DE102022124702A1

DE102022124702A1 - Netzwerk zum Austausch von Daten zwischen Netzwerkgeräten mit Bypass-Option

Info

Publication number: DE102022124702A1
Application number: DE102022124702.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Gerke; Peter Scholz
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2024-03-28
Also published as: WO2024068463A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk (10) umfassend wenigstens ein erstes, zweites und drittes Netzwerkgerät (1, 2, 3), die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk (10) verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind. Jedes einzelne Netzwerkgerät hat wenigstens zwei Anschlussports (11, 12, 21, 22, 31, 32), sodass ein erster Anschlussport (11) des ersten Netzwerkgeräts (1) mit einem ersten Anschlussport (21) des zweiten Netzwerkgeräts (2) verbunden ist und ein zweiter Anschlussport (22) des zweiten Netzwerkgeräts (2) mit einem ersten Anschlussport (31) des dritten Netzwerkgeräts (3) verbunden ist. Das zweite Netzwerkgerät (2) umfasst eine Sende- und Empfangseinheit (23) und eine mit dieser in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit (27) zum Steuern einer Übertragung von Daten. Die Sende- und Empfangseinheit (23) ist zum Empfangen von vom ersten Netzwerkgerät (1) gesendeten Daten, zum Weiterleiten dieser Daten an die Steuerungseinheit (27) und zum Senden von von der Steuerungseinheit (27) empfangenen Daten an das dritte Netzwerkgerät (3) eingerichtet. Das zweite Netzwerkgerät (2) umfasst eine zwischen dem ersten und zweiten Anschlussport (21, 22) angeordnete, ansteuerbare Schalteinrichtung (28), die eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand eine galvanische Verbindung zwischen diesen Anschlussports (21, 22) zu bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Netzwerk umfassend wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät, die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind. Jedes einzelne Netzwerkgerät weist wenigstens zwei Anschlussports auf, sodass ein erster Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts mit einem ersten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts verbunden ist und ein zweiter Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts mit einem ersten Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts verbunden ist. Das zweite Netzwerkgerät umfasst eine Sende- und Empfangseinheit und eine mit der Sende- und Empfangseinheit in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit zum Steuern einer Übertragung von Daten, wobei die Sende- und Empfangseinheit zum Empfangen von von dem ersten Netzwerkgerät gesendeten Daten, zum Weiterleiten dieser Daten an die Steuerungseinheit und zum Senden von von der Steuerungseinheit empfangenen Daten an das dritte Netzwerkgerät eingerichtet ist.
Zur Übertragung von Daten innerhalb eines Netzwerks, welches eine Mehrzahl von Netzwerkgeräten umfasst, kommen neben einer drahtlosen Übertragung per WLAN-Verbindung, teilweise auch unter Anwendung von Datenclouds, häufig Bussysteme zum Einsatz. Grundsätzlich können verschiedene Bussysteme je nach Anwendungsbereich verwendet werden, an die die Mehrzahl der Netzwerkgeräte des Netzwerks in einer in der Regel vorbestimmten Netzwerktopologie elektrisch angeschlossen ist, um eine Kommunikation der Netzwerkgeräte untereinander zu ermöglichen. Beispielsweise können Bussysteme in einer sogenannten Daisy-Chain Topologie aufgebaut sein, bei welcher eine Anzahl von Netzwerkkomponenten in Reihe miteinander verbunden ist und über Punkt-zu-Punkt- Verbindungen miteinander kommunizieren bzw. Daten austauschen können. Jede einzelne Netzwerkkomponente hat in diesem Fall zwei Anschlussports, z. B. zwei Ethernet-Ports oder zwei Single Pair Ethernet (SPE) Ports, wobei auch ein beliebiges anderes Protokoll statt Ethernet verwendet werden kann.
Bussysteme, die als Daisy-Chain Topologie aufgebaut sind, haben typischerweise zwei Transceiver und/oder sogenannte Physical Layer (PHY), welche die über einen ersten Anschlussport empfangenen individuellen Signale üblicherweise aufbereiten und verarbeiten und an jeweils einem anderen Anschlussport wieder ausgeben können, wenn dies erfordert ist. Beispielsweise kann ein erstes, zweites und drittes Netzwerkgerät der Reihe nach an ein als Daisy-Chain Topologie aufgebautes Bussystem angeschlossen sein, sodass das erste Netzwerkgerät und das dritte Netzwerkgerät über das in der Reihe zwischen diesen an das Bussystem angeschlossene zweite Netzwerkgerät Daten austauschen können. Über einen ersten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts kann beispielsweise ein von dem ersten Netzwerkgerät gesendetes Signal eingespeist werden, welches von einem ersten Transceiver des zweiten Netzwerkgeräts an eine Steuereinheit des zweiten Netzwerkgeräts weitergeleitet wird. Das Signal kann dann in der Steuereinheit verarbeitet werden, an einen zweiten Transceiver des zweiten Netzwerkgeräts übermittelt werden und von diesem aufbereitet und letztendlich über einen zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts an das dritte Netzwerkgerät ausgegeben werden.
Solange das zweite Netzwerkgerät angeschaltet und betriebsfähig ist, können folglich Signale bzw. Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät über das in dem Bussystem zwischen diesen angeordnete zweite Netzwerkgerät ausgetauscht werden. Ist das zweite Netzwerkgerät jedoch nicht betriebsfähig, beispielsweise aufgrund eines Defekts wie einer ausfallenden Spannungsversorgung, so können die von dem ersten Netzwerkgerät gesendeten Signale bzw. Daten nicht mehr über das zweite Netzwerkgerät an das dritte Netzwerkgerät weitergeleitet werden. Der Austausch von Daten ist somit unterbrochen und nicht möglich, solange das zweite Netzwerkgerät nicht wieder betriebsbereit ist oder gegebenenfalls durch ein entsprechendes funktionsfähiges Netzwerkgerät ausgetauscht wurde.
Vor dem Hintergrund der vorgenannten Nachteile stellt sich die vorliegende Erfindung zumindest die Aufgabe, die Kommunikation bzw. den Austausch von Daten zwischen zwei Netzwerkgeräten innerhalb eines Netzwerks auch dann aufrechtzuerhalten, wenn ein drittes, in der Netzwerktopologie zwischen diesen angeordnetes und an das Netzwerk angeschaltetes drittes Netzwerkgerät ausfällt bzw. nicht betriebsfähig ist.
Die Lösung der vorliegenden Erfindung ist durch einen Gegenstand mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der weiteren Merkmale der Unteransprüche.
