CN109921972B - 数据包传输和/或接收的方法 - Google Patents

Abstract

一种在网桥(B、B1、B2)中实施的方法，该方法包括和/或启动以下步骤：将从多个自动化组件(D1、...、D4)接收的单独数据包(P1、...、P4)聚合(V1)成数据包流(S)，优选地聚合成单个数据包流(S)，将所述数据包流(S)传输(V2)到另一网络节点(B)，优选地传输到另一网桥(B2)。

Description

数据包传输和/或接收的方法

技术领域

本发明涉及网桥、在网桥中实施的方法和计算机程序产品。

背景技术

常规部署局域网(LAN)以用于在限制于有限区域的站之间提供网络连接。LAN通常使连接的站能够传输也称为帧的数据包。通常，此类帧将包括识别接收站或目的地的地址。数据传输主要基于以太网或IEEE802.3协议。为了扩展此类网络的范围，通常使用第2层交换机(桥)。除了第1层功能(信号放大、转发)之外，桥还可以提取地址信息以便过滤流量。

电气和电子工程师协会(IEEE)提出限定第2层VLAN桥的操作的标准(IEEE802.1Q)，该第2层VLAN桥允许在桥接LAN基础设施内定义、操作和管理虚拟LAN、VLAN、拓扑。在IEEE 802.1Q概念中，生成树算法用于提供数据的无环路传输。由于LAN应该能够为不同类型的流量提供服务，因此需要用区分流量的不同服务类别的装置来增强桥。限定流量类型或服务类别的合适方法是提供在帧头中的标识符或标签，该标识符或标签管控各个桥的处理。因此，通过网络路径以及带宽和/或资源预留，可以建立说者(流的源)和听者(流的目的地)之间的数据包流。

此外，例如从专利申请公开US 20150256356 A1中已知基于网络节点之间的同步通信的方法。可以为规定的通信伙伴之间的数据交换限定时隙。此类时隙方法需要复杂的同步和特殊的硬件设备。因此，专利申请公开US 20150256356 A1提出一种具有多个虚拟网络的通信网络，该多个虚拟网络以这样的方式在通信网络中实施，即网络设备中的每个经由至少两个虚拟网络耦合到通信网络。

已经开发了用于工业应用中的数据包传输的特定协议，诸如工业以太网。此类协议，例如PROFINET也可以根据IEEE 802.3标准规范中的一个或多个来起作用。尤其是，PROFINET利用IEEE 802.1Q数据包结构。也就是说，除了包括例如前同步码以及源和目的地地址的以太网标准帧部分之外，还可以添加包括帧ID、状态信息和过程数据的PROFINET特定帧部分。

如果自动化组件应通信地耦合，则以上协议中的一个或多个或其它合适的协议可以用于自动化组件之间的通信。因此，协议适配和/或对话可能是必要的，以便避免通信失败并利用所采用的协议的全部潜力。

一个或多个自动化组件之间的通信可以通过数据包传输和/或接收，即通过交换一个或多个数据包来进行。应该理解，自动化组件可以涵盖诸如传感器、致动器和监测器或控制设备的过程设备。上述PROFINET协议采用循环数据通信。在PROFINET内，限定了不同的协议级，即非时间关键通信的TCP/IP、循环时间为10ms的时间关键应用的RT(实时)和循环时间小于1ms的IRT(等时实时)。另外，不同的自动化组件可以具有不同的更新循环。例如，运动控制应用可以具有比例如用于监测流量和/或填充水平的过程控制应用小得多的更新循环。

因此，如果在工业应用中使用采用不同协议的网络和/或具有不同更新时间的不同设备，则可发生相应循环时间和/或相应更新时间之间的不匹配。

目的在于减轻所述不匹配时间的问题并且提供改善的数据包传输，特别是在具有不同循环时间的网络和/或具有不同更新时间的设备之间。

发明内容

根据第一方面，该目的通过在网桥中实施的方法来实现，该方法包括和/或启动以下步骤：将从多个自动化组件接收的单独数据包聚合成数据包流。优选地，使用单个数据包流。该方法可以还包括步骤：将所述数据包流传输(发送，transmit)到另一网络节点，优选地传输到另一网桥。

因此，可以将网桥通信地耦合到一个或多个自动化组件，诸如数据包源(在此处，数据包传输开始)和/或数据包目的地(在此处，数据包传输结束)。当然，可以将桥连接到一个或多个其它桥。此外，可以将桥连接到一个或多个过程控制系统。

