CN104685835B - 具有多个网络部件的通信网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信网络(20,30)，其具有为了交换数据报文而彼此连接的多个网络部件(21a‑l,31a‑l)，其中，所述通信网络(20,30)具有第一子网(22a,32a)和第二子网(22b,32b)，并且每个网络部件(21a‑l,31a‑l)与两个子网(22a‑b,32a‑b)连接。为了以少的设备开销尽可能更抗干扰地构造这种通信网络(20,30)，设置为所述通信网络(20,30)包括以链的形式彼此连接的至少一些网络部件(21a‑l,31a‑l)，其中，网络部件(21a‑l,31a‑l)的每个链(24a‑d,34a‑d)具有直接与第一子网(22a,32a)连接的第一网络部件(例如21a,31a)，并且具有直接与第二子网(22b,32b)连接的第二网络部件(例如21c,31c)。本发明还涉及一种用于在通信网络(20,30)中运行的相应的网络部件(21a‑l,31a‑l)和用于在通信网络(20,30)中抗干扰地传输数据报文的方法。

Description

具有多个网络部件的通信网络

技术领域

本发明涉及一种通信网络，其具有为了交换数据报文而相互连接的多个网络部件，其中，所述通信网络具有第一子网和第二子网，并且每个网络部件与两个子网连接。本发明还涉及一种用于在这种通信网络中运行的网络部件以及一种用于在这种通信网络中的数据报文的抗干扰传输的方法。

背景技术

目前，网络部件、即能够连接到通信网络并且经由通信网络通过传输相应的数据报文来交换数据的能联网的设备在许多技术领域中、例如在装置的自动化中得到了应用。下面，不仅将能联网的终端设备，而且将用于在通信网络中控制和管理数据报文的传输的这种设备，即例如所谓的“交换机”、“桥接器”、“集线器”、“路由器”，视为网络部件。

许多自动化地运行的装置要求很高程度的故障安全保护。这种要求对用来将这种装置的网络部件彼此连接的通信网络有很严重的影响。因此，通常将这些通信网络设计为冗余的，也就是说，即使在通信网络内的一个网络连接发生故障的情况下，也保证各个网络部件之间的数据报文的可靠传输。下面，术语“通信连接”包括各个网络部件之间的整个传输路径，也就是说，不仅包括存在的(有线或无线的)传输介质，还包括其到各个网络部件的物理的、通信技术的和逻辑的连接(例如接口、通信装置、协议栈)。

这种设计为故障安全的通信网络的使用的一个示例是自动化装置，其中，能联网的自动化设备经由通信网络彼此连接，以交换数据报文。自动化装置用于系统、例如供电网或电气开关装置的自动化，并且通常包括布置在相应的装置、即例如供电网的主要部件附近的自动化设备(例如所谓的现场设备)。在供电网的情况下，这些主要部件例如可以是电缆和导线、变压器、发电机、电动机或变换器。自动化设备例如可以是安装在供电网的分站的所谓的电气保护设备或者现场控制设备按照专业术语来说，也经常将这种自动化设备称为所谓的“IED”(“Intelligent Electronic Device：智能电子设备”)。在此，自动化设备与通信网络连接，并且经由其交换作为有用数据包括例如控制命令、关于事件(例如阈值违反)的消息、测量值或状态消息的数据报文。

在作为所谓的“平行冗余协议”(PRP：Parallel Redundancy Protocol)的标准IEC62439-3:2012中，描述了通信网络被设计为故障安全的并且在此即使在一个通信连接发生故障的情况下也保证自动化装置尽可能无缝地继续运行的一种可能。在此，通过通信网络具有任意拓扑的两个相互独立的子网并且每个网络部件与两个子网连接，来实现无缝冗余。两个子网以并行模式运行，其中，为了发送数据报文，网络部件一方面向第一子网、另一方面向第二子网发送数据报文。被设置为数据报文的接收方的网络部件从子网接收两个数据报文，其中，其使用首先到达其的数据报文，并且丢弃作为副本的稍后到达的数据报文。因为在此两个数据报文使用两个彼此独立的传输路径，因此即使在传输路径中的一个上存在故障的情况下，也确保通过数据报文传送的有用信息经由另一个通常仍然正常运行的传输路径到达接收方网络部件。

