CN113260934A - 用于运行传输时间关键的数据的通信系统的方法和通信设备 - Google Patents

用于运行传输时间关键的数据的通信系统的方法和通信设备 Download PDF

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Abstract

对于被分配给在终端设备(201、202)上运行的选择的控制应用的数据流，在预设的时间间隔内分别指定单独的时间窗口(411‑417)。时间窗口分别具有单独的循环持续时间，循环持续时间是一般循环持续时间的数倍或者该循环持续时间对应于一般循环持续时间。第一或第二通信设备(101、102)对于选择的控制应用分别检查，是否指定的时间窗口能用于数据传输。在能用的时间窗口(411‑417)中，分别将在预设的时间间隔内关于时间窗口的开始的信息传输给终端设备(201、202)，在该终端设备上运行相应的选择的控制应用。分别根据单独的时间窗口开始的信息传输分配给选择的控制应用的数据流。

Description

用于运行传输时间关键的数据的通信系统的方法和通信设备
技术领域
背景技术
工业自动化系统通常包括多个经由工业通信网络相互联网的自动化设备，并且在制造或加工自动化的范畴中用于控制或调节设施、机器或设备。由于在工业自动化系统中时间关键的边界条件，主要将实时通信协议、如PROFINET、PROFIBUS、实时以太网或时间敏感网络(TSN)用于自动化设备之间的通信。
工业自动化系统的计算机单元或自动化设备之间的通信连接的中断能够导致服务请求的传输的不期望或不必要的重复。此外，未传输或未完整传输的消息例如能够阻止工业自动化系统过渡或保持在安全的运行状态。这最终能够导致整个生产设施的失效和成本高昂的生产停机。在工业自动化系统中产生的一个特殊问题通常由于具有相对多、但相对短的消息的消息流，由此加重上述问题。
在基于以太网的通信网络中使用通常极为不同的应用可能会产生问题，例如，如果传输具有实时需求的数据流或数据帧与传输具有大量使用数据内容而没有特殊服务质量要求的数据帧竞争网络资源。这能够导致，不根据要求或需要的服务质量传输具有实时要求的数据流或数据帧。
数据帧的优先传输例如基于根据标准IEEE 802.1Q的虚拟局域网或虚拟局域网(Virtual Local Area Networks(VLAN))，原则上借助于相应的在数据帧中添加的标签是可行的。为了经由通信网络同步和优先传输音频和视频数据流(音频/视频桥接)，对于各个分配了最高优先级的通信连接设置带宽预留。在此，在如交换机的通信设备中预留音频和视频数据流的传输所需的资源。然而，高优先级的数据帧的转发在成功预留之后才进行。在带宽监控的范畴中确保关于实际使用的带宽有足够预留的带宽。否则，使用比预留更多的带宽的通信连接导致了整个通信网络的干扰，在最不利的情况下导致该通信网络由于过载而停机。
为了经由基于以太网的通信网络稳定地传输音频和视频数据流，根据标准IEEE802.1 Qav，将基于信用的整形器(CBS)限定作为用于带宽监控的量度。通过基于信用的整形器，在每次传输数据帧之后限定传输暂停，以便确保关于预留的带宽的带宽边界。然而，在工业自动化系统中，当传输控制数据的具有少量的使用数据内容的大量数据帧时，这种强制暂停传输非常有问题，这些数据帧更能被视为数据束或突发。
根据EP 3 038 325 A1，为了在工业自动化系统的通信网络中的数据传输，仅在周期性的第一时间间隔内通过通信网络的耦合通信设备传输第一数据帧，其中，第一数据帧包括用于自动化系统的控制数据。在周期性的第二时间间隔内传输第二数据帧或第三数据帧，将该第二数据帧与包括数据帧序列的数据流相关联，对于该第三数据帧的传输确定有或没有在预设的阈值下的服务质量。将第一时间间隔划分成第一和第二子间隔。待转发的第一数据帧以交替的子间隔添加到第一或第二等待队列中，并且交替地从等待队列中提取用于转发。
在WO 2019/001718 A1中描述了用于数据传输的方法，该方法能够实现受保护的通信和少量网络配置耗费的组合。在此，在预留用于传输数据流(流)的资源时，从发送器到接收器预留至少两个至少部分冗余的路径。通过扩展预留协议，在资源预留期间在分配给冗余路径部段的网络节点处执行重复过滤器的自动配置。
由WO 2018/121864 A1已知一种用于运行工业自动化系统的包括多个通信设备的通信网络的方法，在该方法中，至少一个控制单元控制多个分配的通信设备的功能，并且分配给通信网络的至少一个分区。分区对于能预设的资源使用持续时间分别包括分配的通信设备的系统资源的能预设部分。通过控制单元根据用于分区的资源使用持续时间在分配的通信设备中调节用于发送等待队列的访问持续时间和重复周期。对于路径预留请求，基于访问持续时间和重复周期的一致的分类得出可行的分区。在系统资源足够时，将相应的路径预留请求分配给得出的分区。然而，在WO2018/121864A1中描述的方法并非目的在于均匀分布用于循环数据传输的时间窗口以便更有效地使用可用的资源。