根据第二方面，该目的通过网桥实现，该网桥经配置以执行第一方面的步骤中的任一个。

根据第三方面，该目的通过包括程序代码的计算机程序产品来实现，该程序代码在被执行时执行第一方面的步骤中的任一个。

附图说明

基于以下附图，通过示例更详细地描述了本发明：

图1示出桥接网络的示意图。

图2示出第一工业网络的示意图。

图3示出工业网络中的数据包传输的示意图。

图4示出用于数据包传输的网桥的示意图。

图5示出用于数据包接收的网桥的示意图。

图6示出用于数据包流的应用循环和传输窗口的示意图。

图7示出不同数据包流的示意图。

图8示出网桥中的数据包队列和数据包流中的所述数据包的传输的示意图。

图9示出数据包流的示意图。

图10至图13示出示例性方法步骤。

图14示出网桥的示例性结构。

具体实施方式

图1示出通过桥B互连的各个网络(根据本实施例，该各个网络为IEEE 802局域网(LAN))的级联，即桥接的网络N2。

桥B的操作可以包括帧的中继和过滤、作出帧过滤和中继决定所需的信息的维护和/或先前陈述的功能的管理。尤其是在以太网的背景下，桥B可以进一步在连接到其端口的各个LAN的单独的媒体访问控制MAC之间中继各个数据包(也称为帧)。

尤其包括桥架构的更详细描述可在“本地和城域网的IEEE标准-桥和桥接网络”，IEEE Std 802.1Q^TM-2014(IEEE Std 802.1Q-2011的修订)，ISBN978-0-7381-9433-2中获得。此标准还明确了协议、进程和管理对象以支持多重注册协议(MRP)。MRP允许MRP应用程序中的参与者向桥接网络中的其它参与者注册属性。尤其是，MRP允许一个或多个流的注册以及相关联网络资源的配置。代替MRP，可以采用允许建立和/或传输流的任何其它协议。因此，此类协议允许通过沿着流的路径在每个桥B内保留资源来为桥接网络N2中的流提供服务质量(QoS)。

简而言之，数据包流或流可以被定义为从说者(源)到一个或多个听者(目的地)的呈一个或多个数据包形式的单向数据流(例如，音频和/或视频，或过程数据)。然而，关于工业应用，诸如过程自动化或工厂自动化，数据包的优选内容以及因此一个或多个数据包流的优选内容是过程数据，诸如一个或多个测量值、设备设置，诸如参数和/或软件。尤其是，可需要在限制时延内递送数据包流。此外，可以在一个说者和多个听者之间建立一个或多个流，即可以利用多播流。通常将多播流沿着通过网络N2的多个路径发送到多个目的地，并且单播流通常沿着单个路径行进。

为了使网络站成功地参与时间敏感流的传输和接收，它们的行为必须与桥中采用的转发和排队机制的操作兼容。

流可以通过其标识，例如根据IEEE Std 802.1Q^TM-2014(IEEE Std802.1Q-2011的修订)的流ID，和/或其源和/或目的地地址，和/或其具体参数(诸如其数据包参数、Tspec、优先级和/或排名)，和/或其累积的时延来识别。尤其是对于时间敏感网络，TSN：控制平面上的标识通常基于流ID完成。数据帧通常由唯一的目的地地址、其V-LAN ID和数据帧优先处理权(DataFramePriorit)和/或一个或多个其它数据包参数来识别。

由于优选地，流的标识唯一地分配给数据包流(在整个桥接网络内)，因此单个数据包流可以被理解为具有唯一流标识(例如唯一流ID)的数据包流。此外，流可以由允许数据包源产生的最大帧大小或最大数据包大小来表征。此外，一个或多个数据流可以具有分配给它们的带宽。带宽可以被理解为通常以公制的每秒比特数表示的可用或消耗信息容量的比特率。尤其是，在AVB范围内，带宽由帧大小、每间隔帧数和间隔长度表征。

随着音频-视频-桥接(AVB)、时间敏感网络(TSN)的进一步发展，实现了工业应用的时延的进一步减少。以具体频率发送AVB流帧。对于A类别的流预留SR，最小包频率为8kHz(125μs)，并且对于B类别的SR，最小包频率为4kHz(250μs)。这些频率用于带宽预留。可以使用此频率的倍数，并且不需要在每个传输周期中发送流帧，即，如果保留具有8kHz包频率的流，则还允许一秒内发送少于8000个流帧(例如速率自适应编解码器所必需的)。所谓的“类别测量间隔”限定关于每个流传输的可接受的说者行为，参见IEEE Std 802.1Q^TM-2014(IEEE Std 802.1Q-2011的修订)的L.2和34.6.1。AVB/TSN的低传输时间非常适合某些工业应用(如运动控制)的时延要求。

