DE19810587A1 - Ethernet-Netzwerk mit Redundanzeigenschaften - Google Patents

Ethernet-Netzwerk mit Redundanzeigenschaften

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DE19810587A1 DE19810587A DE19810587A DE19810587A1 DE 19810587 A1 DE19810587 A1 DE 19810587A1 DE 19810587 A DE19810587 A DE 19810587A DE 19810587 A DE19810587 A DE 19810587A DE 19810587 A1 DE19810587 A1 DE 19810587A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ethernet-Netzwerk mit Redundanzeigenschaften. Ein an die Linienenden des Netzes (1) angeschlossener Redunanzmanager (6) prüft durch Testtelegramme den Zustand des Netzes. Bei einer Netzunterbrechung verbindet der Redundanzmanager (6) die Linienenden (7, 8) und stellt damit im Millisekundenbereich den weiteren Netzbetrieb sicher.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ethernet-Netzwerk mit Redundanzei­ genschaften. Ethernet-Netzwerke und ihre Eigenschaften sind beispielsweise aus DE 195 13 316 A, 19 513 315 A, EP 688 121 oA1, US 54 69 503 A, WO 95 15 641 A oder US 48 00 559 A be­ kannt. Bislang wurde redundante Kommunikation im Rahmen von Automatisierungslösungen in der Regel durch doppelten Aufbau der kompletten Automatisierungslösung, bestehend aus Endgerä­ ten und Netzwerkinfrastruktur realisiert (Doppelbussystem) Eine weitere Möglichkeit der Medienredundanz liefern Layer 2 Komponenten (Bridge/Switch) unter Verwendung des genormten Spanning Tree Protokolls. Da dieses Protokoll beliebig ver­ maschte Netzstrukturen behandeln kann, ist es relativ kom­ plex. Nach Eintritt oder Beseitigung eines Fehlers im Netz­ werk vergehen je nach Komplexität der Netzstruktur und Anzahl der Layer 2 Komponenten ca. 30 bis 60 Sekunden bis das Netz­ werk wieder in einen stabilen Zustand übergeht. Diese Zeit­ spanne ist allerdings im Rahmen von Automatisierungslösungen nicht akzeptabel, da die angeschlossenen Endgeräte logische Verbindungen abbauen würden. Der Prozeß würde unkoordiniert weiterlaufen oder es müßte eine Notabschaltung erfolgen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine schnelle Medienredundanz im Ethernet nach z. B. IEEE 802.3 un­ ter Verwendung von Layer 2 Komponenten zu erreichen. Schnelle Medienredundanz heißt hier, daß sich das Netzwerk nach Ein­ tritt oder Beseitigung eines Fehlers im Sub-Sekundenbereich zu einer funktionsfähigen Struktur rekonfiguriert. Dies ist eine für Automatisierungslösungen kritische Zeitspanne.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
  • a) die beiden Linienenden des Netzes sind an einen Redundanz­ manager angeschlossen, der im fehlerfreien Fall die beiden Linienenden voneinander trennt und im Fehlerfall die bei­ den Linienenden miteinander verbindet.
  • b) der Redundanzmanager speist in vorgegebenen Zeitinterval­ len Testtelegramme in die beiden Linienenden ein und lei­ tet aus dem Empfang an den jeweils anderen Linienenden in­ nerhalb vorgegebener Zeitintervalle den Befehl für die Trennung bzw. Verbindung der beiden Linienenden ab, wobei die Rekonfiguration des Netzes zu einer funktionsfähigen Struktur in einem Zeitintervall abgeschlossen ist, der we­ sentlich unter einer Sekunde liegt.
Anhand eines vereinfachten Ausführungsbeispiels sei die Er­ findung näher erläutert.
