DE102004049373A1 - Upper time limits evaluation method for switched EthernetRTM network, involves analyzing data paths for time and non-time critical data, and carrying out evaluation of limits in relation to transmission of time data between network devices - Google Patents

Upper time limits evaluation method for switched EthernetRTM network, involves analyzing data paths for time and non-time critical data, and carrying out evaluation of limits in relation to transmission of time data between network devices Download PDF

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Abstract

The method involves providing data paths (710, 910, 1011, 1112) for transmission of time and/or non-time critical data between two network devices. The data paths are analyzed for time and non time-critical data separately in relation to functional and/ or physical conditioned data processing times. An evaluation of upper time limits is carried out in relation to the transmission of time critical data between the devices. An independent claim is also included for a system for projecting of a packet switching network.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zur Offline-Berechnung von oberen Zeitschranken in paketvermittelnden Netzwerken, insbesondere in "switched" Ethernet-Netzwerken.The The invention relates to methods, systems and devices for offline calculation of upper time gates in packet switching networks, in particular in switched Ethernet networks.

Insbesondere lokale Netzwerke, die auf der Basis eines sogenannten CSMA/CD-Verfahrens (carrier sense multiple access with collision detection) arbeiten, wie beispielsweise ein Ethernet gemäß Standard IEEE-802.3 wurden üblicherweise bisher aufgrund der nicht-deterministischen Kanalzugriffe nur für die Übertragung von im Wesentlichen zeitunkritischen Daten eingesetzt.Especially Local networks based on a so-called CSMA / CD method (carrier sense multiple access with collision detection), such as an Ethernet according to standard IEEE-802.3 has become common so far due to the non-deterministic channel accesses only for the transmission used by essentially time-critical data.

Es sind jedoch eine Anzahl von Veröffentlichungen bekannt, die die Übertragung auch von zeitkritischen Daten über derartige Netzwerke betreffen. Beispielhaft sei auf die US-Patentschrift US 6,172,984 B1 verwiesen, welche ein System und ein Verfahren zum Reduzieren von Wartezeiten für zeitkritische Daten über CSMA/CD-Netzwerke betrifft. Im Einzelnen ist hierbei offenbart, dass im Falle einer Übertragung von Daten höherer Priorität die derzeit aktuelle Übertragung durch Generieren eines eine Kollision anzeigenden Signals unterbrochen wird und unmittelbar im Anschluss die Übertragung der Daten höherer Priorität erfolgt, bevor die aufgrund des kollisionsanzeigenden Signals unterbrochene Datenübertragung vervollständigt wird.However, a number of publications are known which relate to the transmission of time critical data over such networks. By way of example, reference is made to the US patent US 6,172,984 B1 which relates to a system and method for reducing time-critical data latency over CSMA / CD networks. Specifically, it is disclosed herein that in the case of higher priority data transmission, the current transmission is interrupted by generating a collision signal and immediately thereafter transmitting the higher priority data before completing the data transmission interrupted due to the collision indicating signal ,

Aus dem weiteren US-Patent 5,353 287 ist ein Datenprioritätsschema für den Einsatz in lokalen, nach dem CSMA/CD-Verfahren arbeitenden Netzwerken offenbart, gemäß welchem eine Netzwerkeinrichtung, die Daten höherer Priorität zu senden hat, eine Leitungsabfrage danach, ob bereits ein Trägersignal aufliegt, ignoriert und somit unmittelbar die Daten höherer Priorität sendet. Für den Fall, dass diese Daten höherer Priorität mit anderen Daten kollidieren, wird der erneute Versuch, die Daten höherer Priorität zu senden, bereits nach einer geringeren Zeitspanne im Vergleich zu dem erneuten Versuch, Daten mit geringerer Priorität zu senden, wiederholt.Out Another US Patent 5,353,287 is a data priority scheme for the Used in local CSMA / CD networks discloses according to which a network device to send the higher priority data has, a line query for whether already a carrier signal rests, ignores and thus immediately sends the data of higher priority. For the Case that this data is higher priority colliding with other data, retrying the data higher priority to send, compared already after a lesser period of time to retry sending data with a lower priority, repeated.

Aufgrund der zwischenzeitlichen Weiterentwicklung von Ethernet zu einem "switched" Ethernet, bei dem also im Wesentlichen einzelne lokale Netze durch eine Paketvermittlung anstelle des sonst üblichen Ethernet-Bus gekoppelt werden, und der Möglichkeit der Bildung und Signalisierung von Verkehrsklassen, beispielsweise beschrieben in der Veröffentlichung IEEE, New York, „Media Access Control (MAC) Bridges", 1998, ANSI/IEEE Std. 802.1D-1998, und der Veröffentlichung IEEE, New York, "Virtual Bridged Local Area Networks", 1998, ANSI/IEEE Std. 802.1Q-1998 stehen nun grundsätzlich standardisierte Verfahren zur Verfügung, um Kollisionen beim Kanalzugriff zu vermeiden und Verkehrsklassen zur Unterscheidung von zeitsensitiven bzw. zeitkritischen und nicht zeitkritischen Daten zu bilden.by virtue of the interim evolution of Ethernet to a "switched" Ethernet, in which So essentially individual local networks through a packet switching instead of the usual Ethernet bus coupled, and the possibility of education and signaling of traffic classes, for example described in the publication IEEE, New York, "Media Access Control (MAC) Bridges ", 1998, ANSI / IEEE Std. 802.1D-1998, and the publication IEEE, New York, "Virtual Bridged Local Area Networks ", 1998, ANSI / IEEE Std. 802.1Q-1998 are now basically standardized Method available to avoid channel access collisions and traffic classes to distinguish time-sensitive or time-critical and not to form time-critical data.

Ferner sind zwischenzeitlich Theorien zur deterministischen Berechnung von Verzögerungszeiten und Puffergrößen in Warteschlangennetzen bekannt. Hierbei ist insbesondere die Methode „Network Calculus" von Le Boudec und P. Thiran, "Network Calculcus: a theory of deterministic queuing systems for the Internet", in Lecture Notes in computer science, vol. 2050, Springer Verlag, 2001 zu nennen, welche durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt mit einbezogen wird.Further are theories of deterministic computation in the meantime of delay times and buffer sizes in queuing networks known. Here, in particular, the method "Network Calculus" by Le Boudec and P. Thiran, "Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet, "in Lecture Notes in computer science, vol. 2050, Springer Verlag, 2001, which are incorporated by reference into the disclosure becomes.