可以根据上述标准建立图1中所示的LAN中的一个或多个。因此，可以互连一个或多个LAN，以便允许传输数据包流。因此，可以相应地配置连接两个相应LAN的一个或多个桥。也就是说，例如通过流预留协议SRP，可以保留由一个或多个网桥转发的一个或多个数据包流的带宽和/或资源。此外，数据包流可以源自第一桥B，并且可以由网络N2的另一桥B转发。尤其是，所述第一桥B可以连接到网络N1-如以下将描述的。

图2示出第一网络N1的示意图。视情况而定，网络N1可以利用例如用于从诸如可编程逻辑控制器PLC(即工业数字计算机)的中央单元传输/接收数据包的以太网协议和相应的数据帧结构。作为工业应用的典型，诸如传感器和/或致动器的自动化组件之间的数据包传输以循环方式进行。各个更新循环由圆形箭头描绘，如图2所示。PLC可具有不同的更新循环来运行其应用程序，例如，由连接各个自动化组件D1、D2、D3和D4的协议支持。另外，过程自动化过程通常比例如必须以毫秒ms为基础控制定位和/或旋转的运动控制过程慢得多。过程自动化组件的更新时间最长为512ms。因此，不同设备支持的更新时间可以相差几个数量级。通过设备D1、D2、D3和D4的各个圆形箭头描绘自动化组件的不同更新时间。例如，在PLC中，循环通常可以启动过程映像的自动更新和/或(循环)程序的执行。

如前所述，工业应用根据更新时间或所谓的循环起作用。例如，在IT通信中，通常循环时间小于100ms，而对于工业应用中(例如，在工厂自动化范围)经常需要的实时流量，通常需要低于10ms的循环时间。其它特定应用，例如对于运动控制，甚至可需要小于1ms的循环时间。对于PROFINET IRT，“类别测量间隔”甚至已降至31、35kHz(32μs)。在整个说明书中，术语数据包和帧可互换使用。

图2中还描绘了示例性应用更新时间或循环。示例性循环具有1ms的长度。将单独的时隙A1、A2、A3、A4分配给过程设备D1、D2、D3和D4中的每一个。因此，在本示例中，在一个循环中存在四个时隙。循环还可以包括未使用的时隙或时间跨度，在该时隙或时间跨度期间不发生数据包传输。通过时隙和时隙的编号，可以实现第一网络N1中的数据包传输的时间分布。这是因为每个过程设备D1、D2、D3和D4仅被允许在其专用时隙期间传输一个或多个数据包。图2中的示例性实施例中的时隙具有相等的长度。长度可以设置为125μs，如图2所示。

可以如上所述根据PROFINET执行第一网络N1中的一个或多个数据包的传输。但是，根据PROFINET RT的通信可不同步。也就是说，即使PROFINET RT网络中的不同设备根据循环传输数据，各个循环也不同步。另外，软件应用(例如在PLC中运行)的处理时间、自动化组件进行的数据采样和网络上部署的协议的通信循环可以不同。仅对于IRT，软件应用(例如在PLC中运行)的处理时间、自动化组件进行的数据采样和网络上部署的协议的通信循环是同步的。然而，对于待部署的IRT，必须预先设计网络拓扑，并且网络站(即设备)必须具有IRT能力。此外，软件应用应该能够匹配公共通信循环。

在诸如PROFINET RT的非同步网络中，诸如过程设备D1、D2、D3、D4的不同自动化组件的数据包传输可以重叠。在图3中描绘此类情形。可以看出，即使不同的设备D1、D2、D3、D4可以仅在不同的时隙A1、A2、A3、A4期间传输它们的数据包，但是设备D4和D1的一个或多个数据包的传输部分重叠，这是因为在设备D1、D2、D3、D4之间循环的开始点不同步。这也可以是由于一个或多个数据包可通过第一网络N1必须行进的不同路径长度。当在网络N1上传输时，设备的一个或多个数据包P4、P1可以重叠。然而，设备可以连接到桥的不同端口，参见图1。因此，网络N2中的网桥不会保留不足的带宽来转发一个或多个数据包。因此，由于不同步的传输和随后的接收，当它们到达连接到第一网络N1的一个或多个桥B时转发一个或多个数据包P1、P2、P3、P4时可能会产生问题。这可以是例如由于为待由网桥转发的数据包流保留的有限带宽和/或存储。因此，一个或多个数据包P1、P2、P3、P4的传输可引起第二网络N2中的拥塞或可导致数据包丢失，因为没有足够的用于存储的资源，所到达的数据包可在第一网络N1和/或第二网络N2的桥中的一个或多个中可用。

