WO2009089850A1 - Verfahren zum betreiben eines kommunikationsnetzes, switch und kommunikationsnetz - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kommunikationsnetzes, switch und kommunikationsnetz Download PDF

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WO2009089850A1
WO2009089850A1 PCT/EP2008/000522 EP2008000522W WO2009089850A1 WO 2009089850 A1 WO2009089850 A1 WO 2009089850A1 EP 2008000522 W EP2008000522 W EP 2008000522W WO 2009089850 A1 WO2009089850 A1 WO 2009089850A1
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Franz-Josef GÖTZ
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a communication network, in particular a local data network according to the Ethernet Techmk.
  • Communication networks are known, for example, in the form of local data networks (Local Area Networks, LANs), approximately the size of the Ethernet technology, that is to say in particular in accordance with the IEEE 802.3 standard.
  • LANs Local Area Networks
  • Ethernet In a local area network according to the Ethernet technology, which is also referred to as Ethernet, takes place between network nodes, which are referred to as switch or bridge, on layer 2 of the OSI reference model, a transmission of data frames, which are also called data telegrams o - the data frame is called.
  • a deterministic behavior of the communication network is of great importance. This presupposes, in particular, that during the transmission of time-sensitive or time-critical data frames within the communications network, a predetermined delay or latency is not exceeded, regardless of the particular circumstances and conditions. This is important, for example, for the transmission of time-sensitive data frames in the form of audio or video data.
  • the present invention has for its object to provide a method and a device by which the transmission characteristics of a communication network, in particular special of a local area network according to the Ethernet technology.
  • a method for operating a communication network in particular a local data network according to the Ethernet technique, in which a first data frame is split by a switch into several data fragments, at least one of the data fragments of the first data frame via a transmission port of Switches is transmitted to a receive port of another switch, the transmission of the data fragments of the first data frame interrupted by the switch and at least a second data frame with a higher compared to the first data frame via the transmission port of the switch to the receiving Port of the other switch is transmitted, then the transmission of the data fragments of the first data frame via the send port of the switch is continued to the receive port of the other switch and the first data frame is restored from the other switch from the received data fragments.
  • the division of the first data frame into several data fragments can take place before or during the transmission of the first data frame via the send port of the switch to the receive port of the other switch.
  • the present invention is based on the finding that the latencies of time-sensitive data frames in a communication network of layer 2 of the OSI reference model depend, in particular, on the maximum allowable length of the transmitted data frames.
  • the reason for this is that a data frame in the transmission prevents or blocks the forwarding of a data frame of higher priority arriving via a receive port of the switch via the same send port.
  • a reduction in latency Time-sensitive data frames have hitherto been achieved exclusively by introducing methods which enable the reservation of transmission resources, that is to say of bandwidth, of the communication network.
  • a preferred transmission of time-sensitive data frames that is to say of data frames having a higher priority than other data frames, can be achieved. Irrespective of this, however, the transmission characteristics of the communication network remain dependent on the length of the transmitted data frames, so that limiting the maximum allowable length of a data frame may become necessary in known methods.
  • the inventive method is advantageous because it allows the interruption of the transmission of a first data frame from one switch to another switch to at least a second data frame with a higher priority compared to the first data frame via the same transmission port of the switch to the reception Port of the other switch. As a result, a delay of the second frame is avoided in that first the complete transmission of the first data frame must be awaited. This results in an accelerated transmission of the second data frame from the switch to the other switch, regardless of the length of the first data frame. It should be noted that a corresponding division of the first data frame into a plurality of data fragments, that is a fragmentation of the first data frame, specifically for the respective transmission port of the switch, that is, specifically for the respective transmission link, takes place.
  • a received first data frame is to be forwarded to a plurality of other switches, for example via a plurality of transmission ports
  • the fragmentation of the first data frame for one of the transmission ports takes place independently of the other transmission ports. So it is for example It is possible for one of the transmission ports, ie for transmission of the first data frame to one of the other switches, to divide the first data frame into a plurality of data fragments and for another one of the transmission ports, ie for transmission of the first data frame to another the other switches, not.
  • the inventive method further has the advantage that the first data frame is restored from the other switch from the received data fragments.
  • the number of data fragments is limited because it is completely restored before any further fragmentation of the first data frame occurs.
  • the switch does not restore the first data frame but instead routes the received data fragments to another switch
  • the number of fragments due to subsequent divisions of the data fragments into further data fragments in the worst case could be exponential to the number of switches and through the end user addressed to the data frame. This could lead to significant problems, such as the loss or delay of some of the data fragments.
  • data frames that are received fragmented by a switch via a receive port connected to a transmit link are, according to the invention, forwarded only after they have been completely received and restored beforehand. This means that a first data frame divided into several data fragments is forwarded in the so-called "store and forward" mode.
  • the first data frame is transmitted by the other switch on the basis of one of the data fragments contained in the data fragments.
  • the identifier identifying the data fragments from the received data fragments offers the advantage that a unique restoration of the first data frame is possible in a simple manner on the basis of the identifier identifying the sequence of the data fragments.
  • a corresponding identifier can be inserted into the existing Ethernet standard, for example, by providing an additional field in the so-called header of the data frame.
  • the method according to the invention runs such that, as part of the construction of the connection between the transmission port of the switch and the reception port of the other switch, it is agreed between the switch and the other switch for which classes of Data frame is a division into several data fragments allowed.
  • This offers the advantage that a switch for each individual link or Ubertragungslmk, that is, for each port, via which it is connected to another switch can negotiate with this, for which classes of data frames a division into several data fragments should be allowed and for which not.
  • corresponding different "queues” that is, by separate data buffers, and which classes of data frames may be fragmented
  • the corresponding class may, for example, be a so-called "traffic class" which transmits the information transmitted within the communication network
  • each switch or bridge acts via an autonegotiation mechanism, such as, for example, LLDP (Link Layer Discovery Pro). tocol), with the respective adjacent switch, data frames of which "traffic classes" fragmented, that is divided into several data fragments, can be transmitted.
  • LLDP Link Layer Discovery Pro
  • the erfmdungsgedorfe method can also be configured such that the division of the first data frame into a plurality of data fragments carried by the switch, as soon as the at least one second data frame with a higher compared to the first data frame transmission over the transmission port of the switch pending the receive port of the other switch.