Ferner findet die Projektierung und Auslegung heutiger Echtzeitsysteme in der Regel in einer Offline-Phase statt, also vor dem eigentlichen Aufbau des Systems. Somit ist es häufig bereits bei der Auslegung eines Systems notwendig, obere Schranken für die Datenübertragung zwischen netzwerkfähigen Einheiten, also z.B. Steuerungen, Sensoren und/oder Aktoren, a priori zu kennen, da ansonsten beispielsweise Taktzeiten von Maschinen nicht eingehalten werden können, es zu Beschädigungen bei Überschreitungen von Zeitschranken kommen kann oder auch ein rechtzeitiges Ausführen von sicherheitsgerichteten Funktionen nicht gewährleistet werden kann.Further finds the design and layout of today's real-time systems usually in an offline phase instead of before the actual Structure of the system. Thus, it is often already in the design of a system, upper bounds for data transfer between network-enabled units, ie e.g. Controllers, sensors and / or actuators to know a priori, otherwise, for example, cycle times of machines are not complied with can be it damages in case of transgressions may come from time limits or even a timely execution of safety-related functions can not be guaranteed.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Weg aufzuzeigen, mit welchem obere Zeitschranken in paketvermittelnden Netzwerken, insbesondere in switched Ethernet-Netzwerken, offline bestimmbar sind, somit sich einstellende obere Zeitschranken für die Übertragung a priori berechnet werden können und das System den Zeitvorgaben entsprechend ausgelegt werden kann.A The object of the invention is thus to show a way with which upper time limits in packet-switched networks, in particular in switched Ethernet networks, can be determined offline, thus resulting upper time limits are calculated for the transmission a priori can and the system can be designed according to the time requirements.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist auf überraschende Weise durch den Gegenstand mit den Merkmalen eines jeweiligen anhängigen unabhängigen Anspruchs gegeben.The inventive solution of Task is on surprising Way through the subject matter with the features of each pending independent claim given.

Vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausführungsformen oder Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen anhängigen abhängigen Ansprüche.advantageous and / or preferred embodiments or further developments are the subject of the respective dependent claims.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die Datenpfade eines paketvermittelnden Netzwerkes, insbesondere eines switched Ethernet, welche zur Übertragung von zeitkritischen und von nicht-zeitkritischen Daten bereitgestellt werden, jeweils für zeitkritische Daten und für nicht-zeitkritische Daten separat in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten zu analysieren, bei Netzwerkeinrichtungen, also insbesondere bei Netzwerkendgeräten und/oder bei Switches, die sowohl zur Bedienung von zeitkritischen und von nicht-zeitkritischen Daten in das Netzwerk eingebunden werden, eine separate Bedienung der zeitkritischen und der nicht-zeitkritischen Daten zu definieren und eine Berechnung oberer Zeitschranken zumindest in Bezug auf die Übertragung von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen, zweckmäßiger Weise in direkter Abhängigkeit zu den jeweiligen analysierten Verarbeitungszeiten und einer sich unter Ansprechen auf die separate Bedienung jeweils einstellende maximale Bedienverzögerungszeit durchzuführen.According to the invention, the data paths of a packet-switching network, in particular a switched Ethernet, which are provided for the transmission of time-critical and non-time-critical data are provided separately for time-critical data and for non-time-critical data separately with regard to functionally and / or physically related data Analyze processing times, at Network devices, ie in particular at network terminals and / or switches, which are integrated into the network both for the operation of time-critical and non-time-critical data to define a separate operation of time-critical and non-time critical data and a calculation of upper time limits at least in Relative to the transmission of time-critical data between at least two network devices, expediently in direct dependence on the respective analyzed processing times and a maximum operating delay time each set in response to the separate operation.

Insbesondere, wenn somit ein paketvermittelndes Netzwerk derart konstruiert wird, dass resultierende obere Zeitschranken zumindest für die Übertragung von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen in direkter Abhängigkeit von einer Analyse der für die Übertragung der Daten jeweils bereitgestellten Datenpfade in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten und einer in Abhängigkeit einer sich bei einer Netzwerkeinrichtungbasierten separaten Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten jeweils einstellenden maximalen Bedienverzögerungszeit bestimmbar sind, kann folglich die Auswirkung des Zeitverhaltens auf den technischen Prozess bereits a priori, also vor dem eigentlichen Aufbau eines paketvermittelnden Netzwerkes durch Einbeziehung dieser Werte in entsprechende Prozessbetrachtungen, insbesondere unter Anwendung von Simulationen und/oder analytischen Methoden ermittelt werden.Especially, thus constructing a packet-switched network in such a way that resulting upper time limits at least for the transfer time critical data between at least two network devices in direct dependence from an analysis of for the transfer of Data respectively provided data paths in terms of functional and / or physical processing times and an in dependence a separate operation based on network setup of time-critical and non-time-critical Data each setting maximum operating delay time can be determined, Consequently, the impact of time behavior on the technical Process already a priori, ie before the actual construction of a packet-switching Network by including these values in corresponding process considerations, in particular using simulations and / or analytical Methods are determined.

Folglich gewährleistet die Erfindung, insbesondere unter Nutzung eines erfindungsgemäßen Systems zur Projektierung eines paketvermittlenden Netzwerkes, welches die Datenpfade von möglichen zeitkritischen und möglichen nicht-zeitkritischen Daten jeweils in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten separat analysiert, Netzwerkeinrichtungen, also z.B. Endgeräte, die sowohl zeitkritische und nichtzeitkritische Daten bedienen, feststellt, bei festgestellten Netzwerkeinrichtungen eine jeweils separate Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten definiert und hierauf basierende maximale Bedienverzögerungszeiten berechnet, und unter Ansprechen auf analysierte Verarbeitungszeiten und berechnete Bedienverzögerungszeiten eine Berechnung von oberen Zeitschranken für die Übertragung zumindest von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Einrichtungen durchführt, einen Abgleich zwischen einem Soll- und Ist-Zustand durchzuführen, wobei selbst an einem bereits aufgebauten Netzwerk, applikationsspezifisch gegebenenfalls unter Anwendung entsprechender Anpassungen und Iterationen, bisher hierfür aufwendige Umbauarbeiten im Wesentlichen vermeidbar sind.consequently guaranteed the invention, in particular using a system according to the invention for the configuration of a packet - switching network, which the Data paths of possible time-critical and possible non-time-critical Data in each case in relation to functional and / or physical reasons Processing times analyzed separately, network facilities, ie e.g. Terminals that operate both time-critical and non-time critical data, in the case of detected network devices a separate operation of time-critical and non-time-critical Data defined and based on this maximum operating delay times calculated, and in response to analyzed processing times and calculated operating delay times a calculation of upper time limits for the transmission of at least time-critical ones Performs data between at least two devices, one Performing adjustment between a desired and actual state, even at a already established network, application-specific if necessary using appropriate adjustments and iterations, so far therefor extensive renovations are essentially avoidable.

Die Bestimmung der Netzwerkeinrichtungen, für welche eine separate Bedienung von zeitkritischen und nichtzeitkritischen Daten applikationsspezifisch zu definieren ist, erfolgt ferner in bevorzugter Ausführung ebenfalls in Abhängigkeit der jeweils analysierten Datenpfade.The Determination of network devices for which a separate operation of time-critical and non-time critical data application-specific is to be defined, also takes place in a preferred embodiment also dependent on the respectively analyzed data paths.

Zur Reduzierung der Komplexität insbesondere in Bezug auf das separate Bedienen von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten ist in bevorzugter Weiterbildung vorgesehen, die zu übertragenden Daten bei den entsprechenden Einrichtungen vor Weiterleitung an eine Medium-Zugangs-Kontroll-Schicht (MAC-medium access control) und/oder nach Empfang von der Medium-Zugangs-Kontroll-Schicht in Verkehrsklassen mit unterschiedlichen Prioritäten einzuordnen.to Reduction of complexity especially with regard to the separate operation of time-critical and non-time critical data is in a preferred embodiment provided the data to be transferred at the appropriate facilities before forwarding to a medium access control layer (MAC medium access control) and / or upon receipt of the medium access control layer in traffic classes with different priorities classify.

