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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkes umfassend wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät, die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind, ein hierzu entsprechend eingerichtetes Netzwerkgerät sowie ein entsprechend eingerichtetes Netzwerk mit wenigstens drei von Netzwerkgerätes.
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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.
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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. Ersichtlicher Weise können sich jedoch z.B. auch unerwünschte Latenzen (Zeitverzögerungen) bei einem solchen Netzwerk in Bezug auf die Signalübertragung insgesamt einstellen.
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Ferner können aber auch Signale bzw. Daten zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät über das in dem Bussystem zwischen diesen angeordnete zweite Netzwerkgerät nur ausgetauscht werden, solange das zweite Netzwerkgerät angeschaltet und vollständig, wie oben beschrieben, betriebsfähig ist. Ist das zweite Netzwerkgerät jedoch nicht derart betriebsfähig, beispielsweise auch 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.
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Vor dem Hintergrund der vorgenannten Nachteile stellt sich die vorliegende Erfindung zumindest die Aufgabe, einen Weg aufzuzeigen, mit welchem die Kommunikation bzw. der Austausch von Daten über wenigstens drei Netzwerkgeräte innerhalb eines Netzwerks hinweg möglichst flexibel an unterschiedliche Anwendungsfälle angepasst werden.
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Die Lösung der vorliegenden Erfindung ist durch Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche wiedergegeben. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der der Unteransprüche.
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Dementsprechend betrifft zumindest eine Lösung gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkes umfassend wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät, die jeweils entsprechend einer für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind. Hierbei wird davon ausgegangen, dass jedes einzelne Netzwerkgerät eine Sende- und Empfangseinheit, eine Steuerungseinheit und wenigstens zwei Anschlussports aufweist, 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. Gemäß Erfindung ist nun vorgesehen, dass beim Betreiben des Netzwerkes wenigstens eines der Netzwerkgeräte, zweckmäßige eine Mehrzahl der Netzwerkgeräte, insbesondere jedes der wenigstens drei Netzwerkgeräte, in zwei verschiedenen Betriebszuständen betrieben werden kann, wobei in einem ersten Netzwerkgerät-Betriebszustand ein lediglich serieller Kommunikationsweg zwischen wenigstens einem von dessen ersten und zweiten Anschlussports, dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit aufgebaut wird und in einem zweiten Netzwerkgerät-Betriebszustand ein serieller Kommunikationsweg zwischen dessen erstem Anschlussport und dessen zweitem Anschlussport aufgebaut wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht folglich ein Umschalten bzw. Wechseln zwischen zwei Betriebsmodi beim Betreiben eines Netzwerkes und damit einen Austausch von Daten bzw. eine Weitergabe von Signalen zwischen einzelnen Netzwerkgeräten, insbesondere auch zwischen dem ersten Netzwerkgerät und dem dritten Netzwerkgerät, zumindest innerhalb eines Teils des Netzwerkes, welches ein solches in den beiden Betriebszuständen betreibbares Netzwerkgerät umfasst, quasi in Art eines Daisy-Chain Modus oder wahlweise in Art eines Bypass-Modus.
Dies eröffnet ein hohes, vielseitiges Maß an Flexibilität für unterschiedliche Anwendungsfälle auch während des Betriebs eines bestehenden Netzwerks, z.B. in Folge einer durch die unterschiedlichen Betriebsmodi erzielbaren Erhöhung der Geschwindigkeit bzw. Verringerung der Latenz, Bildung von „Teilnetzen“, Erkennung der Topologie und oder Hot-Plug-Fähigkeit oder weitgehenden Aufrechterhaltung des Netzwerkbetriebes auch bei Ausfall bzw. nicht mehr vollständiger Betriebsfähigkeit eines in der Netzwerktopologie zwischen zwei Netzwerkgeräten angeordneten dritten Netzwerkgeräts. Die Erhöhung der Geschwindigkeit bzw. Verringerung der Latenz und/oder die, Bildung von „Teilnetzen“ kann hierbei insbesondere mittels des zweiten Betriebszustands bewirkt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Betreiben des Netzwerkes mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten im einem solchen zweiten Betriebszustand, vom seriellen Kommunikationsweg zwischen dem erstem Anschlussport und zweitem Anschlussport wenigstens eines dieser im zweiten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte ein Kommunikationsabzweig zu dessen Sende- und Empfangseinheit sowie dessen Steuerungseinheit aufrechterhalten wird. Hierdurch kann für dieses Netzwerkgerät weiterhin sichergestellt werden, dass es alles „hören“ kann, was zwischen seinem ersten Anschlussport und zweiten Anschlussport an Daten ausgetauscht wird bzw. an Signalen weitergeben wird. Darüber hinaus kann sich das Netzwerkgerät selbst an diesem Austausch bzw. der Weitergabe beteiligen und also auch „sprechen“.
