DE102010029300A1 - Interface for connecting subscribers of network utilized for e.g. controlling automation system in rail vehicle, has switching elements for automatically unlocking data bypass lines in deactivated operating condition of coupling unit - Google Patents

Interface for connecting subscribers of network utilized for e.g. controlling automation system in rail vehicle, has switching elements for automatically unlocking data bypass lines in deactivated operating condition of coupling unit Download PDF

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Abstract

The interface (4) has electronic switching units (LU, RU) provided for connection units (L, R) for automatically locking a connection of the connection units with a coupling unit (6) in a deactivated operation condition of the coupling unit. The switching units automatically unlock the connection in an activated operating condition of the coupling unit. Switching elements (LRU1, LRU2) are provided in data bypass lines (LR.01-LR.04) for automatically locking the bypass lines in the activated condition and automatically unlocking the bypass lines in the deactivated condition. An independent claim is also included for a method for transmitting data.

Description

Die Erfindung betrifft eine Netzwerkschnittstelle zum Anschließen eines Netzwerkteilnehmers an ein kabelgebundenes Netzwerk und ein Verfahren zur Datenübertragung mittels einer derartigen Netzwerkschnittstelle.The invention relates to a network interface for connecting a network subscriber to a wired network and to a method for data transmission by means of such a network interface.

Netzwerke zur Datenübertragung, beispielsweise zur Steuerung von Automatisierungssystemen in Schienenfahrzeugen, werden gegenwärtig zur Reduzierung von Kosten für Netzwerkkomponenten und Verkabelung häufig als auf Ethernet basierenden Linienstrukturen realisiert. Die Netzwerkteilnehmer in der Linienstruktur verfügen dabei jeweils über einen Ethernetswitch, welcher die Weiterleitung nicht für sie bestimmter Datentelegramme übernimmt. Beim Ausfall eines Netzwerkteilnehmers oder bei dessen Abschalten wird der darin integrierte Ethernetswitch nicht mehr mit Energie versorgt und die Datenverbindung zu den dahinter liegenden Netzwerkteilnehmern bricht ab, so dass diese Netzwerkteilnehmer nicht mehr erreichbar sind.Data transmission networks, for example, to control automation systems in rail vehicles, are currently being implemented as Ethernet based line structures to reduce network component and cabling costs. The network subscribers in the line structure each have an Ethernet switch which takes over the forwarding of data telegrams that are not intended for them. If a network participant fails or shuts down, the Ethernet switch integrated in it is no longer supplied with power and the data connection to the network participants behind it breaks off, so that these network participants are no longer reachable.

Zur Lösung dieses Problems sind derzeit insbesondere zwei Verfahren bekannt:

