicate is duplicated for each further path and forwarded with the required VID of the respective path on the path or paths, and all further incoming duplicates are discarded. The corresponding places are marked with a circle symbol, which is provided with the reference number 11.
Fällt ein Netzwerkknoten 1 auf dem Pfad PI oder dem Pfad P2 aus, kann der jeweils andere Pfad PI, P2 genutzt werden, wo- bei keine UmschaltZeiten auftreten. An den mit dem Bezugszei chen 11 versehenen Stellen trifft im Fehlerfall dann ggf. nur noch ein Duplikat ein, welches als erstes ankommendes Dupli kat behandelt wird und entsprechend selbst wieder für jeden weitergehenden Pfad dupliziert und mit der entsprechenden VID des Pfades versehen wird. Da durch den Fehlerfall keine wei teren Duplikate ankommen, müssen dieses nicht verworfen wer den . If a network node 1 fails on path PI or path P2, the other path PI, P2 can be used, where occur nits Z at any Shift. In the event of an error, only a duplicate arrives at the locations provided with the reference number 11, which is treated as the first incoming duplicate and is accordingly itself duplicated again for each further path and provided with the corresponding VID of the path. Since no further duplicates arrive due to the error, they do not have to be discarded.
Möchte eine weitere Anwendung Daten vom Talker 2 zum Listener 3 übertragen, wird deren vorgegebene Anforderung an die Aus fallsicherheit betrachtet und auch für diese automatisch ein passender Redundanzmodus gewählt und Daten werden unter Nut zung des zu dem Redundanzmodus gehörigen virtuellen Netzwerk, insbesondere Base VLAN übertragen. If another application would like to transmit data from the talker 2 to the listener 3, its specified requirement for failure safety is considered and a suitable redundancy mode is also automatically selected for this, and data are transmitted using the virtual network associated with the redundancy mode, in particular base VLAN.
Rein beispielhaft sei genannt, dass im Rahmen einer bzw. für eine weitere Steueranwendung Daten von dem Talker 2 zum Lis tener 3 zu übertragen sind, wobei der Talker 2 und Listener 3 nicht weit voneinander entfernt, und ein gegenüber SP weniger robuster Redundanzmechanismus ausreichend ist. Dann kann bei spielsweise ein Modus gewählt werden, der Ende-zu-Ende- Redundanz E2E einschließt. Purely by way of example, it should be mentioned that data is to be transmitted from the talker 2 to the list tener 3 as part of one or for a further control application, the talker 2 and listener 3 not being far apart, and a redundancy mechanism that is less robust compared to SP being sufficient. Then, for example, a mode can be selected which includes end-to-end redundancy E2E.
Die für einen solchen Fall für die Datenübertragung resultie rende Situation ist in der Figur 6 dargestellt (Situation nach der Stream-Einrichtung und Aktivierung der Weiterlei tung) . The situation resulting in such a case for the data transmission is shown in FIG. 6 (situation after the stream setup and activation of the forwarding).
Vom Talker 2 wird dann jeder der periodisch über den Stream zu senden Datenframes dupliziert. Der eine Frame wird über den Pfad PI, also in Figur 6 unten, unter Nutzung der VIDI des Base VLANs für die Ende-zu-Ende-Redundanz E2E zum Liste ner 3 weitergeleitet. Dies ist in Figur 6 durch vom Talker 2 bis zum Listener 3 zeigende, strichpunktierte Pfeile angedeu tet. Gemäß diesem diesem Mechanismus gehen von dem Talker 2 jeweils zwei Frames ab und kommen bei dem Listener 3 jeweils zwei Frames an, was durch die zwei vom Pfeile zwischen dem Talker 2 und dem ersten Netzwerkknoten 1 und dem letzten Netzwerkknoten 1 und dem Listener angedeutet ist. Talker 2 then duplicates each of the data frames to be sent periodically via the stream. One frame is forwarded to path ner 3 via path PI, that is to say in FIG. 6 below, using the VIDI of the base VLAN for end-to-end redundancy E2E. This is indicated in FIG. 6 by dash-dotted arrows pointing from the talker 2 to the listener 3. According to this mechanism, two frames leave the talker 2 and two frames arrive at the listener 3, which is indicated by the two arrows between the Talker 2 and the first network node 1 and the last network node 1 and the listener is indicated.