根据PRP标准构建的通信网络的使用例如从欧洲专利申请EP 2148473A1的说明书导言部分中已知。

PRP标准使得能够使用具有市场上通用的通信接口的简单地构造的通信部件，因为在此对数据通信的控制没有特别的要求。相对来说，PRP通信网络的构造的缺点是PRP规定两个子网的严格的并行结构，由此用于构建这种通信网络的硬件开销，即例如所需的通信线缆和交换机的数量显著增加。因此，PRP通信网络的构建也与用于其架构的相对高的成本相关联。

作为PRP通信网络的替换解决方案，已经提到的EP 2148473A1提出了使用根据同样在IEC 62439-3:2012中描述的高可用性无缝冗余(HSR：High-availability,SeamlessRedundancy)标准的通信网络。HSR通信网络以环状拓扑构建，其中，每个网络部件以两个通信接口连接在环中。网络部件沿环的两个方向发出数据报文，接收方网络部件接收首先到达的数据报文，并且丢弃作为副本的其次到达的数据报文。由于闭合的环状结构，在所有网络部件之间总是存在两个相互独立的通信路径，从而即使在两个通信路径中的一个发生故障的情况下，也确保经由相应的另一个传输路径传输数据报文。

与PRP标准相比，根据HSR标准构建的通信网络以较少数量的线缆和交换机进行应对，然而其从接入的网络部件需要相对高的用于通信的控制的管理开销，特别是因为必须进行对在环状通信网络中循环的数据报文的识别和消除(环路防止(Loop Prevention))。因此，可使用的网络部件相对昂贵。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，给出一种用于在通信网络中冗余地传输数据报文的可能，其一方面保证足够的故障安全保护，另一方面减少用于构建通信网络的设备或硬件开销，由此减少成本开销。

上述技术问题通过上面提及的类型的通信网络来解决，其中，所述通信网络包括以链的形式彼此连接的至少一些网络部件，其中，网络部件的每个链具有直接与第一子网连接的第一网络部件，并且具有直接与第二子网连接的第二网络部件。

通过将至少一些网络部件彼此以链状连接，可以显著减少构建两个子网必须花费的开销。在传统的PRP网络构建中，例如对于子网中的60个网络部件，必须设置总共具有120个通信接口的交换机，而在根据本发明构建具有链长度为3个网络部件的通信网络时，已经可以实现所需的网络接口减少到40个。在链长度为20个网络部件的情况下，甚至仅仅还需要6个通信接口。通过减少所需的开销，可以实现显著的硬件和成本节约。此外，因为与HSR标准的环状结构不同，在链状构造的情况下，不需要对循环的报文进行识别，因此还可以使用相对简单地构造的网络部件。

本发明不限于将所有网络部件都布置在链中。在本发明的范围内，也可以使用不同长度的链。

按照根据本发明的通信网络的一个有利实施方式设置为，所有网络部件构造用于，在冗余地发送数据报文时，不仅向第一子网的方向、而且向第二子网的方向发出数据报文，其中，所发出的数据报文在其有用数据内容方面相同并且包括指示向其方向发出数据报文的那个子网的网络限定符。

以这种方式，通过使用两个独立的子网，可以相对更抗干扰地传输数据报文，因为在子网中的一个中产生干扰的情况下，所关注的数据报文经由正常运行的另一个子网到达接收方网络部件。

关于这一点，按照根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式，可以设置为，网络部件的链的第一网络部件构造用于，仅向第一子网发送其网络限定符指示第一子网的数据报文，并且网络部件的链的第二网络部件构造用于，仅向第二子网发送其网络限定符指示第二子网的数据报文。

通过实现这种简单的通信规则，可以有效地防止循环数据报文的出现，因为在相应的子网中，总是仅转发具有相应的网络限定符的数据报文。由此，在各个网络部件中能够放弃成本过高的对循环数据报文的识别。

关于这一点，还视为根据本发明的通信网络的有利扩展的是，所述网络部件构造用于，在接收数据报文时，接收寻址到其的在其有用数据内容方面相同的两个数据报文中的第一数据报文，并且丢弃第二数据报文。

以这种方式，确保能够不重复地接收信息。副本的识别例如可以根据数据报文的发送方网络部件的MAC地址和包含在数据报文中的唯一的序列号来进行。

根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式还设置为，在网络部件的链的第一网络部件和第二网络部件之间，布置任意数量的另外的网络部件。