  • 1) Einsatz von Mechanismen für Medienredundanz, d. h. Einsatz redundanter Leitungen. Diese Lösung erfordert jedoch zusätzliche Leitungen, Netzwerkkomponenten (Switches) und die Implementierung von Redundanzprotokollen auf allen Netzwerkkomponenten sowie das Management der Redundanz (Konfiguration, Parametrierung etc.).
  • 2) Bypassschaltungen auf Relaisbasis. Diese Lösung erfordert jedoch viel Bauraum und hat Risiken hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Funktionalität des Netzwerkes wegen der Vielzahl benötigter Relais und insbesondere weil die Relaiskontakte während des Normalbetriebs geschlossen sind und dadurch ihre Qualität durch mechanische Belastungen wie Vibrationen langfristig beeinträchtigt werden kann, was zu einer Störung der Kommunikation über das Netzwerk führen kann.
To solve this problem, two methods are currently known, in particular:
  • 1) Use of mechanisms for media redundancy, ie use of redundant lines. However, this solution requires additional lines, network components (switches) and the implementation of redundancy protocols on all network components as well as the management of redundancy (configuration, parameterization, etc.).
  • 2) Bypass circuits based on relays. However, this solution requires a lot of space and has risks regarding the reliability of the functionality of the network because of the large number of relays needed and in particular because the relay contacts are closed during normal operation and thereby their quality may be impaired by mechanical stresses such as vibrations in the long term, resulting in a disruption of Can communicate over the network.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Netzwerkschnittstelle und einverbessertes Verfahren zur Datenübertragung in einem Datennetzwerk anzugeben.It is an object of the invention to provide an improved network interface and method for data transmission in a data network.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Netzwerkschnittstelle durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.The object is achieved in terms of the network interface by the features of claim 1 and in terms of the method by the features of claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Netzwerkschnittstelle zum Anschließen eines Netzwerkteilnehmers an ein kabelgebundenes Netzwerk, umfasst zwei Anschlusseinheiten zum Anschließen von Datenkabeln und eine mit beiden Anschlusseinheiten verbundene Kopplungseinheit, über die in einem aktiven Betriebszustand Daten von wenigstens einer der beiden Anschlusseinheiten zur anderen Anschlusseinheit weiterleitbar und in einem deaktiven Betriebszustand keine Daten zwischen den beiden Anschlusseinheiten übertragbar sind. Ferner weist die Netzwerkschnittstelle für jede Anschlusseinheit eine elektronische Schalteinheit zum automatischen Sperren der Verbindung der jeweiligen Anschlusseinheit mit der Kopplungseinheit in deren deaktivem Betriebszustand und zum automatischen Entsperren dieser Verbindung im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit auf. Die Netzwerkschnittstelle umfasst außerdem wenigstens eine die beiden Anschlusseinheiten verbindende Datennebenleitung zur Überbrückung der Kopplungseinheit in deren deaktivem Betriebszustand, und in jeder Datennebenleitung wenigstens ein Schaltelement zum automatischen Sperren der Datennebenleitung im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit und zum automatischen Entsperren der Datennebenleitung im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit.The network interface according to the invention for connecting a network subscriber to a wired network comprises two connection units for connecting data cables and a coupling unit connected to both connection units, via which data from at least one of the two connection units can be forwarded to the other connection unit in an active operating state and none in an idle operating state Data between the two connection units are transferable. Furthermore, the network interface for each connection unit has an electronic switching unit for automatically blocking the connection of the respective connection unit with the coupling unit in its deactivated operating state and for automatically unlocking this connection in the active operating state of the coupling unit. The network interface also comprises at least one data branch line connecting the two connection units for bridging the coupling unit in its deactivated operating state, and at least one switching element for automatically blocking the data subline in the active operating state of the coupling unit and for automatically unlocking the data side line in the deactivating operating state of the coupling unit in each data subline.

Die erfindungsgemäße Netzwerkschnittstelle ermöglicht eine Datenübertragung zwischen ihren beiden Anschlusseinheiten und damit zwischen mit diesen verbundenen Netzwerkteilnehmern sowohl im aktiven als auch im deaktiven Betriebszustand ihrer Kopplungseinheit. Im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit erfolgt die Datenübertragung über die Kopplungseinheit, während sie im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit über die Datennebenleitung erfolgt. Mit anderen Worten wird die Kopplungseinheit in deren deaktivem Betriebszustand durch die Datennebenleitung überbrückt. Dadurch ermöglicht die erfindungsgemäße Netzwerkschnittstelle, dass über die Netzwerkschnittstelle miteinander verbundene Netzwerkteilnehmer auch dann noch miteinander kommunizieren können, wenn die Kopplungseinheit der Netzwerkschnittstelle ausfällt.The network interface according to the invention enables data transmission between its two connection units and thus between network participants connected to them both in the active and in the deactive operating state of their coupling unit. In the active operating state of the coupling unit, the data is transmitted via the coupling unit, while in the deactive operating state of the coupling unit via the data bypass. In other words, the coupling unit is bypassed in its deactivated operating state by the data bypass. As a result, the network interface according to the invention makes it possible for network subscribers connected to one another via the network interface to be able to communicate with one another even if the coupling unit of the network interface fails.

Besonders vorteilhaft ist dabei, dass im Normalbetrieb der Netzwerkschnittstelle, d. h. im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit, ausschließlich elektronische und keine elektromechanischen Schalteinheiten eingesetzt werden. Insbesondere bei intensiver mechanischer Belastung wie beim Einsatz in Schienenfahrzeugen (z. B. bei Rüttelbewegungen) haben elektromechanische Schalteinheiten wie Relais gegenüber elektronischen Schalteinheiten nämlich den Nachteil, durch die mechanischen Belastungen relativ schnell zu verschleißen und dadurch zunehmend unzuverlässiger zu werden.It is particularly advantageous that in normal operation of the network interface, d. H. in the active operating state of the coupling unit, only electronic and no electromechanical switching units are used. Electro-mechanical switching units such as relays in comparison with electronic switching units have the disadvantage, in particular under intensive mechanical load, such as when used in rail vehicles (for example during shaking movements), that they wear relatively quickly due to the mechanical loads and thus become increasingly unreliable.