  • This refinement of the method according to the invention is advantageous, since in this case a division or fragmentation of the first data frame into several data fragments takes place only on demand "on demand", ie in the event that a time-sensitive data frame, ie In this case, the fragmentation usually takes place only after the beginning of the transmission of the first data frame Several fragments of data may occur depending on the type or class of the first data frame, for example, fragmentation may be carried out or permitted only for standard data frames or for certain "traffic classes".
  • the inventive method is so pronounced that the division of the first data frame into several data fragments by the
  • the inventive method can also run such that the restored first data frame is forwarded by the other switch via a send port to a receive port of another switch.
  • the first data frame is progressively forwarded from one switch via the other switch to at least one other switch.
  • the inventive method is configured such that the recovered first data frame is divided by the other switch into a plurality of data fragments.
  • the division into the several data fragments can again take place before or during the forwarding of the restored first data frame from the other switch to the further switch.
  • This embodiment of the method according to the invention is advantageous in that the recovered first data frame can thus be fragmented again and subsequently restored on every subsequent transmission between two switches.
  • the object underlying the present invention is erfmdungsgebound solved by a switch for a communication network, in particular for a local area network according to the Ethernet technique, fragmentation means for dividing a first data frame m a plurality of data fragments and transmission means for transmitting at least one the data fragment of the first data frame via a send port to a receive port of another switch, for interrupting the transmission of the data fragments of the first data frame and for transmitting at least a second data frame with a higher priority compared to the first data frame via the send port the receiving port of the other switch and then continuing the transmission of the data fragments of the first data frame via the send port of the switch to the receive port of the other switch.
  • the switch according to the invention is advantageous because it has fragmentation means which make it possible to separate the first data frame into several data fragments separately for each transmission port, that is to say for each linked transmission link.
  • This makes it possible for the transmission means to interrupt the transmission of the data fragments of the first data frame and to open a second data frame. frame with a higher priority over the same transmit port compared to the first data frame.
  • the delay or latencies occurring in the communication network in the transmission of higher-priority data frames are advantageously reduced.
  • the inventive switch has receiving means for receiving data fragments of a data frame via a receive port and recovery means for restoring the data frame from the received data fragments. This has the advantage that the switch can receive and assemble, that is restore, a fragmented data frame.
  • the inventive switch is designed to forward the received data frame to the other switch.
  • the switch can receive a data frame that is split into several data fragments, restore it, and forward it to the other switch either completely or in the form of multiple data fragments.
  • the switch according to the invention is configured such that the recovery means for restoring the data frame are formed from the received data fragments on the basis of an identifier which identifies the sequence of the data fragments contained in the data fragments. According to the statements in connection with the corresponding preferred development of the method according to the invention, this results in an unambiguous defragmentation, that is to say a unique recovery, the first data frame in a particularly simple manner allows.
  • the inventive switch can also be designed such that it has control means which are designed such that, as part of the construction of the connection between the transmission port of the switch and the reception port of the other switch an agreement with the other switch, for which classes of data frames a subdivision. in several data fragments is allowed.
  • control means which are designed such that, as part of the construction of the connection between the transmission port of the switch and the reception port of the other switch an agreement with the other switch, for which classes of data frames a subdivision. in several data fragments is allowed.
  • the inventive switch can also be configured such that the fragmentation means are designed such that the division of the first data frame into several data fragments takes place as soon as the at least one second data frame has a higher priority than the first data frame for transmission via the send port of the switch to the receive port of the other switch is pending.
  • This offers the advantage that it is possible to split the first data frame into several data fragments as required.
  • the inventive switch can also be so pronounced that the fragmentation means are designed such that the division of the first data frame into multiple data fragments is carried out regardless of whether the at least one second data frame with a higher priority compared to the first data frame for transmission over the transmission -Port of the switch to the receiving port of the other Switches pending.
  • the fragmentation means are designed such that the division of the first data frame into multiple data fragments is carried out regardless of whether the at least one second data frame with a higher priority compared to the first data frame for transmission over the transmission -Port of the switch to the receiving port of the other Switches pending.
  • a communication network in particular a local area network according to the Ethernet technology, for transmitting data frames, which has several interconnected via ports erfmdungsgeselle switches or multiple switches according to one of the preferred embodiments of embodiments of the inventive switch.
  • the switches of the communication network are connected to one another such that, if appropriate with the interposition of further switches, a transmission of data frames between them is possible. This means that usually not every switch is directly connected via a port to every other switch in the communication network.
  • the ports of the switches are connected to each other via packet-oriented point-to-point connections. This is expediently the usual type of connection on layer 2 of the OSI reference model.
  • the communication network according to the invention is designed such that it is a communication network that connects components of a system of automation technology in accordance with the PROFINET standard.
  • This is preferred since, in particular when using the so-called industrial Ethernet, for example in the context of the so-called PROFINET standard, there are high requirements that transmission of time-sensitive or time-critical data frames takes place while maintaining a predetermined maximum delay time.
  • the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. This shows
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of the method steps which take place in an exemplary embodiment of the communication network according to the invention in an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sketch of an exemplary embodiment of a switch according to the invention.
  • FIG. 1 shows, in a schematic sketch, the method steps which take place in an exemplary embodiment of the inventive communication network in an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • a communication network KN which should be a communication network according to the Ethernet technology IEEE 802.3 or an Ethernet.
  • Switch S has receive ports EP1 and EP2 and transmit ports SP1 and SP2. It should be noted that these ports can in principle also be designed for bidirectional data transmission.
  • the send port SP1 of the switch S is physically connected to the receive port EP3 of the other switch EP3, that is to say a transfer link or link to layer 2 (layer 2) of the OSI is present between the two ports.
  • layer 2 layer 2
  • Switch S which is also referred to as a bridge, via the receive port EPL a first data frame of length 1522 bytes, ie the maximum length of a conventional Ethernet data frame received.
  • a second data frame DR2 of higher priority which has a length of 150 bytes, now arrives at the switch S via the receive port EP2 and is also to be transmitted via the send port SPl to the other switch Sl.
  • a switch In order to enable different processing of data frames of different priorities, a switch usually has different data buffers or "queues".
  • the data frame of the length 1522 bytes is divided into a plurality of data fragments DF1, DF2 due to the fact that the data frame DR2 of higher priority is waiting for transmission via the send port SP1 to the receive port EP3 of the other switch S1.