Hierbei ist insbesondere vorgesehen, zeitkritischen Daten, also insbesondere für eine Automatisierung notwendigen Echtzeitdaten, eine Verkehrsklasse mit einer höheren Priorität gegenüber nicht-zeitkritischen Daten, also insbesondere sogenannten "Best-effort"-Daten, zuzuweisen.in this connection is particularly provided, time-critical data, ie in particular for one Automation necessary real-time data, using a traffic class a higher one priority towards non-time critical Assign data, in particular so-called "best effort" data.

In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass bei der jeweils separaten Analyse der Datenpfade in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten Einrichtung-basierte Verweilzeiten in Abhängigkeit eingesetzter Hardware und/oder Software bestimmt werden und Übertragungszeiten in Abhängigkeit maximal zu übertragener Paketgrößen und insbesondere minimaler Übertragungskapazitäten bestimmt werden.In Another preferred embodiment It is further envisaged that in each case separate analysis of Data paths related to functionally and / or physically related Processing times Device-based residence times depending on used Hardware and / or software are determined and transmission times depending maximum to be transmitted Package sizes and particular minimum transmission capacity determined become.

Für die Berechnung der in Bezug auf einer Verkehrsklasse zugewiesenen Daten resultierenden maximalen Bedienverzögerungszeiten wird zweckmäßigerweise die jeweilige applikationsspezifische maximale Übertragungszeit von Datenpaketen, die einer anderen Verkehrsklasse zugewiesenen sind, zugrundegelegt. Entsprechend werden somit für die Berechnung von maximalen Bedienverzögerungszeiten in Bezug auf die Bedienung zeitkritischer Daten die jeweiligen maximalen Übertragungszeiten für nicht-zeitkritische Daten zugrundegelegt.For the calculation the maximum resulting in relation to a traffic class Operating delays is expediently the respective application-specific maximum transmission time of data packets, which are assigned to a different traffic class. Accordingly, for the calculation of maximum operating delay times with respect to the operation of time-critical data the respective maximum transmission times for non-time critical Based on data.

Die erfindungsgemäße Bestimmung von sicheren oberen Schranken insbesondere für die Ankunftsprozesse von zeitkritischen Daten erfolgt somit wesentlich unter Berücksichtigung der jeweiligen Einrichtung-basierten Verweilzeiten und der Maximalübertragungszeiten von nicht-zeitkritischen Daten, die sich im Wesentlichen applikations- und/oder protokollspezifisch aus der maximalen Paketgröße der nicht-zeitkritischen Daten in Abhängigkeit der Übertragungskapazität ergibt.The determination according to the invention of safe upper bounds in particular for the arrival processes of Time-critical data is thus substantially under consideration the respective device-based residence times and maximum transmission times non-time-critical data, which are essentially application-specific and / or protocol-specific from the maximum packet size of the non-time-critical data dependent on the transmission capacity.

Die separate Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten erfolgt somit durch Einordnung in eine entsprechende Verkehrsklasse, z.B. durch Einreihung in eine Datenverarbeitungsreihe mit entsprechend zugewiesener Priorität, bevorzugt in einer zwischen der MAC-Teilschicht und den höheren Schichten angeordneten Zwischenschicht. Zwar ist grundsätzlich eine Software-basierte Ausführung der beteiligten Schichten implementierbar, insbesondere zur genauen Bestimmung von Verweilzeiten werden die Zwischenschicht und/oder die höhere(n) Schicht(en) zur Verarbeitung von zeitkritischen Daten jedoch bevorzugt in Hardware ausgeführt.The Separate operation of time-critical and non-time-critical data is thus done by classification into a corresponding traffic class, e.g. by classification in one Data processing series with appropriately assigned priority, preferred arranged in one between the MAC sublayer and the higher layers Interlayer. Although is basically a software-based execution the involved layers implementable, in particular for the exact Determination of residence times, the intermediate layer and / or the higher However, layer (s) for processing time critical data is preferred executed in hardware.

Von Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße System ein reales oder ein an einem Rechner virtuell erzeugtes Netzwerksystem, insbesondere Automatisierungssystem, umfassen kann.From The advantage is that the system according to the invention is a real or a on a computer virtually generated network system, in particular Automation system, may include.

Zur Anwendung der Erfindung, insbesondere innerhalb eines Simulationsmodells, umfasst die Erfindung ferner einen elektronisch lesbaren Träger mit auslesbaren Daten, die, wenn in einem Rechner ausgelesen, mit diesem ein System zur Durchführung des vorstehend definierten Verfahrens bewirken.to Application of the invention, in particular within a simulation model, The invention further comprises an electronically readable carrier with readable Data that, when read in a computer, with this a system to carry out the cause the method defined above.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:The Invention will be described below by way of example with reference to a preferred embodiment and with reference to the attached Drawings closer described. In the drawings show:

1 eine stark vereinfachte funktionale und physikalische Sicht auf ein dezentrales System für zeitkritische Anwendungen, 1 a highly simplified functional and physical view of a distributed system for time-critical applications,

2 eine ebenso stark vereinfachte funktionale und physikalische Sicht auf ein dezentrales System für nicht-zeitkritischen Anwendungen, 2 an equally simplified functional and physical view of a decentralized system for non-time-critical applications,

3 eine erste Tabelle mit aus 1 resultierenden Datenpfaden für die zeitkritischen Daten, 3 a first table with 1 resulting data paths for the time-critical data,

4 eine zweite Tabelle mit aus 2 resultierenden Datenpfaden für die nicht-zeitkritischen, insbesondere "Best-effort"-Daten, und 4 a second table with 2 resulting data paths for the non-time critical, in particular "best effort" data, and

5 schematisch eine Anordnung für die Klassifikation von zeitkritischen Daten und nicht-zeitkritischen Daten im Protokollstapel eines Endgerätes eines paketvermittelnden Netzwerkes. 5 schematically an arrangement for the classification of time-critical data and non-time critical data in the protocol stack of a terminal of a packet-switching network.

Die nachfolgend beispielhaft beschriebene bevorzugte Ausführungsform basiert auf einem "switched" Ethernet, wobei für eine abschließende Berechnung von Verzögerungszeiten und Puffergrößen unter Verwendung der gemäß nachfolgender Beschreibung bestimmten Eingangsparameter zur Berechnung von oberen Zeitschranken in bevorzugter Weise auf die vorstehend in Bezug genommene Theorie "Network Calculus" in einer für den Fachmann an sich bekannten Weise zurückgegriffen wird, so dass bei der nachfolgenden Beschreibung hierauf nicht detailliert eingegangen wird.The hereinafter preferred embodiment described by way of example is based on a "switched" Ethernet, where for one final Calculation of delay times and buffer sizes below Use of according to the following Description of certain input parameters for the calculation of upper Time barriers in a preferred manner to those referred above Theory "Network Calculus "in one for the One skilled in a known manner is used, so that at the following description will not be discussed in detail becomes.