Der jeweils zweite Datenframe wird periodisch über den Pfad P2, also in Figur 6 oben unter Nutzung der VID2 des Base VANs für die Ende-zu-Ende-Redundanz E2E (durch Pfeile mit gestri chelter Linie angedeutet) zum Listener 3 gesendet. The respective second data frame is sent periodically to the listener 3 via the path P2, that is to say in FIG. 6 above, using the VID2 of the base VAN for the end-to-end redundancy E2E (indicated by arrows with a broken line).
Fällt ein Netzwerkknoten 1 auf dem Pfad PI oder dem Pfad P2 aus, kann der jeweils andere Pfad PI, P2 genutzt werden. Da die Übertragung im Fehlerfall durch den Ausfall von Netzwerk knoten 1 unterbrochen ist, werden die duplizierten Frames in dem Netzwerkknoten 1 auf dem Pfad vorausgefallenen Netzwerk knoten 1 verworfen. If a network node 1 fails on path PI or path P2, the other path PI, P2 can be used in each case. Since the transmission is interrupted in the event of an error due to the failure of network node 1, the duplicated frames in network node 1 are discarded on network node 1 that preceded the path.
Als Beispiel für eine Anwendung, im Lichte deren Anforderun gen an die Ausfallsicherheit ein Switchover- Redundanzmechanismus SWO geeignet wäre, sei eine Videoüber- tragungs-Anwendung genannt, für welche Bilddaten von dem Talker 2 zu dem Listener 3 zu übertragen sind. Da ein kurzer Ausfall der Videosequenz bzw. ein Ruckein hingenommen werden kann, kann eine Umschaltzeit in Kauf genommen werden und Switchover verwendet werden. Dann wird ein zu einem Modus mit Switchover-Redundanz SWO gehöriges virtuelles Netzwerk ge nutzt. Das zugehörige Base VLAN und die zugehörigen VIDs sind dem Talker über die LLDP-Nachricht mit entsprechendem NAV und TLV mitgeteilt worden. A video transmission application for which image data are to be transmitted from the talker 2 to the listener 3 may be mentioned as an example of an application in the light of which a switchover redundancy mechanism SWO would be suitable in terms of the reliability. Since a short failure of the video sequence or a jerk can be accepted, a switchover time can be accepted and switchover can be used. Then a virtual network belonging to a mode with switchover redundancy SWO is used. The associated base VLAN and the associated VIDs have been communicated to the talker via the LLDP message with the corresponding NAV and TLV.
Ganz ohne Sicherungsmechanismus gegen Ausfall, also ohne Re dundanzmechanismus könnte beispielswiese eine Anwendung aus- kommen, im Rahmen derer Daten, die vom Talker 2 an den Liste ner 3 gesendet werden, nachträglich auszuwerten sind. Kann für den Redundanzmodus "None" N gewählt werden, wird für die Datenübertragung ein virtuelles Netzwerk, insbesondere Base VLAN genutzt, welches zu einem Modus ohne Redundanzmechanis mus gehört. Das Base VLAN und die zugehörige VID (da keine zusätzlichen, redundanten Pfade existieren, ist es in diesem Fall nur eine VID) ist dem Talker ebenfalls über eine zugehö rige LLDP-Nachricht mit NAV und TLV mitgeteilt worden. For example, an application in which data that are sent from the talker 2 to the list ner 3 can subsequently be evaluated completely without a security mechanism against failure, that is to say without a redundancy mechanism. If "N" N can be selected for the redundancy mode, a virtual network, in particular Base VLAN, is used for the data transmission, which belongs to a mode without a redundancy mechanism. The base VLAN and the associated VID (since there are no additional, redundant paths, it is in this one If there is only one VID), the talker has also been informed of an associated LLDP message with NAV and TLV.
Auch wenn die Anwendungsbeispiele vorstehend für eine Über- tragung von Datenframes von dem Talker 2 zu dem Listener 3 beschrieben wurden, versteht sich, dass die Abläufe gleicher maßen sind, wenn Daten zwischen anderen Kommunikationspart nern zu übertragen sind und/oder zwischen mehr als zwei Kom munikationspartnern . Even if the application examples for a transmission of data frames from the talker 2 to the listener 3 have been described above, it goes without saying that the processes are the same if data are to be transmitted between other communication partners and / or between more than two com communication partners.