在链中插入尽可能多的网络部件，使得能够减少在子网中的交换机处需要的通信接口(端口)的总数，由此减少通信网络所需的硬件需求。

因为在根据本发明的通信网络的构造中，为了使硬件开销更少(由此也使子网的构建的成本更低)，有意地容忍，对于布置在同一个链内的那些网络部件，不存在冗余的通信连接，因此按照根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式设置为，所述网络部件这样布置在链中，使得在同一个链的网络部件之间的数据报文的直接传输的数量最少。

换句话说，在该实施方式中，将本来从不或者仅非常少地彼此直接通信的这些网络部件组合在同一个链内，因为在这些网络部件中，在传输数据报文时不一定需要冗余。然而，哪些网络部件由于其直接通信行为而被布置在同一个链内的最终决定由通信网络的操作者负责；例如，虽然很少彼此直接通信、但是在进行通信时必须在它们之间交换重要的信息的这些网络部件也不应当布置在同一个链内。

替选地或者附加地，按照根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式，还可以设置为，在其之间存在最短传输路径的网络部件布置在同一个链中。

以这种方式，可以进一步降低同一个链内的传输路径、通常是网线的故障易感性，从而通过这种措施，降低了链内的传输路径中的一个发生故障的概率。

按照根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式还设置为，所述网络部件分别具有两个通信接口，通过所述通信接口，所述网络部件连接到所述通信网络。

具有两个通信接口或端口的这种网络部件可以直接接入通信网络，因为其一个端口可以用于间接或直接连接到第一子网，并且其另一个端口可以用于间接或直接连接到第二子网。通常，这种网络部件具有连接到两个通信接口的内部交换机。

具体地，本发明例如可以在如下的通信网络中使用，在所述通信网络中，所述网络部件中的至少一个是自动化装置的能联网的自动化设备。

例如，自动化装置可以是用于控制和/或监视供电网的装置，并且自动化设备可以是所谓的IED(“智能电子设备”)、例如电气保护设备、测量设备或现场控制设备。

为了在这种情境下也能够将仅具有一个通信接口或端口的自动化设备接入通信网络，按照根据本发明的通信网络的另一个有利实施方式提出，所述通信网络包括至少一个恰好具有一个网络接口的能联网的自动化设备，其中，所述至少一个自动化设备经由所述网络部件中的一个连接到所述通信网络，以及其中，所关注的网络部件具有一个用于连接到所述自动化设备的通信接口并且具有两个用于连接到所述通信网络的通信接口。

在此，所关注的网络部件在一定程度上提供具有至少三个通信接口的交换机，一方面两个子网间接或直接连接到其，另一方面自动化设备连接到其。

上述技术问题还通过用于在根据前面描述的实施方式中的任一项所述的通信网络中运行的网络部件来解决，其中，所述通信网络包括第一子网和第二子网，并且其中，所述网络部件具有两个用于连接到所述通信网络的通信接口。

根据本发明，关于所述网络部件设置为，其构造用于，通过所述两个通信接口中的一个直接连接到所述子网中的一个，并且通过所述两个通信接口中的另一个连接到另一个网络部件，并且所述网络部件构造用于，仅将包括指示相应的子网的网络限定符的数据报文借助能连接到所述子网的通信接口进行发送。

因为网络部件仅在一侧直接连接到两个子网中的一个，因此在此形成由至少两个网络部件构成的链。通过简单的规则，即，网络部件分别仅向直接连接的子网发送具有匹配的网络限定符的数据报文，能够有效地防止循环的报文的出现。

为了关于其通信接口的使用使网络部件的参数化尽可能简单，提出了，网络部件具有识别装置，其构造用于，在进行与通信网络的连接之后，识别所述两个通信接口中的哪一个连接到所述子网，并且哪一个连接到另一个网络部件。

具体地，例如还可以设置为，网络部件是用于在自动化装置中使用的自动化设备。

根据本发明的网络部件的另一个实施方式还设置为，网络部件具有一个用于与至少一个具有单个通信接口的自动化设备相连的通信接口，并且具有两个用于与通信网络连接的通信接口。