Um möglichst realistische und sichere obere Zeitschranke ermitteln zu können, sind insbesondere die oberen Zeitschranken für die jeweiligen Ankunftsprozesse, also im Wesentlichen für das Verhalten der Datenquellen bzw. der als Sender verwendeten Endgeräte notwendig, wobei zusätzlich die Pfade der jeweiligen Datenflüsse von einer Quelle zu einer Senke durch das paketvermittelnde Netzwerk die oberen Zeitschranken wesentlich mitbestimmen.Around preferably realistic and safe upper time limit can be determined in particular the upper time limits for the respective arrival processes, So essentially for the behavior of the data sources or the terminals used as transmitters, in addition the paths of the respective data flows from a source to a sink through the packet-switched network significantly influence the upper time limits.

Um erfindungsgemäß wenigstens eine genaue Analyse über eine Datenquelle und den Datenverkehr zu erhalten, so dass hierauf basierend offline bereits anhand einer Hüllkurve, mit zumindest hoher Sicherheit, ermittelt werden kann, welche Zeiten für das Durchlaufen der Datenpakete in den einzelnen Wirkungsketten benötigt werden, wird das zu betrachtende Netzwerk bevorzugt basierend auf einer separaten Analyse der Informationsflussverteilung und der Netzwerktopologie ausgelegt. Die Analyse selbst wird in zweckmäßiger Weise a priori, insbesondere unter Verwendung eines rechnergestützten Simulationswerkzeuges, durchgeführt.Around at least according to the invention a detailed analysis about get a data source and traffic so that on top of that based off-line already based on an envelope, with at least high security, can be determined, which times for the passage of the data packets are needed in the individual impact chains, is considered Network preferably based on a separate analysis of the information flow distribution and the network topology. The analysis itself will be done appropriately a priori, in particular using a computer-aided simulation tool, carried out.

1 zeigt hierzu für die Projektierung eines Automatisierungssystems schematisch die funktionale und physikalische Sicht auf ein dezentrales paketvermittelndes Netzwerksystem, bei welchem in der oberen Hälfte für zu verarbeitende zeitkritische, also insbesondere notwendige Echtzeitdaten für die Automatisierung, zu berücksichtigende funktionale und in der unteren Hälfe physikalische Netzwerkverbindungen und -beziehungen aufgezeigt sind. 1 shows for the configuration of an automation system schematically the functional and physical view of a decentralized packet-switching network system, in which in the upper half for processing time-critical, so in particular necessary real-time data for automation, functional and in the lower half physical network connections and relations are shown.

Für die nachfolgend beschriebene separate Analyse repräsentiert die physikalische Sicht zur Bestimmung der jeweiligen Wege von Datenflüsse die beteiligten Geräte und Einrichtungen sowie deren physikalischen Verbindungen. Basierend auf der funktionalen Sicht lassen sich in einfacher Weise die jeweiligen Kommunikationsbeziehungen, also Quellen und Senken von Datenflüssen, zwischen den verteilten Teilnehmern oder Endgeräten und in bevorzugter Weise auch die Eigenschaften der zwischen den Quellen und Senken vorliegenden Verbindungen analysieren und zur Systemauslegung bestimmen.For the following described separate analysis represents the physical View to determine the respective paths of data flows the involved equipment and facilities and their physical connections. Based From a functional point of view, the respective ones can be easily defined Communication relationships, ie sources and sinks of data flows, between the distributed subscribers or terminals, and preferably also the properties of the present between the sources and sinks Analyze connections and determine system design.

Beispielhaft sind hierzu in der funktionalen bzw. logischen Sicht verschiedene Funktionsblöcke 1, 3, 4 und 5 dargestellt, die mit entsprechenden Schnittstellen über Verbindungen 13, 34, 15 und 54 miteinander verschaltet sind. Die Verbindungen 13, 34, 15 und 54 besitzen applikationsspezifische Attribute, wie beispielhaft an der Verbindung 13 durch das Bezugszeichen 13a gekennzeichnet, welche beispielsweise für einen Echtzeit-Datenaustausch den Paketerzeugungsprozess auf Anwendungsebene, durch die minimale Periodendauer TEmin und/oder die maximale Paketgröße LEmax definieren.By way of example, in the functional or logical view, various functional blocks are exemplary for this purpose 1 . 3 . 4 and 5 represented with corresponding interfaces via connections 13 . 34 . 15 and 54 interconnected with each other. The connections 13 . 34 . 15 and 54 have application specific Attri bute, as an example of the compound 13 by the reference numeral 13a For example, for real-time data exchange, which define the application-level packet generation process, the minimum period T Emin, and / or the maximum packet size L Emax .

In der unteren Hälfte der 1 sind aus physikalischer bzw. geräteorientierter Sicht die jeweils beteiligten Einrichtungen sowie deren physikalischen Verbindungen zur Umsetzung der Kommunikationsbeziehungen dargestellt. Gemäß vorliegendem Beispiel umfasst das hinsichtlich des Zeitverhaltens zu bestimmende Netzwerksystem verschiedene Endgeräte 7, 9 und 12, wobei 7 und 9 beispielsweise ein Ein/Ausgabegerät ist, und das Endgerät 12 beispielsweise eine Steuerung oder ein Sensor ist. Ferner umfasst das beispielhafte Netzwerksystem eine Netzwerkinfrastruktur in Form von Switches 10 und 11. Die Endgeräte 7, 9 und 12 sowie die Switches 10 und 11 sind wiederum über Verbindungen 710, 910, 1011 und 1112 miteinander verbunden, wobei diesen Verbindungen, insbesondere gerätetechnisch bedingt, wiederum unterschiedliche Attribute, wie beispielhaft an dem Attribut 710A für die Verbindung 710 angedeutet, zugeordnet sind. Diese Attribute definieren beispielsweise die Übertragungskapazität C zwischen den einzelnen Einrichtungen. Darüber hinaus werden gemäß 1 die Eigenschaften der Einrichtungen, wie beispielsweise eine auf der jeweiligen Ausführung basierte Verweilzeit TTH über entsprechende, den Einrichtungen zugeordnete Attribute, wie beispielhaft mit dem Attribut 7A für das Endgerät 7 dargestellt, zum Ausdruck gebracht.In the lower half of the 1 From a physical or device-oriented point of view, the respective devices involved as well as their physical connections for implementing the communication relationships are shown. According to the present example, the network system to be determined with regard to the time behavior comprises different terminals 7 . 9 and 12 , in which 7 and 9 for example, an input / output device, and the terminal 12 for example, a controller or a sensor. Furthermore, the exemplary network system includes a network infrastructure in the form of switches 10 and 11 , The terminals 7 . 9 and 12 as well as the switches 10 and 11 are in turn via connections 710 . 910 . 1011 and 1112 connected to each other, these compounds, in particular device-related, again different attributes, such as the attribute 710A for the connection 710 indicated, are assigned. For example, these attributes define the transmission capacity C between the individual devices. In addition, according to 1 the properties of the devices, such as, for example, a residence time T TH based on the respective execution via corresponding attributes assigned to the devices, such as, for example, the attribute 7A for the terminal 7 represented, expressed.