Weiterhin sei angemerkt, dass sowohl die Netzwerkknoten 1 las auch die Endgeräte 2, 3 Ausführungsbeispiele von erfindungs gemäßen Kommunikationsgeräten darstellen. Sie sind für die Durchführung des beschriebenen Ausführungsbeispiels des er- findungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und/oder eingerichtet. Furthermore, it should be noted that both the network nodes 1 read and the terminals 2, 3 represent exemplary embodiments of communication devices according to the invention. They are designed and / or set up to carry out the described exemplary embodiment of the method according to the invention.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Datenkommunikation in einem redundant be treibbaren, insbesondere industriellen Netzwerk mit mehreren Netzwerkknoten (1), wobei zwischen wenigstens zwei Kommunika tionspartnern (2, 3), insbesondere in Form von Endgeräten, Daten bevorzugt im Rahmen einer und/oder für eine Anwendung übertragen werden sollen, wobei eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsicherheit der Datenübertragung besteht, und in dem Netzwerk zwei oder mehr verschiedene Redundanzmodi (Ml- Mn) unterstütz werden, 1. A method for data communication in a redundant be operable, in particular industrial network with several network nodes (1), wherein between at least two communication partners (2, 3), in particular in the form of terminals, data preferably in the context of and / or for an application are to be transmitted, there being a predetermined requirement for the reliability of the data transmission, and two or more different redundancy modes (Ml-Mn) are supported in the network,
bei dem in which
- die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi (Ml-Mn) je weils mit einem zugehörigen virtuellen Netzwerk (B - The redundancy modes supported in the network (Ml-Mn) each with an associated virtual network (B
VLAN) , in dem der jeweilige Redundanzmodus (Ml-Mn) ver wendet werden kann, insbesondere wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartner (2, 3) mitgeteilt werden, VLAN) in which the respective redundancy mode (Ml-Mn) can be used, in particular at least one of the at least two communication partners (2, 3) is communicated,
- aus den Redundanzmodi (Ml-Mn) automatisch ein im Lichte der vorgegebenen Anforderung an die Ausfallsicherheit passender Redundanzmodus (Ml-Mn) ausgewählt wird, und - from the redundancy modes (Ml-Mn), a suitable redundancy mode (Ml-Mn) is automatically selected in the light of the specified requirements for reliability, and
- bevorzugt Daten zwischen den wenigstens zwei Kommunika tionspartnern (2, 3) über das zu dem automatisch ausge wählten Redundanzmodus (Ml-Mn) gehörige virtuelle Netz werk (B VLAN) übertragen werden. - Preferably, data between the at least two communication partners (2, 3) are transmitted via the virtual network (B VLAN) belonging to the automatically selected redundancy mode (Ml-Mn).
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- für mehrere Anwendungen und/oder im Rahmen mehrerer An wendungen Daten zwischen jeweils wenigstens zwei zu der jeweiligen Anwendung gehörigen Kommunikationspartnern (2, 3) übertragen werden sollen, - for several applications and / or in the context of several applications, data are to be transmitted between at least two communication partners (2, 3) belonging to the respective application,
- für jede Anwendung eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsicherheit der Datenübertragung besteht, und für jede Anwendung aus den unterstützten Redundanzmodi (Ml- Mn) automatisch ein im Lichte der zu der jeweiligen An wendung gehörigen Anforderung an die Ausfallsicherheit passender Redundanzmodus (Ml-Mn) ausgewählt wird, und - For each application, there is a specified requirement for the reliability of the data transmission, and for each application from the supported redundancy modes (Ml-Mn) an automatically selected redundancy mode (Ml-Mn) is selected in the light of the requirement for the reliability that belongs to the respective application will, and
- bevorzugt Daten zwischen den zu jeder Anwendung gehöri gen Kommunikationspartnern (2, 3) über das zu dem je weils ausgewählten Redundanzmodus (Ml-Mn) gehörige vir tuelle Netzwerk (B VLAN) übertragen werden. - Preferably, data is transmitted between the communication partners (2, 3) belonging to each application via the virtual network (B VLAN) belonging to the respectively selected redundancy mode (Ml-Mn).