在此，网络部件形成用于仅具有一个通信接口的自动化设备的接口装置，从而这种自动化设备也可以接入相应的通信网络。

最后，上述技术问题还通过用于在通信网络中抗干扰地传输数据报文的方法来解决，其中，所述通信网络具有多个网络部件以及第一子网和第二子网，其中，每个网络部件连接到两个子网，并且其中，为了从一个网络部件向另一个网络部件冗余地传输数据报文，第一网络部件不仅向所述第一子网的方向、而且向所述第二子网的方向发出数据报文，并且其中，所发出的数据报文在其有用数据内容方面相同并且包括指示向其方向发出数据报文的该子网的网络限定符，并且其中，另一个网络部件接收首先到达其的数据报文，并且丢弃其次到达的数据报文。

根据本发明，关于所述方法设置为，所述通信网络包括以链的形式彼此连接的至少一些网络部件，其中，网络部件的每个链具有直接与第一子网连接的第一网络部件，并且具有直接与第二子网连接的第二网络部件，其中，网络部件的链的第一网络部件仅向第一子网发送其网络限定符指示了第一子网的数据报文，并且网络部件的链的第二网络部件仅向第二子网发送其网络限定符指示了第二子网的数据报文。

关于根据本发明的方法的优点，参考前面针对根据本发明的通信网络进行的描述。

附图说明

下面借助实施例详细说明本发明。在此，

图1示出了根据现有技术的按照IEC 62439-3:2012(PRP)的通信网络；

图2示出了具有减少的硬件开销的通信网络的第一实施例；以及

图3示出了具有减少的硬件开销的通信网络的第二实施例。

具体实施方式

图1示例性地示出了例如以太网通信网络形式的根据现有技术的按照标准IEC62439-3:2012(PRP)的通信网络10的构造。通信网络10用于冗余地耦合彼此交换数据报文的网络部件11a-1。网络部件11a-1例如可以是自动化装置的、例如用于控制和/或监视供电网的电力自动化装置的自动化设备。

为了在网络部件11a-1之间保证冗余和抗干扰的数据报文传输，通信网络10具有并行运行的两个相互独立的子网12a和12b。两个子网12a和12b在MAC-LLC层(MAC＝MediaAccess Control(媒体访问控制)；LLC＝Logical Link Control(逻辑链路控制))在其使用的通信协议方面一致，但是可以在其性能和其拓扑方面完全不同；在图1中仅示例性地以环状结构构建了第一子网12a，而第二子网12b具有树状结构。在两个子网12a和12b之间没有直接连接，从而来自第一子网12a的数据报文不能到达另一个子网12b，反之亦然。为此，在网络部件中实现了不允许从一个通信接口向另一个通信接口转发数据报文的规则(因此，使例如根据标准IEEE 802.1D的桥接功能失效)。网络部件11a-1中的每一个经由单独的通信接口或端口借助具有全双工性能的通信连接、例如网络线缆，直接连接到两个子网12a和12b。

为了在通信网络10中抗干扰并且冗余地传输数据报文，发送方网络部件、例如网络部件11a向接收方网络部件、例如网络部件11i发送信息。要传输的信息作为有用数据内容嵌入在有用数据内容方面一致的两个数据报文13a和13b中。具体地，网络部件11a沿第一子网12a的方向发出第一数据报文13a，而其沿第二子网12b的方向发出第二数据报文13b。数据报文13a和13b在图1中通过从网络部件11a出发的块状箭头示出。

数据报文13a和13b彼此独立地经由两个子网12a和12b向接收方网络部件11i传输。其接收数据报文并且使用包含在首先到达的数据报文(例如数据报文13b)的有用数据内容中的信息，同时丢弃作为副本的稍后到达的数据报文(例如数据报文13a)。副本识别例如可以根据包含在相应的数据报文13a或13b中的关于发送方网络部件11a的MAC地址的叙述和唯一的序列号来进行。

在图1中示出的通信网络10使得能够在所有网络部件11a-1之间抗干扰并且冗余地传输数据报文，因为即使在一个传输路径发生故障的情况下，例如在两个子网12a或12b中的一个内网络部件的通信接口损坏或者线缆断裂的情况下，经由正常运行的传输路径传送相应的另一个数据报文。然而，故障安全保护的代价是相对大的硬件开销。在图1的示例中，为了将12个网络部件12a-1冗余地连接到两个子网12a、12b，相应地在子网12a和12b中需要交换机的总共24(2个子网×12个网络部件)个通信接口。因为适合在自动化装置中的经常不利的环境条件(例如非常高或非常低的温度、高空气湿度、强EMV影响)中使用的交换机、特别是“硬化”的交换机比较昂贵，使得在图1中示出的网络架构具有相对高的成本。