Bei der erfindungsgemäßen Netzwerkschnittstelle werden elektromechanische Schalteinheiten gar nicht oder lediglich als Schaltelemente zur Entsperrung von Datennebenleitungen im Falle eines Ausfalls der Kopplungseinheit der Netzwerkschnittstelle eingesetzt. Dadurch wird die Betriebssicherheit der Netzwerkschnittstelle verbessert und durch Reduzierung der Anzahl elektromechanischer Komponenten außerdem der für die Schalteinheiten benötigte Bauraum reduziert. Elektromechanische Schalter werden, wenn überhaupt, lediglich zur Überbrückung der Kopplungseinheit eingesetzt und sind dabei im Normalbetrieb geöffnet, so dass sie nicht verschleißen können. In the network interface according to the invention, electromechanical switching units are not used at all or merely as switching elements for unlocking data bypasses in the event of a failure of the coupling unit of the network interface. This improves the reliability of the network interface and also reduces the space required for the switching units by reducing the number of electromechanical components. Electromechanical switches are used, if at all, only for bridging the coupling unit and are open during normal operation, so that they can not wear out.

Die zum Entsperren der Datennebenleitungen eingesetzten Schaltelemente können Relais oder selbstleitende elektronische Bauteile wie z. B. ein oder mehrere Sperrschicht-Feldeffekttransistoren sein. Dabei werden Relais vorzugsweise insbesondere dann eingesetzt, wenn eine hohe galvanische Trennung der Anschlusseinheiten der Netzwerkschnittstelle erforderlich ist und/oder ein niedriger elektrischer Widerstand in der Datennebenleitung erforderlich ist, da typische Relais elektrische Widerstände im Bereich einiger Milliohm haben, während beispielsweise selbstleitende Feldeffekttransistoren Widerstände im Bereich eines Ohm haben.The switching elements used to unlock the data sidelines can relay or self-conducting electronic components such. B. be one or more junction field effect transistors. In this case, relays are preferably used in particular when a high electrical isolation of the connection units of the network interface is required and / or a low electrical resistance in the data line is required because typical relays have electrical resistances in the range of a few milliohms, while, for example, self-conducting field effect transistors resistors in the range have an ohm.

Ferner können erforderlichenfalls zum Schalten der Datennebenleitungen zwei oder mehr Schaltelemente elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden. Dadurch kann die Schaltung an die Widerstände der Schaltelemente angepasst werden.Further, if necessary, two or more switching elements may be electrically connected in series or in parallel to each other for switching the data-side leads. As a result, the circuit can be adapted to the resistances of the switching elements.

Die elektronischen Schalteinheiten können außerdem elektrisch oder optoelektronisch gesteuerte Analogschalteinheiten sein, wodurch sie den jeweiligen Anforderungen optimal angepasst werden können.The electronic switching units can also be electrically or opto-electronically controlled analog switching units, whereby they can be optimally adapted to the respective requirements.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenübertragung wird mittels einer erfindungsgemäßen Netzwerkschnittstelle in dem deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit automatisch deren Verbindung mit den Anschlusseinheiten gesperrt und die Datennebenleitung entsperrt und in dem aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit automatisch deren Verbindung mit den Anschlusseinheiten entsperrt und die Datennebenleitung gesperrt. Dadurch wird mit den oben ausgeführten. Vorteilen die Kopplungseinheit der Netzwerkschnittstelle im Falle deren Ausfalls überbrückt.In the method for data transmission according to the invention is automatically disabled by means of a network interface according to the invention in the deactive operating state of the coupling unit and unlocked the data line and automatically unlocked in the active operating state of the coupling unit whose connection with the terminal units and the data line is blocked. This will work with the above. Advantages bridged the coupling unit of the network interface in case of failure.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention are described below with reference to embodiments with reference to drawings. Showing:

1 schematisch ein Netzwerk miteinander verbundener Netzwerkkomponenten, 1 schematically a network of interconnected network components,

2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Netzwerkschnittstelle, und 2 a block diagram of a network interface according to the invention, and

3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schalteinheit und Transformatoreinheiten. 3 a block diagram of an electronic switching unit and transformer units.