  • This advantageously makes it possible to interrupt the transmission of the data fragments DF1, DF2 of the first data frame after transmission of the first data fragment DF1 and the second data frame of higher priority DR2 in connection thereto via the send port SP1 of the switch S to the receive port EP3 the other switch Sl is transmitted.
  • the second data frame DR2 after being received by the other switch S1, is forwarded directly to a further switch (not shown in FIG. 1 for reasons of clarity).
  • the first data fragment DF1 of the first data frame is buffered in the switch S1.
  • the other switch Sl After transmission of the rest of the first data frame, ie the data fragment DF2 the length 1458 bytes assembled, the other switch Sl from the first data fragment Dfl the length of 64 bytes and the second data fragment DF2 the length 1458 bytes the first data frame, ie the first data frame is as ⁇ derherhyroid.
  • the sum of the lengths of the data fragments DF1, DF2 may deviate from the length of the first data frame, in particular may be greater than this length.
  • the reason for this can be, for example, an identifier recorded in the data fragments DF1, DF2 for identifying the order of the data fragments DF1, DF2 within the first data frame.
  • the first data frame restored for example by means of the previously described identifier, can now be forwarded via the send port SP3 of the other switch S1 to the further switch, provided that no higher-priority data frame is to be transmitted.
  • this can be done either by complete transmission of the first data frame or by fragmented transmission of the first data frame.
  • FIG. 2 shows a schematic sketch of an exemplary embodiment of an inventive switch. Shown is a switch S, which has a receive port EP and a transmit port SP. Data frames or data fragments of a data frame received by a sending switch or an end node are classified in a so-called "ingress filter" INGRESS of a test and in a classification component CLASS. whether this is a time-critical or time-sensitive or time-critical telegram, for example, the corresponding classification can be based on the destination address (parameter Destination-MAC-Address). and the telegram type (parameter Ethertype). Time-critical data frames and data fragments are received via a special queue Tsens, which means that a separate data buffer is available for corresponding data telegrams.
  • Tsens time-critical data frames and data fragments are received via a special queue Tsens, which means that a separate data buffer is available for corresponding data telegrams.
  • Non-time critical telegrams are received according to their priority (encoded in the parameter VLAN tag) via one of the eight usual priority queues P ⁇ o 0 ... Prio 7. Subsequently, the incoming data fragments are restored in means for restoring a data frame DFRAGM to a complete data frame.
  • the restored data frame is fed to a component RELAY, which determines according to the IEEE 802. ID standard how the forwarding of the data frame is to be effected, that is to say in particular to which other switch the forwarding takes place.
  • RELAY determines according to the IEEE 802. ID standard how the forwarding of the data frame is to be effected, that is to say in particular to which other switch the forwarding takes place.
  • the data frame is fed to a multiplexer MCJX, to which a so-called "egress filter” EGRESS for filtering the outgoing data frames is subordinate, and depending on its priority, the data frames will again be eight different prio queues 0 supplied to Prio 7, being preferred by the switch S queues higher priority in the transmission of the data frame via the send port SP and time-critical data frames of the queue Tsens are supplied.
  • a fragmentation for the relevant class of the data frame has been agreed, and optionally depending on whether a data frame higher during the ongoing transmission of the data frame Priority for transmission via the send port SP is pending, a fragmentation of the data frame is performed in fragmenting means FRAGM in several data query ments, which can then be transmitted sequentially via the transmission port SP. If at least one second data frame is present with a higher priority compared to the first data frame for transmission via the send port SP of the switch S, the transmission of the data fragments of the first data frame is interrupted and the transmission of the second data frame or the plurality of second data frames higher priority pushed in between.
  • the method according to the invention and the switch according to the invention have the particular advantage that the delay times during transmission in the communication network KN are reduced for data frames of higher priority. Moreover, advantageously in the switch S or in each switch involved in the data transfer, an assembly, that is to say recovery, of received data fragments to the original data frame takes place. This advantageously avoids an uncontrolled increase in the number of data fragments of a data frame transmitted within the communication network.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes (KN), insbesondere eines lokalen Datennetzes gemäß der Ethernet-Technik. Um die Latenzzeiten bei der Übertragung von zeitsensitiven Datenrahmen zu verringern, wird erfindungsgemäß ein erster Datenrahmen von einem Switch (S) in mehrere Datenfragmente (DF1, DF2) aufgeteilt, zumindest eines der Datenfragmente (DF1) des ersten Datenrahmens über einen Sende-Port (SP1) des Switches (S) an einen Empfangs-Port (EP3) eines anderen Switches (S1) übertragen, die Übertragung der Datenfragmente (DF1, DF2) des ersten Datenrahmens von dem Switch (S) unterbrochen und zumindest ein zweiter Datenrahmen (DR2) mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität über den Sende-Port (SP1) des Switches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (S1) übertragen, anschließend die Übertragung der Datenfragmente (DF1, DF2) des ersten Datenrahmens über den Sende-Port (SP1) des Switches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (S1) fortgesetzt und der erste Datenrahmen von dem anderen Switch (S1) aus den empfangenen Datenfragmenten (DF1, DF2) wiederhergestellt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Switch (S) sowie ein Kommunikationsnetz (KN).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes, Switch und Kommunikationsnetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kom- munikationsnetzes, insbesondere eines lokalen Datennetzes gemäß der Ethernet-Techmk.
Kommunikationsnetze sind beispielsweise in Form von lokalen Datennetzen (Local Area Network, LAN) , etwa qemaß der Ether- net-Technik, das heißt insbesondere gemäß dem Standard IEEE 802.3, bekannt. In einem lokalen Datennetz gemäß der Ether- net-Technik, welches auch als Ethernet bezeichnet wird, er- folgt zwischen Netzknoten, die als Switch oder Bridge bezeichnet werden, auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells eine Übertragung von Datenrahmen, die auch als Datentelegramme o- der Datenframe bezeichnet werden.