图2示出了与图1的通信网络10相比具有减少的硬件开销、由此网络架构也具有较低的成本的通信网络20的实施例。

通信网络20考虑到如下事实：通常并非对于通信网络的所有通信连接需要相同程度的冗余和抗干扰性。对此，虽然通信网络20也具有两个相互独立地运行的子网22a和22b，但是这里网络部件21a-l按照每三个网络部件的链24a-d布置。

具体地，例如网络部件21a-c以如下方式布置在链24a中：第一网络部件21a通过通信接口直接与第一子网22a连接，并且通过另一个通信输出端直接与中间的网络部件21b的通信接口连接。中间的网络部件21b通过其另一个通信输出端直接与第二网络部件21c的通信接口连接，第二网络部件21c通过其另一个通信接口直接连接到第二子网22b。

由此，虽然每个网络部件21a-c仍然与两个子网22a和22b连接，但是与根据图1的通信网络10相比，在通信网络20中还允许间接连接。因此，例如网络部件21b仅间接地、即经由网络部件21a与第一子网22a连接。

其余网络部件21d-l以相应的方式布置在链24b-d中。将至少一些网络部件组合成链能够使得由交换机在子网22a和22b中提供的通信接口的数量大大减少。在图2的示例中可以看到，通过将每三个网络部件组合成链，与在图1中示出的通信网络10相比，在子网中能够节省三分之二的通信接口(代替像在图1中那样的24个，仅还需要8个通信接口)。

下面，通过示例描述从发送方网络部件(例如网络部件21b)向接收方网络部件(例如网络部件21j)传输信息时的过程。

网络部件21b将要向网络部件21j传输的信息嵌入两个数据报文23a和23b中，其在其有用数据内容方面相同，但是通过不同的网络限定符而相区别。网络限定符指示经由哪个子网22a或22b发送相应的数据报文23a或23b。具体地，数据报文23a因此包含指示了子网22a的网络限定符，并且相应地首先由网络部件21b向在链24a中相邻的网络部件21a发送，并且由网络部件21a向第一子网22a转发。以相应的方式，第二数据报文23b包括指示第二子网22b的网络限定符，并且首先向相邻的网络部件21c传送，并且由网络部件21c向第二子网22b转发。

第一数据报文23a经由第一子网22a向第四链24d传送，并且在那里直接到达链24d的第一网络部件21j。以相应的方式，第二子网22b向第四链24d转发第二数据报文23b。在那里第二数据报文23b经由网络部件21l和21k最后到达接收方网络部件21j。网络部件21j使用包含在首先到达的数据报文的有用数据内容中的信息，并且丢弃稍后到达的数据报文。在根据图2的通信网络20中，副本识别也可以例如根据包含在相应的数据报文23a或23b中的关于发送方网络部件21b的MAC地址的叙述和唯一的序列号来进行。

为了正确地执行上面说明的传输数据报文时的过程，在链24a-d的网络部件21a-l中实现如下通信规则：

根据第一通信规则，边缘的网络部件、即一方面与子网连接、另一方面与另一个网络部件连接的网络部件(例如第一链24a的第一网络部件21a和第二网络部件21c)，将其直接从子网22a或22b中的一个接收到的所有数据报文，向网络部件本身(例如为了在网络部件的应用层中自己使用包含在数据报文中的信息)和连接到另一个网络部件的另一个通信接口转发。也就是说，例如，作为第一链24a的边缘的网络部件的第一网络部件21a，将所有从第一子网22a到达的数据报文，向其自己的应用层和连接到中间网络部件21b的另一个通信接口转发。

根据第二通信规则，边缘的网络部件考虑网络限定符，将其自己产生的所有数据报文，经由两个通信接口向子网22a和22a的方向发送。例如，网络部件21a将具有指示第一子网22a的网络限定符的数据报文经由一个通信接口向第一子网22a的方向发出，同时其将具有指示第二子网22b的网络限定符的第二数据报文经由另一个通信接口向第二子网22b的方向发出。

