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Hauptstation
und Nebenstation in einem Netzwerk sowie ein Verfahren zum Übertragen
von Daten in einem Netzwerk Die Erfindung betrifft eine Hauptstation
und eine Nebenstation in einem Netzwerk z. B. in einem Feldbusnetzwerk
und insbesondere das Empfangen von externen Daten und zum Senden
von gerätsintern
bereitgestellten Daten über das
Netzwerk. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Übertragen
von Daten in einem Netzwerk.
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Datennetzwerke,
beispielsweise ein Feldbusnetzwerk, weisen üblicherweise eine Hauptstation
und eine oder mehrere Nebenstationen auf, die über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
miteinander verbunden sind. Dabei können die Hauptstation und die Nebenstation
ein Ringnetzwerk bilden, wobei die Hauptstation über eine unidirektionale Netzwerkverbindung
mit einem Dateneingang der ersten Nebenstation, ein Datenausgang
der ersten Nebenstation mit einem Dateneingang einer zweiten Nebenstation, ein
Datenausgang der zweiten Nebenstation mit einem Dateneingang einer
dritten Nebenstation usw. verbunden sind. Der Datenausgang der letzten
Nebenstation ist dabei mit einem Dateneingang der Hauptstation verbunden.
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Alternativ
kann auch eine Netzwerktopologie vorgesehen sein, die linienförmig ist,
wobei die Hauptstation und die Nebenstationen miteinander über Netzwerkverbindungen
verbunden sind, die zwei Kanäle
für die
Hin- und Rückrichtung
aufweisen.
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Hauptkennzeichen
von Datennetzwerken ist es, dass die in den Nebenstationen empfangenen Daten über einen
Zwischenverstärker
weitergereicht werden, wobei je nach Bedarf der Zeitpunkt des Weiterreichens
gegenüber
dem Empfang verzögert
werden kann und die empfangenen Daten ganz oder teilweise zur weiteren
Verarbeitung und Auswertung in der Nebenstation bereitge stellt werden.
Die Übertragung
der Daten kann beispielsweise in Datenpaketen erfolgen.
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Die
Kommunikation auf einem so gebildeten Datennetzwerk kann beispielsweise
wahlfrei erfolgen, d.h., dass die Kommunikationszeit, wenn eine Station über seinen
Datenausgang ein Datenpaket auf das Datennetzwerk ausgibt, nicht
fest vorgegeben ist. Dabei kann jede Station zu einem beliebigen Zeitpunkt
das Datenpaket über
seinen Datenausgang senden. Da bei einem solchen IP-Netzwerkprotokoll
(Internet-Protokoll) die Nebenstationen des Netzwerks an ihrem Dateneingang
eintreffende Datenpakete in der Regel unmittelbar über den
Zwischenverstärker
an den Datenausgang ausgeben, kann es nach Beginn eines Sendens
eines Datenpaketes zu Überlagerungen
von zwei Datenpaketen kommen, wenn während des Sendens ein externes Datenpaket
empfangen wird. Dies kann von einem nachfolgenden Netzwerkteilnehmer
nicht mehr interpretiert werden.
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Darüber hinaus
ist es bei Datennetzwerken möglich,
zwei oder mehrere Kommunikationskanäle in dafür reservierten zeitlichen Bereichen
vorzusehen. Neben dem oben beschriebenen IP-Kommunikationskanal kann auch ein zeitlicher
Bereich vorgesehen sein, der als Echtzeitkanal bezeichnet wird und
auf dem Datenpakete in geordneter Abfolge übertragen werden, wobei ein
zeitlich definiertes Zeitfenster in mindestens einem der Datenpakete
einer jeweiligen Nebenstation zugeordnet ist, so dass die Nebenstation
die jeweils ihr zugeordneten Daten aus dem Datenpaket auslesen kann.
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Weiterhin
ist in einem weiteren Datenpaket ein Zeitfenster für die Nebenstation
reserviert, in die die Nebenstation Daten einfügen kann, während die Nebenstation das
empfangene Datenpaket zu seinem Datenausgang weiterleitet.