Anhand dieser Darstellungssichten kann somit der jeweilige Weg eines Datenflusses, insbesondere von der Quelle zur Senke, bestimmt werden sowie die auf den Einrichtungen, also z.B. den Endgeräten jeweils stattfindenden Abläufe zur Umsetzung der Kommunikationsbeziehungen analysiert werden.Based these views can thus be the respective path of a data flow, especially from source to sink, as well as the on the facilities, e.g. the terminals each taking place procedures to analyze the communication relationships.

Anhand der gestrichelt dargestellten Pfeile 17, 59, 312 und 412, welche die funktionale und die physikalische Sicht miteinander koppeln, wird angezeigt, auf welchem Gerät eine jeweilige logische Funktion physikalisch ausgeführt wird. So läuft beispielsweise die Funktion 1 auf dem Endgerät 7 und die Funktion 5 auf dem Endgerät 9 ab, wobei beide Funktionen 3 und 4 durch das Endgerät 12 umgesetzt werden.With the help of dashed arrows 17 . 59 . 312 and 412 , which couple the functional and the physical view, indicate on which device a respective logical function is physically executed. This is how the function works 1 on the terminal 7 and the function 5 on the terminal 9 off, with both functions 3 and 4 through the terminal 12 be implemented.

Ein wesentlicher Vorteil für die Verwendung von Ethernet in der Automatisierungstechnik ist jedoch auch darin begründet, dass dieses auch für die Übertragung von nicht-zeitkritischen Daten, beispielsweise von Internet Protokoll Anwendungen (IP-Anwendungen), nutzbar ist.One significant advantage for However, the use of Ethernet in automation technology is also justified in that this too for the transfer non-time sensitive data, such as Internet Protocol Applications (IP applications), is usable.

Insbesondere, wenn somit parallel zum Echtzeitdatenaustausch auch ein nicht-zeitkritischer Datenaustausch, also beispielsweise ein IP-basierter Datentransfer oder ein WEB-Browsing betrieben werden soll, ist die Bestimmung von oberen Zeitschranken allein für den Echtzeitdatenaustausch oftmals nicht ausreichend, so dass applikationsspezifisch ferner zusätzlich die nicht-zeitkritischen Anwendungen hinsichtlich deren Ankunftsverhalten und verwendeten Datenpfaden mit in die Analyse einzubeziehen sind.Especially, if thus parallel to the real-time data exchange also a non-time critical Data exchange, so for example an IP-based data transfer or a WEB-Browsing is the determination of upper time limits alone for the real-time data exchange often insufficient, so that application-specific further in addition the non-time critical applications regarding their arrival behavior and used data paths are to be included in the analysis.

2 zeigt hierzu in einer gegenüber 1 ähnlichen Sichtweise die beteiligten Endgeräte und Switches sowie die Kommunikationsbeziehungen von Datenflüssen in Bezug auf nicht-zeitkritische bzw. „Best-effort"-Anwendungen. 2 shows this in a opposite 1 similar view the involved terminals and switches as well as the communication relations of data flows with regard to non-time critical or "best effort" applications.

Da für eine parallele Übertragung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten grundsätzlich das gleiche physikalische Netzwerk entsprechend ausgelegt werden muss, ist im vorliegenden Beispiel folglich die untere Hälfte der 2, welche wiederum die physikalische oder gerätebedingte Sicht auf das System wiedergibt, identisch zu der aus 1.Since, in principle, the same physical network must be designed accordingly for a parallel transmission of time-critical and non-time-critical data, in the present example the lower half of the 2 , which in turn reflects the physical or device-related view of the system, identical to that of 1 ,

In der oberen Hälfte der 2 ist beispielhaft eine nichtzeitkritische Client/Server-Anwendung dargestellt, wobei die Funktionsblöcke 14 und 16 Server-Anwendungen und der Funktionsblock 17 eine Client-Anwendung schematisiert darstellt, die über Verbindungen 1417 und 1617 miteinander gekoppelt sind. Diese Verbindungen besitzen wiederum Attribute, wie beispielhaft über das Attribut 1417a der Verbindung 1417 angezeigt, welche unter anderem den Paketerzeugungsprozess auf Anwendungsebene, z.B. durch die minimale Periodendauer TBmin und/oder die maximale Paketgröße LBmax, zweckmäßigerweise für beide Datenrichtungen definieren.In the upper half of the 2 By way of example, a non-time-critical client / server application is shown, wherein the function blocks 14 and 16 Server applications and the function block 17 A client application schematizes over connections 1417 and 1617 coupled together. Again, these links have attributes, such as the attribute 1417a the connection 1417 which, inter alia, define the application-level packet generation process, eg, by the minimum period T Bmin and / or the maximum packet size L Bmax , expediently for both data directions.

Über die gestrichelt dargestellten Pfeile 147, 169 und 1712 wird wiederum angezeigt, auf welchen Endgeräten 7, 9 und 12 die entsprechenden logischen Funktionen 14, 16 und 17 physikalisch ausgeführt werden.About the dashed arrows 147 . 169 and 1712 is again displayed on which terminals 7 . 9 and 12 the corresponding logical functions 14 . 16 and 17 physically executed.

Die 3 und 4 stellen die gemäß den 1 und 2 analysierten Datenpfade zwischen den Endgeräten 7, 9 und 12 für die Echtzeitdaten, also die Automatisierungsdaten, bzw. die nicht-zeitkritischen, also die "Best-effort"-Daten dar.The 3 and 4 put the according to the 1 and 2 analyzed data paths between the terminals 7 . 9 and 12 for the real-time data, that is the automation data, or the non-time-critical, ie the "best effort" data.

Da es sich jedoch bei den nicht-zeitkritischen "Best-effort"-Daten herkömmlicher Weise um keine planbaren Daten handelt und somit eine Charakterisierung der Ankunftsprozesse nur bedingt möglich ist, ist eine gezielte separate Berechnung von oberen Schranken für die Ankunftsprozesse derartiger Daten häufig weder zweckmäßig noch praktikabel.There However, it is the non-time critical "best effort" data conventional Is not a plannable data and thus a characterization The arrival processes is only conditionally possible, is a targeted separate calculation of upper bounds for the arrival processes of such Data often neither functional nor practical.

Erfindungsgemäß ist es daher zur Reduzierung der Komplexität sehr vorteilhaft, wenn in den jeweils auszulegenden, beteiligten Endgeräten zeitkritische Daten und nicht-zeitkritische Daten in jeweils eine eigene Verkehrsklasse eingeordnet werden und die Bediensysteme für die Endgeräte zur Verarbeitung der Daten nach einem prioritätsgesteuerten Verfahren arbeiten. Für die bevorzugte Verarbeitung der Echtzeitdaten wird diesen entsprechend die höhere Priorität zugewiesen. Eine derartige Anordnung ist bei 5 beispielhaft für das Endgerät 9 dargestellt.According to the invention it is therefore for Reduzie Complexity is very advantageous if time-critical data and non-time-critical data are classified into their own traffic class in the terminals to be interpreted in each case and the operating systems for the terminals for processing the data operate according to a priority-controlled method. For the preferred processing of the real-time data, the higher priority is assigned accordingly. Such an arrangement is included 5 exemplary for the terminal 9 shown.