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Ergänzend oder alternativ hierzu ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Betreiben des Netzwerkes mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten im ersten Betriebszustand, bei wenigstens einem dieser im ersten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte ein lediglich serieller Kommunikationsweg sowohl zwischen dessen erstem Anschlussport, dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit als auch zwischen dessen zweitem Anschlussport, dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit aufgebaut wird. Hierdurch kann durch dieses Netzwerkgerät bevorzugt die Erkennung einer Netzwerktopologie, insbesondere durch die Möglichkeit des Erkennens direkt benachbart zu diesem Netzwerkgerät angeschalteter Netzwerkgeräte und/oder einer Hot-Plug-Fähigkeit, d.h. des „Suchens“ am Rand eines Netzwerks, z.B. am Ende einer Kettenanordnung von Netzwerkgeräten, nach neuen Netzwerkgeräten, welches bevorzugt kontinuierlich oder zyklisch durchgeführt werden kann, und zwar gegebenenfalls bei zusätzlicher dezentraler Speicherung von Geräte-Information eines gefundenen Nachbar-Netzwerkgerätes, insbesondere dessen Konfigurationen, zur Schaffung der Möglichkeit eines dezentralen Backups für dieses Nachbar-Netzwerkgerät. Aber auch das Bilden von „Teilnetzwerken“, insbesondere „Teilbussen“ wird hierdurch ermöglicht, um beispielsweise auch die Reichweite eines Netzwerks insgesamt zu erhöhen, bei dennoch geringer Latenz.
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Bei einer hierzu ergänzenden oder alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, beim Betreiben des Netzwerkes mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten im ersten Betriebszustand, bei jeweils nur bei maximal einem dieser im ersten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte ein lediglich serieller Kommunikationsweg nur zwischen einem von dessen ersten und zweiten Anschlussports, dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit aufgebaut und ein Kommunikationsweg zum jeweils anderen Anschlussport unterbrochen wird. Der Aufbau eines Netzwerkgerätes kann hierfür vereinfacht werden und dennoch bis auf die Bildung von „Teilnetzwerken“, insbesondere „Teilbussen“, für die vorerwähnten Möglichkeiten der Flexibilisierung eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Netzwerkgerät, welches vorteilhafter Weise insbesondere innerhalb des voraufgezeigten Verfahrens zum Betreiben eines Netzwerks als ein Netzwerk einsetzbar ist, das in den voraufgezeigten zwei Betriebszuständen betreibbar ist. Entsprechend umfasst dieses wenigstens zwei Anschlussports, sodass ein erster Anschlussport mit einem Anschlussport eines zweiten Netzwerkgeräts und ein zweiter Anschlussport mit einem Anschlussport eines dritten Netzwerkgeräts verbindbar ist, sowie eine Steuerungseinheit zum Steuern einer Übertragung von Daten, eine Sende- und Empfangseinheit zum Empfangen und Weiterleiten von an einem Anschlussport eingehenden Daten und zum Weiterleiten an und Senden über einen Anschlussport von ausgehenden Daten, sowie eine Schalteinrichtung. Zum Umschalten zwischen den zwei verschiedenen Betriebszuständen ist ferner eine Schalteinrichtung umfasst, mittels welcher in dem ersten Betriebszustand ein lediglich serieller Kommunikationsweg zwischen wenigstens einem Anschlussport, der Sende- und Empfangseinheit und der Steuerungseinheit geschaltet ist und in einem zweiten Betriebszustand des Netzwerkgerätes mittels der Schalteinrichtung ein serieller Kommunikationsweg zwischen dem ersten Anschlussport und dem zweitem Anschlussport geschaltet ist.
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Das Netzwerkgerät ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ferner zur Nutzung eines Protokolls zur Nachbarschaftserkennung eingerichtet sowie, um beim Betreiben im ersten Betriebszustand mittels des Protokolls zur Nachbarschaftserkennung Geräte-Information mit einem benachbart an das Netzwerk angeschalteten, zur Nutzung des Protokolls zur Nachbarschaftserkennung eingerichteten Netzwerkgerät auszutauschen, und/oder ist mit zumindest einem ansteuerbaren Schaltelement versehen, und zwar zum optionalen Zwischenschalten eines Abschlusswiderstandes zwischen alle Anschlusspins zumindest eines der Anschlussports.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen und einhergehende Vorteile entsprechen im Wesentlich den in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren voraufgezeigten.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch ein Netzwerk, mit wenigstens drei solchen Netzwerkgeräten, die entsprechend einer für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie angeschaltet sind, 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.