转到图4，其示出网桥B1，该桥连接到可以经由单独的端口连接到桥B1的一个或多个自动化组件，在这种情况下为过程设备D1、D2、D3、D4。桥B1和过程设备可以形成第一(子)网络N1。建议配置桥B1、B2以通过(单个)数据包流S将一个或多个数据包P1、P2、P3、P4转发到另一个桥B2或所述流的用户。例如，尤其是对于工业应用，自动化组件可以是过程设备，诸如传感器或致动器等。尽管图3中示出了网络N1的星形拓扑，但是过程设备D1、D2、D3、D4可以以另一类型的拓扑与网桥B1连接。例如，可以选择根据图2的拓扑。当来自相应过程设备D1、D2、D3、D4的数据包到达网桥B1时，网桥B1聚合那些数据包并将它们作为单个数据包流S传输到第二网络N2中的下一个网络站。下一个网络站可以是另一个网桥B2或数据包流S的用户。桥B1产生的数据包流S因此可以包括来自不同过程设备D1、D2、D3、D4的数据包P1、P2、P3、P4。然后，将数据包流S分成用于数据包流的一个或多个目的地(即一个或多个用户)处的各个设备D1、D2、D3和D4的相应数据包。例如，数据包流S的目的地可以是PLC或网桥。因此，代替单独数据包流，即用于每个过程设备D1、D2、D3、D4的一个数据包流，提供用于多个过程设备D1、D2、D3、D4的单个数据包流S。因此，例如，第一网络N1的全部或部分自动化组件可以组合在单个数据包流S中，在该单个数据包流S中聚合来自自动化组件的数据包。网桥B1可以将从多个自动化组件接收的(各个)数据包P1、P2、P3、P4聚合成(单个)数据包流S。可以将(单个)数据包流S传输到另一个网络节点，优选地传输到另一个网桥B2。未示出的其它自动化组件可以连接到桥B2，并且源自所述其它自动化组件的数据也可以作为单个数据包流(与来自桥B1的数据流不同)经由网络N2传输。因此，包括源自连接到桥B1的自动化组件的一个或多个数据包的第一数据包流和包括源自连接到桥B2的自动化组件的一个或多个数据包的第二数据包流可以经由网络N2传输到一个或多个流目的地。例如，诸如可编程逻辑控制器的中央单元PLC(即工业数字计算机)可以是两个数据包流的共同目的地。

网桥B1可以在第一接收持续时间期间接收(各个)数据包的第一数据包，其中第一数据包从多个自动化组件的第一自动化组件传输(经由第一基于以太网的(子)网络)。因此，第一自动化组件可以根据分配给第一自动化组件的时隙(参见图2和图3)传输第一数据包。网桥B1可以在第二接收持续时间期间接收数据包的第二数据包，其中第二数据包从多个自动化组件的第二自动化组件(经由第一基于以太网的(子)网络)传输。因此，在第一基于以太网的(子)网络中的传输/接收以根据预先配置的应用循环的循环方式发生，而第二基于以太网的(子)网络中的传输/接收经由一个或多个数据包流发生。

第一基于以太网的(子)网络中的数据包的传输/接收持续时间对应于分配给第一基于以太网的(子)网络中的相应自动化组件的时隙。如结合图3所描述的，第一网络N1中的单独数据包的接收可以以不同步的方式发生。因此，时隙和循环在自动化组件之间不同步。此外，网桥可以临时存储在例如用于不同类别的数据包(独立于自动化组件)的一个或多个数据包队列中接收的数据包(尤其是第一数据包和第二数据包)。

除了应用循环之外，数据包流还包括多个优选地循环重复的传输窗口，其中聚合数据包的步骤还包括：在多个传输窗口中的一个或多个中均匀地布置单独数据包。进一步地，可以采用成形机制，其至少部分地、优选均匀地用从所述多个自动化部件接收的数据包填充应用循环的传输窗口。

现在转到图5，可以包括如上尤其是结合图4所述的功能的网桥B1可以从另一个网络站(例如桥B2)接收数据包流。数据包流S的数据包被连接到网桥B1的过程设备D1、D2、D3和D4接收。也就是说，过程设备D1到D4的数据包在单个数据包流S中聚合。桥B1还可以接收未示出的其它数据包流。当接收数据包流S的数据包时，桥B1可以将数据包流S分离(或换句话说，分解)成各个数据包，并将它们转发到相应过程设备D1到D4。各个数据包的转发可以根据允许桥进行传输的时隙进行。尤其是，时隙可以专用于特定的自动化组件，诸如过程设备。