Insbesondere bei Anwendung eines solchen Kommunikationsnetzes im industriellen Umfeld, das heißt beispielsweise im Bereich der Automatisierungstechnik, ist ein deterministisches Verhalten des Kommunikationsnetzes von hoher Bedeutung. Dies setzt insbesondere voraus, dass bei der Übertragung zeitsen- sitiver bzw. zeitkritischer Datenrahmen innerhalb des Kommunikationsnetzes unabhängig von den jeweiligen Umstanden und Bedingungen eine vorbestimmte Verzogerungs- beziehungsweise Latenzzeit nicht überschritten wird. Dies ist beispielsweise für die Übertragung zeitsensitiver Datenrahmen in Form von Audio- oder Video-Daten von Bedeutung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, durch welche die Ubertragungseigenschaften eines Kommunikationsnetzes, insbe- sondere eines lokalen Datennetzes gemäß der Ethernet-Technik, verbessert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines lokalen Datennetzes gemäß der Ethernet-Technik, bei dem ein erster Datenrahmen von einem Switch in mehrere Datenfragmente aufgeteilt wird, zumindest eines der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über einen Sende-Port des Switches an einen Empfangs-Port eines anderen Switches übertragen wird, die U- bertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens von dem Switch unterbrochen und zumindest ein zweiter Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des an- deren Switches übertragen wird, anschließend die Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über den Sende- Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches fortgesetzt wird und der erste Datenrahmen von dem anderen Switch aus den empfangenen Datenfragmenten wiederhergestellt wird. Dabei kann die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente vor oder wahrend der Übertragung des ersten Datenrahmens über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches erfolgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Latenzzeiten von zeitsensitiven Datenrahmen in einem Kommunikationsnetz der Schicht 2 des OSI-Referenzmodells insbesondere von der maximal erlaubten Lange der übertragenen Datenrahmen abhangen. Ursache hierfür ist, dass ein in der Übertragung befindlicher Datenrahmen die Weiterleitung eines über einen Empfangs-Port des Switches eintreffenden Datenrahmens höherer Priorität über denselben Sende-Port verhindert beziehungsweise blockiert. In einem Kommunikationsnetz gemäß der Ethernet-Technik kann eine Verringerung der Latenzzeit zeitsensitiver Datenrahmen bislang ausschließlich dadurch erreicht werden, dass Methoden eingeführt werden, welche die Reservierung von Ubertragungsressourcen, das heißt von Bandbreite, des Korrtmunikationsnetzes ermöglichen. Hierdurch kann eine bevorzugte Übertragung von zeitsensitiven Datenrahmen, das heißt von Datenrahmen mit einer im Vergleich zu anderen Datenrahmen höheren Priorität, erreicht werden. Unabhängig hiervon bleiben die Ubertragungseigenschaften des Kommunikationsnetzes jedoch von der Lange der übertragenen Datenrahmen abhangig, so dass bei bekannten Verfahren eine Begrenzung der maximalen erlaubten Lange eines Datenrahmens erforderlich werden kann.
Das erfindungsgemaße Verfahren ist vorteilhaft, da es die Un- terbrechung der Übertragung eines ersten Datenrahmens von einem Switch an einen anderen Switch ermöglicht, um zumindest einen zweiten Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität über denselben Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches zu uber- tragen. Hierdurch wirkt eine Verzögerung des zweiten Rahmens dadurch, dass zunächst die vollständige Übertragung des ersten Datenrahmens abgewartet werden muss, vermieden. Dies fuhrt unabhängig von der Lange des ersten Datenrahmens zu einer beschleunigten Übertragung des zweiten Datenrahmens von dem Switch an den anderen Switch. Dabei ist zu beachten, dass eine entsprechende Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente, das heißt eine Fragmentierung des ersten Datenrahmens, spezifisch für den jeweiligen Sende-Port des Switches, das heißt spezifisch für den jeweiligen Ubertra- gungslink, erfolgt. Sofern ein empfangener erster Datenrahmen beispielsweise über mehrere Sende-Ports an mehrere andere Switches weitergeleitet werden soll, so erfolgt die Fragmentierung des ersten Datenrahmens für einen der Sende-Ports unabhängig von den anderen Sende-Ports. So ist es beispielswei- se möglich, dass für einen der Sende-Ports, d.h. zur Übertragung des ersten Datenrahmens an einen der anderen Switches, eine Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente erfolgt und für einen anderen der Sende-Ports, d.h. zur Übertragung des ersten Datenrahmens an einen anderen der anderen Switches, nicht.
Darüber hinaus bietet das erfmdungsgemaße Verfahren weiterhin den Vorteil, dass der erste Datenrahmen von dem anderen Switch aus den empfangenen Datenfragmenten wiederhergestellt wird. Dies fuhrt dazu, dass die Anzahl der Datenfragπ>ente begrenzt ist, da vor einer gegebenenfalls erfolgenden erneuten Fragmentierung des ersten Datenrahmens dieser vollständig wiederhergestellt wird. Hingegen konnte bei einem Verfahren, bei dem der Switch den ersten Datenrahmen nicht wiederherstellt, sondern stattdessen die empfangenen Datenfragmente an einen weiteren Switch weiterleitet, die Anzahl der Fragmente aufgrund folgender Aufteilungen der Datenfragmente in weitere Datenfragmente im ungunstigsten Fall exponentiell zur Anzahl der Switches und der durch den Datenrahmen adressierten End- teilnehmer anwachsen. Hieraus konnten sich erhebliche Probleme, etwa im Falle des Verlusts oder der Verzögerung einzelner der Datenfragmente, ergeben. Daher werden Datenrahmen, die von einem Switch über einen mit einem Ubertragungslink ver- bundenen Empfangs-Port fragmentiert empfangen werden, erfin- dungsgemaß erst dann weitergeleitet, wenn sie zuvor vollständig empfangen und wiederhergestellt worden sind. Dies bedeutet, dass ein in mehrere Datenfragmente aufgeteilter erster Datenrahmen im so genannten „Store and Forward"-Modus weiter- geleitet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird der erste Datenrahmen von dem anderen Switch anhand einer in den Datenfragmenten enthaltenen, die Reihenfol- ge der Datenfragmente identifizierenden Kennung aus den empfangenen Datenfragmenten wiederhergestellt. Dies bietet den Vorteil, dass anhand der die Reihenfolge der Datenfragmente identifizierenden Kennung eine eindeutige Wiederherstellung des ersten Datenrahmens auf einfache Art und Weise möglich ist. Eine entsprechende Kennung kann in den bestehenden E- thernet-Standard beispielsweise dadurch eingefügt werden, dass ein zusatzliches Feld im so genannten Header des Datenrahmens vorgesehen wird.