In zweckmäßiger Ausführung ist hierbei für das Endgerät 9 zwischen der Medium-Zugangs-Kontroll-Teilschicht (MAC-Teilschicht) 18 und den höheren Teilschichten 20 und 21 für die parallele Verarbeitung von „Best-effort"-Daten (IP) bzw. Echtzeit-Daten (RT) eine Zwischenschicht 19 vorgesehen.In an expedient embodiment, this is for the terminal 9 between the medium access control sublayer (MAC sublayer) 18 and the higher sublayers 20 and 21 for the parallel processing of "best effort" data (IP) or real-time data (RT) an intermediate layer 19 intended.

Die Zwischenschicht hat zum einen die Aufgabe, die an die MAC-Teilschicht 18 zu sendenden Daten der für die Verarbeitung der zeitkritischen Daten zuständigen Schicht 21 in eine Verkehrsklasse 19b mit einer hohen Priorität (H) und die zu sendenden Daten der nicht-zeitkritischen Anwendungen der im vorliegenden Beispielsfall IP-Schicht 20 in eine Verkehrsklasse 19a mit einer niedrigeren Priorität (L) einzuordnen. Weiterhin wird in der Zwischenschicht 19 eine prioritätsbasierte Bedienung der Verkehrsklassen 19a und 19b realisiert. Des Weiteren werden in der Zwischenschicht 19 die von der MAC-Teilschicht 18 empfangenen Datenpakete, entsprechend ihrer Priorität der zeitkritischen Echtzeitschicht 21 oder der Teilschicht 20 für die nicht-zeitkritischen Daten zugeführt.The intermediate layer has the task, on the one hand, of the MAC sublayer 18 data to be sent of the layer responsible for processing the time-critical data 21 in a traffic class 19b with a high priority (H) and the data to be sent of the non-time-critical applications of the IP layer in the present example 20 in a traffic class 19a with a lower priority (L). Furthermore, in the intermediate layer 19 a priority-based operation of the traffic classes 19a and 19b realized. Furthermore, in the interlayer 19 that of the MAC sublayer 18 received data packets, according to their priority of the time-critical real-time layer 21 or the sub-layer 20 supplied for the non-time critical data.

Zwar können alle Schichten durch entsprechende Software ausgelegt werden, besonders vorteilhaft ist es jedoch ferner, wenn zumindest die Zwischenschicht 19 und/oder die Echtzeitschicht 21 als Hardware ausgeführt werden, wodurch sich obere Grenzen für die jeweiligen Verweilzeiten von Paketen in der Zwischenschicht 19 und/oder der Echtzeitschicht 21 besonders exakt a priori bestimmbar sind.Although all layers can be designed by appropriate software, but it is particularly advantageous if at least the intermediate layer 19 and / or the real time layer 21 as hardware, which places upper limits on the respective dwell times of packets in the intermediate layer 19 and / or the real time layer 21 be determined exactly a priori.

Mit einer derartigen Schichtenanordnung in den Endgeräten kann die Charakterisierung der Ankunftsprozesse der nicht-zeitkritischen Daten folglich stark vereinfacht werden.With such a layer arrangement in the terminals can the characterization of the arrival processes of non-time critical data consequently be greatly simplified.

Basierend auf vorstehender Beschreibung, insbesondere in Bezug auf die 1 und 2, beträgt die Verzögerung Tv der Bedienung der Verkehrsklasse höherer Priorität 19b durch zu bedienende nicht-zeitkritische Daten der Verkehrsklasse 19a in diesem Fall in jedem zu berücksichtigenden Bediensystem erfindungsgemäß maximal Tv=LBmax/C. Die für die jeweilige Systemauslegung entsprechend betroffenen Bediensysteme sind aufgrund der Informationen gemäß den 1 bis 4 bereits a priori exakt ermittelbar.Based on the above description, in particular with respect to the 1 and 2 , the delay T v is the operation of the higher priority traffic class 19b through non-time-critical data of the traffic class to be operated 19a in this case, in each operating system to be considered according to the invention, at most T v = L Bmax / C. The operating systems that are affected by the respective system design are based on the information in accordance with the 1 to 4 already a priori exactly determinable.

In Folge sind somit die oberen Zeitschranken für die jeweiligen Ankunftsprozesse für die Datenflüsse unter Heranziehung von entsprechenden Algorithmen, insbesondere der Network Calculus Methode zur Berechnung von Verzögerungszeiten und Puffergrößen und in Weiterbildung für den Datenaustausch insgesamt in paketvermittelnden Netzwerksystemen auf einfache Weise bereits a priori berechenbar.In The result is thus the upper time limits for the respective arrival processes for the data flows using appropriate algorithms, in particular the Network Calculus method for calculating delay times and buffer sizes and in continuing education for the overall data exchange in packet-switched network systems simple way already a priori calculable.

Claims (24)