图6示出用于传输第一网络上的一个或多个数据包P1、P1'的应用循环Z(在上排中描绘)和第二个网络上的数据包流S的传输窗口T1、T2、T3、T4(在下排中描绘)的比较。

在第一网络上传输的第一数据包P1在上排描绘为正方形。正方形的长度表示第一网络上的传输持续时间。在图6的上排中还描绘了根据其传输重复的循环Z。在第一循环期间，传输包P1，并且在随后的第二循环期间传输数据包P1'。为简单起见，即使例如结合图2描述的，可以在第一网络的应用循环Z期间传输不同自动化组件(诸如过程设备)的多个数据包，仍仅考虑一个数据包。在下排中示出数据包流S的传输。通过上面提供的示例可以明显看出，例如结合PROFINET RT，一个或多个数据包可以同时到达桥。这可导致拥塞、时延增加甚至数据包丢失(尤其是在第二网络中采用相同的协议和协议设置的情况下)。

为了传输数据包流S的一个或多个数据包P1、P2、P3、P4，在第二网络内提供传输窗口T1、T2、T3、T4。在此类传输窗口T1、T2、T3、T4内，可以传输一个或多个数据包P1、P2、P3、P4。同样，为了简单起见，在每个传输窗口T1、T2、T3、T4中仅示出单个数据包P1、P2、P3、P4。可以在限定数据包流S时设置可以在传输窗口T1、T2、T3、T4(其也被称为“类别测量间隔”)期间发送的数据包P1、P2、P3、P4的数量，。例如，在类别测量间隔上测量数据包速率，该类别测量间隔取决于与流相关联的流预留SR类别。A类别SR对应于125μs的类别测量间隔；B类别SR对应于250μs的类别测量间隔。

例如，对于TSN，必须提供数据包流S的特定限定，以便保证数据包流S在某个时延内或以某个时延传输。尤其对于慢应用，即慢应用循环(在第一网络中)，例如长于125μs(对应于第一类别测量间隔)，如果针对每个过程设备设置数据包流，则在第二网络内保留比所需更多的资源。例如，在应用循环Z为1ms的情况下，进行比实际需要高8倍的预留，以便传输数据量，即一个或多个数据包。在512ms的应用循环的情况下，将发生4096倍的过高预留。因此，建议将到达网桥的数据包聚合在单个数据包流中。由于数据包仍包括例如帧号等，所以可以识别它们，并且可以再次将流分解成各个数据包。

传输窗口可以是应用循环的一部分、优选地是除数。因此，在此类情况下，传输窗口将小于应用循环。从而可以保证在没有延迟的情况下在第二网络上传输应用循环的一个或多个数据包。然而，在此类情况下，在如此大的应用循环内传输的所有数据包都可能会在相同时间点到达桥。为了即使在这种最坏情形下也能保证传输，必须进行对应的带宽预留。

网桥可以具有收集和/或聚合多个自动化组件的一个或多个数据包的模块(例如，通过软件实施)。优选地，由该模块收集和/或聚合在一个或多个应用循环期间接收的一个或多个数据包。收集的和/或聚合的数据包由桥作为单个数据包流传输。因此，代替多个数据包流(每个数据包流专用于单独的自动化组件)，创建单个数据包流。通常，收集和/或聚合来自不同设备的数据包以形成单个数据包流。例如，连接到网桥的所有设备和相应的数据包可以组合以形成单个数据包流。这允许更好地利用网桥的可用资源。在第二网络中，可以建立多于一个数据包流。这在过程自动化环境(其中控制相对较慢的过程)中特别有益。所建议的对不同设备的数据包进行收集和/或聚合以形成单个数据包流还允许将自动化组件与不同的应用循环组合。因此，可以建立包括第一应用循环的一个或多个数据包和第二应用循环的一个或多个数据包的数据包流，其中第一应用循环短于第二应用循环。因此，用于在第二网络中传输数据包流的一个或多个数据包的传输窗口在时间上比在第一网络中的第一自动化组件的第一应用循环短。此外，用于在第二网络中传输数据包流的一个或多个数据包的传输窗口在时间上比第一网络中的第二自动化组件的第二应用循环短。收集和/或聚合第一网络中的第一自动化组件和第二自动化组件的一个或多个数据包，以在第二网络中形成单个数据包流。

根据IEEE 802.1Q，传输窗口可以对应于125μs或250μs的类别测量间隔。例如图6的上排中所示的自动化组件的应用循环可以是多个毫秒长并且可以包括指示的数据包。数据包可包括228个字节。该数据包可以源自第一自动化组件，并且可以在每个应用循环发送。