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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.
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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 sein können. 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.
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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.
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Der in 2 gezeigte Aufbau des Netzwerks 10 hat jedoch z.B. 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. Außerdem ist es ersichtlich, dass sich Zeitverzögerungen (Latenzen) einstellen, da alle Signale bzw. Daten von allen Netzwerkgeräten, die zwischen dem ersten und dem dritten Netzwerkgerät 1, 3 übertragen werden, je nach Übertragungsrichtung, d.h. zunächst eingehend über die Anschlusspins 21A, 21B des ersten Anschlussports 21 oder über die Anschlusspins 22A, 22B des zweiten Anschlussports 22, von der Sende- und Empfangskomponente 24 oder 25 empfangen, dann an die Steuerungseinheit 27 des zweiten Netzwerkgeräts 2 weitergeleitet und gegebenenfalls von der Steuerungseinheit 27 verarbeitet werden, bevor sie über die Sende- und Empfangskomponente 25 bzw. 24 sowie über die zwei Anschlusspins des jeweils anderen Anschlussports 22 oder 21 des zweiten Netzwerkgeräts 2 an das mit diesem Anschlussport verbundene nächste Netzwerkgerät 3 bzw. 1 weitergeleitet werden.
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Ein wesentlicher Kerngedanke dieser Erfindung ist es daher, insbesondere den zuvor beschriebenen Nachteil auszuräumen und die Kommunikation bzw. der Austausch von Daten über wenigstens drei Netzwerkgeräte innerhalb eines Netzwerks hinweg möglichst flexibel an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen zu können.
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Ein entsprechendes erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betreffend das Betreiben eines Netzwerks 10, welches ein erstes, zweites und drittes Netzwerkgerät 1, 2, 3 umfasst, die entsprechend der für das Netzwerk 10 verwendeten Netzwerktopologie eingerichtet sind, und betreffend ein Netzwerkgerät, welches vorteilhafter Weise insbesondere innerhalb eines solchen Verfahrens als ein Netzwerk 1, 2 oder auch 3 einsetzbar ist, sowie betreffend ein Netzwerk mit wenigstens drei solchen Netzwerkgeräten, die entsprechend der für das Netzwerk verwendeten Netzwerktopologie angeschaltet sind, sodass der erste Anschlussport des ersten Netzwerkgeräts 1 mit dem ersten Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts 2 verbunden ist und der zweite Anschlussport des zweiten Netzwerkgeräts 2 mit dem ersten Anschlussport des dritten Netzwerkgeräts 3 verbunden ist, ist am Beispiel eines solchen zweiten Netzwerkgeräts 2 innerhalb des Netzwerks 10 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.
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Ein Unterschied der in 3 gezeigten Ausführungsform gegenüber der in 2 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass das zweite Netzwerkgerät 2 ferner eine Schalteinrichtung 28, insbesondere eine ansteuerbare Schalteinrichtung umfasst, die zweckmäßig zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweiten Anschlussport 22 des zweiten Netzwerkgeräts 2 angeordnet ist. Das Netzwerkgerät 2 ist hierbei zum Betreiben eines Netzwerks 10 eingerichtet mittels der Schalteinrichtung 28 zwischen einem ersten Betriebszustand, bei welchem ein lediglich serieller Kommunikationsweg zwischen wenigstens einem der Anschlussports, der Sende- und Empfangseinheit 23 und der Steuerungseinheit 27 geschaltet ist, und einem zweiten Betriebszustand umzuschalten, bei welchem ein serieller Kommunikationsweg zwischen dem ersten Anschlussport 21 und dem zweitem Anschlussport 22 geschaltet ist.
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Im dargestellten Beispiel gemäß 3 ist im ersten Betriebszustand ein solcher lediglich serieller Kommunikationsweg zweckmäßig sowohl zwischen dem erstem Anschlussport 21, der Sende- und Empfangseinheit 23, d.h. insbesondere der Sende- und Empfangskomponente 24, und der Steuerungseinheit 27 als auch zwischen dem zweitem Anschlussport 22, der Sende- und Empfangseinheit 23, d.h. insbesondere der Sende- und Empfangskomponente 25, und der Steuerungseinheit 27 geschaltet. Insofern ist es bei der in 3 gezeigten Ausführungsform zweckmäßig, wenn die Sende- und Empfangseinheit 23 aus mehreren getrennte Sende- und Empfangskomponenten aufgebaut ist, und somit jeweils eine der Sende- und Empfangskomponenten zwischen dem erstem Anschlussport 21 und der Steuerungseinheit 27 bzw. zwischen dem zweiten Anschlussport 22 und der Steuerungseinheit 27 zur Kommunikation betreibbar ist.