1 zeigt schematisch ein kabelgebundenes Netzwerk zur Datenübertragung zwischen Netzwerkteilnehmern 2.0 bis 2.4, die über datenweiterleitende Switcheinheiten 1.1 bis 1.n an einen redundanten Ring 1 angeschlossen sind. Dabei sind einige Netzwerkteilnehmer 2.0, 2.1 direkt mit einer Switcheinheit 1.1 bis 1.n verbunden, während die anderen Netzwerkteilnehmer 2.2 bis 2.4 jeweils nur indirekt über eine Linienstruktur mit einer Switcheinheit 1.1 bis 1.n verbunden sind. Beispielhaft ist eine Linienstruktur mit vier Netzwerkteilnehmern 2.1 bis 2.4 dargestellt, die über eine Switcheinheit 1.2 an den Ring 1 angeschlossen ist. Entsprechend können weitere, nicht dargestellte Linienstrukturen über andere Switcheinheiten 1.1 bis 1.n an den Ring 1 angeschlossen sein. 1 schematically shows a wired network for data transmission between network subscribers 2.0 to 2.4 via data-routing switch units 1.1 to 1.n to a redundant ring 1 are connected. There are some network participants 2.0 . 2.1 directly with a switch unit 1.1 to 1.n connected while the other network participants 2.2 to 2.4 only indirectly via a line structure with a switch unit 1.1 to 1.n are connected. An example is a line structure with four network participants 2.1 to 2.4 represented by a switch unit 1.2 to the ring 1 connected. Accordingly, further, not shown line structures on other switch units 1.1 to 1.n to the ring 1 be connected.

Die Netzwerkteilnehmer 2.1 bis 2.4 der dargestellten Linienstruktur sind untereinander und mit der Switcheinheit 1.2 über Datenkabel 3.1 bis 3.4 verbunden. Dabei verbindet ein erstes Datenkabel 3.1 die Switcheinheit 1.2 mit einem ersten Netzwerkteilnehmer 2.1 und die weiteren Datenkabel 3.2 bis 3.4 verbinden jeweils in der Linienstruktur benachbarte Netzwerkteilnehmer 2.1 bis 2.4 miteinander. Die Netzwerkteilnehmer 2.1 bis 2.4 sind jeweils über eine in 2 näher beschriebene erfindungsgemäße Netzwerkschnittstelle 4 an die jeweiligen Datenkabel 3.1 bis 3.4 angeschlossen.The network participants 2.1 to 2.4 the illustrated line structure are with each other and with the switch unit 1.2 via data cable 3.1 to 3.4 connected. It connects a first data cable 3.1 the switch unit 1.2 with a first network participant 2.1 and the other data cables 3.2 to 3.4 connect each adjacent network participants in the line structure 2.1 to 2.4 together. The network participants 2.1 to 2.4 are each about a in 2 closer described network interface according to the invention 4 to the respective data cable 3.1 to 3.4 connected.

Das Netzwerk ist im betrachteten Ausführungsbeispiel als ein Ethernet-Netzwerk ausgeführt, d. h. die Switcheinheiten 1.1 bis 1.n sind in diesem Ausführungsbeispiel durch Ethernet-Switches und die Datenkabel 3.1 bis 3.4 sind als Ethernet-Datenkabel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Ethernet-Netzwerke beschränkt, sondern ist allgemein in Netzwerken ähnlicher Topologie einsetzbar, in denen elektronische Netzwerkkomponenten wie Switches zur Datenweiterleitung verwendet werden.The network is executed in the considered embodiment as an Ethernet network, ie the switch units 1.1 to 1.n are in this embodiment by Ethernet switches and the data cable 3.1 to 3.4 are designed as Ethernet data cables. However, the invention is not limited to Ethernet networks, but is generally applicable to networks of similar topology in which electronic network components such as data-routing switches are used.

Netzwerke der beschriebenen Art sind beispielsweise für Automatisierungssysteme in Schienenfahrzeugen verwendbar, wobei die Netzwerkteilnehmer 2.0 bis 2.4 z. B. Untersysteme zur Steuerung von Bremsen, Türen oder Klimaanlagen sind.Networks of the type described can be used, for example, for automation systems in rail vehicles, wherein the network subscribers 2.0 to 2.4 z. B. subsystems for controlling brakes, doors or air conditioning systems.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Netzwerkschnittstelle 4, mittels derer im dargestellten Beispiel der Netzwerkteilnehmer 2.2 des in 1 dargestellten Netzwerkes an die Datenkabel 3.2, 3.3 der dort dargestellten Linienstruktur anschließbar ist. 2 shows a block diagram of a network interface according to the invention 4 , By means of which in the example shown, the network participant 2.2 of in 1 represented network to the data cable 3.2 . 3.3 the line structure shown there is connectable.