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Insbesondere
bei dem IP-Kommunikationskanal besteht das Problem, dass zwei sich überlagernde
Datenpakete unbrauchbar wer den und dadurch die Datenkommunikation
auf dem Datennetzwerk behindert wird.
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Dieses
Problem wird durch die Netzwerkstation nach Anspruch 1 sowie durch
das Verfahren zum Empfangen und Senden von Daten in einem Datennetzwerk
nach Anspruch 5 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Netzwerkstation
für ein
Datennetzwerk zum Empfangen von externen Daten und zum Senden von
gerätsintern
bereitgestellten Daten vorgesehen. Die Netzwerkstation weist einen
Zwischenverstärker
auf, um ein an dem Dateneingang empfangenes externes Datenpaket
an einem Datenausgang auszugeben. Mithilfe einer ersten Datenbereitstellungseinheit
wird ein aus den bereitgestellten Daten generiertes internes Datenpaket über den
Datenausgang gesendet. Mithilfe einer Schalteinrichtung kann der
Datenpfad zwischen dem Dateneingang und dem Datenausgang unterbrochen
werden. Eine Steuereinheit ist mit der Schalteinrichtung verbunden,
um in einem ersten Betriebsmodus das Ausgeben des empfangenen externen
Datenpakets über den
Datenausgang zu blockieren, wenn das interne Datenpaket mithilfe
der Datensendeeinheit ausgegeben wird. Das Ausgeben des empfangenen
externen Datenpakets mithilfe des Zwischenverstärkers über den Datenausgang wird zugelassen,
wenn kein Datenpaket über
die erste Datenbereitstellungseinheit ausgegeben wird.
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Auf
diese Weise wird bei einer IP-Kommunikation, d.h. bei einer wahlfreien
Kommunikation jedes der Netzwerkstationen über das Datennetzwerk sichergestellt,
dass wenn die Netzwerkstation ein internes Datenpaket sendet, das
empfangene externe Datenpaket nicht weitergeleitet wird. So kommt
es während
des Sendens des internen Datenpakets mit den bereitgestellten Daten
nicht zu einer Überlagerung
von externen und internen Da tenpaketen, die zu einer Unlesbarkeit
der darin enthaltenen Daten führen
würde.
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Die
Erfindung betrifft also ein geschaltetes Datennetzwerk, wobei in
diesem Zusammenhang geschaltet bedeutet, dass über eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung
bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Datenpfad zwischen dem jeweiligen Dateneingang und Datenausgang – wie oben
beschrieben – schaltbar,
d.h. zu öffnen
und zu unterbrechen bzw. zu blockieren ist.
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Insbesondere
im Zusammenhang mit dem Ethernet-Netzwerkstandard
(Protokoll, Netzwerktopologie und -hardware) sind geschaltete Datennetzwerke
(Switched Ethernet) und Netzwerke mit Verstärkern (Repeater) bekannt; die
Switched Ethernet-Technologie wird auch als geschaltetes Datennetzwerk
bezeichnet, kann sich aber von einem im Erfindungssinne geschalteten
Datennetzwerk unterscheiden.
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Insbesondere
kann mit der Erfindung ein echtzeitfähiges, auf dem Ethernet-Standard
basierendes Datennetzwerk geschaffen werden – insbesondere auch für Datennetzwerke
mit Repeatern, die gerade nicht über
eine Schaltfunktion im Sinne des Switched Ethernet verfügen, (in
diesem Fall bietet die Erfindung den Vorteil, dass günstige und
schnelle Repeater verwendet werden können und trotzdem die Überlagerung
von Paketen zuverlässig
verhindert werden kann).
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Steuereinheit die Schalteinrichtung so steuern,
dass in dem ersten Betriebsmodus das Ausgeben des empfangenen externen
Datenpakets mithilfe des Zwischenverstärkers über den Datenausgang solange
blockiert wird, bis das empfangene externe Datenpaket beendet ist.