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
für verschiedene Anwendungen im Netzwerk verschiedene Redun danzmodi (Ml-Mn) automatisch ausgewählt und genutzt werden. Different redundancy modes (Ml-Mn) can be automatically selected and used for different applications in the network.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
wenigstens ein Redundanzmodus (Ml-Mn) einen bestimmten Redun danzmechanismus (SWO, E2E, SP) und bevorzugt zusätzliche Funktionen, insbesondere eine Auto-Reparaturfunktion und/oder die Notwendigkeit einer Registrierung von MAC-Adressen und/oder eine Unterstützung einer Frame Replikation und Eli minierung durch zumindest einige Netzwerkknoten, insbesondere gemäß IEE802.1CB, einschließt, und/oder wenigstens ein Redun danzmodus keinen Redundanzmechanismus (N) und bevorzugt zu sätzliche Funktionen, insbesondere eine Auto- Reparaturfunktion (AR) und/oder die Notwendigkeit einer Re gistrierung von MAC-Adressen (MA) und/oder eine Unterstützung einer Frame Replikation und Eliminierung durch zumindest ei nige Netzwerkknoten (FRER) , insbesondere gemäß IEE802.1CB, einschließt . at least one redundancy mode (Ml-Mn) a specific redundancy mechanism (SWO, E2E, SP) and preferably additional functions, in particular an auto repair function and / or the need to register MAC addresses and / or support frame replication and Eli Mining by at least some network nodes, in particular according to IEE802.1CB, and / or at least one redundancy mode does not include a redundancy mechanism (N) and preferably additional functions, in particular an auto repair function (AR) and / or the need for a registration of MAC Addresses (MA) and / or support for frame replication and elimination by at least some network nodes (FRER), in particular in accordance with IEE802.1CB.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
insbesondere wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunika tionspartner (2, 3) der oder jeder Anwendung die unterstütz ten Redundanzmodi (Ml-Mn) in Form von Netzwerk- Verfügbarkeits-Vektoren (NAV) übermittelt werden, wobei be vorzugt für jeden verfügbaren Redundanzmodus (Ml-Mn) wenigs tens ein Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektor (NAV) übermittelt wird, und/oder wobei jeder Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektor (NAV) die Angabe eines Redundanzmechanismus (SWO, E2E, SP) oder eine Angabe, dass ein solcher fehlt, insbesondere in Form eines den Mechanismus oder das Fehlen eines solchen re präsentierenden Bit-Wertes (7, 8) und bevorzugt eine Angabe, ob eine Auto-Reparaturfunktion für den Fall eines Ausfalls insbesondere eines Netzwerkknotens (1) aktiviert ist oder nicht, und/oder ob eine Registrierung von MAC-Adressen not wendig ist oder nicht umfasst. In particular, at least one of the at least two communication partners (2, 3) of the or each application, the supported redundancy modes (Ml-Mn) are transmitted in the form of network availability vectors (NAV), preferably for each available redundancy mode (Ml- Mn) at least one network availability vector (NAV) is transmitted, and / or wherein each network availability vector (NAV) the specification of a redundancy mechanism (SWO, E2E, SP) or an indication that one is missing, in particular in the form of a bit value (7, 8) representing the mechanism or the absence of such a value and preferably an indication of whether or not an auto-repair function is activated in the event of a failure, in particular of a network node (1), and / or whether registration of MAC addresses is necessary or not included.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
insbesondere wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunika tionspartner (2, 3) der oder jeder Anwendung mitgeteilt wird, ob zumindest einige der Netzwerkknoten (1) eine Frame Repli kation und Eliminierung (FRER) , insbesondere gemäß in particular at least one of the at least two communication partners (2, 3) who or each application is informed whether at least some of the network nodes (1) have frame replication and elimination (FRER), in particular in accordance with
IEE802.1CB, unterstützen. IEE802.1CB, support.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, 7. The method according to claim 5 and 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Netzwerk-Verfügbarkeits-Vektoren (NAV) die Information umfassen, ob zumindest einige der Netzwerkknoten (1) eine Frame Replikation und Eliminierung, insbesondere gemäß the network availability vectors (NAV) comprise the information as to whether at least some of the network nodes (1) have frame replication and elimination, in particular in accordance with