Die Netzwerkschnittstelle 4 umfasst zwei Anschlusseinheiten L, R zum Anschließen von Datenkabeln 3.1 bis 3.4, eine Kopplungseinheit 6, für jede Anschlusseinheit L, R eine elektronische Schalteinheit LU, RU, Datenhauptleitungen L.01 bis L.04, R.01 bis R.04, Schaltelemente LRU1, LRU2, Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04, Schalteinheitsteuerleitungen LU.1, LU.2, Schaltelementsteuerleitungen LRU1.1, LRU2.1 und Transformatoreinheiten LT1, LT2, RT1, RT2.The network interface 4 includes two connection units L, R for connecting data cables 3.1 to 3.4 , a coupling unit 6 , for each connection unit L, R an electronic switching unit LU, RU, data main lines L.01 to L.04, R.01 to R.04, switching elements LRU1, LRU2, data secondary lines LR.01 to LR.04, switching unit control lines LU.1, LU.2, switching element control lines LRU1.1, LRU2.1 and transformer units LT1, LT2, RT1, RT2.

Die Anschlusseinheiten L, R sind über die Datenhauptleitungen L.01 bis L.04, R.01 bis R.04 und die Transformatoreinheiten LT1, LT2, RT1, RT2 mit der Kopplungseinheit 6 verbunden. Dabei verbinden zwei Datenhauptleitungen L.01, L.02 eine erste Transformatoreinheit LT1 mit einem Ausgang einer ersten Anschlusseinheit L und zwei weitere Datenhauptleitungen L.03, L.04 eine zweite Transformatoreinheit LT2 mit einem Eingang der ersten Anschlusseinheit L, wobei die beiden Transformatoreinheiten LT1, LT2 mit der Kopplungseinheit 6 verbunden sind. Entsprechend sind ein Ausgang und ein Eingang der zweiten Anschlusseinheit R über die anderen Datenhauptleitungen R.01 bis R.04 und Transformatoreinheiten RT1, RT2 mit der Kopplungseinheit 6 verbunden.The terminal units L, R are via the main data lines L.01 to L.04, R.01 to R.04 and the transformer units LT1, LT2, RT1, RT2 with the coupling unit 6 connected. In this case, two main data lines L.01, L.02 connect a first transformer unit LT1 with an output of a first connection unit L and two further data main lines L.03, L.04 a second transformer unit LT2 with an input of the first connection unit L, wherein the two transformer units LT1 , LT2 with the coupling unit 6 are connected. Accordingly, an output and an input of the second terminal unit R are connected to the coupling unit via the other data main lines R.01 to R.04 and transformer units RT1, RT2 6 connected.

In den mit der ersten Anschlusseinheit L verbundenen Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 ist eine erste elektronische Schalteinheit LU angeordnet. Die zweite elektronische Schalteinheit RU ist entsprechend in den mit der zweiten Anschlusseinheit R verbundenen Datenhauptleitungen R.01 bis R.04 angeordnet.In the data main lines L.01 to L.04 connected to the first terminal unit L, a first electronic switching unit LU is arranged. The second electronic switching unit RU is correspondingly arranged in the data main lines R.01 to R.04 connected to the second terminal unit R.

Die elektronischen Schalteinheiten LU, RU sind jeweils über Schalteinheitsteuerleitungen LU.1, LU.2 mit der Kopplungseinheit 6 verbunden, so dass sie in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 eine Datenübertragung über die Datenhauptleitungen L.01 bis L.04, R.01 bis R.04 zu oder von der Kopplungseinheit 6 sperren oder entsperren können.The electronic switching units LU, RU are in each case via switching unit control lines LU.1, LU.2 with the coupling unit 6 connected so that they depend on the operating state of the coupling unit 6 a data transmission via the main data lines L.01 to L.04, R.01 to R.04 to or from the coupling unit 6 lock or unlock.