WO 2018/059690 A1涉及一种用于运行工业自动化系统的包括多个通信设备的通信网络的方法，在该方法中，多个控制单元分别控制多个分配的通信设备的功能。对于每个控制单元，分配的通信设备的系统资源的能预设的部分对于能预设的资源使用持续时间是能用的。在出现能预设的同步事件时，控制单元同步地检测通信设备的状态变量，并且将该状态变量相互比较。此外，对于至少一个之前的资源使用持续时间，控制单元根据可用于路径确定的确定时间来得出，产生待得出的通信网络路径的哪个质量级别变化，并且根据质量级别变化得出用于同步事件的第一校正值。在状态变量相互比较时，控制单元根据不恒定的状态变量得出用于同步事件的第二校正值。在WO 2018/059690 A1中描述的方法同样目的不在于均匀分布用于循环数据传输的时间窗口以便更有效地使用提供的资源。
发明内容
本发明所基于的目的是提供一种用于运行通信系统的方法，该通信系统用于传输时间关键的数据，该方法能够实现有效地用尽可用的系统资源并且灵活地匹配控制应用的单独的要求，还给出了一种用于执行该方法的合适的设备。
根据本发明，所述目的通过具有在权利要求1中给出的特征的方法和具有在权利要求11中给出的特征的通信设备来实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。
根据用于运行用以传输时间关键的数据的通信系统的根据本发明的方法，在预设的周期性的时间间隔内将选择的数据包从源网络节点处的第一通信设备传输至目标网络节点处的第二通信设备。将选择的数据包分配给数据流并经由路径传输，该路径包括在中间网络节点处的第三通信设备。预设的时间间隔在所有网络节点处同步。为了预留待通过第一、第二和第三通信设备提供的资源，连接至第一通信设备处的终端设备分别指定用于数据流的服务质量参数。相反地，连接至第二通信设备的终端设备为预留请求分别指定数据流标识符。
根据本发明，每个通信设备沿路径对于数据流根据服务质量参数在预留请求时分别检查，是否在遵守指定的服务质量参数的情况下在相应的通信设备中有足够的资源用于数据传输。优选根据IEEE 802.1Qcc处理预留请求。待通过通信设备提供的资源例如包括交换机或网桥中的能用的传输时间窗口、带宽、保证的最大延迟、队列数量、队列缓存和/或地址缓存。有利地借助于根据IEEE 802.laq的最短路径桥接得出对于数据流路径。
根据本发明，在资源足够的情况下，通信设备的配置控制单元沿着路径分别得出用于数据流的配置信息，并且根据得出的配置信息设置相应的通信设备用于给数据流提供资源。优选地在资源足够的情况下，分别将分配给指定的数据流标识符的多播地址传输给进行请求的、连接至目标网络节点处的终端设备。
根据本发明，对于分配给在终端设备上运行的选择的控制应用的数据流，在预设的时间间隔内分别被指定单独的时间窗口。时间窗口分别具有单独的循环持续时间，该循环持续时间是一般循环持续时间的数倍或者对应于一般循环持续时间。第一或第二通信设备对于选择的控制应用分别检查是否指定的时间窗口能用于数据传输。在能用的时间窗口时，将在预设的时间间隔内的关于时间窗口开始的信息分别传输给终端设备，在终端设备上运行相应的选择的控制应用。根据关于单独的时间窗口开始的信息分别传输分配给选择的控制应用的数据流。以这种方式，用于循环的数据传输的时间窗口能够均匀分布并且能够有效地使用可用的资源。特别地，为此，对于具有较长循环持续时间的数据传输，开始时间点能够转移到不使用通过具有较低循环持续时间的数据传输的阶段中。
通信设备优选地经由时间敏感网络相互连接，尤其根据IEEE 802.1Q、IEEE802.1AB、IEEE 802.1AS、IEEE 802.1BA或IEEE 802.1CB。能够例如借助于帧抢占(尤其根据IEEE 802.1Qbu)、时间感知整形器(尤其根据IEEE 802.1Qbv)、基于信用的整形器(尤其根据IEEE 802.1Qav)、突发限制整形器、蠕动整形器和/或基于优先级的整形器来控制选择的数据包的转发。
根据本发明的通信设备设置用于执行根据之前的实施方案的方法并且具有用于与另外的通信设备连接的多个接口以及耦合元件，通过耦合元件能够将接口可切换地相互连接。通信设备被设计和设置用于，在预设的周期性的时间间隔内将选择的数据包从源网络节点处的第一通信设备传输至目标网络节点处的第二通信设备，其中，将选择的数据包分配给数据流并经由路径传输，该路径包括中间网络节点处的第三通信设备。此外，通信设备被设计和设置用于，将预设的时间间隔与其他网络节点同步并且基于为数据流指定的服务质量参数在预留请求中检查是否在遵守指定的服务质量参数情况下在通信设备中有足够的资源能用于数据传输。
此外，根据本发明的通信设备被设计和设置用于，借助于配置控制单元得出配置信息，并且根据得出的配置信息来设置自己为数据流提供资源。此外，通信设备为此被设计和设置用于，对于选择的控制应用分别检查是否指定的时间窗口能用于数据传输。对于分配给在终端设备上运行的选择的控制应用的数据流，在预设的时间间隔内分别指定单独的时间窗口，其中，时间窗口分别具有单独的循环持续时间，该循环持续时间是一般循环持续时间的数倍或者对应于一般循环持续时间。
此外，根据本发明的通信设备被设计和设置用于，在能用的时间窗口中，在预设的时间间隔内将关于时间窗口的开始的信息分别传输给终端设备，在该终端设备上运行相应的选择的控制应用，并且根据关于单独的时间窗口的开始的信息分别传输分配给选择的控制应用的数据流。
附图说明
下面根据附图使用实施例更详细地解释本发明。附图示出：
图1示出用于工业自动化系统的包括多个通信设备的通信系统，