Verfahren zur Offline Berechnung von oberen Zeitschranken in Packetvermittelnden Netzwerken, insbesondere in "switched" Ethernet-Netzwerken, dadurch gekennzeichnet, dass Datenpfade (710, 910, 1011, 1112) zur Übertragung von zeitkritischen und/oder von nicht-zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12) bereitgestellt werden, die Datenpfade jeweils für zeitkritische Daten und für nicht-zeitkritische Daten separat in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten analysiert werden, bei Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12) die sowohl zur Bedienung von zeitkritischen und von nicht-zeitkritischen Daten in das Netzwerk eingebunden werden, eine separate Bedienung der zeitkritischen und der nicht-zeitkritischen Daten definiert wird und eine Berechnung oberer Zeitschranken zumindest in Bezug auf die Übertragung von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen durchgeführt wird.Method for off-line calculation of upper time limits in packet-switched networks, in particular in switched Ethernet networks, characterized in that data paths ( 710 . 910 . 1011 . 1112 ) for transmitting time-critical and / or non-time-critical data between at least two network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ), the data paths for time-critical data and for non-time-critical data are analyzed separately with respect to functionally and / or physically related processing times, in the case of network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ) which are integrated into the network both for the operation of time-critical and non-time-critical data, a separate operation of the time-critical and non-time-critical data is defined and a calculation of upper time limits at least in relation to the transmission of time-critical data between at least two network devices is carried out. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung in direkter Abhängigkeit zu den jeweiligen analysierten Verarbeitungszeiten und einer sich unter Ansprechen auf die separate Bedienung jeweils einstellende maximale Bedienverzögerungszeit durchgeführt wird.A method according to the preceding claim, further characterized characterized in that the calculation is directly dependent to the respective analyzed processing times and a in response to the separate operation each setting maximum operating delay time carried out becomes. Verfahren zur Offline Berechnung von oberen Zeitschranken in Packet vermittelnden Netzwerken, insbesondere in "switched" Ethernet-Netzwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk derart konstruiert wird, dass obere Zeitschranken zumindest für die Übertragung von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12) in direkter Abhängigkeit von einer Analyse der für die Übertragung der Daten jeweils bereitgestellten Datenpfade in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten und einer in Abhängigkeit einer sich bei einer Netzwerkeinrichtung-basierten separaten Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten jeweils einstellenden maximalen Bedienverzögerungszeit bestimmbar sind.Method for off-line calculation of upper time limits in packet-switching networks, in particular in switched Ethernet networks, characterized in that the network is constructed such that upper time limits at least for the transmission of time-critical data between at least two network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ) in direct dependence on an analysis of the respectively provided for the transmission of the data data paths in terms of functionally and / or physically related processing times and depending on a in a network device-based separate operation of time-critical and non-time critical data each adjusting maximum operating delay time are determinable. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung oberer Zeitschranken zumindest in Bezug auf die Übertragung von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen Netzwerkendgeräte (7, 9, 12) und/oder Switches (10, 11) als Netzwerkeinrichtungen einbezogen werden.Method according to one of the preceding claims, further characterized in that for the Calculation of upper time limits at least in relation to the transmission of time-critical data between at least two network devices network terminals ( 7 . 9 . 12 ) and / or switches ( 10 . 11 ) as network devices. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den berechneten und/oder bestimmten oberen Zeitschranken a priori, insbesondere unter Anwendung von Simulationen und/oder analytischen Methoden, eine Analyse der Auswirkung des Zeitverhaltens des Netzwerkes auf einen vorgebbaren und/oder vorgegebenen Prozess durchgeführt wird.The method of any one of the preceding claims, further characterized in that based on the calculated and / or certain upper time limits a priori, in particular under application of simulations and / or analytical methods, an analysis of Effect of the time behavior of the network on a predefinable and / or predetermined process performed becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung der Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12), für welche eine separate Bedienung von zeitkritischen und nichtzeitkritischen Daten applikationsspezifisch definiert wird, in Abhängigkeit der analysierten Datenpfade erfolgt.Method according to one of the preceding claims, further characterized in that a determination of the network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ), for which a separate operation of time-critical and non-time-critical data is defined application-specific, depending on the analyzed data paths. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung von Bedienverzögerungszeiten unter Zugrundelegen von jeweiligen Übertragungszeiten erfolgt.The method of any one of the preceding claims, further characterized in that a determination of operating delay times takes place on the basis of respective transmission times. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die separate Bedienung unter Mitwirkung einer zwischen einer MAC-Teilschicht (18) und höheren Schichten (20, 21), insbesondere einer IP-Schicht und einer Echtzeitschicht, angeordneten Zwischenschicht (19) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, further characterized in that the separate operation involves one between a MAC sublayer ( 18 ) and higher layers ( 20 . 21 ), in particular an IP layer and a real-time layer, arranged intermediate layer ( 19 ) is carried out. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Daten bei den bestimmten Netzwerkeinrichtungen vor Weiterleitung an eine MAC-Teilschicht (18) und/oder nach Empfang von der MAC-Teilschicht (18) in Verkehrsklassen (L, H) und/oder Datenverarbeitungsreihen (19a, 19b) mit unterschiedlichen Prioritäten eingeordnet werden.Method according to one of the preceding claims, further characterized in that the data to be transmitted at the particular network devices before forwarding to a MAC sublayer ( 18 ) and / or after receipt of the MAC sublayer ( 18 ) in traffic classes (L, H) and / or data processing series ( 19a . 19b ) with different priorities. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass zeitkritischen Daten eine Verkehrsklasse (L, H) und/oder Datenverarbeitungsreihe (19a, 19b) mit einer höheren Priorität gegenüber nicht-zeitkritischen Daten zugewiesen wird.Method according to one of the preceding claims, further characterized in that time-critical data is a traffic class (L, H) and / or data processing series ( 19a . 19b ) is assigned a higher priority over non-time critical data. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse der Datenpfade in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten Netzwerkeinrichtung-basierte Verweilzeiten, insbesondere in Abhängigkeit Netzwerkspezifisch vorgegebener und/oder vorgebbarer Hardware und/oder Software, und/oder Übertragungszeiten in Abhängigkeit maximal zu übertragener Paketgrößen und Übertragungskapazitäten bestimmt werden.The method of any one of the preceding claims, further characterized in that in the analysis of the data paths in relation on functional and / or physical processing times network device-based Residence times, especially depending on network specific predetermined and / or predefinable hardware and / or software, and / or transmission times in dependence maximum to be transmitted Package sizes and transmission capacities determined become. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung von maximalen Bedienverzögerungszeiten in Bezug auf die Bedienung zeitkritischer Daten jeweilige maximale Übertragungszeiten für nicht-zeitkritische Daten zugrundegelegt werden.The method of any one of the preceding claims, further characterized in that for the calculation of maximum operating delay times with respect to the operation of time-critical data respective maximum transmission times for non-time critical Data are used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung von sicheren oberen Schranken für Ankunftsprozesse von zeitkritischen Daten in Abhängigkeit von jeweiligen Netzwerkeinrichtung-basierten Verweilzeiten und Maximalübertragungszeiten für nicht-zeitkritischen Daten durchgeführt wird.The method of any one of the preceding claims, further characterized in that a determination of safe upper Barriers for Arrival processes of time-critical data as a function of respective network device-based residence times and maximum transmission times for non-time critical Data performed becomes. System zur Projektierung eines Paketvermittelnden Netzwerkes, insbesondere eines "switched" Ethernet-Netzwerkes, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches die Datenpfade (710, 910, 1011, 1112) von möglichen zeitkritischen und möglichen nicht-zeitkritischen Daten jeweils in Bezug auf funktional und/oder physikalisch bedingte Verarbeitungszeiten separat analysiert, Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12), die sowohl zeitkritische und nichtzeitkritische Daten bedienen, feststellt, bei festgestellten Netzwerkeinrichtungen eine jeweils separate Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten definiert und hierauf basierende maximale Bedienverzögerungszeiten bestimmt, und unter Ansprechen auf analysierte Verarbeitungszeiten und bestimmte Bedienverzögerungszeiten eine Berechnung von oberen Zeitschranken für die Übertragung zumindest von zeitkritischen Daten zwischen wenigstens zwei Netzwerkeinrichtungen durchführt.System for configuring a packet-switching network, in particular a "switched" Ethernet network, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, which determines the data paths ( 710 . 910 . 1011 . 1112 ) of possible time-critical and possible non-time-critical data, each separately analyzed with regard to functionally and / or physically related processing times, network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ), which service both time-critical and non-time-critical data, determines, with established network facilities, a separate operation of time-critical and non-time critical data defines and based on this maximum operating delay times, and in response to analyzed processing times and certain operating delay times a calculation of upper time limits for the Transmission of at least time-critical data between at least two network devices performs. System nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es ein rechnergestütztes System ist.System according to the preceding claim, characterized that it is a computerized System is. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkeinrichtungen (7, 9, 10, 11, 12) Netzwerkendgeräte (7, 9, 12) und/oder Switches (10, 11) umfassen.System according to one of the preceding claims, further characterized in that the network devices ( 7 . 9 . 10 . 11 . 12 ) Network terminals ( 7 . 9 . 12 ) and / or switches ( 10 . 11 ). System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk wenigstens eine Netzwerkeinrichtung mit einer zur separaten Bedienung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten zwischen einer MAC-Teilschicht (18) und höheren Schichten (20, 21), insbesondere einer IP-Schicht und einer Echtzeitschicht, ausgebildeten Zwischenschicht (19) umfasst.A system according to any one of the preceding claims, further characterized in that the network comprises at least one network device having one for separately servicing time-critical and non-time-critical data between a MAC sublayer ( 18 ) and higher layers ( 20 . 21 ), in particular an IP layer and a real-time layer, formed intermediate layer ( 19 ). System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass durch einer zwischen einer MAC-Teilschicht (18) und höheren Schichten (20, 21), insbesondere einer IP-Schicht und einer Echtzeitschicht, angeordneten Zwischenschicht (19) der Netzwerkeinrichtung (7, 9, 12) eine Klassifizierung von zeitkritischen und nicht-zeitkritischen Daten erfolgt.System according to one of the preceding An claims, further characterized by that between a MAC sublayer ( 18 ) and higher layers ( 20 . 21 ), in particular an IP layer and a real-time layer, arranged intermediate layer ( 19 ) of the network device ( 7 . 9 . 12 ) a classification of time-critical and non-time critical data is done. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (19) eine Zuordnung von zeitkritischen Daten und nicht-zeitkritischen Daten zu Verkehrsklassen (L, H) und/oder Datenverarbeitungsreihen (19a, 19b) mit unterschiedlichen Prioritäten vor Weiterleitung an eine MAC-Teilschicht (18) und/oder nach Empfang durch die MAC-Teilschicht (18) zur entsprechenden Weiterverarbeitung bewirkt.System according to one of the preceding claims, further characterized in that the intermediate layer ( 19 ) an association of time-critical data and non-time-critical data to traffic classes (L, H) and / or data processing series ( 19a . 19b ) with different priorities before forwarding to a MAC sublayer ( 18 ) and / or after receipt by the MAC sublayer ( 18 ) causes the corresponding further processing. Vorrichtung zur Verwendung innerhalb eines Systems nach einem der vorstehenden Ansprüche als Netzwerkeinrichtung, welche als Netzwerkendgerät (7, 9, 12) oder Switch (10, 11) ausgebildet ist.Device for use within a system according to one of the preceding claims as a network device serving as a network terminal ( 7 . 9 . 12 ) or switch ( 10 . 11 ) is trained. Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, gekennzeichnet durch eine zwischen einer MAC-Teilschicht (18) und höheren Schichten (20, 21), insbesondere einer IP-Schicht und einer Echtzeitschicht, angeordneten Zwischenschicht (19) zum Zuordnen von zeitkritischen Daten und nicht-zeitkritischen Daten vor Weiterleitung an eine MAC-Teilschicht (18) und/oder nach Empfang durch die MAC-Teilschicht (18) zu Verkehrsklassen (L, H) und/oder Datenverarbeitungsreihen (19a, 19b) mit unterschiedlichen Prioritäten.Device according to the preceding claim, characterized by a between a MAC sublayer ( 18 ) and higher layers ( 20 . 21 ), in particular an IP layer and a real-time layer, arranged intermediate layer ( 19 ) for assigning time-critical data and non-time-critical data before forwarding to a MAC sublayer ( 18 ) and / or after receipt by the MAC sublayer ( 18 ) to traffic classes (L, H) and / or data processing series ( 19a . 19b ) with different priorities. Vorrichtung und/oder System nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (19) und/oder die wenigstens eine höhere Schicht (21) zur Verarbeitung von zeitkritischen Daten in Hardware aufgebaut ist.Device and / or system according to one of the preceding claims, further characterized in that the intermediate layer ( 19 ) and / or the at least one higher layer ( 21 ) is constructed for processing time-critical data in hardware. Verfahren und/oder System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein, insbesondere zur Automatisierung geeignetes, reales Netzwerk und/oder ein Rechnerbasiertes virtuelles Netzwerk.Method and / or system according to one of the preceding Claims, characterized by a, in particular suitable for automation, real network and / or a computer-based virtual network. Rechner lesbarer Träger mit auslesbaren Daten, die, wenn in einem Rechner ausgelesen, mit diesem ein System nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche bewirken.Computer readable carrier with readable data, which, when read in a computer, with this a system after one of the preceding claims, in particular for implementation a method according to any one of the preceding claims effect.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044625A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for planning an automation solution and device for performing the method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4516239A (en) * 1982-03-15 1985-05-07 At&T Bell Laboratories System, apparatus and method for controlling a multiple access data communications system including variable length data packets and fixed length collision-free voice packets
WO1997033407A1 (en) * 1996-03-08 1997-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Method of transmitting a data packet using ethernet from a first device to at least one other device
EP1083709A2 (en) * 1999-09-10 2001-03-14 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for scheduling traffic to meet quality of service requirements in a communication network
US6226266B1 (en) * 1996-12-13 2001-05-01 Cisco Technology, Inc. End-to-end delay estimation in high speed communication networks
DE19956318A1 (en) * 1999-11-23 2001-05-31 Bosch Gmbh Robert Method for controlling transmission of information specific for the radio transmission protocol i.e. for communication between subscribers of the wireless component of LANs via the core network
US20010053149A1 (en) * 2000-05-05 2001-12-20 Li Mo Method and system for quality of service (QoS) support in a packet-switched network
US6742031B1 (en) * 1997-06-30 2004-05-25 Mci Communications Corporation Delay calculation for a frame relay network
US20040114602A1 (en) * 2002-12-13 2004-06-17 Ko Nam Seok Packet scheduling system and method for high-speed packet networks
US20040160948A1 (en) * 2003-02-19 2004-08-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha IP network communication apparatus