Die Kopplungseinheit 6 hat einen aktiven Betriebszustand und einen deaktiven Betriebszustand. Im aktiven Betriebszustand wird sie über eine Versorgungsleitung P von dem Netzwerkteilnehmer 2.2 mit einer elektrischen Betriebsspannung versorgt und kann Datenpakete zwischen den Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 und R.01 bis R.04 oder/und über Datenverbindungsleitungen 2.2.1 an den Netzwerkteilnehmer 2.2 weiterleiten. Dazu weist sie einen Ethernet-Switch zur Datenvermittlung auf. Im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 entsperren die Schalteinheiten LU, RU die Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 und R.01 bis R.04, so dass über diese eine Datenübertragung zwischen der Kopplungseinheit 6 und den Anschlusseinheiten L, R möglich ist.The coupling unit 6 has an active operating state and a deactive operating state. In the active operating state, it is transmitted via a supply line P from the network subscriber 2.2 supplied with an electrical operating voltage and can data packets between the data main lines L.01 to L.04 and R.01 to R.04 or / and data links 2.2.1 to the network participant 2.2 hand off. For this purpose, it has an Ethernet switch for data transfer. In the active operating state of the coupling unit 6 the switching units LU, RU unlock the data main lines L.01 to L.04 and R.01 to R.04, so that via this a data transmission between the coupling unit 6 and the terminal units L, R is possible.

Wenn die Kopplungseinheit 6 nicht mit einer Betriebsspannung versorgt wird oder defekt bzw. nicht betriebsbereit ist, befindet sie sich im deaktiven Betriebszustand und kann keine Datenpakete zwischen den Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 und R.01 bis R.04 oder zu oder von dem Netzwerkteilnehmer 2.2 weiterleiten. Im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 sperren die Schalteinheiten LU, RU die Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 und R.01 bis R.04 für eine Datenübertragung von und zu der Kopplungseinheit 6.If the coupling unit 6 is not supplied with an operating voltage or is defective or not ready for operation, it is in the deactive operating state and can not data packets between the data main lines L.01 to L.04 and R.01 to R.04 or to or from the network participant 2.2 hand off. In the deactive operating state of the coupling unit 6 the switching units LU, RU disable the data main lines L.01 to L.04 and R.01 to R.04 for data transmission from and to the coupling unit 6 ,

Die Schalteinheiten LU, RU sind in unten näher beschriebener Weise als elektrisch oder optoelektronisch gesteuerte Analogschalteinheiten ausgebildet.The switching units LU, RU are formed in a manner described in more detail below as electrically or optoelectronically controlled analog switching units.

Die Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04 verbinden die Anschlusseinheiten L, R miteinander und ermöglichen dadurch eine Überbrückung der Kopplungseinheit 6 in deren deaktivem Betriebszustand. In den Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04 sind die Schaltelemente LRU1, LRU2 angeordnet, mittels derer die Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04 im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 für eine Datenübertragung zwischen den Anschlusseinheiten L, R gesperrt und im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 entsperrt werden. Zur Steuerung der Schaltelemente LRU1, LRU2 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 ist diese über die Schaltelementsteuerleitungen LRU1.1, LRU2.1 mit den Schaltelementen LRU1, LRU2 verbunden.The data sub-lines LR.01 to LR.04 connect the terminal units L, R with each other and thereby enable a bridging of the coupling unit 6 in their deactivated operating state. In the data branch lines LR.01 to LR.04, the switching elements LRU1, LRU2 are arranged, by means of which the data branch lines LR.01 to LR.04 in the active operating state of the coupling unit 6 for a data transmission between the terminal units L, R locked and in the deactive operating state of the coupling unit 6 be unlocked. For controlling the switching elements LRU1, LRU2 as a function of the operating state of the coupling unit 6 this is connected via the switching element control lines LRU1.1, LRU2.1 with the switching elements LRU1, LRU2.

Die Schaltelemente LRU1, LRU2 sind jeweils als Relais ausgeführt. Dies ist insbesondere in Anwendungen vorteilhaft, die eine besonders hohe galvanische Trennung der Anschlusseinheiten L, R erfordern. Alternativ können die Schaltelemente LRU1, LRU2 als selbstleitende elektronische Bauteile, z. B. als Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, ausgebildet sein. Erforderlichenfalls können in den einzelnen Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04 auch mehrere Schaltelemente LRU1, LRU2 angeordnet sein, die parallel oder in Reihe geschaltet sind.The switching elements LRU1, LRU2 are each designed as relays. This is particularly advantageous in applications which require a particularly high electrical isolation of the terminal units L, R. Alternatively, the switching elements LRU1, LRU2 as self-conductive electronic components, eg. B. as a junction field effect transistors may be formed. If necessary, a plurality of switching elements LRU1, LRU2, which are connected in parallel or in series, can also be arranged in the individual data sub-lines LR.01 to LR.04.