Dementsprechend betrifft zumindest eine Lösung gemäß der Erfindung ein Netzwerk, welches wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät umfasst, die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind. Jedes einzelne Netzwerkgerät weist wenigstens zwei Anschlussports auf, sodass ein erster Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts mit einem ersten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts verbunden ist und ein zweiter Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts mit einem ersten Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts verbunden ist. Das zweite Netzwerkgerät umfasst eine Sende- und Empfangseinheit und eine mit der Sende- und Empfangseinheit in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit zum Steuern einer Übertragung von Daten. Die Sende- und Empfangseinheit ist zum Empfangen von von dem ersten Netzwerkgerät gesendeten Daten, zum Weiterleiten dieser Daten an die Steuerungseinheit und zum Senden von von der Steuerungseinheit empfangenen Daten an das dritte Netzwerkgerät eingerichtet. Das erfindungsgemäße Netzwerk zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Netzwerkgerät ferner eine ansteuerbare Schalteinrichtung umfasst, welche zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts zu bewirken.
Das erfindungsgemäße Netzwerk ermöglicht einen Austausch von Daten bzw. eine Weitergabe von Signalen zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät demzufolge auch dann noch, wenn das zweite Netzwerkgerät ausfällt bzw. nicht mehr betriebsfähig oder ausgeschaltet ist. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das zweite Netzwerkgerät eine zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts angeordnete ansteuerbare Schalteinrichtung aufweist. Befindet sich die Schalteinrichtung in einem geschlossenen Zustand, sodass sie elektrisch leitend ist, wird dadurch eine galvanische bzw. elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts bewirkt. Ein Austausch von Daten bzw. eine Weitergabe von Signalen zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät kann somit über diese galvanische Verbindung zwischen erstem und zweitem Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts erfolgen, und zwar insbesondere dann, wenn das zweite Netzwerkgerät die Aufgabe der Weiterleitung von Daten, z.B. aufgrund eines Defekts, nicht mehr erfüllen kann oder, wenn dies nicht erwünscht ist.
Das erste Netzwerkgerät und/oder das dritte Netzwerkgerät und/oder auch wenigstens ein weiteres Netzwerkgerät des erfindungsgemäßen Netzwerks kann bzw. können beispielsweise entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät aufgebaut sein, d.h. eine entsprechende Sende- und Empfangseinrichtung, Steuerungseinheit und eine entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät eingerichtete ansteuerbare Schalteinrichtung umfassen.
Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung selbstleitend ist und insbesondere wenigstens ein halbleiterbasiertes Schaltelement umfasst. Ergänzend oder auch alternativ dazu ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, die Schalteinrichtung zum Öffnen zu veranlassen, und zwar insbesondere mittels eines an die Schalteinrichtung gesendeten Steuersignals. Dass die Schalteinrichtung selbstleitend ist, hat den Vorteil, dass sie in dem Fall, dass das zweite Netzwerkgerät nicht mehr betriebsfähig ist, sozusagen aus sich selbst heraus dafür sorgt, dass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts besteht. Das zweite Netzwerkgerät kann somit überbrückt werden, ohne dass die Schalteinrichtung dafür angesteuert werden muss bzw. ein Ansteuerungssignal benötigt, um geschlossen bzw. elektrisch leitend zu werden. Ein bevorzugtes Beispiel für eine solche Schalteinrichtung ist eine Schalteinrichtung, die zumindest ein halbleiterbasiertes Schaltelement umfasst. Vorteilhafterweise ist die Steuerungseinheit des zweiten Netzwerkgeräts dazu eingerichtet, die Schalteinrichtung zum Öffnen bzw. zum Trennen einer elektrischen Verbindung zu veranlassen, beispielsweise indem sie ein Steuersignal an die Schalteinrichtung sendet. Ist das zweite Netzwerkgerät angeschaltet und betriebsbereit, so ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Schalteinrichtung zum Öffnen zu veranlassen, sodass keine galvanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts besteht und/oder die Verbindung hochimpedant ist. Ein Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät kann dann, wie eingangs beschrieben, über das zweite Netzwerkgerät mittels dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit erfolgen. Fällt jedoch das zweite Netzwerkgerät, und somit auch dessen Steuerungseinheit, aus, kann die Steuerungseinheit die Schalteinrichtung aufgrund ihres inaktiven Zustands nicht mehr zum Öffnen veranlassen. Folglich geht die Schalteinrichtung in den selbstleitenden, und somit geschlossenen Zustand über, da sie von der Steuerungseinheit kein entsprechendes Steuersignal zum Öffnen erhält. Daraufhin sind das erste Netzwerkgerät und das dritte Netzwerkgerät über die galvanische Verbindung der zwei Anschlussports des zweiten Netzwerkgeräts direkt miteinander verbunden und können direkt miteinander, d.h. ohne eine Weiterleitung der Daten an bzw. über das zweite Netzwerkgerät, kommunizieren, ohne dass es aufgrund ihres inaktiven Zustands des zweiten Netzwerkgeräts zu einer Unterbrechung des Austauschs von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät kommt.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist das zweite Netzwerkgerät zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät in wenigstens einem Betriebsmodus betreibbar, wobei dieser Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung in einem geschlossenen Zustand befindet. In diesem Betriebsmodus, der auch als Bypass-Modus bezeichnet werden kann, ist ein direkter Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät über die galvanische Verbindung zwischen den zwei Anschlussports des zweiten Netzwerkgeräts vorgesehen. Insbesondere kann das zweite Netzwerkgerät zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät in zwei Betriebsmodi betreibbar sein, wobei der weitere Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung in einem geöffneten Zustand befindet. In diesem weiteren Betriebsmodus kann vorgesehen sein, dass Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät über das zweite Netzwerkgerät ausgetauscht werden, wie eingangs beschrieben. Ergänzend oder alternativ dazu kann das Netzwerk zum bidirektionalen Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät eingerichtet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Daten zwischen erstem und drittem Netzwerkgerät regelmäßig in beide Richtungen, d.h. mit dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät jeweils als Sender und auch als Empfänger von Daten, ausgetauscht werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung ist die Sende- und Empfangseinheit des zweiten Netzwerkgeräts aus mehreren getrennten Sende- und Empfangskomponenten aufgebaut, und jeweils eine Sende- und Empfangskomponente ist zwischen dem ersten Anschlussport und der Steuerungseinheit des zweiten Netzwerkgeräts sowie zwischen dem zweiten Anschlussport und der Steuerungseinheit des zweiten Netzwerkgeräts zur Kommunikation zu betreiben, oder die Sende- und Empfangseinheit ist aus einer einzigen Sende- und Empfangskomponente aufgebaut, und die Schalteinrichtung besitzt mehrere Schaltkomponenten, mit denen die Sende- und Empfangskomponente wahlweise an den ersten Anschlussport, an den zweiten Anschlussport oder an den ersten und zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts anschaltbar ist. Dabei kann jede einzelne Sende- und Empfangskomponente der Sende- und Empfangseinheit insbesondere einen Transceiver oder einen PHY umfassen.