图2示出在周期性传输的数据帧的一般持续时间内的、用于控制应用程序的单独的时间窗口的分布的示意图。
具体实施方式
在图1中示出的用于工业自动化系统的通信系统包括多个通信设备101-103。通信设备101-103例如能够是网桥、交换机或路由器并且用于连接工业自动化系统的可编程逻辑控制器201、输入/输出单元(I/O模块)或操作和观察站202。在本实施例中，包括通信设备101-103的通信网络被设计作为时间敏感网络，尤其根据IEEE 802.1Q、IEEE 802.1AB、IEEE802.1AS、IEEE 802.1BA或IEEE 802.1CB。
可编程逻辑控制器201典型地分别包括通信模块、中央单元以及至少一个输入/输出单元。输入/输出单元原则上还能够被设计作为非中心的外围模块，该外围模块远离可编程逻辑控制器布置。可编程逻辑控制器201经由通信模块例如与交换机或路由器或者附加地与现场总线连接。输入/输出单元用于在可编程逻辑控制器201与通过可编程逻辑控制器201控制的机器或设施300之间交换控制变量和测量变量。中央单元尤其设置用于从检测到的测量变量中得出合适的控制变量。在本实施例中，可编程逻辑控制器201的上述部件经由背板总线系统相互连接。
操作和观察站202用于可视化显示处理数据或测量变量和控制变量，通过可编程逻辑控制器、输入/输出单元或传感器处理或检测该处理数据或测量变量和控制变量。特别地，操作和观察站202用于显示调节回路的值和用于改变调节参数。操作和观察站202包括至少一个图形用户界面、输入设备、处理器单元和通信模块。
借助于第一自动化设备，经由多播数据流提供信息或服务用于在第二自动化设备处使用，该第一自动化设备是连接至源网络节点的通信终端设备并且具有说话者功能，该第二自动化设备是连接至目标网络节点处的通信终端设备并且具有收听者功能。例如如果自动化设备一方面提供了自动化服务并且另一方面使用其他设备的自动化服务，则自动化设备能够同时具有说话者功能和收听者功能。
在本实施例中，可编程逻辑控制器201具有说话者功能，而操作和观察站202具有收听者功能，并且尤其接收通过可编程逻辑控制器201提供的信息。原则上，操作和观察站202能够分析由可编程逻辑控制器201接收到的信息并由此预设用于可编程逻辑控制器201的控制参数。因此，可编程逻辑控制器201和操作和观察站承担这两种功能。为了简化说明，下面假定两个设备分别仅具有一个相关联的功能。
在本实施例中，选择的数据包400作为多播数据流在预设的周期性的时间间隔20内经由中间网络节点处的第三通信设备103从源网络节点处的第一通信设备101传输至目标网络节点处的第二通信设备102(参见图2)。在此，在所有网络节点处同步预设的时间间隔20。能够特别地借助于根据IEEE 802.1Qbu的帧抢占、根据IEEE 802.1Qbv的时间感知整形器、根据IEEE 802.1Qav的基于信用的整形器、突发限制整形器、蠕动整形器或基于优先级的整形器来控制选择的数据包的转发。
为了预留待通过第一、第二和第三通信设备101-103提供的资源，连接至第一通信设备101处的终端设备、例如可编程逻辑控制器201在数据流注册的范畴中分别为数据流指定服务质量参数。待通过通信设备101-103提供的资源例如包括能够在交换机或网桥中的使用的传输时间窗口、带宽、保证的最大延迟、队列数量、队列缓存或地址缓存。在数据流注册成功或者原则上满足指定的服务质量要求时，分别进行数据流标识符的分配。对于预留请求，连接至第二通信设备102的终端设备、例如操作和观察站202指定相应的数据流标识符。在本实施例中，根据IEEE 802.1Qcc处理预留请求。此外，根据预留请求优选地分别双向地设置数据流。
根据用于预留用于传输数据流的资源的非中心的方法，沿着用于数据流的路径的每个通信设备根据服务质量参数在预留请求的情况下分别检查，是否在遵守指定的服务质量参数的情况下在相应的通信设备中有足够的资源能用于数据传输。利用非中心的方法为数据流预留资源不需要用于资源管理或路径确定的中央机构。例如能够借助于根据IEEE802.laq的最短路径桥接来得出用于数据流的路径。在资源足够的情况下，分别将分配给指定数据流标识符的多播地址传输给连接至目标网络节点的请求终端设备。此外，在资源足够的情况下，通信设备的配置控制单元沿路径为数据流分别得出配置信息，并且根据得出的配置信息为了给数据流提供资源而设置相应的通信设备。
根据图2，分别将单独的应用特定的时间窗口411-417叠加给用于数据流的周期性的时间间隔20，该数据流分配给在终端设备上运行的选择的控制应用，时间窗口形成整体可用的时间窗口410的序列的子集，并且在本实施例中具有统一的持续时间T。应用特定的时间窗口411-417分别具有单独的循环持续时间，该循环持续时间是一般循环持续时间的数倍，该一般循环持续时间在本实施例中为1ms。原则上，相应的单独的循环持续时间也能够对应于一般循环持续时间。在图2中示例性地示出
-具有2ms循环持续时间的第一应用特定的时间窗口411，
-具有4ms循环持续时间的第二应用特定的时间窗口412，
-具有8ms循环持续时间的第三应用特定的时间窗口413，
-具有16ms循环持续时间的第四应用特定的时间窗口414，
-具有32ms循环持续时间的第五应用特定的时间窗口415，
-具有64ms循环持续时间的第六应用特定的时间窗口416和