In einer weiteren bevorzugten Aυsfυhrnnπsforn lauft das er- findungsgemaße Verfahren derart ab, dass im Rahmen des Aufbaus der Verbindung zwischen dem Sende-Port des Switches und dem Empfangs-Port des anderen Switches zwischen dem Switch und dem anderen Switch vereinbart wird, für welche Klassen von Datenrahmen eine Unterteilung in mehrere Datenfragmente zulassig ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Switch für jeden einzelnen Link beziehungsweise Ubertragungslmk, das heißt für jeden Port, über den er mit einem anderen Switch verbunden ist, mit diesem aushandeln kann, für welche Klassen von Datenrahmen eine Unterteilung in mehrere Datenfragmente zulassig sein soll und für welche nicht. In der Regel wird eine solche Vereinbarung erforderlich sein, da es von der jeweiligen Implementierung eines Switches abhangt, wie viele unterschiedliche Prioritäten durch entsprechende unterschiedliche „Queues", das heißt durch separate Datenpuffer, unterstutzt werden und welche Klassen von Datenrahmen fragmentiert werden dürfen. Bei einer entsprechenden Klasse kann es sich beispielsweise um eine so genannte „Traffic Class" handeln, welche die innerhalb des Kommunikationsnetzes übertragenen
Datenrahmen entsprechend ihren Anforderungen bei der Übertragung klassifiziert. Vorteilhafterweise handelt somit jeder Switch bzw. jede Bridge über einen Autonegotiations- Mechanismus, wie zum Beispiel LLDP (Link Layer Discovery Pro- tocol), mit dem jeweils benachbarten Switch aus, Datenrahmen welcher „Traffic Classes" fragmentiert, das heißt aufgeteilt in mehrere Datenfragmente, übertragen werden können.
Vorzugsweise kann das erfmdungsgemaße Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente durch den Switch erfolgt, sobald der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Ubertra- gung über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht. Diese Weiterbildung des crfin- dungsgemaßen Verfahrens ist vorteilhaft, da in diesem Fall eine Aufteilung bzw. Fragmentierung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente nur bei Bedarf „On Demand" erfolgt, das heißt für den Fall, dass zum betreffenden Zeitpunkt ein zeitsensitiver Datenrahmen, das heißt ein Datenrahmen mit einer im Vergleich zu dem ersten Datenrahmen höheren Priorität, über denselben Sende-Port versendet werden soll. Hierbei erfolgt die Fragmentierung in der Regel erst nach Beginn der Übertragung des ersten Datenrahmens. Generell kann auch m dieser Ausfuhrungsform die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente in Abhängigkeit von der Art bzw. Klasse des ersten Datenrahmens erfolgen. So kann beispielsweise eine Fragmentierung ausschließlich für Standard- Datenrahmen oder für bestimmte „Traffic Classes" erfolgen beziehungsweise zugelassen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist das erfm- dungsgemaße Verfahren derart ausgeprägt, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente durch den
Switch unabhängig davon erfolgt, ob der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht. Dies bedeutet, dass eine Fragmentierung von Standard-Datenrahmen bzw. von Datenrahmen, die bestimmten „Traffic Classes" zugeordnet sind, unabhängig davon erfolgt, ob ein Datenrahmen mit einer höheren Priorität zeitgleich zum Versand über denselben Sende-Port ansteht. Dies bietet den Vorteil, dass in dem Augenblick, in dem ein solcher Datenrahmen höherer Priorität tatsachlich zur Übertragung ansteht, die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente bereits erfolgt ist, so dass nach Übertragung des in der Übertragung begrif- fenen Datenfragments unmittelbar eine Übertragung des zweiten Datenrahmens höherer Priorität erfolgen kann.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemaße Verfahren auch derart ablaufen, dass der wiederhergestellte erste Datenrahmen von dem anderen Switch über einen Sende-Port an einen Empfangs- Port eines weiteren Switches weitergeleitet wird. Dies bedeutet, dass der erste Datenrahmen schrittweise von einem Switch über den anderen Switch an zumindest einen weiteren Switch weitergeleitet wird.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet, dass der wiederhergestellte erste Datenrahmen von dem anderen Switch in mehrere Datenfragmente aufgeteilt wird. Dabei kann die Auftei- lung in die mehreren Datenfragmente wiederum vor oder während der Weiterleitung des wiederhergestellten ersten Datenrahmens von dem anderen Switch an den weiteren Switch erfolgen. Diese Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßOen Verfahrens ist vorteilhaft, da der wiederhergestellte erste Datenrahmen somit bei jeder folgenden Übertragung zwischen zwei Switches erneut fragmentiert und anschließend wiederhergestellt werden kann. Dies bedeutet, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente im Rahmen der Übertragung des ersten Datenrahmens in dem Kommunikationsnetz vorteilhafterweise in Form einer „Hop-to-Hop"-Fragmentierung erfolgt. Hierdurch werden die bereits beschriebenen Vorteile einer Fragmentierung bei jedem Ubertragungsschritt zwischen zwei Switches bzw. Bridges des Kommunikationsnetzes genutzt, wahrend gleichzeitig ein unkontrolliertes Ansteigen der Datenfragmente vermieden wird, wie es einem Verfahren entstehen konnte, bei dem eine Wiederherstellung des Datenrahmens nicht bei jedem Ubertragungsschritt sondern erst am Schluss der Übertragung erfolgt („End-to-End"-Fragmentierung") .
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe erfmdungsgemaß gelost durch einen Switch für ein Kommunikationsnetz, insbesondere für ein lokales Datennetz gemäß der Ethernet-Technik, mit Fragmentie- rungsmitteln zum Aufteilen eines ersten Datenrahmens m mehrere Datenfragmente sowie Übertragungsmitteln zum Übertragen zumindest eines der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über einen Sende-Port an einen Empfangs-Port eines anderen Switches, zum Unterbrechen der Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens und zum Übertragen zumindest eines zweiten Datenrahmens mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität über den Sende-Port an den Empfangs- Port des anderen Switches und zum anschließenden Fortsetzen der Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches.