Dies hat den Vorteil, dass nach dem Senden des internen Datenpakets
durch die erste Datensendeeinheit nicht noch ein Teil eines empfangenen
externen Datenpaketes angefügt
wird, das von einem Empfänger
nicht inter pretiert werden kann, da es unvollständig ist. D.h., das empfangene
externe Datenpaket wird solange nicht über den Zwischenverstärker an
den Datenausgang ausgegeben, bis dieses Datenpaket am Dateneingang
beendet ist. Erst dann kann der Dateneingang über den Zwischenverstärker mit
dem Datenausgang gekoppelt werden, so dass nachfolgend empfangene
externe Datenpakete wieder über
den Zwischenverstärker
weitergeleitet werden können.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung arbeitet die Steuereinheit zyklisch während eines
ersten Zeitabschnitts in dem ersten Betriebsmodus und während eines
zweiten Zeitabschnitts in einem zweiten Betriebsmodus. Eine zweite
Datenbereitstellungseinheit zum Senden von bereitgestellten Daten
ist vorgesehen. Die Steuereinheit ist mit der Schalteinrichtung
so verbunden, um in dem zweiten Betriebsmodus den Datenausgang wechselweise
so mit dem Zwischenverstärker
und der zweiten Datenbereitstellungseinheit zu verbinden, dass ein
Teil eines bestimmten an dem Dateneingang empfangenen externen Datenpaket
von dem Zwischenverstärker an
dem Datenausgang ausgegeben wird und dass die bereitgestellten Daten
an einer zeitlich bestimmten, der Netzwerkstation zugeordneten Position
des bestimmten Datenpakets in das Datenpaket eingefügt werden.
Auf diese Weise ist es möglich,
dass die Netzwerkstation in einem Datennetzwerk eingesetzt werden
kann, das zwei zeitlich definierte Kommunikationskanäle aufweist.
Dabei ist in dem Betriebsmodus ein IP-Kommunikationskanal vorgesehen, bei dem
ein an einem Dateneingang eintreffendes externes Datenpaket nicht
weitergeleitet wird, wenn zu diesem Zeitpunkt ein internes Datenpaket
mit in dem Netzwerkgerät
bereitgestellten Daten gesendet wird.
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Es
kann eine Prüfdateneinheit
vorgesehen sein, um zumindest in dem zweiten Betriebsmodus das empfangene
externe Datenpaket von dem Eingangsanschluss und die bereitgestellten
Daten von der zweiten Datensendeeinheit zu erhalten und ein Prüfda tum zu
generieren, wobei die Steuereinheit die Schalteinrichtung so ansteuert,
dass an einer weiteren zeitlich bestimmten Position des empfangenen Datenpakets
das Prüfdatum
dem empfangenen Datenpaket hinzugefügt wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Empfangen von externen Daten und Senden von gerätsintern bereitgestellten Daten
in einem Datennetzwerk vorgesehen. In einem ersten Betriebsmodus
umfasst das Verfahren folgende Schritte: Bereitstellen eines internen
Datenpakets, das die gerätsintern
bereitgestellten Daten umfasst, Ausgeben des internen Datenpakets über einen
Datenausgang, Blockieren des Ausgebens eines über das Datennetzwerk empfangenen externen
Datenpakets, solange das bereitgestellte interne Datenpaket auf
das Datennetzwerk ausgegeben wird.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass das Ausgeben des empfangenen externen
Datenpakets auf das Datennetzwerk nach dem Ende des Ausgebens des
bereitgestellten internen Datenpakets solange blockiert wird, bis
das empfangene externe Datenpaket beendet ist. Auf diese Weise kann
verhindert werden, dass lediglich ein hinterer Teil eines empfangenen
externen Datenpakets in dem Datennetzwerk weitergeleitet wird, das
unter Umständen fehlerhaft
von einer Netzwerkstation interpretiert werden würde.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann während
eines ersten Zeitabschnitts der erste Betriebsmodus und während eines
zweiten Zeitabschnitts ein zweiter Betriebsmodus eingenommen werden.