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Zweckmäßig ist beim einem bevorzugten Betreiben des Netzwerkes mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten im ersten Betriebszustand, wenigstens ein Netzwerkgerät entsprechend zu dem am Beispiel von 3 aufgezeigten Netzwerkgerät 2 eingerichtet, dass sowohl zwischen dem erstem Anschlussport, der Sende- und Empfangseinheit und der Steuerungseinheit als auch zwischen dem zweiten Anschlussport, der Sende- und Empfangseinheit und der Steuerungseinheit jeweils ein lediglich serieller Kommunikationsweg aufgebaut werden kann. Neben dem zweiten Netzwerkgerät 2 können folglich 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.
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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 somit zumindest implizit in 3 veranschaulicht.
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Für das Betreiben des Netzwerks mit einem im ersten Betriebszustand befindlichen Netzwerkgerät 2 befindet sich somit die Schalteinrichtung 28 in einem geöffneten Zustand und von dem ersten Netzwerkgerät 1 gesendete Daten werden 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.
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Für das Betreiben im zweiten Betriebszustand, ist die Schalteinrichtung 28 zweckmäßig eingerichtet, zum Einrichten eines seriellen Kommunikationswegs zwischen dem ersten Anschlussport 21und zweiten Anschlussport 22 eine galvanische Verbindung, d.h. eine elektrisch leitende Verbindung, zwischen beiden Anschlussports des Netzwerkgeräts 2 zu bewirken. Dieser zweite Betriebsmodus kann auch als Bypass-Modus bezeichnet werden, da in diesem Betriebsmodus eine Überbrückung des zweiten Netzwerkgeräts 2 erfolgt. Damit wird zum Einen 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 die 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.
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Durch die Möglichkeit des Umschaltens von dem ersten in den zweiten Betriebszustand beim Betreiben des Netzwerkes 10 kann folglich eine virtuell andere Bustopologie aufgebaut werden, da von einem ersten Betriebszustand in Art eines Daisy-Chain Modus in einen zweiten Betriebszustand in Art eines Bypass-Modus umgeschaltet werden kann. Wenn man sich vorstellt, dass das zweite Netzwerkgerät aus 3 in dem zweiten Betriebszustand betrieben wird und die Sende- und Empfangseinheit 23, bzw. wenigstens eine der gemäß 3 von der Sende- und Empfangseinheit 23 umfassten Sende- und Empfangskomponenten 24, 25 aktiviert wird, bleibt oder ist, sowie , und grundsätzlich auch die Steuerungseinheit 27 betriebsfähig ist, hat sich die Topologie nicht nur von einer Art Daisy-Chain Modus zu einer Art Bypass-Modus geändert, sondern das das zweite Netzwerkgerät 2 „parallel“ zu den Netzwerkgeräten 1 und 3 geschaltet ist und somit auch alles hören" kann, was zwischen seinem ersten Anschlussport und zweiten Anschlussport an Daten ausgetauscht wird bzw. an Signalen weitergeben wird. Darüber hinaus kann sich das Netzwerkgerät 2 selbst an diesem Austausch bzw. der Weitergabe beteiligen und also auch „sprechen“. Wenn also beim Betreiben des Netzwerkes 10 mit wenigstens einem Netzwerk im zweiten Betriebszustand, insbesondere beim Betreiben des Netzwerkes 10 mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten im zweiten Betriebszustand, vom seriellen Kommunikationsweg zwischen dem erstem Anschlussport und zweitem Anschlussport wenigstens eines dieser im zweiten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte, wie z.B. das bei 3 gezeigte Netzwerkgerät 2, ein Kommunikationsabzweig zu dessen Sende- und Empfangseinheit 23 sowie dessen Steuerungseinheit 27 aufrechterhalten wird, können dadurch können aber auch Signale und Daten, z.B. Nachrichten, direkt und ohne Latenz aus Richtung eines in der Topologie vorgeschalteten Netzwerkgeräts in Richtung eines nachgeschalten Netzwerkgeräts 3 geleitet werden, wodurch sich die Geschwindigkeit erhöhen kann. D.h. gemäß 3 können Signale und Daten, z.B. Nachrichten, direkt und ohne Latenz aufgrund von Netzwerkgerät 2 aus Richtung von Netzwerkgerät 1 in Richtung von Netzwerkgerät 3, und umgekehrt, geleitet werden.