Im Normalbetrieb der Netzwerkschnittstelle 4 befindet sich die Kopplungseinheit 6 im aktiven Betriebszustand. In diesem Zustand werden Daten über die Kopplungseinheit 6 zwischen den Anschlusseinheiten L, R übertragen und/oder zwischen den Anschlusseinheiten L, R und dem an die Kopplungseinheit 6 angeschlossenen Netzwerkteilnehmer 2.2. Im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit 6 werden dagegen Daten zwischen den Anschlusseinheiten L, R über die Datennebenleitungen LR.01 bis LR.04 übertragen. In einem Netzwerk wie in dem in 1 dargestellten Beispiel ermöglicht die Netzwerkschnittstelle 4 dadurch vorteilhaft eine Datenübertragung zwischen den Netzwerkteilnehmern 2.1 und 2.3 bei einem Ausfall des Netzwerkteilnehmers 2.2 oder der mit ihm verbundenen Netzwerkschnittstelle 4, so dass die hinter dem Netzwerkteilnehmer 2.2 liegenden Netzwerkteilnehmer 2.3 und 2.4 auch bei einem derartigem Ausfall in dem Netzwerk erreichbar bleiben.In normal operation of the network interface 4 is the coupling unit 6 in the active operating state. In this state, data about the coupling unit 6 transferred between the terminal units L, R and / or between the terminal units L, R and the coupling unit 6 connected network participants 2.2 , In the deactive operating state of the coupling unit 6 On the other hand, data is transmitted between the terminal units L, R via the data tributaries LR.01 to LR.04. In a network like the one in 1 The example shown enables the network interface 4 This advantageously a data transfer between the network participants 2.1 and 2.3 in case of failure of the network participant 2.2 or the network interface associated with it 4 so that the behind the network participant 2.2 lying network participants 2.3 and 2.4 remain reachable even with such a failure in the network.

3 zeigt ein Blockschaltbild einer elektronischen Schalteinheit LU und der mit dieser verbundenen Transformatoreinheiten LT1, LT2. Die Schalteinheit LU umfasst elektronische oder optoelektronische Analogschalter A.01 bis A.04, die jeweils eine der Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 schalten und über Schalteinheitsteuerleitungen LU.1 mit einer Steuereinheit 7 verbunden sind. 3 shows a block diagram of an electronic switching unit LU and connected to this transformer units LT1, LT2. The switching unit LU comprises electronic or optoelectronic analog switches A.01 to A.04, which respectively switch one of the main data lines L.01 to L.04 and switching unit control lines LU.1 with a control unit 7 are connected.

Die Steuereinheit 7 ist mit der Kopplungseinheit 6 (in 3 nicht dargestellt) verbunden und steuert die Schaltung der Analogschalter A.01 bis A.04 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Kopplungseinheit 6. Je nach Ausführung der Analogschalter A.01 bis A.04 ist die Steuereinheit 7 dabei als elektronische (z. B. als DC/DC-Wandler) oder optoelektronische Schalteinheit ausgeführt.The control unit 7 is with the coupling unit 6 (in 3 not shown) and controls the circuit of the analog switches A.01 to A.04 depending on the operating state of the coupling unit 6 , Depending on the version of the analog switches A.01 to A.04 is the control unit 7 in this case as electronic (eg as DC / DC converter) or optoelectronic switching unit.

Die Transformatoreinheiten LT1, LT2 weisen Transformatoren LT1.1, LT1.2, LT2.1, LT2.2 auf, die mit den Datenhauptleitungen L.01 bis L.04 gemäß 3 verbunden sind. Die Transformatoren LT1.1, LT1.2, LT2.1, LT2.2 verhindern eine direkte elektrische Verbindung der ersten Anschlusseinheit L mit der Kopplungseinheit 6 und isolieren dadurch vorteilhaft die Anschlusseinheit L elektrisch von der Kopplungseinheit 6. Die Transformatoreinheiten LT1, LT2 sind ferner zur Schaltungsstabilisierung über geeignete elektrische Widerstände R1, R2 geerdet. Entsprechend sind die Transformatoreinheiten RT1, RT2 ausgeführt.The transformer units LT1, LT2 have transformers LT1.1, LT1.2, LT2.1, LT2.2 which are connected to the data main lines L.01 to L.04 in accordance with FIG 3 are connected. The transformers LT1.1, LT1.2, LT2.1, LT2.2 prevent a direct electrical connection of the first terminal unit L to the coupling unit 6 and thereby advantageously isolate the terminal unit L electrically from the coupling unit 6 , The transformer units LT1, LT2 are further earthed for circuit stabilization via suitable electrical resistors R1, R2. Accordingly, the transformer units RT1, RT2 are executed.