现在转到图7，其示出包括多个自动化组件的数据包的数据包流的另一示例。图7上排所示的每个数据包源自不同的自动化组件。将数据包聚合成单个包流，其中在数据包流的每个传输窗口期间，在单个数据包流中传输至少一个数据包。在应用循环的持续时间之后，数据包传输也在数据包流内重复。也就是说，第二通信网络中的数据包流对应于第一网络中的应用循环的重复序列。数据包流可以包括传输窗口内的固定数量的数据包，即允许在传输窗口内传输的最大数量的数据包。可以设置该限度，或该限度可以归因于介质的物理限制。因此，如图7的下排所示，多个数据包可以存在于数据包流的传输窗口中。为了最大化传输窗口长度的利用，可以尽可能高地选择传输窗口内的数据包的数量。因此，优化了用于数据包流的带宽和/或存储空间，因为由于较短的传输窗口长度，单个数据包流可用于传输不同源的一个或多个数据包。

为了允许数据包流的一个或多个数据包从其源传输到第二网络内的其目的地，传输窗口内的一些缓冲器可以在传输窗口内不被使用(即，不专用于数据包传输)。

在图8中，示出用于在网桥内存储不同流量类型的数据包的第一队列Q1和第二队列Q2。根据其在第一数据包队列或第二数据包队列中的流量类型存储例如从第一网络到达网桥的一个或多个数据包。随后，第一流量类型(例如实时流量RT)的一个或多个数据包在第一传输窗口T1期间传输，并且第二流量类型(例如尽力(Best-Effort)流量BE)的一个或多个数据包在第二传输窗口T2期间传输。第一传输窗口和第二传输窗口优选地彼此相邻。因此，第一传输窗口和第二传输窗口形成由图8中的C1和C2指示的传输调度。所示的第一窗口和第二窗口旁边的其它的传输窗口可以存在并且是传输调度的一部分。相应的门G1和门G2可以控制来自第二网络的介质上的第一数据包队列和第二数据包队列的一个或多个数据包的传输。因此，经由第一网络到达桥的一个或多个数据包可以存储在第一队列或第二队列中，并且然后可以在第二网络中的数据包流的下一个可用传输窗口中被转发。

现在转到图9，其示出包括不同自动化组件的数据包的数据包流的另一实施例。此处，可以使用从IEEE 802.1Qav已知的基于信用的整形器限定数据包流。因此，数据包可以在应用循环(例如循环Z)的时间跨度内尽可能地彼此间隔开，以便减少第二网络中的数据包的突发和/或聚束。该机制还允许转发在桥处接收的一个或多个数据包，同时优化所使用的资源。IEEE 802.1Qav中的传输选择和流量整形由优先级和基于信用的整形算法安排。仅当可用信用量大于或等于0时，才允许在数据包流中传输一个或多个数据包。基于信用的整形器的上限和下限限制流带宽和突发性。通过图9可以看出，传输第一数据包P1，并且然后暂停传输，直到传输第二数据包P2(两者都在同一传输窗口内)。在多个数据包的情况下，可以产生在循环Z的传输阶段tx期间等间隔的数据包P1、...、P5的分布。例如，因为用于传输的数据包队列为空，所以在循环Z的传输阶段tx之后，可以暂停传输直到循环Z的结束。

总的来说，将数据包组合成单个数据包流允许利用在第二网络中的仅一个流地址和一个数据预留。这允许采用第二网络中的相同数量的资源来运行更多应用程序和/或简化网络组件，即桥内较少的存储件和存储器。

图10示出根据实施例的示例性方法步骤。在第一方法步骤V1中，将来自多个自动化组件的数据包聚合成数据包流，优选地聚合成单个数据包流。在随后的步骤V2中，将数据包流传输到另一个网络节点，优选地传输到另一个网桥。

如上所述，网桥可以将单独数据包聚合成单个数据包流，该单个数据包流在一方面可以连接到网络N1，并且在另一方面可以连接到网络N2。因此，网络N1和网络N2可以形成较大网络N的子网络。例如，第二网络可以是图1中的LAN中的一个或多个，并且第一网络可以是如图2描绘的网络。

还应该理解，数据包流的目的地可以是另一个网桥或过程逻辑控制器PLC。

图11示出其它的示例性方法步骤。方法步骤可以与图10的方法步骤组合，或可以单独执行。在步骤V3中，接收来自另一网络节点，优选地另一网桥的数据包流。数据包流可以包括去往多个自动化组件的数据包。在随后的步骤V4中，将接收的数据包流分解成单独数据包。然后，在步骤V5中将去往多个自动化组件的单独数据包传输到去往的自动化组件。