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Eine solche Ausführungsform der Erfindung kann insofern noch weitergebildet sein, als dass man bei einer Vielzahl von Netzwerkgeräten, insb. Busteilnehmern, sogenannte Teilnetzwerke oder insbesondere auch Teilbusse bilden kann. So kann beispielsweise bei einer Topologie, bei welcher erfindungsgemäß eingerichtete Netzwerkgeräte in einer Reihe nacheinander an das Netzwerk angeschaltet sind, ein innerhalb dieser Reihe angeschaltetes Netzwerkgeräte dauerhaft im ersten Betriebszustand betrieben werden, sodass diese Reihe von angeschalteten Netzwerkgeräten in zwei Teilnetze, insbesondere Teilbusse, aufgetrennt wird.
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So kann z.B. bei einer Daisy-Chain von zehn Netzwerkgeräten und insbesondere unter Verweis auf die Ausführungsform nach 3, das fünfte Netzwerkgeräte dauerhaft seine Schalteinrichtung 28 öffnen, die Sende- und Empfangseinheit 23, also z.B. beide Sende- und Empfangskomponenten 24 und 25 aktivieren und somit die aus zehn Netzwerkgeräten aufgebaute Reihe wiederum in 2 Teilnetze, insbesondere Teilbusse, auftrennen, wobei in diesem Beispiel dann das fünfte Netzwerkgerät zu beiden Teilnetzen, insbesondere Teilbussen zugerechnet werden kann.
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Innerhalb solcher Teilnetze, insbesondere Teilbusse kann dann bevorzugt vorgesehen sein, dass dann beispielsweise alle Netzwerkgerät wieder im zweiten Betriebszustand betrieben werden und dennoch wieder alles hören und untereinander auch wieder schnell kommunizieren. Lediglich das „Weiterleiten“ von einem Teilnetz zum anderen Teilnetz, insbesondere von einem Teilbus zum anderen Teilbus, geschieht über die Steuerungseinheit 27 des Netzwerkgerätes, welches im ersten Betriebszustand betrieben wird. Dort entsteht somit ein wenig Latenz, aber diese gibt es nur einmal im Vergleich zu beispielsweise 8-mal, wenn in einer Reihe von zehn nacheinander an das Netzwerk angeschalteten Netzwerkgeräten, das erste Netzwerkgeräte an das zehnte Netzwerkgerät im Falle einer kompletten Daisy Chain übermitteln müsste, da hier alle zwischen diesen in reihe geschalteten weiteren Netzwerkgeräte jeweils die Signal oder Daten, insbesondere Nachrichten, zunächst empfangen, verarbeiten und dann wieder weiterleiten müssten.
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Alternativ kann hier auch zur Entlastung der Teilnetze, insbesondere Teilbusse, das im ersten Betriebszustand betriebene Netzwerkgerät auch als eine Art Gateway weitergebildet werden, d.h. der Signal- bzw. Datenfluss wird beobachtet und ggf. nicht weitergeleitet.
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Ein weiterer Vorteil von der Bildung von solchen Teilnetzen, insbesondere Teilbussen, ist es, dass die Reichweite mehr oder weniger beliebig verlängert werden kann, also quasi ein Repeater-Modus bewirkt wird. Wenn beispielsweise die Reichweite einer Strecke auf 100m beschränkt ist, da ansonsten die Signalqualität leiden würde kann durch die Auftrennung bei einem innerhalb dieser Strecke angeschalteten Netzwerkgerät, z.B. des fünften Netzwerkgerätes aus dem obigen Beispiel jedes Teilnetz, insbesondere jeder Teilbus, nunmehr 100m Reichweite haben, die Gesamtreichweite kann in diesem Beispiel dann bei 200m liegen.
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Basierend auf 3, wird dies insbesondere auch unterstützt, wenn zwischen den Anschlusspins 21A, 21B des ersten Anschlussports 21 sowie zwischen den Anschlusspins 22A, 22B des zweiten Anschlussports 22 jeweils angeordneter Abschlusswiderstand 37, 38, auch Terminierungswiderstand genannt zugeschaltet wird, beispielsweise über wenigstens ein ansteuerbares Schaltelement 34, 35. Durch das Zuschalten solcher Abschlusswiderstände 37 und 38 im Netzwerkgerät 2 5 kann das jeweilige Teilnetz, insbesondere der jeweilige Teilbus, dann beendet werden, d.h. z.B. bei 100m, und die Signale werden „aufgefrischt“ und dann erneut am nächsten Teilnetz, insbesondere Teilbus, weitergeleitet. Für einen solchem Repeater-Modus sind ferner verschiedene Kriterien auch zum automatischen Zuschalten solcher oder ähnlicher Abschlusswiderstände denkbar, z.B. ein Grenzwert hinsichtlich einer Bitfehlerrate und/oder eine generelle Anzahl von Netzwerkgeräten für jeweilige Teilnetze, insbesondere Teilbusse.