Der erfindungsgemaße Switch ist vorteilhaft, da er Fragmentierungsmittel aufweist, die es separat für jeden Sende-Port, das heißt für jeden angebundenen Ubertragungslink, ermöglichen, eine Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente vorzunehmen. Hierdurch wird es den Ubertragungs- mitteln ermöglicht, die Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens zu unterbrechen und einen zweiten Daten- rahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität über denselben Sende-Port zu übertragen. Dies hat zur Folge, dass die in dem Kommunikationsnetz bei der Übertragung von Datenrahmen mit höherer Priorität auftretenden Verzogerungs- bzw. Latenzzeiten vorteilhafterweise reduziert wird. Hinsichtlich weiterer Vorteile des erfmdungsgemaßen Switches sei auf die vorstehenden Ausfuhrungen im Zusammenhang mit dem erfmdungsgemaßen Verfahren verwiesen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der erfmdungsge- maße Switch Empfanqsmittel zum Empfangen von Datenfragmenten eines Datenrahmens über einen Empfangs-Port und Wiederherstellungsmittel zum Wiederherstellen des Datenrahmens aus den empfangenen Datenfragmenten auf. Dies bietet den Vorteil, dass der Switch einen fragmentierten Datenrahmen empfangen und assemblieren, das heißt wiederherstellen, kann.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der erfin- dungsgemaße Switch zum Weiterleiten des empfangenen Datenrah- mens an den anderen Switch ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Switch einen in mehrere Datenfragmente aufgeteilten Datenrahmen empfangen, wiederherstellen und entweder vollständig oder in Form mehrerer Datenfragmente an den anderen Switch weiterleiten kann.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist der erfindungsgemaße Switch derart ausgestaltet, dass die Wiederherstellungsmittel zum Wiederherstellen des Datenrahmens aus den empfangenen Datenfragmenten anhand einer in den Datenfragmenten enthaltenen, die Reihenfolge der Datenfragmente identifizierenden Kennung ausgebildet sind. Entsprechend der Ausfuhrungen im Zusammenhang mit der entsprechenden bevorzugten Weiterbildung des erfmdungsgemaßen Verfahrens wird hierdurch eine eindeutige Defragmentierung, das heißt eine eindeutige Wiederherstellung, des ersten Datenrahmens auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht.
Vorzugsweise kann der erfindungsgemaße Switch auch derart ausgeführt sein, dass er Steuerungsmittel aufweist, die derart ausgebildet sind, dass im Rahmen des Aufbaus der Verbindung zwischen dem Sende-Port des Switches und dem Empfangs- Port des anderen Switches eine Vereinbarung mit dem anderen Switch erfolgt, für welche Klassen von Datenrahmen eine Un- terteilung. in mehrere Datenfragmente zulassig ist. Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass Switches unterschiedlicher Art und insbesondere auch solche Switches, die eine Fragmentierung von Datenrahmen unterstutzten und solche, die dies nicht tun, gemeinsam in ein Kommunikationsnetz be- trieben werden können.
Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemaße Switch auch derart ausgestaltet sein, dass die Fragmentierungsmittel derart ausgebildet sind, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente erfolgt, sobald der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht. Dies bietet den Vorteil, dass eine bedarfsweise Auf- teilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente ermöglicht wird.
Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemaße Switch auch derart ausgeprägt sein, dass die Fragmentierungsmittel derart ausgebildet sind, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente unabhängig davon erfolgt, ob der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port des Switches an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht. Hierdurch wird eine situationsunabhangige Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente üblicherweise fixer Fragmentlange ermöglicht.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Kommunikationsnetz, insbesondere ein lokales Netzwerk gemäß der Ethernet-Technik, zum Übertragen von Datenrahmen, welches mehrere über Ports miteinander verbundene erfmdungsgemaße Switches bzw. mehrere Switches gemäß einer der zuvor beschriebenen bevorzugten Aus- fuhrungsformen des erfindungsgemaßen Switches aufweist. Dabei sind die Switches des Kommunikationsnetzes derart miteinander verbunden, dass, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Switches, eine Übertragung von Datenrahmen zwischen ihnen möglich ist. Dies bedeutet, dass in der Regel nicht jeder Switch über einen Port unmittelbar mit jedem anderen Switch des Kommunikationsnetzes verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Kommunikationsnetzes sind die Ports der Switches über paket- orientierte Punkt-zu-Punkt-Verbmdungen miteinander verbunden. Zweckmaßigerweise handelt es sich hierbei um die übliche Verbindungsart auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells .
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemaße Kommunikations- netz derart ausgestaltet, dass es ein Komponenten eines Systems der Automatisierungstechnik verbindendes Kommunikationsnetz gemäß dem PROFINET-Standard ist. Dies ist bevorzugt, da insbesondere bei Anwendung des so genannten industriellen E- thernet, etwa im Rahmen des so genannten PROFINET-Standards, hohe Anforderungen dahingehend bestehen, dass eine Übertragung zeitsensitiver bzw. zeitkritischer Datenrahmen unter Einhaltung einer vorbestimmten maximalen Verzogerungszeit erfolgt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert. Hierzu zeigt
Figur 1 in einer schematischen Skizze die in einem Ausfuh- rungsbeispiel des erfindungsgemaßen Kommunikations- netzes bei einem Ausfuhrungsbeispiel des erfin- dungsgemaßen Verfahrens ablaufenden Verfahrensschritte und
Figur 2 in einer schematischen Skizze ein Ausfuhrungsbei- spiel eines erfindungsgemaRpn Switches.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Skizze die in einem Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Kommunikationsnetzes bei einem Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Verfahrens ablaufenden Verfahrensschritte. Dargestellt ist ein Kommunikationsnetz KN, bei dem es sich um ein Kommunikationsnetz gemäß der Ethernet-Technik IEEE 802.3 bzw. ein Ethernet handeln soll. Gezeigt sind als Bestandteile des Kommunikations- netzes KN ein Switch S sowie ein anderer Switch Sl. Der
Switch S weist Empfangs-Ports EPl und EP2 sowie Sende-Ports SPl und SP2 auf. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ports grundsätzlich auch zur bidirektionalen Datenübertragung ausgebildet sein können. In dem dargestellten Ausfuhrungsbei- spiel ist der Sende-Port SPl des Switches S mit dem Empfangs- Port EP3 des anderen Switches EP3 physikalisch verbunden, das heißt zwischen den beiden Ports besteht ein Ubertragungslink bzw. Link auf Schicht 2 (Layer 2) des OSI-Referenzmodells .