根据第三通信规则，边缘的网络部件仅将在其与另一个网络部件连接的通信接口处接收到的那些数据报文一方面向网络部件本身(例如其应用层)转发。但是，这些数据报文仅在其具有指示关注的子网的网络限定符时才被转发到该子网；因此，具有不匹配的网络限定符的数据报文不被转发，而被阻止。由此有效地避免了将增加通信网络的通信负荷的循环数据报文的出现。例如，第一链24a的第一网络部件21a将所有到达其与网络部件21b连接的通信接口处的数据报文向其应用层转发。然而，仅当关注的数据报文的网络限定符实际上指示第一子网22a时，才进行经由另一个通信接口向第一子网22a的转发。如果不是这种情况，则第一网络部件21a阻止数据报文向第一子网的转发。

在中间的网络部件、即布置在链内并且通过两个通信接口直接与其它网络部件(而不与子网22a或22b)连接的这些网络部件中，实现下面说明的通信规则。

根据第一通信规则，中间的网络部件将到达其通信接口中的一个的所有数据报文，向这些网络部件本身(例如用于在网络部件的应用层中使用)和另一个通信接口转发，用于向连接到其的另一个网络部件发送。例如，网络部件21b将所有到达其与网络部件21a连接的通信接口的数据报文向其应用层转发，此外将数据报文经由其另一个通信接口向网络部件21c发送。

根据第二通信规则，中间的网络部件将其自己产生的所有数据报文，考虑网络限定符经由两个通信接口向子网22a和22b的方向发送。例如，网络部件21b将具有指示第一子网22a的网络限定符的数据报文经由一个通信接口向第一子网22a的方向发出，同时其将具有指示第二子网22b的网络限定符的第二数据报文经由另一个通信接口向第二子网22b的方向发出。

因为结果是使用哪些通信规则取决于网络部件在链中的角色(边缘或中间的网络部件)，因此必须在设备中在参数设置中确定关于这些角色的信息。这可以在构建通信网络时手动进行或者自动执行。对于后一种替选方案，网络部件具有识别装置，例如可以将其集成在本就存在的通信控制器中。该识别装置使用专用通信协议，以便从相应的网络部件的相邻设备询问信息。如果在两种情况下相邻设备是其它网络部件，则对要参数化的网络部件分配中间的网络部件的角色。相反，如果识别装置仅在网络部件的一个通信接口处识别出另一个网络部件，并且在另一个通信接口处识别出子网22a或22b中的一个的交换机，则对要参数化的网络部件分配边缘的网络部件的角色。识别装置例如可以使用根据IEEE802.1AB的“链路层发现协议”(LLDP：Link Layer Discovery Protocol)来询问相应的相邻设备。

如上面已经提及的，在其中网络部件中的至少一些组合成链的通信网络(例如根据图2的通信网络20)中，并非对于每个网络部件存在如在每个网络部件直接与两个子网连接的通信网络中相同程度的冗余和抗干扰性。也就是说，对于布置在同一个链内的网络部件之间的数据报文的传输不存在冗余，因为在此仅存在一个传输路径(即经由相应的链本身的传输路径)。对于这些网络部件来说，第二传输路径由于针对边缘的网络部件的、仅允许向相应的子网发送具有匹配的网络限定符的数据报文的通信规则而被阻止。此外，相反，对于不同的链中的网络部件，存在高的冗余和抗干扰性，因为在此分别存在两个独立的传输路径。

因此，例如网络部件21a仅可以通过在链内部(即经由网络部件21b)传输的数据报文与网络部件21c进行通信；相反，可想到的另一个传输路径，即从网络部件21a经由第一子网22a、另一个链(例如链24b)和第二子网22b到达网络部件21c，被封锁。这是因为，所关注的数据报文由于其从网络部件21a向第一子网的发送而包含指示该第一子网22a的网络限定符，相反其不允许该数据报文向第二子网22b传输。因此，基于针对边缘的网络部件的相应的通信规则，由于不匹配的网络限定符而阻止数据报文从网络部件21f、21i和211向第二子网转发。因此，如果例如在网络部件21a和21b之间存在通信连接的线缆断裂，则在第一链24a的网络部件之间不再存在有效的传输路径。

相反，对于网络部件21和链24a外部的任意另一个网络部件之间的数据报文的传输，分别存在两个独立的传输路径，因为在此不必将具有不匹配的网络限定符的数据报文向子网传输。