Das Netzwerksystem kann gemäß der Erfindung ferner ein Bussystem, insbesondere ein als Daisy-Chain Topologie ausgeführtes n-Draht-Bussystem, umfassen, an welches wenigstens das erste, das zweite und das dritte Netzwerkgerät angeschlossen sind. Ein solches Bussystem kann vorzugsweise ein 2-Draht-Bussystem sein, wobei jeder der wenigstens zwei Anschlussports eines jeweiligen Netzwerkgeräts zwei Anschlusspins besitzt.
Das zweite Netzwerkgerät kann ferner optional zumindest ein ansteuerbares Schaltelement umfassen, das in einer Reihenschaltung mit einem Abschlusswiderstand zwischen allen Anschlusspins wenigstens eines des ersten Anschlussports und des zweiten Anschlussports des zweiten Netzwerkgeräts angeordnet ist. Insbesondere kann das zumindest eine Schaltelement selbstsperrend sein. Ferner kann die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein, das zumindest eine Schaltelement zum Schließen zu veranlassen.
Je nach Bussystem, Taktfrequenz und PHY kann es sinnvoll oder sogar notwendig sein, dass das zweite Netzwerkgerät zumindest ein weiteres Schaltelement umfasst, sodass beispielsweise bei zu übertragenden Signalen mit hohen Frequenzen eine Terminierung des Busses mithilfe von zumindest diesem einen weiteren Schaltelement erfolgen kann. Stellt die Steuerungseinheit fest, dass eine Terminierung des Busses bzw. des Bussystems notwendig ist, beispielsweise indem die von der Steuerungseinheit empfangenen Signale eine vorbestimmte Frequenz überschreiten, so kann sie das zumindest eine Schaltelement aktiv zum Schließen veranlassen. Ist das zweite Netzwerkgerät und somit auch dessen Steuerungseinheit nicht betriebsfähig bzw. inaktiv, geht das zumindest eine Schaltelement in den selbstsperrenden bzw. geöffneten Zustand über, da es von der Steuerungseinheit keine Ansteuerungssignale zum Schließen erhält. Der in Reihe zu diesem Schaltelement geschaltete Abschlusswiderstand bzw. Terminierungswiderstand ist dann inaktiv, sodass eine Terminierung des Bussystems über das erste Netzwerkgerät und das dritte Netzwerkgerät erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Netzwerkgerät, welches zum Betreiben als zweites Netzwerkgerät innerhalb des Netzwerks gemäß der vorhergehenden Beschreibung eingerichtet ist. Ein solches Netzwerkgerät umfasst einen ersten Anschlussport und einen zweiten Anschlussport und ist eingerichtet und ausgebildet, über den ersten Anschlussport mit einem ersten Anschlussport eines ersten Netzwerkgeräts und über den zweiten Anschlussport mit einem ersten Anschlussport eines dritten Netzwerkgeräts verbunden zu sein. Entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät umfasst ein solches erfindungsgemäßes Netzwerkgerät eine Sende- und Empfangseinheit und eine mit der Sende- und Empfangseinheit in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit zum Steuern einer Übertragung von Daten, wobei die Sende- und Empfangseinheit zum Empfangen von von dem ersten Netzwerkgerät gesendeten Daten, zum Weiterleiten dieser Daten an die Steuerungseinheit und zum Senden von von der Steuerungseinheit empfangenen Daten an das dritte Netzwerkgerät eingerichtet ist. Das Netzwerkgerät zeichnet sich dadurch aus, dass es ferner eine ansteuerbare Schalteinrichtung umfasst, die zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des Netzwerkgeräts zu bewirken.
Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks gemäß der vorherigen Beschreibung, insbesondere zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dritten Netzwerkgerät, wobei die Schalteinrichtung des zweiten Netzwerkgeräts zum direkten Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem sich die Schalteinrichtung, insbesondere alle Schaltkomponenten der Schalteinrichtung, in einem geschlossenen Zustand befindet, sodass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweiten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts bewirkt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen:

1: eine stark vereinfachte Skizze einer Anschaltung von drei Netzwerkgeräten innerhalb einer Netzwerktopologie im Rahmen der Erfindung,
2: ein Blockschaltbild des zweiten Netzwerkgeräts aus 1 gemäß Stand der Technik,
3: ein Blockschaltbild eines Netzwerkgeräts innerhalb eines Netzwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
4: ein Blockschaltbild eines Netzwerkgeräts innerhalb eines Netzwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine stark vereinfachte Skizze einer Anschaltung von drei Netzwerkgeräten 1, 2, 3 innerhalb einer Netzwerktopologie, wie sie auch im Rahmen der Erfindung angewendet werden kann. Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das dargestellte Netzwerk 10 beispielhaft ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät 1, 2, 3, welche jeweils an ein Bussystem 40 elektrisch angeschlossen sind. Das dargestellte Bussystem 40 kann als beliebiges n-Draht-Bussystem ausgebildet sein und ist in 1 beispielhaft als Daisy-Chain Topologie aufgebaut, sodass zwischen den einzelnen Netzwerkgeräten 1, 2, 3 des Netzwerks 10 jeweils Punkt-zu-Punkt Verbindungen aufgebaut sind und die Netzwerkgeräte 1, 2, 3 in einer Reihe bzw. Kette aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dazu umfasst jedes einzelne Netzwerkgerät 1, 2, 3 im Ausführungsbeispiel der 1 zwei Anschlussports 11, 12, 21, 22, 31, 32, auch Ports oder physikalische Anschlusspunkte genannt, wobei ein erster Anschlussport 11 des ersten Netzwerkgeräts 1 mit einem ersten Anschlussport 21 des zweiten Netzwerkgeräts 2 verbunden ist und ein zweiter Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 mit einem ersten Anschlussport 31 des dritten Netzwerkgeräts 3 verbunden ist. Auch wenn nicht in 1 gezeigt, so können noch weitere Netzwerkgeräte links neben dem ersten Netzwerkgerät 1 und/oder rechts neben dem dritten Netzwerkgerät 3 an das Netzwerk 10 gemäß der verwendeten Netzwerktopologie angeschaltet bzw. an das Bussystem 40 angeschlossen sein oder angeschlossen werden. Z. B. kann ein weiteres Netzwerkgerät mit einem zweiten Anschlussport 12 des ersten Netzwerkgeräts 1 verbunden sein und/oder ein weiteres Netzwerkgerät mit einem zweiten Anschlussport 32 des dritten Netzwerkgeräts 3 verbunden sein.
2 stellt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform des zweiten Netzwerkgeräts 2 innerhalb des Netzwerks 10 aus 1 gemäß Stand der Technik dar.