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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 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.
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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 veranlassen kann.
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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, wird also das Netzwerkgerät 2 im ersten Betriebszustand betrieben, können Daten von dem ersten Netzwerkgerät 1 über das zweite Netzwerkgerät 2 lediglich unter Beteiligung der Sende- und Empfangseinheit 23 bzw. lediglich 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 dort verwendeten Netzwerktopologie im ersten Betriebszustand 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 bevorzugt zumindest 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 ausgetauscht werden können, d.h. das Netzwerkgerät 2 kann zumindest noch immer im zweiten Betriebszustand betrieben werden.
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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. Auch dafür 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 zumindest eines der Anschlussports, d.h. basierend auf 3 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, wie vorstehend bereits aufgezeigt, 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 zweckmäßig 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.
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So ist es insbesondere zu Beginn einer jeweiligen Initialisierungsphase in der Regel äußerst wichtig, dass jedes Netzwerkgerät, insbesondere also Busteilnehmer, seine Funktion und Position innerhalb des Netzwerkes, insbesondere entsprechend der verwendeten Netzwerktopologie, z.B. entlang einer „Kette“ ermitteln kann. Auch hierbei kann zur Erkennung der Topologie das Netzwerkgerät in beiden Betriebszuständen abwechselnd betrieben, bzw. zwischen beiden Betriebszuständen des Netzwerkgerätes umgeschaltet werden kann.
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Insbesondere hierzu ist ein solches Netzwerkgerät jedoch ferner zweckmäßig auch zur Nutzung eines Protokolls zur Nachbarschaftserkennung eingerichtet ist und ferner eingerichtet ist, beim Betreiben zumindest im ersten Betriebszustand mittels des Protokolls zur Nachbarschaftserkennung Geräte-Information mit einem benachbart an das Netzwerk angeschalteten, zur Nutzung des Protokolls zur Nachbarschaftserkennung eingerichteten Netzwerkgerät auszutauschen. Derartige Geräte-Information eines Netzwerkgerätes enthält zweckmäßig eine jeweils eindeutige Identifizierung, wie z.B. eine ID, einen Ordercode o.ä., wodurch ein jeweiliger Gerätetyp bzw. eine jeweilige Netzwerkgeräte-Klasse eindeutig identifiziert werden kann, und kann zweckmäßig ferner bereits dem Netzwerkgerät entsprechend zugewiesene Konfigurationsdaten enthalten. Zwar sind auch andere und/oder weitere, in einer jeweiligen Geräte-Information enthaltene Datensatztypen im Rahmen der Erfindung möglich, allerdings sollte insbesondere aus Gründen der Sicherheit, beispielsweise zur Vermeidung von Konfigurationskonflikten, eine derartige Geräte-Information für ein jeweiliges Netzwerkgerät, einschließlich für ein eventuelles Austausch-Netzwerkgerät, eindeutig sein.
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Anhand einer möglichen Startsequenz von Netzwerkgerät 2 kann dies beispielsweise wie folgt realisiert werden.
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Zunächst ist das Netzwerkgerät 2 unbestromt, wird also im zweiten Betriebszustand betrieben und hat keinen weiteren Einfluss auf das Netzwerk.
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Nach dem Anschalten von Netzwerkgerät 2 schaltet dieses in den ersten Betriebszustand, öffnet also aktiv die Schalteinrichtung 28 und wartet auf eingehende Geräte-Information von Netzwerkgerät 1 und/oder 3.
Wenn Netzwerkgerät 1 und/oder Netzwerkgerät 3 eine jeweilige Geräte-Information an das Netzwerkgerät 2 sendet bzw. senden, kann diese „Nachbar“-Geräte-Information bevorzugt auch in Netzwerkgerät 2 gespeichert und somit dort gesichert werden, Falls über einen Anschlussport keine Geräte-Information empfangen wird, ist dort dementsprechend kein Nachbar-Netzwerkgerät angeschlossen.