如所说明的那样，因为一个链内的数据报文的传输没有冗余，因此应当采取相应的措施来保持整个通信网络的高抗干扰性。为此，首先可以设置为，公用链的网络部件之间的通信连接仅通过相对短并且高质量的通信介质(例如短的网线)连接，并且相对于外部影响尽可能安全地执行通信介质的铺设(例如在线缆管道中)。此外，在构建通信网络时可以考虑，哪些网络部件彼此必须更经常并且哪些网络部件更不常或者根本不直接交换数据报文。如果仅将彼此不需常常或者根本不进行通信的这些网络部件组合成链，则这些网络部件之间的传输没有冗余不是(或者仅是可以接受的)缺点。因此，在选择网络部件组合成相应的链时应当注意，尽可能使链内的预期的直接数据业务(即数据报文的接收方和发送方位于同一链中)最少。

最后，图3示出了具有相对小的硬件开销的通信网络的第二实施例。

图3示出了具有多个网络部件31a-l以及两个子网32a和32b的通信网络30。数据报文的传输的工作方式很大程度上对应于已经针对图2说明的工作方式，因此下面仅讨论与图2的实施例的不同之处。

在图3中，网络部件也布置在4个链34a-d中，然而，与图2的通信网络20的不同，链34a-d具有不同的长度，即不同数量的网络部件。具体地，第一链34a包括3个网络部件31a-c，第二和第三链34b和34c分别包括2个网络部件31e-f和31g-h，并且第四链34d包括4个网络部件31i-l。网络部件31d像在传统的PRP通信网络中那样直接与两个子网32a和32b连接，因此未布置在链34a-d中的一个中。可以看到，与根据图2的示例相比，子网32a和32b必须提供稍微增加的数量的通信接口(即总共10个)。

虽然网络部件31a-b和31d-l例如可以是分别具有用于接入通信网络30的两个通信接口的自动化设备，但是仅具有一个通信接口的这种终端设备也可以经由网络部件31c接入通信网络30。为此，网络部件31c一方面具有两个通信接口用于连接到通信网络30，另一方面具有至少一个通信接口(在本示例中：两个通信接口)用于与仅具有一个通信接口的相应的终端设备连接。由此，网络部件31c在一定程度上对于仅具有一个通信接口的这种终端设备来说是接口装置，并且确保其与前面针对图2所说明的网络部件的通信规则相对应地冗余地接入通信网络中。

Claims (14)

1.一种通信网络(20,30)，其具有为了交换数据报文而彼此连接的多个网络部件(21a-l,31a-l)，其中，所述通信网络(20,30)具有第一子网(22a,32a)和第二子网(22b,32b)，并且每个网络部件(21a-l,31a-l)与两个子网(22a-b,32a-b)连接，

其特征在于，

-所述通信网络(20,30)包括以链的形式彼此连接的至少一些网络部件(21a-l,31a-l)，其中，网络部件(21a-l,31a-l)的每个链(24a-d,34a-d)具有直接与第一子网(22a,32a)连接的第一网络部件(例如21a,31a)，并且具有直接与第二子网(22b,32b)连接的第二网络部件(例如21c,31c)，

-所有网络部件(21a-l,31a-l)构造用于，在冗余地发送数据报文时，不仅向第一子网(22a,32a)的方向、而且向第二子网(22b,32b)的方向发出数据报文，其中，所发出的数据报文在其有用数据内容方面相同并且包括指示向其方向发出数据报文的那个子网(22a-b,32a-b)的网络限定符。

2.根据权利要求1所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-网络部件(21a-l,31a-l)的链(24a-d,34a-d)的第一网络部件(例如21a,31a)构造用于，仅向第一子网(22a,32a)发送其网络限定符指示第一子网(22a,32a)的数据报文，以及

-网络部件(21a-l,31a-l)的链(24a-d,34a-d)的第二网络部件(例如21b,31b)构造用于，仅向第二子网(22b,32b)发送其网络限定符指示第二子网(22b,32b)的数据报文。

3.根据权利要求1所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)构造用于，在接收数据报文时，接收寻址到其的在其有用数据内容方面相同的两个数据报文中的第一数据报文，并且丢弃第二数据报文。

4.根据上述权利要求中任一项所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-在网络部件(21a-l,31a-l)的链(24a-d,34a-d)的第一网络部件(例如21a,31a)和第二网络部件(例如21b,31b)之间，布置任意数量的另外的网络部件(例如21b,31b)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)布置在链(24a-d,34a-d)中，使得在同一个链(24a-d,34a-d)的网络部件(21a-l,31a-l)之间的数据报文的直接传输的数量最少。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-在其之间存在最短传输路径的网络部件(21a-l,31a-l)布置在同一个链(24a-d,34a-d)中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)分别具有两个通信接口，通过所述通信接口，其与所述通信网络(20,30)连接。

