CN105025116A - 用于在工业通信系统内提供命名服务的方法和路由器 - Google Patents

用于在工业通信系统内提供命名服务的方法和路由器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在工业通信系统内提供命名服务的方法和路由器。为了在工业通信系统内提供命名服务，通过与下级的子网相关联的路由器接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告并且给其补充与相应的所述路由器相关联的拓扑的或分级的名称组成部分并且将其在相应的下级的子网内部传播。通信终端从拓扑的或分级的名称组成部分以及在其相应的子网内部唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。

Description

用于在工业通信系统内提供命名服务的方法和路由器
技术领域
工业自动化系统用于监控、控制和调节技术过程，尤其是在生产、处理和建筑物自动化的领域中，并且实现控制装置、传感器、机器和工业设施的运行，所述运行应尽可能自主地且与人为干预不相关地进行。由于信息技术对于包括大量联网的控制或计算机单元的自动化系统的重要性不断提高，所以用于可靠地提供分布于自动化系统上的功能的方法越来越重要，所述功能用于提供监控、控制和调节功能。
背景技术
工业自动化系统或者自动化设备的计算机单元之间的通信连接的中断会导致不期望或者不必要地重复传送服务请求。这引起工业自动化系统的通信连接的附加满载，这会导致其它系统干扰或者错误。此外，未传送的或者未完全传送的消息例如可以防止工业自动化系统过渡或者保持在安全的运行状态中。这最终会导致整个生产设施失灵和成本高的生产停顿。特殊的问题在工业自动化系统中通常由具有相对多但是相对短的消息的信息流量引起，由此加剧了上述问题。
在WO 2007/144364 A1中描述了一种用于使自动化的设施联网的方法，所述自动化的设施包括具有子网的至少一个单元。子网经由路由器连接到自动化的设施的另一子网上。为了使自动化的设施联网，提供多播组，所述多播组在这两个子网上延伸。借助于多播组来检测组件的通信网络接口的通信网络地址。在此，事先经由通信网络地址加入多播组的组件，并且通信网络接口事先连接到子网上。经由通信网络地址，给组件的通信网络接口指配名称。在另一步骤中，确定组件的通信网络接口的另一通信网络地址，其具有至少一部分数字表示的名称。
从申请号为14166194.2的较早的欧洲专利申请中已知一种用于在工业自动化系统内配置通信设备的方法，其中通信设备的配置单元将具有配置请求的数据报传送给配置服务器。配置服务器应配置请求给通信设备指配至少一个第一拓扑的设备名称组成部分，所述第一拓扑的设备名称组成部分与配置服务器的空间的或者分级的布置相关联。通过每个进行转发的分配器单元补充另一个拓扑的设备名称组成部分，所述另一个拓扑的设备名称组成部分与相应的进行转发的分配器单元的空间的或分级的布置相关联。通信设备的配置单元从拓扑的设备名称组成部分和在其子网内唯一的名称组成部分中产生其设备名称。
US 2005 0041671 A1公开了一种具有至少一个第一和第二路由器的通信系统，其中第二路由器请求第一路由器的至少一个IPv6地址前缀。在此，第一路由器包括用于IPv6地址前缀的存储器单元，其中至少一个IPv6地址前缀应第二路由器的请求被通告。第二路由器包括用于基于通过第一路由器通告的IPv6地址前缀产生另一个IPv6地址前缀的单元。另一个IPv6地址前缀被连接到第二路由器上的通信设备使用来产生IPv6地址，并且对此通过第二路由器通告。
在US 8 194 661 B2中描述了一种用于自动地配置分段的通信网络内的通信设备的方法，其中通过监控单元检验所接收的IPv6数据包是否包括路由器通告(router advertisement)或者路由器请求(RouterSolicitation)。在路由器请求的情况下，数据包的MAC发送器地址通过监控单元从IPv6数据包中去除。此外，通过监控单元将外部的MAC地址添加到IPv6数据包中，以便将该IPv6数据包作为多播消息转发给路由器。在路由器通告中，监控单元将MAC路由器地址从IPv6数据包中去除并且替代地将内部的MAC地址添加到IPv6数据包中，以便将该IPv6数据包作为单播消息转发给待配置的通信设备。
发明内容
本发明基于下述目的，实现一种用于在工业通信系统内提供命名服务的可简单实现的方法并且提出一种合适的通信设备，所述方法实现了经由可舒适操作的名称有效且可靠地寻址联网的自动化设备。