-具有128ms循环持续时间的第七应用特定的时间窗口417。
第一和第二通信设备101、102对本地分配的选择的控制应用进行检查，是否相应的指定的应用特定的时间窗口411-417能够用于数据传输。在能用的匹配的时间窗口中，分别首先得出在整体提供的时间窗口410的序列之内的该时间窗口的开始，并且将关于时间窗口开始的信息传输至终端设备，在该终端设备上运行相应的选择的控制应用。因此，根据关于单独的时间窗口的开始的信息，分别传输至分配给选择的控制应用的数据流。有利地，第一或第二通信设备101、102分别检查，是否指定的应用特定的时间窗口411-417能用于数据传输，其中，分别将终端设备连接到第一或第二通信设备，在终端设备上运行选择的控制应用。
根据图2，应用特定的时间窗口411-417的相应的开始如通过箭头表明的那样移动，使得产生时间窗口的基本上闭合的序列。通过所述网络节点的上述同步，根据具有一般循环持续时间的周期性的时间间隔20，在所有网络节点处的时间窗口具有相同的窗口位置。因此，第一和第二通信设备101、102能够不根据其他的第一、第二或第三通信设备101-103而得出相应的应用特定的时间窗口411-417的开始。
在本实施例中，应用特定的时间窗口411-417的开始根据时间窗口的循环持续时间置于以下窗口位置上：
-对于第一应用特定的时间窗口411在窗口位置1上，
-对于第二应用特定的时间窗口412在窗口位置2上，
-对于第三应用特定的时间窗口413在窗口位置4上，
-对于第四应用特定的时间窗口414在窗口位置8上，
-对于第五应用特定的时间窗口415在窗口位置16上，
-对于第六应用特定的时间窗口416在窗口位置32上和
-对于第七应用特定的时间窗口417在窗口位置64上。
整体上，具有较长的循环持续时间的应用特定的时间窗口的开始能够移位，使得实现分布的、较均匀的网络负载。

Claims (11)

1.一种用于运行通信系统的方法，所述通信系统用于传输时间关键的数据，其中
-在预设的周期性的时间间隔(20)内将选择的数据包(400)从源网络节点处的第一通信设备(101)传输至目标网络节点(102)处的第二通信设备，
-将所述选择的数据包分配给数据流，并且经由路径传输，所述路径包括中间网络节点处的第三通信设备(103)，
-将预设的时间间隔在所有网络节点处同步，
-连接至所述第一通信设备的终端设备(201)为了预留待通过所述第一通信设备、所述第二通信设备和所述第三通信设备提供的资源分别指定用于所述数据流的服务质量参数，
-连接至所述第二通信设备的终端设备(202)对于预留请求分别指定数据流标识符，
-每个通信设备(101-103)沿所述路径对于数据流根据所述服务质量参数在预留请求中分别检查，是否在遵守指定的所述服务质量参数的情况下在相应的所述通信设备中有足够的资源能用于数据传输，
-在资源足够的情况下，所述通信设备(101-103)的配置控制单元沿路径对于数据流分别得出配置信息，并且根据得出的配置信息设置用于给所述数据流提供资源的相应的所述通信设备，
-对于分配给在终端设备(201、202)上运行的选择的控制应用的数据流，在所述预设的时间间隔内分别指定单独的时间窗口(411-417)，其中，所述时间窗口分别具有单独的循环持续时间，所述循环持续时间是一般循环持续时间的数倍或者对应于所述一般循环持续时间，
-所述第一通信设备和/或所述第二通信设备(101、102)对于所述选择的控制应用分别检查是否指定的时间窗口能用于数据传输，
-在能用的所述时间窗口(411-417)中，将在所述预设的时间间隔之内关于时间窗口的开始的信息分别传输给所述终端设备(201、202)，在所述终端设备上运行相应的选择的所述控制应用，
-根据关于单独的所述时间窗口的开始的信息分别传输分配给选择的控制应用的数据流。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，待通过所述通信设备提供的资源包括在交换机或网桥中的能用的传输时间窗口、带宽、保证的最大延迟、队列数量、队列缓存和/或地址缓存。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述通信设备经由时间敏感网络相互连接，尤其根据IEEE 802.1Q、IEEE802.1AB、IEEE 802.1AS、IEEE 802.1BA和/或IEEE 802.1CB。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，借助于：帧抢占，特别是根据IEEE 802.1Qbu；时间感知整形器，特别是根据IEEE802.1Qbv；基于信用的整形器，特别是根据IEEE 802.1Qav；突发限制整形器；蠕动整形器和/或基于优先级的整形器控制所述选择的数据包的转发。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其中，在预留请求上分别双向地设置所述数据流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其中，在资源足够的情况下，分别将分配给指定的所述数据流标识符的多播地址传输给进行请求的、连接至目标网络节点的所述终端设备。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，根据IEEE 802.1Qcc处理所述预留请求。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，