Dabei bildet der erste Betriebsmodus einen IP-Kommunikationskanal
und der zweite Betriebsmodus einen Echtzeit-Kommunikations-Kanal, wobei
der zweite Betriebsmodus die folgenden Schritte umfasst: Senden
eines Teils eines bestimmten empfangenen Datenpakets über das
Datennetzwerk; Einfügen
der bereitgestellten internen Daten an einer zeitlich bestimmten
Position in das bestimmte Datenpaket. Auf diese Weise können die
bereitgestellten Daten in ein Zeit fenster eines vorbestimmten Datenpakets
in dem Echtzeitkommunikationskanal eingefügt werden, wodurch das empfangene
Datenpaket mit Daten gefüllt
wird, die über
das Datennetzwerk weiter übertragen
werden. Weiterhin können
in dem zweiten Betriebsmodus die Schritte ausgeführt werden: Bestimmen eines
Prüfdatums
aus dem bestimmten empfangenen externen Datenpaket und den bereitgestellten
Daten und Einfügen
des Prüfdatums
bei einer weiteren zeitlich bestimmten Position in das empfangene
externe Datenpaket.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1a und 1b zwei
mögliche
Netzwerktopologien für
ein Netzwerk mit einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen;
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2 den
Aufbau der übertragenen
Datenpakete auf dem Netzwerk in zwei zeitlich getrennten Kommunikationskanälen;
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3 ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Netzwerkgerätes; und
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4 ein
Datenpaket-Zeitdiagramm während
eines IP-Kommunikationskanals
darstellt.
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Die 1a und 1b zeigen
zwei mögliche
Netzwerktopologien für
ein Datennetz, z.B. für ein
Feldbusnetzwerk. In der in 1a gezeigten Netzwerktopologie
steht eine Hauptstation 1 mit Nebenstationen 2 über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
in Verbindung, wobei die Hauptstation 1 eine Datenverbindung
zu einem Dateneingang einer ersten Nebenstation, ein Datenausgang
der ersten Nebenstation mit einem Dateneingang einer zweiten Nebenstation, ein
Datenausgang der zweiten Nebenstation mit einem Dateneingang einer
dritten Nebenstation usw. aufweist. Der Datenausgang einer letzten
Nebenstation steht mit einem Dateneingang der Hauptstation 1 in
Verbindung, so dass ein Ringnetzwerk gebildet wird. Ein von der
Hauptstation 1 ausgesendetes Datum wird von der ersten
Nebenstation 2 empfangen und über ihren Datenausgang an die
nächste
Nebenstation weitergeleitet, bis das Datenpaket von der letzten
Nebenstation wieder zu der Hauptstation 1 zurückgeleitet
wird. Das Weiterreichen eines an einem Dateneingang einer Nebenstation 2 empfangenen
Datenpakets erfolgt in der Regel über Zwischenverstärker (nicht
gezeigt) in der jeweiligen Nebenstation 2.
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Ein
alternativer Netzwerkaufbau ist in 1b dargestellt.
Dort sind die Hauptstation 1 und die Nebenstationen 2 in
einer Linie angeordnet, wobei die Nebenstationen bezüglich der
Hauptstation 1 mit der vorherigen Nebenstation 2 als
auch mit der nachfolgenden Nebenstation 2 in bidirektionaler
Weise kommunizieren können.
Ein Datum, was beispielsweise eine Nebenstation 2 von ihrer
vorhergehenden Nebenstation empfängt,
wird dort ebenfalls über
einen Zwischenverstärker
an die nachfolgende Nebenstation weitergeleitet und umgekehrt.
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Ein
mögliches
Kommunikationsprotokoll umfasst die Übertragung von Datenpaketen
in zeitlich definierten Kanälen.