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Entsprechend übersendet das Netzwerkgerät 2 seine eigene Geräte-Information an alle benachbart angeschlossenen Netzwerkgeräte 1, 3, welche in bevorzugter Ausführung diese dann als dem Netzwerkgerät 2 zugeordnete „Nachbar“-Geräte-Information speichern und sicher. Falls zweckdienlich oder erforderlich, kann diese eigene Geräte-Information des Netzwerkgerätes 2 aber auch gemäß bevorzugter Ausführung wieder im Netzwerkgerät 2 durch entsprechende Anforderung beim Netzwerkgerät 1 und/oder 3 aber auch wieder dezentral neu hergestellt werden, wenn zuvor das Netzwerkgerät 1 und/oder 3 bereits Geräte-Information, welche zum Netzwerkgerät 2 passt, als „Nachbar“-Geräte-Information des Netzwerkgeräts 2 gespeichert und gesichert hatte. Dies kann insbesondere in dem Fall, dass das Netzwerkgerät 2 ein neues und also Austausch-Netzwerkgerät ist. So kann beispielsweise eine dem zuvor ausgetauschten Netzwerkgerät zugewiesene Konfiguration durch das Nachbar-Netzwerkgerät 1 und/oder Nachbar-Netzwerkgerät 3 dezentral gespeichert und für das Netzwerkgerät 2 wieder für ein Backup bereitgestellt werden kann.
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Jedes Netzwerkgerät kennt in Folge seine Funktion und Position.
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Falls über einen Anschlussport des Netzwerkgerätes 2 keine Geräte-Information empfangen wird, ist dort dementsprechend kein Nachbar-Netzwerkgerät angeschlossen und das Netzwerkgerät 2 wird zweckmäßig im ersten Betriebszustand weiterbetrieben. Für den Fall, dass sowohl Netzwerkgerät 1 und Netzwerkgerät 3 angeschlossen sind und beide Antworten bzw. eine jeweilige Geräte-Information an das Netzwerkgerät 2 senden, kann wahlweise das Netzwerkgerät 2 auch wieder in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet und also in einem Bypass-Modus betrieben werden.
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Durch die vorstehenden beschriebenen Eigenschaften ist es aber auch eine sogenannte Hot-Plug-Fähigkeit möglich, d.h. im laufenden Betrieb weitere Netzwerkgeräte hinzuzufügen, insbesondere am Rand eines Netzwerks, z.B. am Ende einer Kettenanordnung, hinzuzufügen. Die bisherigen Netzwerkgeräte am Rand eines Netzwerks bzw. Ende einer Kette, werden ja in praktischer Umsetzung im ersten Betriebszustand und also in einem Chain-Modus betrieben.
Basierend auf jedoch in Abwandlung zur 3 wäre also z.B. die Schalteinrichtung 28 geöffnet und die Schaltelemente 34 und 35 wären geschlossen.
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An dem freien Port kann folglich, insbesondere kontinuierlich oder periodisch bzw. wiederkehrend, nach neuen Netzwerkgeräten gesucht werden und sobald ein neues Netzwerkgerät angeschlossen wird, kann dieser, in im Wesentlichen entsprechender Weise zur vorbeschriebenen Startsequenz von Netzwerkgerät 2, in das Netzwerk, insbesondere in die gesamte Kette mit aufgenommen bzw. hinzugefügt werden.
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Zum Betreiben des dann erweiterten Netzwerkes, kann dann das bisherige Rand-Netzwerkgerät z.B. auch in den zweiten Betriebszustand wechseln und entsprechend betrieben werden. Das neu hinzugefügte Rand-Netzwerkgerät wird hingegen im ersten Betriebszustand betrieben und kann seinerseits nach neuen Netzwerkgeräten suchen.
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Wenn ein neues Netzwerkgerät nicht am Rand, sondern innerhalb einer Teilstrecke des Netzwerkes ausgetauscht oder hinzugefugt werden soll, kann dies grundsätzlich auch während des Betriebs geschehen, wo es durchaus Anwendungsfälle geben mag, bei denen dies nicht sinnvoll ist. Sobald im zweiten Betriebsmodus betriebene Netzwerkgeräte, insbesondere im Falle des zuvor bereits beschriebenen Mithörens, merken, dass nicht mehr alle Netzwerkgeräte erreichbar sind, kann beispielsweise auch die oben beschriebene Startup Prozedur gestartet werden und es bilden sich anschließend zwei neue Teilnetze, insbesondere Teilbusse. Die Signale und Daten, welche jedoch zuvor an den jeweiligen Netzwerkgeräten jeweils eingegangen sind, werden hierbei bevorzugt nicht sofort verworfen, sondern für eine gewisse Zeit zwischengespeichert.