Wie in 2 dargestellt, ist das zweite Netzwerkgerät 2 über dessen ersten Anschlussport 21 mit dem ersten Netzwerkgerät 1 und über dessen zweiten Anschlussport 22 mit dem dritten Netzwerkgerät 3 verbunden, wie durch die jeweiligen Pfeile angedeutet. Im gezeigten Beispiel ist das zweite Netzwerkgerät 2, und entsprechend auch das erste und dritte Netzwerkgerät 1, 3, an ein als Daisy-Chain Topologie aufgebautes 2-Draht-Bussystem 40 angeschlossen, sodass die Anschlussports 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 jeweils zwei Anschlusspins 21A, 21B bzw. 22A, 22B haben. Zwischen den zwei Anschlusspins 21A, 21B des ersten Anschlussports 21 sowie zwischen den zwei Anschlusspins 22A, 22B des zweiten Anschlussports 22 ist jeweils ein Abschlusswiderstand 37, 38, auch Terminierungswiderstand genannt, angeordnet. Das zweite Netzwerkgerät 2 weist eine Steuerungseinheit 27 und zwei Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 auf, die jeweils zwischen der Steuerungseinheit 27 und jeweils einem der zwei Anschlussports 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet sind. Über die Anschlusspins 21A, 21B des ersten Anschlussports 21 können Signale bzw. Daten, die von dem ersten Netzwerkgerät 1 gesendet werden, in das zweite Netzwerkgerät 2 eingespeist werden. Dort werden diese Signale bzw. Daten zunächst von der Sende- und Empfangskomponente 24 empfangen, dann an die Steuerungseinheit 27 des zweiten Netzwerkgeräts 2 weitergeleitet und gegebenenfalls von der Steuerungseinheit 27 verarbeitet, bevor sie über die Sende- und Empfangskomponente 25 sowie über die zwei Anschlusspins 22A, 22B des zweiten Anschlussports 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 an das dritte Netzwerkgerät 3 weitergeleitet werden.
Der in 2 gezeigte Aufbau des Netzwerks 10 hat jedoch den Nachteil, dass in dem Fall, dass das zweite Netzwerkgerät 2 nicht bzw. nicht mehr betriebsfähig ist, z.B. aufgrund eines Defekts wie einer ausbleibenden Spannungsversorgung, keine Weiterleitung von Signalen bzw. kein Austausch von Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 erfolgen kann. Mit anderen Worten, ist das zweite Netzwerkgerät 2 nicht betriebsfähig, so können das erste und das dritte Netzwerkgerät 1, 3 nicht mehr miteinander kommunizieren und es kommt zum Abbruch des Übertragens von Signalen bzw. Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3.
Ein wesentlicher Kerngedanke dieser Erfindung ist es daher, insbesondere den zuvor beschriebenen Nachteil auszuräumen. Ein entsprechendes erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betreffend ein Netzwerk 10, welches ein erstes, zweites und drittes Netzwerkgerät 1, 2, 3 umfasst, die entsprechend der für das Netzwerk 10 verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind, sowie betreffend ein Netzwerkgerät zum Betreiben als zweites Netzwerkgerät 2 innerhalb des Netzwerks 10 ist in 3 dargestellt. Das in 3 beispielhaft skizzierte Netzwerk 10 ist entsprechend der 1 ausgebildet, d.h. die drei Netzwerkgeräte 1, 2, 3 sind jeweils an ein Bussystem 40, welches ein n-Draht-Bussystem bzw. im vorliegenden Beispiel der 3 ein 2-Draht-Bussystem ist, elektrisch angeschlossen, wobei das Bussystem als Daisy-Chain Topologie aufgebaut ist. Entsprechend der 2 besitzt jedes Netzwerkgerät 1, 2, 3 zwei Anschlussports, wobei in 2 und 3 jeweils nur der erste Anschlussport 21 und der zweite Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 zu sehen ist. Wie bereits hinsichtlich der 1 und 2 beschrieben, ist der erste Anschlussport 21 des zweiten Netzwerkgeräts 2 in 3 mit einem ersten Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts 1 verbunden und der zweite Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 mit einem ersten Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts 3 verbunden, jeweils in 3 durch entsprechende Pfeile symbolisiert. Das zweite Netzwerkgerät 2 umfasst eine Sende- und Empfangseinheit 23, welche im Ausführungsbeispiel der 3 aus mehreren, und zwar in diesem Fall zwei, getrennten Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 aufgebaut ist, und ferner eine mit der Sende- und Empfangseinheit 23 in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit 27 zum Steuern einer Übertragung von Daten. Die Steuerungseinheit 27 kann beispielsweise einen Mikrocontroller umfassen. Eine erste Sende- und Empfangskomponente 24 ist zwischen dem ersten Anschlussport 21 und der Steuerungseinheit 27 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet und zur Kommunikation zu betreiben, während eine zweite Sende- und Empfangskomponente 25 zwischen dem zweiten Anschlussport 22 und der Steuerungseinheit 27 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet und zur Kommunikation zu betreiben ist. Die erste Sende- und Empfangskomponente 24 der Sende- und Empfangseinheit 23 ist zumindest zum Empfangen der von dem ersten Netzwerkgerät 1 über den ersten Anschlussport 21 gesendeten Daten und zum Weiterleiten der Daten an die Steuerungseinheit 27 eingerichtet. Die zweite Sende- und Empfangskomponente 25 der Sende- und Empfangseinheit 23 ist zumindest zum Empfangen der von der Steuerungseinheit 27 gesendeten Daten und zum Weiterleiten dieser Daten über den zweiten Anschlussport 22 an das dritte Netzwerkgerät 3 eingerichtet. Das Netzwerk 10 der 3 kann insbesondere zum bidirektionalen Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 eingerichtet sein, sodass die Funktionsweise der ersten und zweiten Sende- und Empfangskomponente 24, 25 auch umgekehrt sein kann und beide Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 insbesondere eingerichtet sind, Daten sowohl über den ersten Anschlussport 21 als auch über die Steuerungseinheit 27 bzw. sowohl über den zweiten Anschlussport 22 als auch über die Steuerungseinheit 27 zu empfangen und entsprechend weiterzuleiten. Die Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 der Sende- und Empfangseinheit 23 umfassen in 3 beispielhaft jeweils einen Transceiver, können jedoch in einer weiteren Ausführungsform jedoch auch z.B. einen PHY umfassen.
Der wesentliche Unterschied der in 3 gezeigten Ausführungsform gegenüber der in 2 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass das zweite Netzwerkgerät 2 ferner eine ansteuerbare Schalteinrichtung 28 umfasst, die zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet ist. Die Schalteinrichtung 28 ist eingerichtet, im geschlossenen Zustand eine galvanische Verbindung, d.h. eine elektrisch leitende Verbindung, zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 zu bewirken. Damit wird ermöglicht, dass auch in dem Fall, dass das zweite Netzwerkgerät 2 inaktiv bzw. nicht betriebsfähig ist und daher für eine Weiterleitung von Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 nicht zur Verfügung steht bzw. ausfällt, weiterhin Daten zwischen dem ersten und dritten Netzwerkgerät 1, 3 uneingeschränkt und direkt ausgetauscht werden können, und zwar über eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussports 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2, die ihre Ursache in der sich im geschlossenen Zustand befindlichen Schalteinrichtung 28 hat.