Claims (7)

Netzwerkschnittstelle (4) zum Anschließen eines Netzwerkteilnehmers (2.0 bis 2.4) an ein kabelgebundenes Netzwerk, umfassend zwei Anschlusseinheiten (R, L) zum Anschließen von Datenkabeln (3.1 bis 3.4), eine mit beiden Anschlusseinheiten (R, L) verbundene Kopplungseinheit (6), über die in einem aktiven Betriebszustand Daten von wenigstens einer der beiden Anschlusseinheiten (R, L) zur anderen Anschlusseinheit (R, L) weiterleitbar und in einem deaktiven Betriebszustand keine Daten zwischen den beiden Anschlusseinheiten (R, L) übertragbar sind, für jede Anschlusseinheit (R, L) eine elektronische Schalteinheit (LU, RU) zum automatischen Sperren der Verbindung der jeweiligen Anschlusseinheit (R, L) mit der Kopplungseinheit (6) in deren deaktivem Betriebszustand und zum automatischen Entsperren dieser Verbindung im aktivem Betriebszustand der Kopplungseinheit (6), wenigstens eine die beiden Anschlusseinheiten (R, L) verbindende Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) zur Überbrückung der Kopplungseinheit (6) in deren deaktivem Betriebszustand, und in jeder Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) wenigstens ein Schaltelement (LRU1, LRU2) zum automatischen Sperren der Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) im aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit (6) und zum automatischen Entsperren der Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) im deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit (6).Network interface ( 4 ) for connecting a network participant ( 2.0 to 2.4 ) to a wired network, comprising two connection units (R, L) for connecting data cables ( 3.1 to 3.4 ), a coupling unit connected to both connection units (R, L) ( 6 ), via which data from at least one of the two connection units (R, L) can be forwarded to the other connection unit (R, L) in an active operating state and no data can be transmitted between the two connection units (R, L) in a deactivating operating state, for each Connection unit (R, L) an electronic switching unit (LU, RU) for automatically blocking the connection of the respective connection unit (R, L) with the coupling unit ( 6 ) in their deactivated operating state and to automatically unlock this connection in the active operating state of the coupling unit ( 6 ), at least one data branch line (LR.01 to LR.04) connecting the two connection units (R, L) for bridging the coupling unit ( 6 ) in its deactivated operating state, and in each data line (LR.01 to LR.04) at least one switching element (LRU1, LRU2) for automatically blocking the data line (LR.01 to LR.04) in the active operating state of the coupling unit ( 6 ) and for automatic unlocking of the data side line (LR.01 to LR.04) in the deactive operating state of the coupling unit ( 6 ). Netzwerkschnittstelle (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltelement (LRU1, LRU2) ein Relais ist.Network interface ( 4 ) according to claim 1, characterized in that at least one switching element (LRU1, LRU2) is a relay. Netzwerkschnittstelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltelement (LRU1, LRU2) ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor ist.Network interface ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one switching element (LRU1, LRU2) is a junction field effect transistor. Netzwerkschnittstelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schaltelemente (LRU1, LRU2) elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind.Network interface ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two switching elements (LRU1, LRU2) are electrically connected in series or in parallel with each other. Netzwerkschnittstelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektronische Schalteinheit (LU, RU) eine elektrisch gesteuerte Analogschalteinheit ist.Network interface ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electronic switching unit (LU, RU) is an electrically controlled analog switching unit. Netzwerkschnittstelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektronische Schalteinheit (LU, RU) eine optoelektronisch gesteuerte Analogschalteinheit ist.Network interface ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electronic switching unit (LU, RU) is an opto-electronically controlled analog switching unit. Verfahren zur Datenübertragung mittels einer Netzwerkschnittstelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem deaktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit (6) automatisch deren Verbindung mit den Anschlusseinheiten (R, L) gesperrt und die Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) entsperrt wird und in dem aktiven Betriebszustand der Kopplungseinheit (6) automatisch deren Verbindung mit den Anschlusseinheiten (R, L) entsperrt und die Datennebenleitung (LR.01 bis LR.04) gesperrt wird.Method for data transmission by means of a network interface ( 4 ) according to one of the preceding claims, wherein in the deactive operating state of the coupling unit ( 6 ) is automatically blocked their connection to the terminal units (R, L) and the data line (LR.01 to LR.04) is unlocked and in the active operating state of the coupling unit ( 6 ) automatically unlocks their connection with the connection units (R, L) and the data side line (LR.01 to LR.04) is disabled.
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