其中，分别将说话者功能分配给连接至源网络节点的所述终端设备，并且其中，分别将收听者功能分配给连接至目标网络节点的所述终端设备。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
其中，借助于根据IEEE 802.1aq的最短路径桥接得出用于所述数据流的路径。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
其中，所述第一通信设备和/或所述第二通信设备分别检查是否指定的时间窗口能用于数据传输，分别将终端设备连接至所述第一通信设备和/或所述第二通信设备，在所述终端设备上运行选择的控制应用。
11.一种用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的通信设备，所述通信设备具有
-用于与另外的通信设备连接的多个接口，
-耦合元件，通过所述耦合元件能够将所述接口能切换地相互连接，
-其中，所述通信设备被设计和设置用于，在预设的周期性的时间间隔内将选择的数据包从源网络节点处的第一通信设备传输至目标网络节点处的第二通信设备，其中，将所述选择的数据包分配给数据流，并经由包括在中间网络节点处的第三通信设备的路径传输所述选择的数据包，
-将所述预设的时间间隔与其他网络节点同步，
-根据为数据流的指定的所述服务质量参数在预留请求中检查，是否在遵守所述指定的服务质量参数的情况下在所述通信设备中有足够的资源能用于数据传输，
-借助于配置控制单元得出配置信息，并且根据得出的所述配置信息所述配置控制单元自我设置为所述数据流提供资源，
-对于选择的控制应用分别检查，是否指定的时间窗口能用于数据传输，其中，对于分配给在终端设备上运行的选择的控制应用的数据流，分别能够指定在所述预设的时间间隔内的单独的时间窗口，其中，所述时间窗口分别具有单独的循环持续时间，所述循环持续时间是一般循环持续时间的数倍或者对应于所述一般循环持续时间，
-在能用的时间窗口中，在所述预设的时间间隔内分别将关于所述时间窗口的开始的信息传输至所述终端设备处，在所述终端设备上运行所述相应的选择的控制应用，
-根据关于所述单独的所述时间窗口的开始的信息分别传输分配给选择的控制应用的数据流。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3975488A1 (de) 2020-09-29 2022-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und kommunikationsgerät zur übermittlung zeitkritischer daten
EP4050856A1 (de) 2021-02-25 2022-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur übertragung zeitkritischer daten innerhalb eines kommunikationssystems und kommunikationsgerät
DE102021204165A1 (de) * 2021-04-27 2022-10-27 Siemens Mobility GmbH Austausch einer speicherprogrammierbaren Steuerung
EP4206831A1 (de) 2021-12-29 2023-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und system zur bereitstellung von zeitkritischen steuerungsanwendungen
WO2023179553A1 (zh) * 2022-03-25 2023-09-28 维沃移动通信有限公司 终端不可用时期的协商方法、终端及网络侧设备

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6477181B1 (en) * 1996-05-07 2002-11-05 Yamaha Corporation Data communication method and system
EP1553732A2 (de) * 2003-12-09 2005-07-13 Volkswagen AG Verfahren und Vorrichtung zum Hochfahren eines Knotens eines Kommunikationssystems
CN102571556A (zh) * 2010-11-15 2012-07-11 洛克威尔自动控制技术股份有限公司 用于分配并优先化数据传输的方法和设备
CN103580769A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 索尼公司 通信设备、通信系统、同步处理方法及程序