Neben dem zweiten Netzwerkgerät 2 können beispielsweise auch das erste Netzwerkgerät 1 und/oder das dritte Netzwerkgerät 3 und/oder wenigstens ein weiteres Netzwerkgerät des erfindungsgemäßen Netzwerks 10 entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät 2 aufgebaut sein, d.h. eine entsprechende Sende- und Empfangseinrichtung 23, Steuerungseinheit 27 und eine entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät 2 eingerichtete ansteuerbare Schalteinrichtung 28 umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks, beispielsweise des in 3 gezeigten Netzwerks 10, insbesondere zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dritten Netzwerkgerät 3, ist zumindest implizit in 3 veranschaulicht. Dieses Verfahren sieht vor, dass die Schalteinrichtung 28 des zweiten Netzwerkgeräts 2 zum direkten Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem sich die Schalteinrichtung 28 in einem geschlossenen Zustand befindet, sodass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 bewirkt wird. Dieser Betriebsmodus kann auch als Bypass-Modus bezeichnet werden, da in diesem Betriebsmodus eine Überbrückung des zweiten Netzwerkgeräts 2 erfolgt. Insbesondere umfasst das Verfahren gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ferner ein Betreiben der Schalteinrichtung 28 des zweiten Netzwerkgeräts 2 in einem weiteren Betriebszustand, in welchem sich die Schalteinrichtung 28 in einem geöffneten Zustand befindet und von dem ersten Netzwerkgerät 1 gesendete Daten von der Sende- und Empfangseinheit 23, insbesondere der Sende- und Empfangskomponente 24, des zweiten Netzwerkgeräts 2 empfangen und an die Steuerungseinheit 27 weitergeleitet werden sowie von der Steuerungseinheit 27 gesendete Daten von der Sende- und Empfangseinheit 23,insbesondere der Sende- und Empfangskomponente 25, empfangen und an das dritte Netzwerkgerät 3 gesendet werden.
Im Beispiel der 3, bei dem ein 2-Draht-Bussystem zum Einsatz kommt, umfasst die Schalteinrichtung 28 dementsprechend jeweils ein Schaltelement für jede Busleitung des 2-Draht-Bussystems, d.h. in 3 zwei Schaltelemente. Das jeweilige Schaltelement ist zwischen den entsprechenden Anschlusspins 21A, 22A bzw. 21B, 22B des ersten und zweiten Anschlussports 21, 22 der diesen Anschlusspins 21A, 22A bzw. 21B, 22B jeweils zugeordneten Busleitung angeordnet. Folglich ist die Schalteinrichtung 28 grundsätzlich stets so ausgebildet, dass sie bei Verwendung eines n-Draht-Bussystems entsprechend auch eine Anzahl von typischerweise zumindest n Schaltelementen umfasst, sodass in jeder zwischen dem ersten und zweiten Anschlussport 21, 22 bzw. dessen Anschlusspins 21A, 22A, 21B, 22B geführten Busleitung des n-Draht-Bussystems jeweils wenigstens ein Schaltelement angeordnet bzw. integriert ist. Je nach Aufbau könnte auch nur ein Teil des n-Draht-Bussystems durch die Schalteinrichtung 28 schaltbar sein, also nur m Schaltelemente mit m < n vorhanden sein. So könnte beispielsweise ein gemeinsames Bezugspotential nicht schaltbar sein, also z.B. m = n - 1.
Die Schalteinrichtung 28 des zweiten Netzwerkgeräts 2 ist in 3 insbesondere so ausgestaltet, dass sie selbstleitend ist, d.h. dass sie aktiv zum Öffnen bzw. Trennen einer elektrischen Verbindung veranlasst werden muss. Dies hat den Vorteil, dass die Schalteinrichtung 28 im Falle eines nicht betriebsfähigen zweiten Netzwerkgeräts 2 stets einen geschlossenen Zustand einnimmt, ohne dass es dazu einer Ansteuerung der Schalteinrichtung 28 bedarf. Dadurch kommt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussports 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 zustande, welche eine direkte Kommunikation zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 ermöglicht. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung 28 wenigstens ein halbleiterbasiertes Schaltelement umfassen, wobei beispielhaft beide Schaltelemente der in 3 gezeigten Schalteinrichtung 28 als halbleiterbasierte Schaltelemente ausgebildet sind. In Ergänzung dazu, oder in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform auch alternativ dazu, ist die Steuerungseinheit 27 der 3 vorteilhafterweise dazu eingerichtet, die Schalteinrichtung 28 zum Öffnen zu veranlassen, und zwar insbesondere mittels eines an die Schalteinrichtung 28 gesendeten Steuersignals 29, wie in 3 durch den gestrichelten Pfeil dargestellt. Ist das zweite Netzwerkgerät 2, und somit auch dessen Steuerungseinheit 27, betriebsfähig, so ist die Steuerungseinheit 27 in 3 dazu eingerichtet, ein Steuersignal 29 an die Schalteinrichtung 28 zu senden, welches die Schalteinrichtung 28 zum Öffnen bzw. Trennen einer elektrischen Verbindung veranlasst.
Befindet sich die Schalteinrichtung 28 in einem geöffneten Zustand, sodass keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 besteht oder die Verbindung hochimpedant ist, können Daten von dem ersten Netzwerkgerät 1 über das zweite Netzwerkgerät 2 unter Beteiligung der Sende- und Empfangseinheit 23 bzw. von deren Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 und der Steuerungseinheit 27 an das dritte Netzwerkgerät 3 weitergeleitet werden, wie dies hinsichtlich 2 beschrieben wurde. Das Netzwerk 10 kann somit wie vorgesehen und entsprechend der verwendeten Netzwerktopologie betrieben werden, wobei von dem Netzwerkgerät 1 gesendete Daten über Punkt-zu-Punkt Verbindungen bis zumindest zu dem dritten Netzwerkgerät 3 übertragen werden. Ist hingegen das zweite Netzwerkgerät 2 inaktiv, z.B. aufgrund eines Defekts oder aufgrund eines Abschaltens des zweiten Netzwerkgeräts 2, so kann die Steuerungseinheit 27 kein Steuersignal 29 mehr an die Schalteinrichtung 28 senden, woraufhin die Schalteinrichtung 28 in den selbstleitenden Zustand wechselt. Wie zuvor beschrieben, wird eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussport 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 hergestellt, sodass auch weiterhin Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3, nun aber direkt, d.h. ohne aktive Beteiligung des zweiten Netzwerkgeräts 2 an der Datenübermittlung, ausgetauscht werden können.