该目的根据本发明通过具有根据本发明的实施例的特征的方法并且通过一种具有根据本发明的实施例的特征的路由器来实现。本发明的有利的改进方案在本发明的实施例中说明。
依照根据本发明的方法，IPv6前缀通过路由器借助于具有路由器通告(router advertisement)的消息传播到相应下级的子网中。路由器通告包括相应的路由器的拓扑的或者分级的名称组成部分，其中拓扑的或者分级的名称组成部分与相应的路由器的空间的或者分级的布置相关联。具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告通过与下级的子网相关联的路由器接收并且补充与相应的路由器相关联的拓扑的或分级的名称组成部分以及在相应的下级的子网内传播。通信终端、即不具有路由功能的通信设备从拓扑的或者分级的名称组成部分和在其相应的子网内唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。
对于根据本发明的方法而言，例如仅须将基础域名构建为用于自动构建命名空间的起始点。下级的命名层级从该起始点起自动地完整化。这实现了批量生产机器的简单的启动，因为由于上述自动的完整化仅需在机器级上选出唯一的名称。基本上，根据本发明的方法为了其实现不需要集中的或者协调的实体、例如Profinet-IO-控制器。
依照根据本发明的方法的一个优选的设计方案，具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告由与下级的子网相关联的路由器借助于相应的用于执行分布式命名服务(例如名称层级守护进程，NameHierarchy Daemon)的功能单元接收。优选地，具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告通过与下级的子网相关联的路由器借助于这种相应的用于执行分布式命名服务的功能单元补充与相应的路由器相关联的拓扑的或者分级的名称组成部分。有利的是，在每个路由器中分别集成有用于执行分布式命名服务的功能单元。这实现了根据本发明的方法的特别简单的实现。
依照根据本发明的方法的另一个设计方案，补充有与相应的路由器相关联的拓扑的或者分级的名称组成部分的路由器通告借助于相应的用于传播路由器通告(例如Router Advertisement Daemon)的功能单元在相应下级的子网内部传播。有利的是，在每个路由器中分别集成有用于传播路由器通告的功能单元，使得根据本发明的方法能够统一地应用。
具有路由器通告的消息优选相应于互联网控制消息协议版本6(Internet Control Message Protocol Version 6)来传送。依照根据本发明的方法的一个特别优选的设计方案，具有路由器通告的消息分别包括一个选项，借助于所述选项传送所补充的拓扑的或者分级的名称组成部分。在此，例如可以是制造商特定的路由器通告选项(RouterAdvertisement Option)，使得根据本发明的方法可以以相对低的耗费集成到现有的通信系统中。
优选地，通信终端借助于相应的用于执行分布式命名服务(例如名称层级守护进程)的功能单元从拓扑的或者分级的名称组成部分和在其相应的子网内唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。根据本发明的一个特别有利的设计方案，在每个通信终端中分别集成有用于执行分布式命名服务的功能单元。由此，根据本发明的方法可以统一地在所有的通信设备中应用。
依照根据本发明的方法的另一个设计方案，拓扑的或者分级的名称组成部分可以通过DHCPv6服务器(动态主机配置协议)被提供给路由器并且随后通过所述路由器来传播。通过一个或多个DHCPv6配置服务器例如可以提供关于基础域或者下级的分级或者拓扑级的信息，更确切地说，单独地或者组合地提供。这实现了管理费用的显著降低和潜在的错误源的消除。
根据本发明的路由器适合于并且确定用于执行根据上述实施方案的方法。具体而言，路由器构成并且构建为，将IPv6前缀借助于具有路由器通告的消息传播到相应下级的子网中。路由器通告(RouterAdvertisement)包括相应的路由器的拓扑的或者分级的名称组成部分，其中拓扑的或者分级的名称组成部分与路由器的空间的或者分级的布置相关联。除此之外，路由器构成和构建为，接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告并且给其补充与路由器相关联的拓扑的或分级的名称信息以及将其在相应的下级的子网内部传播。