Das ringförmige Ethernet-Netz 1 verwendet kommerzielle Kompo­ nenten, wie z. B. zwei Glasfaserkabel 2 und 3, die zum Senden bzw. Empfangen dienen. In vorgegebenen Abständen, die z. B. mehrere Kilometer entfernt liegen können, befinden sich opti­ sche Schaltmodule 4, über die die Verbindung 5 zu weiteren nichtgezeigten Teilnehmern führt. Diese Teilnehmer können z. B. Automatisierungssysteme, Bedien- und Beobachtungsstatio­ nen, Server, Drucker, weitere Netze usw. sein. Die beiden En­ den 7, 8 des Netzes 1 sind an einen Redundanzmanager 6 ange­ schlossen, der das Netz auf Störungen überprüft und gegebe­ nenfalls entsprechende Maßnahmen zur Störbeseitigung einlei­ tet. Der Redundanzmanger 6 arbeitet als intelligenter Schal­ ter 9.
Im fehlerfreien Fall trennt er die beiden Linienenden 6, 7 voneinander (Schalter 9 ist offen).
Im Fehlerfall verbindet er die beiden Linienenden 6, 7 mit­ einander, d. h. er leitet alle an einem Linienende 6 empfange­ nen Nachrichten an das andere Linienende 7 weiter und umge­ kehrt (Schalter 9 ist geschlossen).
Zur Steuerung des Schaltvorganges speist der Redundanzmanager 6 in kurzen Zeitintervallen Testtelegramme in beide Enden 6, 7 ein und empfängt diese Testtelegramme auf dem jeweils ge­ genüberliegenden Linienenden 7, 6.
Empfängt er in einer festgelegten Zeitscheibe eine festgeleg­ te Anzahl von Testtelegrammen, so wird die Netzstruktur als fehlerfrei erkannt (Schalter 9 ist offen oder wird wieder ge­ öffnet).
Trifft in der festgelegten Zeitscheibe nicht die festgelegte Anzahl Testtelegramme am gegenüberliegenden Netzanschluß ein, erkennt der Redundanzmanger 6 einen Fehler in der Netzstruk­ tur und verbindet die beiden ursprünglichen Enden (Schalter 9 wird geschlossen).
Damit ist eine wieder funktionsfähige Linie hergestellt und die Kommunikation sichergestellt. Da diese Rekonfiguration der Netzstruktur in kürzester Zeit (< 1 Sec) geschieht, ist auch sichergestellt, daß die angeschlossenen Endgeräte keine logischen Kommunikationsverbindungen abbauen können, so daß die Kommunikation ohne Störung weiterläuft.
Der Vorteil der geschilderten Lösung ist die Verwendung der kostensparenden Ringstruktur unter Beibehaltung der schnellen Medienredundanz. Die erwähnte Ringstruktur erlaubt auch die Einbindung von Stationen mit nur einer Kommunikationsbaugrup­ pe, was bei Doppelbussystemen unmöglich ist. Die Ringstruktur bietet nicht nur Kostenvorteile im Netzaufbau, sondern ver­ einfacht auch die zu verwendende Software.

Claims (3)

  1. Ethernet-Netzwerk mit Redundanzeigenschaften, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:
  2. a) die beiden Linienenden (7, 8) des Netzes (1) sind an einen Redundanzmanager (6) angeschlossen, der im fehlerfreien Fall die beiden Linienenden (7, 8) voneinander trennt und im Fehlerfall die beiden Linienenden (7, 8) miteinander verbindet,
  3. b) der Redundanzmanager (6) speist in vorgegebenen Zeitinter­ vallen Testtelegramme in die beiden Linienenden (7, 8) ein und leitet aus dem Empfang an den jeweils anderen Linien­ enden (8, 7) innerhalb vorgegebener Zeitintervalle den Be­ fehl für die Trennung bzw. Verbindung der beiden Linienen­ den (7, 8) ab, wobei die Konfiguration des Netzes (1) zu einer funktionsfähigen Struktur in einem Zeitintervall ab­ geschlossen ist, der wesentlich unter einer Sekunde liegt.
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