Wie in 2 dargestellt ist, weist ein Kommunikationszyklus
einen ersten Kanal K1; einen Echtzeitkommunikationskanal, und einen zweiten
Kanal K2, einen IP-Kommunikationskanal, auf. Der Echtzeitkommunikationskanal
und der IP-Kommunikationskanal werden nacheinander im zeitlichen
Wechsel als zweiter bzw. erster Betriebsmodus von Haupt- und Nebenstationen 1, 2 des
damit gebildeten Netzwerks eingenommen.
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Während des
Echtzeitkommunikationskanals sendet die Hauptstation 1 Datenpakete
aus, in denen in jeweils der entsprechenden Nebenstation 2 zugeordneten
Zeitfenstern entsprechende der jeweiligen Nebenstation 2 zugeordnete
Daten enthalten sind. In mindestens einem der Datenpaket, die die Hauptstation
aussendet, ist es jeder der Nebenstationen 2 möglich, an
einem für
sie reservierten und ihnen zugeordneten Zeitfenster Daten einzufügen und somit
das Datenpaket beim Weiterreichen zu verändern. Die Hauptstation 1 empfängt das
modifizierte Datenpaket und wertet dann das erhaltene von den Nebenstationen 2 modifizierte
Datenpaket aus und kann durch Zuordnung der in dem jeweiligen Zeitfenster
enthaltenen Daten zu der jeweiligen Nebenstation 2 die
entsprechenden Daten von der Nebenstation 2 empfangen.
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In
dem IP-Kommunikationskanal können
die Netzwerkstation im Wesentlichen wahlfrei miteinander kommunizieren.
Jede der Netzwerkstationen kann ein Datenpaket mit zu sendenden
Daten aussenden, wenn die jeweilige Netzwerkstation an seinem Dateneingang
kein Datenpaket empfängt. Üblicherweise
sind im IP-Kommunikationskanal die Nebenstationen 2 so
geschaltet, dass grundsätzlich
ein an dem Dateneingang eintreffendes externes Datenpaket über einen
Zwischenverstärker
verstärkt
wird und an dem Datenausgang ausgegeben wird. Hinzu kommt, während des
Echtzeitkommunikationskanales, dass Daten in das über den
Zwischenverstärker übertragene
Datenpaket eingefügt
werden, ohne jedoch das empfangene und weiterzuleitende externe Datenpaket
zwischenzuspeichern oder in sonstiger Weise zu verzögern. Eine
solche Einstellung führt während des
IP-Kommunikationskanals
unter Umständen
zu ungültigen
Daten. Wenn nämlich
nach dem Beginn des Aussendens des internen Datenpakets mit den
bereitgestellten Daten durch eine Nebenstation 2 ein externes
Datenpaket an dem Dateneingang der Nebenstation 2 empfangen
wird, werden das empfangene externe Datenpaket gleichzeitig wie das
interne Datenpaket mit den bereitgestellten Daten an dem Datenausgang
der betreffenden Nebenstation 2 ausgegeben.
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Dies
wird erfindungsgemäß vermieden,
dass nach dem Beginn des Sendens des internen Datenpakets mit den
bereitgestellten Daten durch die Nebenstation 2 das Weiterleiten
eines über
den Dateneingang der Nebenstation 2 empfangenen externen Datenpakets
unterbunden wird. Vorzugsweise erfolgt das Blockieren des Weiterleitens
des empfangenen externen Datenpakets solange, bis das empfangene externe
Datenpaket beendet ist, so dass ein nachfolgendes externes Datenpaket
ordnungsgemäß durch die
Nebenstationen 2 wieder weitergeleitet werden kann. Dies
hat den Vorteil, dass nach Beenden des Sendens des in der betreffenden
Nebenstation 2 bereitgestellten internen Da tenpakets kein
Rest bzw. hinterer Abschnitt des empfangenen externen Datenpakets
an den Datenausgang weitergeleitet wird. Dies hätte das Eintreffen von ungültigen Daten
an der nachfolgenden Netzwerkstation zur Folge.