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Wird nun das Netzwerkgerät ausgetauscht oder hinzugefugt und also angeschlossen, erkennen die jeweiligen Nachbar-Netzwerkgeräte beim Betreiben im ersten Betriebszustand an dem „bisher“ bzw. zuvor freien Port, dass ein neues Netzwerkgerät hinzugefügt worden ist, initialisieren sich und gehen dann ihrerseits gegebenenfalls wieder in den zweiten Betriebszustand, d.h. Bypass-Modus, über. Auch das neue Netzwerkgerät kann anschließend in den Bypass-Modus wechseln und die beiden Teilnetze bzw. Teilstrecken hätten sich „wiedervereinigt“.
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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' ist eingerichtet, dass beim Betreiben im ersten Betriebszustand ein lediglich serieller Kommunikationsweg nur zwischen dem ersten oder dem zweiten Anschlussport, der Sende- und Empfangseinheit und der Steuerungseinheit geschaltet und ein Kommunikationsweg zum jeweils anderen Anschlussport unterbrochen ist. 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.
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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.
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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.
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Ist jedoch vorgesehen, das Netzwerk mit einer Mehrzahl von Netzwerkgeräten gleichzeitig im ersten Betriebszustand zu betreiben, ist zweckmäßig nur eines dieser im ersten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte ein Netzwerkgerät gemäß Ausführungsform nach 4, d.h. jeweils nur bei maximal einem dieser im ersten Betriebszustand betriebenen Netzwerkgeräte wird dann ein lediglich serieller Kommunikationsweg nur zwischen einem von dessen ersten und zweiten Anschlussports, dessen Sende- und Empfangseinheit und dessen Steuerungseinheit aufgebaut und ein Kommunikationsweg zum jeweils anderen Anschlussport unterbrochen. Ersichtlicher Weise können nämlich Teilnetze, insbesondere Teilbusse, mit einem Netzwerkgerät entsprechend der Ausführungsform nach 4 nicht gebildet werden. Hierfür bedarf es mindestens ein Netzwerkgerät, bei welchem die Sende- und Empfangseinheit aus mehreren getrennten Sende- und Empfangskomponenten aufgebaut ist, und jeweils eine Sende- und Empfangskomponente zwischen dem erstem Anschlussport 21 und der Steuerungseinheit 27 sowie zwischen dem zweiten Anschlussport 22 und der Steuerungseinheit 27 zur Kommunikation zu betreiben ist.
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Auch 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 im zweiten Betriebszustand betrieben wird, welcher wiederum 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.
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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.
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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, welche jeweilige mögliche Teilzustände beim Betreiben im ersten Betriebszustand darstellen, 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.
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Folglich kann auch ein gemäß der zweiten Ausführungsform, insbesondere entsprechend der 4 ausgebildetes Netzwerkgerät 2' weiterhin beim Betreiben im zweiten Betriebszustand zur Erhöhung der Geschwindigkeit bzw. Verringern der Latenz beitragen.
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Auch die zuvor beschriebene Erkennung einer Topologie ist grundsätzlich beim Betreiben des Netzwerkes mit einem gemäß der zweiten Ausführungsform, insbesondere entsprechend der 4 ausgebildeten Netzwerkgerät 2' weiterhin beim Betreiben im zweiten Betriebszustand möglich. Dies kann jedoch mit insbesondere softwareseitigem Mehraufwand verbunden sein, da hierfür jedes Netzwerkgerät, das entsprechend einer solchen der zweiten Ausführungsform eingerichtet ist, hierzu in Synchronisation mit seinen Nachbar-Netzwerkgeräten zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Schaltkomponenten 28a und 28b betrieben werden muss. Denn es würde ersichtlich nicht funktionieren, wenn die alle gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Netzwerkgeräte, insbesondere entsprechend der 4 ausgebildeten Netzwerkgeräte 2', gleichzeitig oder unsynchronisiert die Schaltkomponenten 28a und 28b öffnen bzw. schließen würden, denn dann könnte keine oder zumindest keine brauchbare Kommunikation zwischen den Netzwerkgeräten stattfinden.
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Entsprechend ist ferner auch die Hot-Plug-Fähigkeit grundsätzlich weiterhin möglich, wobei auch dies, wie in Bezug auf die Topologieerkennung beschreiben, mit insbesondere softwareseitigem Mehraufwand verbunden sein kann.
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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 anstellte der vorwiegend beschriebenen Ausführungsform eines 2-Draht Bussystems ein n-Draht-Bussystem mit n ≥ 3 umfassen.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 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