In dem in Figur 1 dargstellten Ausfuhrungsbeispiel hat der
Switch S, der auch als Bridge bezeichnet wird, über den Empfangs-Port EPl einen ersten Datenrahmen der Lange 1522 Byte, d.h. der maximalen Lange eines üblichen Ethernet- Datenrahmens , empfangen. Nachdem die Übertragung dieses Da- tenrahmens über den Sende-Port SPl an einen Empfangs-Port EP3 des anderen Switches Sl begonnen hat, trifft nun bei dem Switch S über den Empfangs-Port EP2 ein zweiter Datenrahmen DR2 höherer Priorität ein, der eine Lange von 150 Byte auf- weist und ebenfalls über den Sende-Port SPl an den anderen Switch Sl zu übertragen ist. Um eine unterschiedliche Bearbeitung von Datenrahmen unterschiedlicher Priorität zu ermöglichen, weist ein Switch üblicherweise unterschiedliche Datenpuffer oder „Queues" auf.
In dem Ausfuhrungsbeispiel der Figur 1 wird der Datenrahmen der Lange 1522 Byte aufgrund dessen, dass der Datenrahmen DR2 höherer Priorität zur Übertragung über den Sende-Port SPl zu dem Empfangs-Port EP3 des anderen Switches Sl ansteht, in mehrere Datenfragmente DFl, DF2 aufgeteilt. Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass die Übertragung der Datenfragmente DFl, DF2 des ersten Datenrahmens nach Übertragung des ersten Datenfragments DFl unterbrochen wird und der zweite Datenrahmen höherer Priorität DR2 im Anschluss hieran über den Sende-Port SPl des Switches S an den Empfangs-Port EP3 des anderen Switches Sl übertragen wird.
Wie in Figur 1 im zeitlichen Verlauf gestrichelt angedeutet, wird der zweite Datenrahmen DR2 nach seinem Empfang von dem anderen Switch Sl unmittelbar an einen in Figur 1 auf Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten weiteren Switch weitergeleitet . Das erste Datenfragment DFl des ersten Datenrahmens wird hingegen in dem Switch Sl zwischengespeichert. Nach Übertragung des restlichen ersten Datenrahmens, d.h. des Datenfragments DF2 der Lange 1458 Byte, assembliert der andere Switch Sl aus dem ersten Datenfragment DFl der Lange 64 Byte und dem zweiten Datenfragment DF2 der Lange 1458 Byte den ersten Datenrahmen, d.h. der erste Datenrahmen wird wie¬ derhergestellt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in Ab- hangigkeit von den Details der jeweiligen Vorgehensweise bei der Aufteilung des ersten Datenrahmens auf die mehreren Datenfragmente DFl, DF2 die Summe der Langen der Datenfragmente DFl, DF2 von der Lange des ersten Datenrahmens abweichen, insbesondere großer als diese Lange sein kann. Ursache hierfür kann beispielsweise eine zur Identifizierung der Reihenfolge der Datenfragmente DFl, DF2 innerhalb des ersten Datenrahmens in die Datenfragmente DFl, DF2 aufgenommene Kennung sein .
Der - beispielsweise anhand der zuvor beschriebenen Kennung - wiederhergestellte erste Datenrahmen kann nun - sofern kein Datenrahmen höherer Priorität zur Übertragung ansteht - über den Sende-Port SP3 des anderen Switches Sl an den weiteren Switch weitergeleitet werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Ubertragungssituation sowie davon, ob der weitere Switch den Empfang von Datenfragmenten unterstutzt, kann dies entweder durch vollständige Übertragung des ersten Datenrahmens oder durch fragmentierte Übertragung des ersten Daten- rahmens erfolgen.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Skizze ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Switches. Dargestellt ist ein Switch S, der einen Empfangs-Port EP sowie einen Sende- Port SP aufweist. Von einem sendenden Switch oder einem Endknoten empfangene Datenrahmen bzw. Datenfragmente eines Datenrahmens werden in einem so genannten „Ingress-Filter" INGRESS einer Untersuchung und in einer Klassifizierungs- Komponente CLASS einer Klassifizierung unterzogen. Bei Emp- fang eines Datenrahmens beziehungsweise eines Datenfragmentes wird geprüft, ob es sich hierbei um ein zeitunkritisches oder ein zeitsensitives beziehungsweise zeitkritisches Telegramm handelt. Die entsprechende Klassifizierung kann beispielsweise anhand der Zieladresse (Parameter Destination-MAC-Address) und des Telegrammtyps (Parameter Ethertype) erfolgen. Zeitkritische Datenrahmen und Datenfragmente werden über eine spezielle Queue Tsens empfangen, das heißt für entsprechende Datentelegramme steht ein gesonderter Datenpuffer zur Verfu- gung . Zeitunkritische Telegramme werden entsprechend ihrer Priorität (kodiert im Parameter VLAN-Tag) über eine der acht üblichen Prioritats-Queues Pπo 0 ... Prio 7 empfangen. Anschließend werden die eingehenden Datenfragmente in Mitteln zum Wiederherstellen eines Datenrahmens DFRAGM zu einem voll- standigen Datenrahmen wiederherstellt.
Der wiederhergestellte Datenrahmen wird einer Komponente RELAY zugeführt, welche gemäß dem Standard IEEE 802. ID festlegt, wie die Weiterleitung des Datenrahmens zu erfolgen hat, das heißt insbesondere, an welchen anderen Switch die Weiterleitung erfolgt. In dem in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird der Datenrahmen einem Multiplexer MCJX zugeführt, dem ein so genannter „Egress-Filter" EGRESS zum Filtern der ausgehenden Datenrahmen nachgeordnet ist. In Abhan- gigkeit von ihrer Priorität werden die Datenrahmen hierbei wiederum acht unterschiedlichen Queues Prio 0 bis Prio 7 zugeführt, wobei seitens des Switches S Queues höherer Priorität bei der Übertragung der Datenrahmen über den Sende-Port SP bevorzugt werden und zeitkritische Datenrahmen der Queue Tsens zugeführt werden.