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4516239A (en) * 1982-03-15 1985-05-07 At&T Bell Laboratories System, apparatus and method for controlling a multiple access data communications system including variable length data packets and fixed length collision-free voice packets
WO1997033407A1 (en) * 1996-03-08 1997-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Method of transmitting a data packet using ethernet from a first device to at least one other device
US6226266B1 (en) * 1996-12-13 2001-05-01 Cisco Technology, Inc. End-to-end delay estimation in high speed communication networks
US6742031B1 (en) * 1997-06-30 2004-05-25 Mci Communications Corporation Delay calculation for a frame relay network
EP1083709A2 (en) * 1999-09-10 2001-03-14 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for scheduling traffic to meet quality of service requirements in a communication network
DE19956318A1 (en) * 1999-11-23 2001-05-31 Bosch Gmbh Robert Method for controlling transmission of information specific for the radio transmission protocol i.e. for communication between subscribers of the wireless component of LANs via the core network
US20010053149A1 (en) * 2000-05-05 2001-12-20 Li Mo Method and system for quality of service (QoS) support in a packet-switched network
US20040114602A1 (en) * 2002-12-13 2004-06-17 Ko Nam Seok Packet scheduling system and method for high-speed packet networks
US20040160948A1 (en) * 2003-02-19 2004-08-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha IP network communication apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044625A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for planning an automation solution and device for performing the method

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