Das zweite Netzwerkgerät 2 des Netzwerks 10 ist somit zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 in wenigstens einem Betriebsmodus betreibbar, wobei dieser Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung 28 in einem geschlossenen Zustand befindet. Dieser Betriebsmodus kann auch Bypass-Modus genannt werden, da während dieses Betriebsmodus eine Überbrückung des zweiten Netzwerkgeräts 2 stattfindet. Dennoch kann bei Bedarf in diesem Betriebszustand das zweite Netzwerkgerät 2 ebenfalls an der Kommunikation zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 über die Beteiligung der Sende- und Empfangseinheit 23 teilnehmen, sofern das zweite Netzwerkgerät 2 betriebsfähig ist. Ferner ist das zweite Netzwerkgerät 2 gemäß 3 zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 in zwei Betriebsmodi betreibbar, wobei der weitere Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung 28 in einem geöffneten Zustand befindet. Wie eingangs erwähnt, ist das Netzwerk 10 insbesondere zum bidirektionalen Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 eingerichtet.
Je nach Bussystem, Taktfrequenz und PHY kann es sinnvoll oder sogar notwendig sein, dass zumindest das zweite Netzwerkgerät 2 zumindest ein weiteres Schaltelement umfasst, sodass beispielsweise bei zu übertragenden Signalen mit hohen Frequenzen eine Terminierung des Busses mithilfe von zumindest diesem einen weiteren Schaltelement erfolgen kann. Daher umfasst das zweite Netzwerkgerät 2 des erfindungsgemäßen Netzwerks 10 bzw. das erfindungsgemäße Netzwerkgerät 2 insbesondere zumindest ein ansteuerbares Schaltelement, welches in einer Reihenschaltung mit einem Abschlusswiderstand zwischen allen Anschlusspins wenigstens eines des ersten und zweiten Anschlussports des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet ist. Vorzugsweise ist dieses zumindest eine Schaltelement selbstsperrend, wobei die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Schaltelement zum Schließen zu veranlassen. Im Ausführungsbeispiel der 3 umfasst das zweite Netzwerkgerät 2 beispielhaft ein erstes, in Reihe mit einem ersten Abschlusswiderstand 37 geschaltetes ansteuerbares Schaltelement 34, wobei diese Reihenschaltung zwischen den zwei Anschlusspins 21A, 21B des ersten Anschlussports 21 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet ist, und zudem ein zweites, in Reihe mit einem zweiten Abschlusswiderstand 38 geschaltetes ansteuerbares Schaltelement 35, wobei diese Reihenschaltung zwischen den zwei Anschlusspins 22A, 22B des zweiten Anschlussports 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet ist. Die beiden Schaltelemente 34, 35 sind in 3 selbstsperrend, d.h. sie müssen aktiv zum Schließen bzw. Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung veranlasst werden. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist die Steuerungseinheit 27 dazu eingerichtet, die beiden Schaltelemente 34, 35 jeweils zum Schließen zu veranlassen, und zwar entweder gleichzeitig oder auch unabhängig voneinander. Insbesondere kann die Steuerungseinheit 27 ein Steuersignal an die jeweiligen Schaltelemente 34, 35 senden, welches die Schaltelemente 34, 35 jeweils zum Schließen veranlasst. Stellt die Steuerungseinheit 27 z.B. fest, dass eine Terminierung des Busses bzw. des Bussystems 40 notwendig ist, beispielsweise indem die von der Steuerungseinheit 27 empfangenen Signale eine vorbestimmte Frequenz überschreiten und/oder wenn dies grundsätzlich notwendig ist, um einen zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, so kann sie die Schaltelemente 34, 35 aktiv zum Schließen veranlassen. Ist das zweite Netzwerkgerät 2 und somit auch dessen Steuerungseinheit 27 hingegen nicht betriebsfähig bzw. inaktiv, gehen die zwei Schaltelemente 34, 35 in den selbstsperrenden bzw. geöffneten Zustand über, da sie von der Steuerungseinheit 27 kein Steuerungssignal zum Schließen erhalten. Der in Reihe zu einem jeweiligen Schaltelement 34, 35 geschaltete Abschlusswiderstand 37, 38, auch Terminierungswiderstand genannt, ist dann inaktiv, sodass eine Terminierung des Bussystems 40 über das erste Netzwerkgerät 1 und das dritte Netzwerkgerät 3 erfolgen kann.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Netzwerkgeräts, und zwar des zweiten Netzwerkgeräts 2', innerhalb eines Netzwerks 10 sowie zum Betreiben des Netzwerks 10 gemäß einer zu 3 alternativen, zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das zweite Netzwerkgerät 2' weist gemäß 4 eine Sende- und Empfangseinheit 23' auf, welche im Unterschied zu dem in 3 gezeigten zweiten Netzwerkgerät 2 lediglich aus einer einzigen Sende- und Empfangskomponente 26 aufgebaut ist. Dies hat u.a. den Vorteil, dass Kosten aufgrund des Fehlens einer zweiten Sende- und Empfangskomponente gespart werden können. Zudem besitzt die Schalteinrichtung 28' des zweiten Netzwerkgeräts 2' gemäß 4 im Gegensatz zu der Schalteinrichtung 28 aus 3 mehrere, und zwar zwei, Schaltkomponenten 28a, 28b, mit denen die Sende- und Empfangskomponente 26 wahlweise an den ersten Anschlussport 21, an den zweiten Anschlussport 22 oder an den ersten und zweiten Anschlussport 21, 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 anschaltbar ist. Der Begriff einer Schaltkomponente ist im Rahmen der Erfindung nicht gleichzusetzen mit dem im Rahmen der Erfindung verwendeten Begriff eines Schaltelements. Während eine Schaltkomponente im Rahmen der Erfindung ein Trennen der elektrischen Verbindung eines gesamten Busses einschließlich seiner bis zu n Busleitungen bewirken kann, ist ein Schaltelement im Rahmen der Erfindung dazu ausgelegt, ein Trennen der elektrischen Verbindung lediglich einer einzigen Busleitung eines Busses zu bewirken. Eine Schaltkomponente umfasst somit im Rahmen der Erfindung zum Trennen der elektrischen Verbindung eines n-Draht-Busses eine Anzahl von bis zu n Schaltelementen.
Die ansteuerbare Schalteinrichtung 28' des in 4 dargestellten zweiten Netzwerkgeräts 2' bzw. die von dieser umfassten Schaltkomponenten 28a, 28b sind, wie auch in 3 der Fall, zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2' angeordnet. Ferner ist die Schalteinrichtung 28' gemäß 4 dazu eingerichtet, im geschlossenen Zustand eine galvanische bzw. elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2' zu bewirken, wobei dies im Ausführungsbeispiel der 4 bedeutet, dass beide Schaltkomponenten 28a, 28b sich jeweils im geschlossenen Zustand befinden müssen. Somit gewährleistet auch das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass ein Austausch von Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 auch dann stattfinden kann, wenn das zweite Netzwerkgerät 2' inaktiv bzw. nicht betriebsfähig ist.