8.根据权利要求7所述的通信网络(20,30)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)中的至少一个是自动化装置的能联网的自动化设备。

9.根据权利要求8所述的通信网络(30)，

其特征在于，

-所述通信网络(20,30)包括至少一个恰好具有一个网络接口的能联网的自动化设备，其中，该至少一个自动化设备经由所述网络部件(31c)中的一个与所述通信网络(30)连接，以及其中，所关注的网络部件(31c)具有一个用于与所述自动化设备连接的通信接口并且具有用于与所述通信网络(30)连接的两个通信接口。

10.一种网络部件(21a-l,31a-l)，用于在根据上述权利要求1-9中任一项所述的通信网络(20,30)中运行，所述通信网络包括第一子网(22a,32a)和第二子网(22b,32b)，其中，所述网络部件(21a-l,31a-l)具有用于与所述通信网络(20,30)连接的两个通信接口，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)构造用于，通过所述两个通信接口中的一个直接与所述子网(22a,32a)中的一个连接，并且通过所述两个通信接口中的另一个与另一个网络部件(21a-l,31a-l)连接，以及

-所述网络部件(21a-l,31a-l)构造用于，仅将包括指示相应的子网(22a,32a)的网络限定符的数据报文借助能与所述子网连接的通信接口进行发送，

其中，所有网络部件(21a-l,31a-l)构造用于，在冗余地发送数据报文时，不仅向第一子网(22a,32a)的方向、而且向第二子网(22b,32b)的方向发出数据报文，其中，所发出的数据报文在其有用数据内容方面相同并且包括指示向其方向发出数据报文的那个子网(22a-b,32a-b)的网络限定符。

11.根据权利要求10所述的网络部件(21a-l,31a-l)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)具有识别装置，其构造用于，在进行与所述通信网络(20,30)的连接之后，识别所述两个通信接口中的哪一个与所述子网(22a,32a)连接，并且哪一个与另一个网络部件(21a-l,31a-l)连接。

12.根据权利要求10所述的网络部件(21a-l,31a-l)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)是用于在自动化装置中使用的自动化设备。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的网络部件(21a-l,31a-l)，

其特征在于，

-所述网络部件(21a-l,31a-l)具有一个用于与至少一个具有单个通信接口的自动化设备连接的通信接口，并且具有两个用于与所述通信网络(20,30)连接的通信接口。

14.一种用于在通信网络(20,30)中抗干扰地传输数据报文的方法，所述通信网络具有多个网络部件(21a-l,31a-l)以及第一子网(22a,32a)和第二子网(22b,32b)，其中，每个网络部件(21a-l,31a-l)与两个子网(22a-b,32a-b)连接，以及其中，为了从一个网络部件(21a-l,31a-l)向另一个网络部件(21a-l,31a-l)传输数据报文，进行发送的网络部件(21a-l,31a-l)不仅向所述第一子网(22a,32a)的方向、而且向所述第二子网(22b,32b)的方向发出数据报文，其中，所发出的数据报文在其有用数据内容方面相同并且包括指示向其方向发出数据报文的那个子网(22a-b,32a-b)的网络限定符，以及其中，进行接收的网络部件(21a-l,31a-l)接收首先到达其的数据报文，并且丢弃其次到达的数据报文，

其特征在于，

-所述通信网络(20,30)包括以链的形式彼此连接的至少一些网络部件(21a-l,31a-l)，其中，网络部件(21a-l,31a-l)的每个链(24a-d,34a-d)具有直接与第一子网(22a,32a)连接的第一网络部件(例如21a,31a)，并且具有直接与第二子网(22b,32b)连接的第二网络部件(例如21c,31c)，其中，网络部件(21a-l,31a-l)的链(24a-d,34a-d)的第一网络部件(例如21a,31a)仅向第一子网(22a,32a)发送其网络限定符指示第一子网(22a,32a)的数据报文，并且网络部件(24a-d,34a-d)的链(24a-d,34a-d)的第二网络部件(例如21c,31c)仅向第二子网(22b,32b)发送其网络限定符指示第二子网(22b,32b)的数据报文。