IEE802.1CB unterstützen oder nicht. Support IEE802.1CB or not.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartner (2, 3) der oder jeder Anwendung mitgeteilt wird, ob wenigs tens ein weiterer der wenigstens zwei Kommunikationspartner (2, 3) der oder der jeweiligen Anwendung eine Frame Replika tion und Eliminierung (FRER) , insbesondere gemäß IEE802.1CB unterstützt . at least one of the at least two communication partners (2, 3) of the or each application is informed whether at least one further of the at least two communication partners (2, 3) of the or the respective application is performing frame replication and elimination (FRER), in particular in accordance with IEE802 .1CB supported.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
die zu den unterstützten Redundanzmodi (Ml-Mn) gehörigen vir tuellen Netzwerke (B VLAN) insbesondere wenigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartner (2, 3) der oder jeder Anwendung als Type-Length-Values , insbesondere Konfigurati- ons-Type-Length-Values übermittelt werden. the virtual networks (B VLAN) belonging to the supported redundancy modes (Ml-Mn), in particular at least one of the at least two communication partners (2, 3) of the or each application as type-length values, in particular configurations-type-length values Values are transmitted.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
zusammen mit den zu den verschiedenen Redundanzmodi (Ml-Mn) gehörigen virtuellen Netzwerken (B VLAN) zu den virtuellen Netzwerken (B VLAN) gehörige IDs, insbesondere VIDs, mitge teilt werden. together with the virtual networks (B VLAN) belonging to the different redundancy modes (Ml-Mn), IDs belonging to the virtual networks (B VLAN), in particular VIDs, are communicated.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi (Ml-Mn) und ins besondere die zugehörigen virtuellen Netzwerke (B VLAN) von wenigstens einem bevorzugt allen Netzwerkknoten (1) mitge teilt werden, insbesondere über ein Protokoll, welches dazu geeignet ist, Nachrichten zwischen benachbarten Netzwerkgerä ten (1) auszutauschen, besonders bevorzugt über das Link Lay- er Discovery Protocol, insbesondere gemäß IEEE802.1AB, und/oder über ein Stream Reservierungsprotokoll, bevorzugt gemäß IEEE 802.1 Q, insbesondere über SRP. the redundancy modes (Ml-Mn) supported in the network and in particular the associated virtual networks (B VLAN) are communicated by at least one, preferably all, network nodes (1), in particular using a protocol which is suitable for sending messages between neighboring network devices ( 1) to exchange, particularly preferably via the Link Layer Discovery Protocol, in particular according to IEEE802.1AB, and / or via a stream reservation protocol, preferably according to IEEE 802.1 Q, in particular via SRP.
12. Verfahren nach Anspruch 11, 12. The method according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
wenigstens einer bevorzugt alle Netzwerkknoten (1) periodisch Nachrichten aussenden, mit denen jeweils wenigstens einer, bevorzugt genau einer der unterstützten Redundanzmodi (Ml-Mn) zusammen mit dem zugehörigen virtuellen Netzwerk (B VLAN) mitgeteilt wird. at least one preferably periodically sends out all network nodes (1) with which at least one, preferably exactly one of the supported redundancy modes (Ml-Mn) is communicated together with the associated virtual network (B VLAN).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
die im Netzwerk unterstützten Redundanzmodi (M2-Mn) und ins besondere die zugehörigen virtuellen Netzwerke (B VLAN) von einer bevorzugt zentralen Konfigurationseinheit bevorzugt we nigstens einem der wenigstens zwei Kommunikationspartnern (2, 3) der oder der jeweiligen Anwendung insbesondere direkt mit geteilt werden. the redundancy modes (M2-Mn) supported in the network and in particular the associated virtual networks (B VLAN) are preferably communicated directly by a preferably central configuration unit, preferably at least one of the at least two communication partners (2, 3) to the respective application.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
die automatische Auswahl eines passenden Redundanzmodus (Ml- Mn) für die oder jede Anwendung aus den unterstützten Redun danzmodi (Ml-Mn) ein Mapping einschließt oder durch ein sol ches erfolgt. the automatic selection of a suitable redundancy mode (Ml-Mn) for the or each application from the supported redundancy modes (Ml-Mn) includes mapping or is carried out by such.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
wenigstens ein Redundanzmodus (Ml-Mn) wenigstens einen Swit chover-Redundanzmechanismus (SWO) , insbesondere RSTP und/oder MSTP und/oder Ring-MRP und/oder kürzester Pfad, oder wenigs tens einen Ende-zu-Ende-Redundanzmechanismus (E2E) oder we nigstens einen Frame-Replikations-und-Eliminierungs- Redundanzmechanismus (FRER) , insbesondere mit Segmentschutz (SP), einschließt. at least one redundancy mode (Ml-Mn) at least one switchover redundancy mechanism (SWO), in particular RSTP and / or MSTP and / or ring MRP and / or shortest path, or at least one end-to-end redundancy mechanism (E2E) or at least includes a frame replication and elimination redundancy mechanism (FRER), in particular with segment protection (SP).