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Die 3 zeigt
beispielhaft einen Netzwerkstation zum Aufbau einer ringförmigen Netzwerktopologie,
wie sie in 1a dargestellt ist. Die Netzwerkstation 10 weist
eine Dateneingangsschnittstelle 11 auf, über die
Daten von dem Datennetzwerk empfangen werden können. Es ist weiterhin eine
Datenausgangsschnittstelle 12 vorgesehen, über die
Daten in das Datennetzwerk an die nächste Netzwerkstation ausgegeben
werden können.
Mit der Dateneingangsschnittstelle 11 ist ein Zwischenverstärker 13 verbunden,
der die empfangenen externen Daten verstärkt und an einen ersten Eingang
eines Multiplexers 14 weiterleitet. Weiterhin ist eine
erste Datenbereitstellungseinheit 15 und eine zweite Datenbereitstellungseinheit 16 vorgesehen.
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Die
erste Datenbereitstellungseinheit 15 ist so gestaltet,
dass sie während
des IP-Kommunikationskanals, d.h. während des Zeitfensters, in
dem die Netzwerkteilnehmer beliebig Datenpakete senden können, ein
internes Datenpaket aus den bereitgestellten Daten bildet. Die zweite
Datenbereitstellungseinheit 16 liefert die bereitgestellten
Daten in einer Form, in der sie während des Echtzeitkommunikationskanals
in einen Zeitschlitz in einen an der Dateneingangsschnittstelle 11 empfangenes
externes Datenpaket eingefügt
werden kann. Ein Ausgang der zweiten Datenbereitstellungseinheit 16 ist
sowohl mit einem dritten Eingang des Multiplexers 14 als
auch mit einem ersten Eingang einer Prüfdatengenerierungseinheit 17 verbunden.
Ein zweiter Eingang der Prüfdatengenerierungseinheit 17 ist
mit der Dateneingangsschnittstelle 11 verbunden. Da jedes
Datenpaket ein Prüfdatum
umfassen muss, um die darin enthaltenen Daten nach einem Empfang
auf Fehler zu überprüfen, berechnet
die Prüfdatengenerierungseinheit 17 ein
neues Prüfdatum
anhand dem an der Dateneingangsschnittstelle 11 empfangene
externen Datenpaket und anhand der einzufügenden bereitgestellten Daten
und gibt das Prüfdatum
an einen zweiten Eingang des Multiplexers 14 aus.
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Der
Multiplexer 14, die erste Datenbereitstellungseinheit 15 und
die zweite Datenbereitstellungseinheit 16 sind mit einer
Steuereinheit 18 verbunden, die die Steuerung des Kommunikationszyklus übernimmt.
Befindet sich das Netzwerkgerät 10 in
dem ersten Betriebsmodus, d.h. innerhalb des Zeitbereichs des IP-Kommunikationskanals,
so ist der Multiplexer 14 so geschaltet, dass an der Dateneingangsschnittstelle 11 empfangene
Datenpakete über den
Zwischenverstärker 13 an
die Datenausgangsschnittstelle 12 weitergeleitet werden.
Sind in der Netzwerkstation 10 interne Daten vorhanden,
die über
das Datennetzwerk gesendet werden sollen, so werden die bereitgestellten
Daten an die erste Datenbereitstellungseinheit 15 geleitet,
die aus den bereitgestellten Daten ein internes Datenpaket bildet.