为了接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告优选设有用于执行分布式命名服务的功能单元。除此之外，该功能单元可以附加地设置用于给具有名称信息的路由器通告补充与路由器相关联的拓扑的或者分级的名称组成部分。为了传播补充有与路由器相关联的拓扑的或者分级的名称组成部分的路由器通告，有利地设有用于传播路由器通告的功能单元。由此实现了将本发明集成到现有的通信系统中的模块化方案。
附图说明
以下以实施例为例参照附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出具有多个IPv6路由器、子网和待配置的自动化设备的工业自动化系统的示意图，
图2示出在IPv6路由器和待配置的自动化设备之间的数据交换的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性示出的工业自动化系统包括：路由器101，所述路由器与基础域相关联；多个子网111至114，所述子网具有相关联的路由器102或者具有路由功能的自动化设备103；和多个不具有路由功能的模块化的自动化设备104。自动化设备104例如是复杂机器105的可编程逻辑控制器并且分别包括具有用于执行分布式命名服务(NameHierarchy Daemon)的功能单元130的通信模块和自动化模块140。复杂机器105也可以包括具有集成的路由模块110和用于在机器内的子网113、114内传播路由器通告(Router Advertisement Daemon)的功能单元120的自动化设备103。
自动化模块140分别包括至少一个中央单元和输入/输出单元。输入/输出单元用于在相应的自动化设备103、104和通过自动化设备103、104控制的机器或者设备之间交换控制和测量变量。自动化模块140的中央单元尤其是设置用于根据所检测到的测量变量确定适当的控制变量。自动化设备103、104的上述部件在当前实施例中经由背板总线系统彼此连接。
在当前实施例中，所有的路由器101、102除了路由模块110外还包括路由器通告守护进程120和命名层级守护进程130。借助于路由器通告守护进程120，路由器101、102或者具有路由功能的自动化设备103将IPv6前缀传播到相应下级的子网111至114中。在此，IPv6前缀是具有路由器通告的消息的组成部分，所述消息根据互联网控制消息协议版本6来传送。路由器通告包括相应的路由器的拓扑的或分级的名称组成部分，其中拓扑的或分级的名称组成部分与相应的路由器的空间的或者分级的布置相关联。
根据图2，与基础域相关联的路由器101在当前实施例中借助于制造商特定的选项RA_DOM_OPT将其具有路由器通告的消息200补充给名称组成部分“site3.company.com”。通过每个下级的路由器102或者每个具有路由功能的自动化设备103补充另一个拓扑的或者分级的名称组成部分，所述另一个名称组成部分与相应的路由器102或者自动化设备103的空间的或者分级的布置相关联。相应的空间的或者分级的说明在当前实施例中即“cell2”和“rob8”在此可选地被补充给已经存在的选项RA_DOM_OPT或者附加作为其它的选项RA_DOM_OPT。
具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告借助于相应的名称分级守护进程130由与下级的子网相关联的路由器102或者自动化设备103接收并且被补充与相应的路由器102或自动化设备103相关联的拓扑的或者分级的名称组成部分。借助于相应的路由器通告守护进程120，具有所补充的名称信息的路由器通告在相应下级的子网内传播。
自动化设备103、104分别借助于其名称分级守护进程130从所接收的拓扑的或分级的名称组成部分和在其相应的子网内唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。对此，自动化设备103、104评估路由器的制造商特定的选项Option RA_DOM_OPT。
路由器101、102或者具有路由功能的自动化设备103配置用于执行上述方法、尤其是用于借助于具有路由器通告的消息将IPv6前缀传播到相应下级的子网中，并且用于接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告和给其补充与路由器相关联的拓扑的或分级的名称组成部分并且将其在相应下级的子网内传播。

Claims (15)

1.一种用于在工业通信系统内提供命名服务的方法，其中
-通过路由器借助于具有路由器通告的消息将IPv6前缀传播到相应下级的子网中，其中所述路由器通告包括相应的所述路由器的拓扑的和/或分级的名称组成部分，并且其中所述拓扑的和/或分级的名称组成部分与相应的所述路由器的空间的或者分级的布置相关联，