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
für die Datenübertragung zwischen den oder den jeweiligen we nigstens zwei Kommunikationspartnern (2, 3) der oder jeder Anwendung eine geschützte Verbindung eingerichtet wird, für die bevorzugt an beteiligten Netzwerkknoten (1) Netzwerkres sourcen reserviert werden, und die Datenübertragung über die oder die jeweilige geschützte Verbindung insbesondere in Form eines Streams und/oder unter Nutzung reservierter Ressourcen erfolgt . a protected connection is set up for the data transmission between the or the respective we at least two communication partners (2, 3) of the or each application, for which network resources are preferably reserved at participating network nodes (1), and the data transmission via the or the respective protected Connection in particular in the form of a stream and / or using reserved resources.
17. Kommunikationsgerät (1, 2, 3) zur Durchführung des Ver fahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 17. Communication device (1, 2, 3) for performing the method according to one of the preceding claims.
18. Gerät (1) nach Anspruch 17, 18. Device (1) according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Gerät (1) dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, mehrere Netzwerk-Redundanzmodi (Ml-Mn) zu unterstützen und bevorzugt periodisch Nachrichten auszusenden, mit denen die unterstützten Redundanzmodi (Ml-Mn)) jeweils mit einem zuge hörigen virtuellen Netzwerk (B VLAN) , in dem der jeweilige Redundanzmodus (Ml-Mn) verwendet werden kann, bekannt gemacht werden können oder bekannt gemacht werden. the device (1) is designed and / or set up to support several network redundancy modes (Ml-Mn) and preferably periodically send out messages with which the supported redundancy modes (Ml-Mn)) each have an associated virtual network (B VLAN) in which the respective redundancy mode (Ml-Mn) can be used, can be made known or can be made known.
19. Gerät (2, 3) nach Anspruch 17 oder 18, 19. Device (2, 3) according to claim 17 or 18,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Gerät (2, 3) dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, Informationen über die im Netzwerk unterstützten Redundanzmo di (Ml-Mn) jeweils mit einem zugehörigen virtuellen Netzwerk (B VLAN) , in dem der jeweilige Redundanzmodus verwendet wer den kann, zu empfangen, the device (2, 3) is designed and / or set up to provide information about the redundancy mo di (Ml-Mn) supported in the network, in each case with an associated virtual network (B VLAN) in which the respective redundancy mode can be used receive,
für wenigstens eine Anforderung, im Rahmen derer und/oder für die Daten von dem Gerät (2, 3) gesendet und/oder empfangen werden sollen, eine vorgegebene Anforderung an die Ausfallsi cherheit der Datenübertragung zu ermitteln, und for at least one request, within the scope of which and / or for the data to be sent and / or received from the device (2, 3), to determine a predetermined request for the reliability of the data transmission, and
aus den Redundanzmodi (Ml-Mn) automatisch ein im Lichte der vorgegebenen Anforderung an die Ausfallsicherheit passenden Redundanzmodus (Ml-Mn) auszuwählen. from the redundancy modes (Ml-Mn) automatically select a redundancy mode (Ml-Mn) that is suitable in the light of the specified requirements for reliability.
20. Computerprogramm umfassend Programmcode-Mittel zur Durch führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16. 20. Computer program comprising program code means for performing the method according to one of claims 1 to 16.
21. Computerlesbares Medium, das Instruktionen umfasst, die, wenn sie auf wenigstens einem Computer ausgeführt werden, den wenigstens einen Computer veranlassen, die Schritte des Ver fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 durchzuführen. 21. A computer readable medium comprising instructions which, when executed on at least one computer, cause the at least one computer to carry out the steps of the method according to one of claims 1 to 16.
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