Solange sich das Netzwerk bzw. das Netzwerkgerät 10 in dem ersten
Betriebsmodus befindet, überprüft die Steuereinheit 18 zunächst, ob
an der Dateneingangsschnittstelle 11 gerade ein Datenpaket
empfangen wird. Wird kein Datenpaket an der Dateneingangsschnittstelle 11 empfangen,
so steuert die Steuereinheit 18 die erste Datenbereitstellungseinheit 15 an,
das aus den bereitgestellten Daten gebildete interne Datenpaket
an den Multiplexer 14 auszugeben. Im Wesentlichen gleichzeitig
dazu wird der Multiplexer 14 so geschaltet, dass die erste
Datenbereitstellungseinheit 15 mit der Datenausgangsschnittstelle 12 verbunden
ist. Treffen während
des Sendens des Datenpakets durch die erste Datenbereitstellungseinheit 15 ein
Datenpaket an der Dateneingangsschnittstelle 11 ein, so
steuert die Steuereinheit 18 den Zwischenverstärker 13 so
an, dass dieser das empfangene Datenpaket nicht weiterleitet sondern verwirft.
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Nach
dem Ende des Sendens des internen Datenpakets durch die erste Datenbereitstellungseinheit 15 schaltet
die Steuereinheit den Multiplexer 14 so, dass der Zwischenverstärker 13 wieder
mit der Datenausgangsschnittstelle 12 in Verbindung steht. Da
es nun vorkommen kann, dass ein hinterer Teil eines über die
Dateneingangsschnittstelle 11 empfangenen Datenpakets über den
Zwischenverstärker 13 und
den Multiplexer 14 an die Datenausgangsschnittstelle 12 weitergeleitet
werden würde,
kann die Steuereinheit 18 zunächst den Multiplexer 14 so
gestaltet belassen, dass die erste Datenbereitstellungseinheit 15 mit
der Datenausgangsschnittstelle 12 in Verbindung bleibt.
Dies hat den Vorteil, dass ein hinterer Abschnitt eines Datenpakets,
der von einem weiteren Netzwerkteilnehmer nicht interpretierbar
wäre, nicht von
der Netzwerkstation 10 gesendet würde. Nachdem jedoch das Senden
des von der ersten Datenbereitstellungseinheit 15 bereitgestellte
interne Datenpaket sowie das über
die Dateneingangsschnittstelle 11 empfangene Datenpaket
beendet sind, schaltet die Steuereinheit 18 den Multiplexer 14 so,
dass der Ausgang des Zwischenverstärkers 13 mit der Datenausgangsschnittstelle 12 in
Verbindung steht. So können
nachfolgende empfangene Datenpakete von der Dateneingangsschnittstelle 11 zu
der Datenausgangsschnittstelle 12 weitergeleitet werden.
Wenn während
des IP-Kommunikationskanals
ein aus den bereitgestellten Daten gebildetes internes Datenpaket
gesendet wurde und anschließend
die Steuereinheit 18 feststellt, dass über die Dateneingangsschnittstelle 11 ein
Rest eines externen Datenpakets empfangen wird, steuert die Steuereinheit 18 die
erste Datenbereitstellungseinheit 15 so an, dass so genannte
Idle-Signale gesendet werden.
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In
dem zweiten Betriebsmodus, d.h. während des Zeitbereichs, während dem
Daten über
den Echtzeitkommunikationskanal übertragen
werden, schaltet die Steuereinheit 18 während eines Datenpaketes zwischen
dem ersten, zweiten und dritten Eingang des Multiplexers 14 um. Üblicherweise
wird während
des Echtzeitkommunikationskanals zunächst ein oder mehrere erste
Datenpakete gesendet, mit denen die Hauptstation 1 Daten
an die Nebenstationen 2 überträgt. In diesen Datenpaketen sind
mehrere Zeitfenster enthalten, die die Daten für die dem Zeit fenster zugeordnete
jeweilige Nebenstation 2 enthalten sind. In einem oder
mehreren zweiten Datenpaketen sendet die Hauptstation 1 lediglich Platzhalterdaten,
an denen die Nebenstationen 2 Daten einfügen können, wobei
jeder Nebenstation 2 ein bestimmtes Zeitfenster, d.h. eine
vorbestimmte Position in dem Datenpaket zugeordnet ist. Während des Echtzeitkommunikationskanals
ist zunächst
der Multiplexer 14 so angesteuert, dass der Zwischenverstärker 13 mit
der Datenausgangsschnittstelle 12 verbunden ist.