CN103905328A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 中国移动通信集团公司 一种数据传输控制系统、方法及相关装置
US20150103848A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-16 National Instruments Corporation System and Method for Synchronizing a Master Clock Between Networks
CN105721335A (zh) * 2014-12-22 2016-06-29 西门子公司 工业自动化系统通讯网络中数据传输方法和耦合通讯设备
CN105814840A (zh) * 2013-10-15 2016-07-27 美国国家仪器有限公司 用于多个网络之间的互操作性的系统和方法
WO2018059690A1 (de) * 2016-09-29 2018-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräten umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit
WO2018121864A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräte umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019001718A1 (de) 2017-06-29 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reservierung von maximal redundanten übertragungswegen für die übertragung von datenpaketen und vorrichtung

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6477181B1 (en) * 1996-05-07 2002-11-05 Yamaha Corporation Data communication method and system
EP1553732A2 (de) * 2003-12-09 2005-07-13 Volkswagen AG Verfahren und Vorrichtung zum Hochfahren eines Knotens eines Kommunikationssystems
CN102571556A (zh) * 2010-11-15 2012-07-11 洛克威尔自动控制技术股份有限公司 用于分配并优先化数据传输的方法和设备
CN103580769A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 索尼公司 通信设备、通信系统、同步处理方法及程序
CN103905328A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 中国移动通信集团公司 一种数据传输控制系统、方法及相关装置
US20150103848A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-16 National Instruments Corporation System and Method for Synchronizing a Master Clock Between Networks
CN105814840A (zh) * 2013-10-15 2016-07-27 美国国家仪器有限公司 用于多个网络之间的互操作性的系统和方法
CN105721335A (zh) * 2014-12-22 2016-06-29 西门子公司 工业自动化系统通讯网络中数据传输方法和耦合通讯设备
EP3038325A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Datenübermittlung in einem Kommunikationsnetz eines industriellen Automatisierungssystems und Koppel-Kommunikationsgerät
WO2018059690A1 (de) * 2016-09-29 2018-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräten umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit
WO2018121864A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräte umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit

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