In Abhängigkeit davon, ob mit dem über einen Link an den Sende-Port SP des Switches S angebundenen anderen Switch eine Fragmentierung für die betreffende Klasse des Datenrahmens vereinbart worden ist, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit davon, ob wahrend der laufenden Übertragung des Datenrahmens ein Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port SP ansteht, erfolgt in Fragmentierungsmitteln FRAGM eine Aufteilung des Datenrahmens in mehrere Datenfrag- mente, welche sodann sequenziell über den Sende-Port SP übertragen werden können. Sofern dabei zumindest ein zweiter Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höherer Priorität zur Übertragung über den Sende-Port SP des Switches S ansteht, so wird die Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens unterbrochen und die Übertragung des zweiten Datenrahmens bzw. der mehreren zweiten Datenrahmen höherer Priorität dazwischen geschoben.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen weisen das erfin- dunσsgemäße Verfahren sowie der prfindungsgemäße Switch insbesondere den Vorteil auf, dass die Verzögerungszeiten bei der Übertragung in dem Kommunikationsnetz KN für Datenrahmen höherer Priorität verringert werden. Darüber hinaus erfolgt vorteilhafterweise in dem Switch S bzw. in jedem an der Datenübertragung beteiligten Switch eine Assemblierung, das heißt Wiederherstellung, empfangener Datenfragmente zu dem ursprunglichen Datenrahmen. Hierdurch wird ein unkontrolliertes Ansteigen der Anzahl der innerhalb des Kommunikationsnet- zes übertragenen Datenfragmente eines Datenrahmens vorteil- hafterweise vermieden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzes (KN), insbesondere eines lokalen Datennetzes gemäß der Ethernet- Technik, bei dem
- ein erster Datenrahmen von einem Switch (S) in mehrere Datenfragmente (DFl, DF2) aufgeteilt wird,
- zumindest eines der Datenfragmente (DFl) des ersten Datenrahmens über einen Sende-Port (SPl) des Switches (S) an einen Empfangs-Port (EP3) eines anderen Switches (Sl) übertragen wird,
- die Übertragung der Datenfragmente (DFl, DF2) des ersten Datenrahmens von dem Switch (S) unterbrochen und zumindest ein zweiter Datenrahmen (DR2) mit einer im Vergleich zum ers- ten Datenrahmen höheren Priorität über den Sende-Port (SPl) des Switches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (Sl) übertragen wird,
- anschließend die Übertragung der Datenfragmente (DFl, DF2) des ersten Datenrahmens über den Sende-Port (SPl) des Swit- ches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (Sl) fortgesetzt wird und
- der erste Datenrahmen von dem anderen Switch (Sl) aus den empfangenen Datenfragmenten (DFl, DF2) wiederhergestellt wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Datenrahmen von dem anderen Switch (Sl) anhand einer in den Datenfragmenten (DFl, DF2) enthaltenen, die Rei- henfolge der Datenfragmente (DFl, DF2) identifizierenden Kennung aus den empfangenen Datenfragmenten (DFl, DF2) wiederhergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Rahmen des Aufbaus der Verbindung zwischen dem Sende-Port (SPl) des Switches (S) und dem Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (Sl) zwischen dem Switch (S) und dem anderen Switch (Sl) vereinbart wird, für welche Klassen von Datenrahmen eine Unterteilung in mehrere Datenfragmente zulassig ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfrag- mente (DFl, DF2) durch den Switch (S) erfolgt, sobald der zumindest eine zweite Datenrahmen (DR2) mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port (SPl) des Switches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (Sl) ansteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfrag- mente (DFl, DF2) durch den Switch (S) unabhängig davon erfolgt, ob der zumindest eine zweite Datenrahmen (DR2) mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port (SPl) des Switches (S) an den Empfangs-Port (EP3) des anderen Switches (Sl) ansteht.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wiederhergestellte erste Datenrahmen von dem anderen Switch (Sl) über einen Sende-Port (SP3) an einen Empfangs- Port eines weiteren Switches weitergeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wiederhergestellte erste Datenrahmen von dem anderen Switch (Sl) in mehrere Datenfragmente aufgeteilt wird.
8. Switch (S) für ein Kommunikationsnetz, insbesondere für ein lokales Datennetz gemäß der Ethernet-Technik, mit
- Fragmentierungsmitteln (FRAGM) zum Aufteilen eines ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente sowie
- Ubertragungsmitteln
- zum Übertragen zumindest eines der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über einen Sende-Port (SP) an einen
Empfangs-Port eines anderen Switches,
- zum Unterbrechen der Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens und zum Übertragen zumindest eines zweiten Datenrahmens mit einer im Vergleich zum ers- ten Datenrahmen höheren Priorität über den Sende-Port (SP) an den Empfangs-Port des anderen Switches und
- zum anschließenden Fortsetzen der Übertragung der Datenfragmente des ersten Datenrahmens über den Sende-Port (SP) des Switches (S) an den Empfangs-Port des anderen Switches.
9. Switch nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
- Empfangsmittel zum Empfangen von Datenfragmenten eines Da- tenrahmens über einen Empfangs-Port (EP) und
- Wiederherstellungsmittel (DFRAGM) zum Wiederherstellen des Datenrahmens aus den empfangenen Datenfragmenten.
10. Switch nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er zum Weiterleiten des empfangenen Datenrahmens an den anderen Switch ausgebildet ist.
11. Switch nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wiederherstellungsmittel zum Wiederherstellen des Datenrahmens aus den empfangenen Datenfragmenten anhand einer in den Datenfragmenten enthaltenen, die Reihenfolge der Daten- fragmente identifizierenden Kennung ausgebildet sind.
12. Switch nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er Steuerungsmittel aufweist, die derart ausgebildet sind, dass im Rahmen des Aufbaus der Verbindung zwischen dem Sende- Port des Switches und dem Ξmpfangs-Port dss anderen Switches eine Vereinbarung mit dem anderen Switch erfolgt, für welche Klassen von Datenrahmen eine Unterteilung in mehrere Datenfragmente zulassig ist.
13. Switch nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fragmentierungsmittel (FRAGM) derart ausgebildet sind, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Daten- fragmente erfolgt, sobald der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port (SP) des Switches (S) an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht.
14. Switch nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fragmentierungsmittel (FRAGM) derart ausgebildet sind, dass die Aufteilung des ersten Datenrahmens in mehrere Datenfragmente unabhängig davon erfolgt, ob der zumindest eine zweite Datenrahmen mit einer im Vergleich zum ersten Datenrahmen höheren Priorität zur Übertragung über den Sende-Port (SPl) des Switches (S) an den Empfangs-Port des anderen Switches ansteht.
15. Kommumkationsnetz (KN), insbesondere lokales Netzwerk gemäß der Ethernet-Technik, zum übertragen von Datenrahmen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mehrere über Ports miteinander verbundene Switches (S) nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
16. Kommunikationsnetz nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ports der Switches über paketorientierte Punkt-zu-Punkt- Verbindungen miteinander verbunden sind.
17. Kommunikationsnetz nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es ein Komponenten eines Systems der Automatisierungstechnik verbindendes Kommunikationsnetz gemäß dem PROFINET-Standard ist.
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