Das erste Netzwerkgerät 1 und/oder das dritte Netzwerkgerät 3 und/oder wenigstens ein weiteres Netzwerkgerät des erfindungsgemäßen Netzwerks 10 kann bzw. können entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät 2 gemäß 3 oder gemäß dem entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät 2' gemäß 4 aufgebaut sein, d.h. eine entsprechende Sende- und Empfangseinrichtung 23, 23', Steuerungseinheit 27 und eine entsprechend dem zweiten Netzwerkgerät 2 oder 2' eingerichtete ansteuerbare Schalteinrichtung 28 oder 28' umfassen.
4 veranschaulicht zumindest implizit das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Netzwerks 10, insbesondere zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dritten Netzwerkgerät 3. Dabei ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung 28' des zweiten Netzwerkgeräts 2' zum direkten Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 in einem Betriebsmodus betrieben wird, welcher als Bypass-Modus bezeichnet werden kann, wobei sich die Schalteinrichtung 28', und zwar gemäß 4 alle Schaltkomponenten 28a, 28b der Schalteinrichtung 28', in diesem Betriebsmodus in einem geschlossenen Zustand befindet, sodass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2' bewirkt wird.
Die Schalteinrichtung 28' bzw. deren Schaltkomponenten 28a, 28b sind gemäß 4 beispielhaft derart ausgebildet, dass sie selbstleitend sind und folglich zum Öffnen bzw. Trennen der elektrischen Verbindung aktiv angesteuert werden müssen. Ferner umfasst jede der Schaltkomponenten 28a, 28b gemäß 4 beispielhaft jeweils ein in jeder der einzelnen Busleitungen des Bussystems 40 integriertes halbleiterbasiertes Schaltelement. Die Steuerungseinheit 27 ist, wie auch in 3, dazu ausgebildet, die Schalteinrichtung 28' zum Öffnen zu veranlassen. Jedoch kann die Steuerungseinheit 27 gemäß 4 jede der Schaltkomponenten 28a, 28b einzeln und getrennt voneinander zum Öffnen veranlassen, indem sie beispielhaft ein entsprechendes Steuersignal 29a, 29b an die jeweilige Schaltkomponente 28a, 28b sendet.
Somit kann das zweite Netzwerkgerät 2' innerhalb des Netzwerks 10 je nach dem jeweiligen Zustand der zwei Schaltkomponenten 28a, 28b grundsätzlich in vier Betriebsmodi betrieben werden. In einem dieser Betriebsmodi, bei dem sich beide Schaltkomponenten 28a, 28b in einem geöffneten Zustand befinden, kann jedoch keinerlei Kommunikation bzw. Austausch von Daten zwischen beliebigen zwei der drei Netzwerkgeräte 1, 2', 3 stattfinden. Ferner kann ein Austausch von Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 in der in 4 gezeigten Ausführungsform nur dann ermöglicht werden, wenn sich beide Schaltkomponenten 28a, 28b zumindest für den Zeitraum einer Datenübertragung in einem geschlossenen und somit elektrisch leitenden Zustand befinden, wie es in einem weiteren der vier Betriebsmodi des zweiten Netzwerkgeräts 2' vorgesehen ist. In den zwei weiteren Betriebsmodi befindet sich jeweils nur eine der Schaltkomponenten 28a, 28b in einem geschlossenen Zustand, während sich die jeweils andere der Schaltkomponenten 28a, 28b in einem geöffneten Zustand befindet. Demzufolge kann ein Austausch von Daten nur zwischen dem zweiten Netzwerkgerät 2' und dem ersten Netzwerkgerät 1 (Schaltkomponente 28a geschlossen, Schaltkomponente 28b geöffnet) oder aber zwischen dem zweiten Netzwerkgerät 2' und dem dritten Netzwerkgerät 3 (Schaltkomponente 298a geöffnet, Schaltkomponente 28b geschlossen) stattfinden. Das gemäß 4 skizzierte Netzwerk 10 ist entsprechend dem in 3 skizzierten Netzwerk 10 ferner ebenfalls beispielhaft zum bidirektionalen Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät 1 und dem dritten Netzwerkgerät 3 eingerichtet.
Das erfindungsgemäße Netzwerk 10 kann gemäß einer nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform auch eine Anzahl von weiteren Netzwerkgeräten umfassen, welche jeweils entsprechend der für das Netzwerk 10 verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind und welche insbesondere im laufenden Betrieb des Netzwerks 10 an das Netzwerk 10 anschaltbar sind. So können in den Ausführungsbeispielen der 3 und der 4 jeweils wenigstens ein weiteres Netzwerkgerät mit dem zweiten Anschlussport 12 des ersten Netzwerkgeräts 1 und/oder wenigstens ein weiteres Netzwerkgerät mit dem zweiten Anschlussport 32 des dritten Netzwerkgeräts 3 verbunden sein oder im laufenden Betrieb verbunden werden (siehe 1 hinsichtlich der Netzwerktopologie). Ergänzend oder alternativ dazu kann wenigstens das zweite Netzwerkgerät 2, 2', insbesondere jedes einzelne Netzwerkgerät des Netzwerks 10, wenigstens drei Anschlussports umfassen, auch wenn dies in den Figuren nicht gezeigt ist. Auch kann das Netzwerk 10 anstelle der vorwiegend beschriebenen Ausführungsform eines 2-Draht-Bussystems ein n-Draht-Bussystem mit n ≥ 3 umfassen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung somit ein Netzwerk mit wenigstens drei Netzwerkgeräten, von denen das zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät angeordnete und an das Netzwerk angeschaltete zweite Netzwerkgerät eine ansteuerbare Schalteinrichtung umfasst, und ferner ein solches Netzwerkgerät mit einer ansteuerbaren Schalteinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Netzwerks, wobei ein Austausch von Daten zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät auch bei einem Ausfall, z.B. einem Defekt, des zweiten Netzwerkgeräts aufrechterhalten bleibt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Schalteinrichtung zwischen zwei Anschlussports des zweiten Netzwerkgeräts angeordnet ist und im geschlossenen bzw. leitenden Zustand eine galvanische Verbindung zwischen diesen Anschlussports bewirkt.