-通过与下级的子网相关联的路由器接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告并且给所述路由器通告补充与相应的所述路由器相关联的拓扑的或分级的名称组成部分并且将其在相应的下级的子网内部传播，
-通信终端从拓扑的和/或分级的名称组成部分以及在其相应的子网内唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中通过与下级的子网相关联的路由器借助于相应的用于执行分布式命名服务的功能单元接收具有来自上级的子网的名称信息的所述路由器通告。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中通过与下级的子网相关联的路由器借助于相应的用于执行分布式命名服务的功能单元给具有来自上级的子网的名称信息的所述路由器通告补充与相应的所述路由器相关联的拓扑的和/或分级的名称组成部分。
4.根据权利要求2或3所述的方法，
其中分别将用于执行分布式命名服务的功能单元集成到每个路由器中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其中被补充有与相应的所述路由器相关联的拓扑的和/或分级的名称组成部分的所述路由器通告借助于相应的用于传播路由器通告的功能单元在相应的所述下级的子网内部传播。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中分别将用于传播路由器通告的功能单元集成到每个路由器中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，
其中根据互联网控制消息协议版本6来传送具有路由器通告的消息。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中具有路由器通告的所述消息分别包括下述选项：借助于该选项传送所补充的所述拓扑的和/或分级的名称组成部分。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
其中所述通信终端借助于相应的用于执行分布式命名服务的功能单元从拓扑的和/或分级的名称组成部分和在其相应的子网内唯一的名称组成部分中自主地产生其设备名称。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中分别将用于执行分布式命名服务的功能单元集成到每个通信终端中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，
其中通过至少一个DHCPv6服务器将至少一个拓扑的和/或分级的名称组成部分提供给至少一个路由器并且通过所述路由器传播。
12.一种用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的路由器，
-其中所述路由器构成和构建用于，借助于具有路由器通告的消息将IPv6前缀传播到相应下级的子网中，其中所述路由器通告包括相应的所述路由器的拓扑的和/或分级的名称组成部分，并且其中所述拓扑的和/或分级的名称组成部分与所述路由器的空间的或者分级的布置相关联，
-其中所述路由器构成和构建用于，接收具有来自上级的子网的名称信息的路由器通告并且给路由器通告补充与所述路由器相关联的拓扑的和/或分级的名称组成部分并且将其在相应的所述下级的子网内传播。
13.根据权利要求12所述的路由器，
其中为了接收具有来自上级的子网中的名称信息的所述路由器通告设有用于执行分布式命名服务的功能单元。
14.根据权利要求13所述的路由器，
其中用于执行所述分布式命名服务的所述功能单元附加地设置用于给具有名称信息的所述路由器通告补充与所述路由器相关联的所述拓扑的和/或分级的名称组成部分。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的路由器，
其中为了传播补充有与所述路由器相关联的所述拓扑的和/或分级的名称组成部分的所述路由器通告，设有用于传播路由器通告的功能单元。
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CN111164953A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 西门子股份公司 在工业自动化系统中提供名称服务的方法和交换机
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