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Während des
Empfangens eines der ersten Datenpakete analysiert der Zwischenverstärker 13 die
empfangenen Daten und stellt unter Umständen die aus dem ersten Datenpaket
entnommenen Daten der Netzwerkstation zur Verfügung. Auch beim Empfangen der
zweiten Datenpakete des Echtzeitkommunikationskanals bleibt der
Zwischenverstärker 13 zunächst mit
der Datenausgangsschnittstelle 12 verbunden, bis zu dem
Zeitpunkt, an dem das Zeitfenster beginnt, das der betreffenden
Netzwerkstation 10 zugeordnet ist. Dann wird der Multiplexer 14 so
geschaltet, dass die zweite Datenbereitstellungseinheit 16 mit
der Datenausgangsschnittstelle 12 verbunden wird und die
bereitgestellten internen Daten während des Zeitfensters in das
externe Datenpaket einfügen kann.
Nach dem Ausgeben der von der zweiten Datenbereitstellungseinheit 16 bereitgestellten
internen Daten schaltet die Steuereinheit den Multiplexer 14 wieder
zurück,
so dass der Zwischenverstärker 13 die
restlichen Daten des externen zweiten Datenpakets an die Datenausgangsschnittstelle 12 ausgibt.
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Die
zweite Datenbereitstellungseinheit 16 stellt die bereitgestellten
Daten auch der Prüfdatenerzeugungseinheit 17 zur
Verfügung,
die ebenfalls das zweite Datenpaket empfängt. Die Prüfdatengenerierungseinheit erzeugt
Prüfdaten,
die dem zweiten Datenpaket hinzugefügt werden. Dazu wird ein entsprechender
zeitlichen Position des Datenpakets der Multiplexer 14 durch
die Steuereinheit 18 so geschaltet, dass die Prüfdatengenerierungseinheit 17 über den
Multiplexer 14 an die Daten ausgangsschnittstelle 12 angelegt
ist. Dann wird das Prüfdatum
gesendet und die Steuereinheit schaltet anschließend den Multiplexer 14 so,
dass erneut der Zwischenverstärker 13 mit
der Datenausgangsschnittstelle 12 verbunden ist.
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In 4 ist
der Zeitablauf von aufeinander folgenden Datenpaketen während eines
IP-Kommunikationskanals dargestellt, wenn von der Netzwerkstation 10 ein
internes Datenpaket gesendet werden soll. Im ersten Teil erkennt
man, dass der Zwischenverstärker
das empfangene Datenpaket verstärkt und über die
Datenausgangsschnittstelle 12 ausgibt. Soll anschließend ein
internes Datenpaket gesendet werden, wird zunächst überprüft, dass kein externes Datenpaket über die
Dateneingangsschnittstelle 11 empfangen wird. Ist dies
der Fall, so wird wie im zweiten Teil des Diagramms der 4 gezeigt,
das interne Datenpaket gesendet. Wird nach Beenden des Sendens des
internen Datenpakets erkannt, dass über die Dateneingangsschnittstelle
ein externes Datenpaket empfangen wird, so wird dies nicht an der Datenausgangsschnittstelle 12 ausgegeben,
solange, bis dieses externe Datenpaket beendet ist und erst anschließend, wie
im dritten Teil des Diagramms der 4 gezeigt,
ein nächstes
empfangenes externes Datenpaket über
die Datenausgangsschnittstelle 12 an die nächste Netzwerkstation
weitergeleitet.
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- 1
- Hauptstation
- 2
- Nebenstation
- 10
- Netzwerkstation
- 11
- Dateneingangsschnittstelle
- 12
- Datenausgangsschnittstelle
- 13
- Zwischenverstärker
- 14
- Multiplexer
- 15
- erste
Datenbereitstellungseinheit
- 16
- zweite
Datenbereitstellungseinheit
- 17
- Prüfdatenerzeugungseinheit
- 18
- Steuerschaltung