Bezugszeichenliste

1: erstes Netzwerkgerät
2, 2': zweites Netzwerkgerät
3: drittes Netzwerkgerät
10: Netzwerk
11: erster Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts
12: zweiter Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts
21: erster Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts
22: zweiter Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts
23, 23 `: Sende- und Empfangseinheit
24: Sende- und Empfangskomponente
25: Sende- und Empfangskomponente
26: Sende- und Empfangskomponente
27: Steuerungseinheit
28, 28`: Schalteinrichtung
28a: Schaltkomponente
28b: Schaltkomponente
29: Steuersignal
29a: Steuersignal
29b: Steuersignal
31: erster Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts
32: zweiter Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts
34: Schaltelement
35: Schaltelement
36: Schaltelement
37: Abschlusswiderstand
38: Abschlusswiderstand
39: Abschlusswiderstand
40: Bussystem

Claims

Netzwerk (10) umfassend wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät (1, 2, 2', 3), die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk (10) verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind, wobei jedes einzelne Netzwerkgerät (1, 2, 2', 3) wenigstens zwei Anschlussports (11, 12, 21, 22, 31, 32) aufweist, sodass ein erster Anschlussport (11) des ersten Netzwerkgeräts (1) mit einem ersten Anschlussport (21) des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') verbunden ist und ein zweiter Anschlussport (22) des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') mit einem ersten Anschlussport (31) des dritten Netzwerkgeräts (3) verbunden ist, und wobei das zweite Netzwerkgerät (2, 2') eine Sende- und Empfangseinheit (23, 23') und eine mit der Sende- und Empfangseinheit (23, 23') in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinheit (27) zum Steuern einer Übertragung von Daten aufweist und die Sende- und Empfangseinheit (23, 23') zum Empfangen von von dem ersten Netzwerkgerät (1) gesendeten Daten, zum Weiterleiten dieser Daten an die Steuerungseinheit (27) und zum Senden von von der Steuerungseinheit (27) empfangenen Daten an das dritte Netzwerkgerät (3) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Netzwerkgerät (2, 2') ferner eine ansteuerbare Schalteinrichtung (28, 28') umfasst, welche zwischen dem ersten Anschlussport (21) und dem zweiten Anschlussport (22) des zweiten Netzwerkgeräts (2) angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung (28, 28') eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport (21) und dem zweiten Anschlussport (22) des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') zu bewirken.
Netzwerk (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (28, 28') selbstleitend ist und insbesondere wenigstens ein halbleiterbasiertes Schaltelement umfasst, und/oder die Steuerungseinheit (27) dazu eingerichtet ist, die Schalteinrichtung (28, 28') zum Öffnen zu veranlassen, und zwar insbesondere mittels eines an die Schalteinrichtung (28, 28') gesendeten Steuersignals (29).
Netzwerk (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Netzwerkgerät (2, 2') zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät (1) und dem dritten Netzwerkgerät (3) in wenigstens einem Betriebsmodus betreibbar ist, wobei dieser Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung (28, 28') in einem geschlossenen Zustand befindet, wobei das zweite Netzwerkgerät (2) zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät (1) und dem dritten Netzwerkgerät (3) insbesondere in zwei Betriebsmodi betreibbar ist und der weitere Betriebsmodus dadurch definiert ist, dass sich die Schalteinrichtung (28) in einem geöffneten Zustand befindet, und/oder das Netzwerk (10) zum bidirektionalen Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät (1) und dem dritten Netzwerkgerät (3) eingerichtet ist.
Netzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sende- und Empfangseinheit (23) aus mehreren getrennten Sende- und Empfangskomponenten (24, 25) aufgebaut ist, und jeweils eine Sende- und Empfangskomponente (24, 25) zwischen dem ersten Anschlussport (21) und der Steuerungseinheit (27) des zweiten Netzwerkgeräts (2) sowie zwischen dem zweiten Anschlussport (22) und der Steuerungseinheit (27) des zweiten Netzwerkgeräts (2) zur Kommunikation zu betreiben ist, oder - wobei die Sende- und Empfangseinheit (23') aus einer einzigen Sende- und Empfangskomponente (26) aufgebaut ist, und die Schalteinrichtung (28') mehrere Schaltkomponenten (28a, 28b) besitzt, mit denen die Sende- und Empfangskomponente (26) wahlweise an den ersten Anschlussport (21), an den zweiten Anschlussport (22) oder an den ersten und zweiten Anschlussport (21, 22) des zweiten Netzwerkgeräts (2') anschaltbar ist, wobei jede einzelne Sende- und Empfangskomponente (24, 25, 26) der Sende- und Empfangseinheit (23, 23') insbesondere einen Transceiver oder einen PHY umfasst.
Netzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Netzwerk (10) ein Bussystem (40), insbesondere ein als Daisy-Chain Topologie ausgeführtes n-Draht-Bussystem, umfasst, an welches wenigstens das erste, das zweite und das dritte Netzwerkgerät (1, 2, 2', 3) angeschlossen sind, wobei das Bussystem (40) bevorzugt ein 2-Draht-Bussystem ist und jeder der wenigstens zwei Anschlussports (11, 12, 21, 22, 31, 32) eines jeweiligen Netzwerkgeräts (1, 2, 2', 3) zwei Anschlusspins (21A, 21B, 22A, 22B) besitzt.
Netzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Netzwerkgerät (2, 2') ferner zumindest ein ansteuerbares Schaltelement (34, 35, 36) umfasst, welches in einer Reihenschaltung mit einem Abschlusswiderstand (37, 38, 39) zwischen allen Anschlusspins (21A, 21B, 22A, 22B) wenigstens eines des ersten und zweiten Anschlussports (21, 22) des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') angeordnet ist.
Netzwerk (10) gemäß Anspruch 6, wobei das zumindest eine Schaltelement (34, 35) selbstsperrend ist und wobei die Steuerungseinheit (27) dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Schaltelement (34, 35) zum Schließen zu veranlassen.
Netzwerk (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Netzwerk (10) eine Anzahl von weiteren Netzwerkgeräten umfasst, welche insbesondere im laufenden Betrieb des Netzwerks (10) an das Netzwerk anschaltbar sind, und/oder wobei wenigstens das zweite Netzwerkgerät (2, 2'), insbesondere jedes einzelne Netzwerkgerät des Netzwerks (10), wenigstens drei Anschlussports umfasst.
Netzwerkgerät (2, 2'), welches zum Betreiben als zweites Netzwerkgerät (2, 2') innerhalb eines Netzwerks (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8 eingerichtet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8, insbesondere zum Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät (1) und dritten Netzwerkgerät (3), wobei die Schalteinrichtung (28, 28') des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') zum direkten Austausch von Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät (1) und dem dritten Netzwerkgerät (1) in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem sich die Schalteinrichtung (28, 28'), insbesondere alle Schaltkomponenten (28a, 28b) der Schalteinrichtung (28`), in einem geschlossenen Zustand befindet, sodass eine galvanische Verbindung zwischen dem ersten Anschlussport (21) und dem zweiten Anschlussport (22) des zweiten Netzwerkgeräts (2, 2') bewirkt wird.