应当理解，传输单独数据包的步骤发生在网络N1上，并且传输数据包流的步骤发生在网络N2上。

在图12和图13中，示出明确由网桥进行接收和传输数据包的其它的方法步骤。在步骤V6中，在第一接收持续时间期间接收第一数据包。第一数据包从第一自动化组件传输。传输可以经由自动化组件和桥所位于的第一网络N1进行。然后在步骤V7中，在第二接收持续时间期间接收第二数据包。第二数据包经由第一网络N1从第二自动化组件传输。应当理解，接收持续时间是指连接到第一网络N1的网桥的接收持续时间。网桥N1的相应接收持续时间可以对应于图3中所示的传输时隙。现在，在接收到一个或多个数据包之后，在步骤V8中将接收的单独数据包存储在一个或多个数据包队列中。优选地，对于每种数据包类型，存在单独数据包队列。

在步骤V9中，将单独数据包存储在一个或多个数据包队列中。存储数据包可以与步骤V6至步骤V8组合或与步骤V6至步骤V8独立。在步骤V10中，将单独数据包布置在多个传输窗口中的一个或多个中。所述多个传输窗口优选地属于源自网桥B处的数据包流S。

在图14中，示出桥B的示例性结构。网桥可以包括处理器和存储器，用于执行如以上尤其结合图10至图13中的任一个所述的方法步骤中的一个或多个。尤其是，处理器可操作以用于执行如在其存储器的不同模块中限定的方法步骤。存储器可以包括用于例如从网络N1的自动化组件接收一个或多个数据包的第一模块M1。如上所述，自动化组件可以是终端网络设备、过程设备，诸如传感器、致动器或其它控制件和/或监测设备。存储器可以包括第二模块M2，该第二模块用于传输包括例如事先接收的单独数据包的(单个)数据包流。

此外，桥B可以包括用于例如从优选地在第二网络中的另一个网桥接收数据包流的模块M3。模块M4可以包括在存储器中，并且例如由处理器(以及其它模块)执行，模块M4可以用于分解所接收的数据包流。分解的结果可以是在第一网络内具有不同目的地的单独数据包。模块M5可以用于将所述单独数据包传输到第一网络中的其相应的目的地。

更进一步地，可以提供用于存储单独数据包模块M6，例如用于例如在将数据包聚合成单个数据包流之前，将数据包存储在一个或多个队列中的数据包模块M6。然而，将一个或多个单独数据包存储在一个或多个队列中和/或存储器中的过程可以已经是聚合一个或多个数据包的步骤的一部分。另一方面，模块M6还可以用于在分解之后存储一个或多个数据包。因此，在存储一个或多个单独数据包之后，将它们在第一网络上传输到它们相应的目的地。

在一些实施例中提供数据载体，例如计算机程序产品，包括用于执行如上所述的方法步骤或方法步骤的组合中的任一个的计算机程序中的任一个或两者。数据载体可以是电子信号、光信号、无线电信号和计算机可读介质中的一个。因此，可以将计算机程序中的任一个、一些或全部存储在计算机可读介质上。作为计算机可读介质的数据载体的非限制性示例是存储卡或记忆棒、诸如CD或DVD的盘存储介质、大容量存储设备。大容量存储设备可以基于一个或多个硬盘驱动器或一个或多个固态驱动器(SSD)。大容量存储设备可以是这样的，即用于存储可通过计算机网络(例如因特网或局域网(LAN))访问的数据。

此外，计算机程序中的任一个、一些或所有可以作为纯计算机程序提供或包括在一个或多个文件中。一个或多个文件可以存储在计算机可读介质上，并且例如，可通过下载，例如通过计算机网络，诸如经由服务器从大容量存储设备获得。服务器可以是例如互联网或文件传输协议(FTP)服务器。一个或多个文件可以是例如用于直接或间接下载到一个或多个网桥并且在一个或多个网桥上执行的可执行文件。一个或多个文件还可以或替代地用于涉及相同或另一处理器的中间下载和编译，以在进一步下载和执行之前使它们可执行，从而使网桥执行如上所述的一个或多个方法。注意，前面提到的任何处理器可以实施为软件和/或硬件模块，例如，呈现有硬件形式和/或作为专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。还应注意，前面提到的任何一个或多个硬件模块和/或一个或多个电路可以例如包括在单个ASIC或FPGA中，也可以分布在若干独立的硬件组件中，无论是单独封装还是组装成片上系统(SoC)。

本领域技术人员还将理解，本文讨论的模块和电路可以指代硬件模块、软件模块、模拟和数字电路，和/或经配置具有软件和/或固件(例如存储在存储器中)的一个或多个处理器的组合，该软件和/或固件当由一个或多个处理器执行时，使得网桥或进一步的网桥，和/或自动化组件分别经配置执行和/或执行上述方法。

如本文所使用的，术语“存储器”可以指代硬盘、磁存储介质、便携式计算机磁盘或盘、闪存、随机存取存储器(RAM)等。此外，存储器可以是处理器的内部寄存器存储器。

Claims (20)

1.一种在网桥(B、B1、B2)中实施的方法，所述方法包括以下步骤：

将从多个自动化组件(D1、...、D4)接收的单独数据包(P1、...、P4)聚合(V1)成第一数据包流(S)，

将所述第一数据包流(S)传输(V2)到网络节点(B)，

其中，所述第一数据包流(S)包括多个循环重复的传输窗口(T1、T2、T3、T4)，并且其中所述聚合(V1)的步骤还包括：在多个所述传输窗口(T1、T2、T3、T4)中的一个或多个中布置(V10)所述单独数据包(P1、...、P4)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一数据包流是单个数据包流。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络节点是另一网桥(B2)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

从所述网络节点(B)接收(V3)第二数据包流，所述第二数据包流(S)包括去往多个自动化组件(D1、...、D4)的数据包(P1、...、P4)，和

将接收到的所述第二数据包流(S)分解(V4)成单独数据包(P1、...、P4)，以及

将去往多个自动化组件(D1、...、D4)的所述单独数据包(P1、...、P4)传输(V5)到去往的所述自动化组件(D1、...、D4)。

5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

在第一接收持续时间期间接收(V6)所述单独数据包(P1、...、P4)的第一数据包(P1)，其中将所述第一数据包(P1)经由第一网络(N1)从多个自动化组件(D1、...、D4)中的第一自动化组件(D1)传输到所述网桥。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

在第二接收持续时间期间接收(V7)所述单独数据包(P1、...、P4)的第二数据包(P2)，其中经由第一网络(N1)从多个自动化组件(D1、...、D4)中的第二自动化组件传输所述第二数据包(P2)。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，根据预先配置的应用循环(Z)以循环方式进行第一网络(N1)中的一个或多个单独数据包(P1、...、P4)的接收。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个单独数据包是第一数据包和第二数据包。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，根据在第一网络(N1)中分配给多个自动化组件(D1、...、D4)的时隙(A1、A2、A3、A4)进行在所述第一网络(N1)中的一个或多个单独数据包(P1、...、P4)的接收。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，以不同步的方式进行第一网络(N1)中的一个或多个单独数据包(P1、...、P4)的接收。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将接收的单独数据包(P1、...、P4)存储(V8，V9)在一个或多个数据包队列(Q1、Q2)中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述接收的单独数据包是第一数据包和第二数据包。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，根据数据包的循环重复的传输窗口(T1，T2，T3，T4)经由不同于第一网络(N1)的第二网络(N2)进行第一数据包流和/或第二数据包流(S)的传输和/或接收，并且其中循环重复的传输窗口(T1、T2、T3、T4)对应于应用循环(Z)。

14.根据权利要求7所述的方法，其中，应用循环(Z)对应于第一网络(N1)中的多个时隙(A1、A2、A3、A4)，和/或

其中，应用循环(Z)对应于第二网络(N2)中的多个传输窗口(T1、T2、T3、T4)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，多个时隙是整数倍个时隙。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，多个传输窗口是整数倍个传输窗口。

17.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

确定经由第一网络(N1)接收的所述单独数据包(P1、...、P4)中的每个的标识符，所述标识符指示自动化组件(D1、...、D4)，从所述自动化组件(D1、...、D4)传输数据包(P1、...、P4)，和

基于所述第一数据包流(S)中的相应标识符来聚合(V1)所述单独数据包(P1、...、P4)。

18.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

确定经由第二网络(N2)在第二数据包流(S)中接收的所述单独数据包(P1、...、P4)中的每个的标识符，所述标识符指示数据包(P1、...、P4)去往的自动化组件(D1、...、D4)，以及

基于确定的所述标识符将所述单独数据包(P1、...、P4)传输(V5)到相应的自动化组件(D1、...、D4)。

19.一种网桥(B1、B2、B)，所述网桥被配置为执行前述权利要求中任一项所述的方法。

20.一种计算机储存介质，所述计算机存储介质上存储有程序代码，所述程序代码在执行时执行前述权利要求1至18中任一项所述的方法。

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