WO2018196992A1 - Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräte umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines mehrere kommunikationsgeräte umfassenden kommunikationsnetzes eines industriellen automatisierungssystems und steuerungseinheit Download PDF

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WO2018196992A1
WO2018196992A1 PCT/EP2017/060170 EP2017060170W WO2018196992A1 WO 2018196992 A1 WO2018196992 A1 WO 2018196992A1 EP 2017060170 W EP2017060170 W EP 2017060170W WO 2018196992 A1 WO2018196992 A1 WO 2018196992A1
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communication devices
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control unit
communication
communication device
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PCT/EP2017/060170
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Andreas Zirkler
Axel Gruner
Franz-Josef GÖTZ
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Definitions

  • SDN Software Defined Networking
  • the data plane includes functions or components for forwarding data packets or frames.
  • the control plane includes management functions for controlling the forwarding or the components of the data plane.
  • OpenFlow defines a standard for software-implemented control plans. An abstraction of hardware as Virtual Services eliminates manual configuration of the hardware, particularly by providing programmable centralized control of network traffic. OpenFlow supports partitioning of system resources into network slices, which ensures deployment of defined system resources independent of other existing network slices.
  • OpenFlow switch sends a message with a parameter request to a configuration server to get connection parameters from an OpenFlow controller.
  • the OpenFlow switch receives an IP address and a set of OpenFlow connection parameters from the configuration server, the set of OpenFlow connection parameters including at least connection parameters of a first OpenFlow controller.
  • the OpenFlow switch sends a message requesting a connection to the first OpenFlow controller, based on the IP address and set of OpenFlow connection parameters of the first OpenFlow controller. In this way, an automatic connection setup between an OpenFlow switch and an OpenFlow controller can be realized.
  • EP 2 795 842 B1 relates to a control unit for providing communication services within a physical communication network. These communication services are used by several applications running on communication devices, for each of which requirements for the communication services are specified.
  • the control unit generates a communication network model that represents a topology of the physical communication network and that for each communication device a network node model is converted. summarizes.
  • the network node model describes functions and resources of the respective communication device.
  • the control unit calculates a virtual communication network by mapping the requirements of the particular application to the communication services on the communication network model.
  • the computed virtual communication networks each comprise at least 2 network nodes described by a network node model and a partition or network slice of selected communication network resources provided by the communication devices.
  • EP 3 017 570 B1 describes a control device which comprises a device for traffic-load-dependent determination of at least one primary data path for transmission of high-availability, time-critical messages between a first and a second data transmission device connected to a data network. Highly available, time-critical data traffic is separated from such data traffic, the operation of which may depend on a current availability of data transmission resources.
  • a device for selecting one of the determined primary data paths and a device for determining at least one alternative data path between the first and the second data terminal device are provided which have no common transmission paths to the selected primary data path.
  • Time Aware Shaper (TAS) in accordance with IEEE 802.1
  • Qbv can be forwarded streams (streams) with minimized delays and minimized jitter.
  • streams streams
  • influencing of streams by datagrams assigned to other queues can be largely prevented. be changed.
  • the number of queues available in an Ethernet switch per port is limited for cost reasons. Previously available switches typically do not have more than 7 queues per port. Accordingly, the number of streams is limited for which guarantees can be given independently of each other in terms of delays, jitter, bandwidth or availability. If such guarantees can not be given, streams can only be transmitted in the sense of a best effort.
  • control unit controls functions of a plurality of associated communication devices and is associated with at least one partition of the communication network.
  • control units can each be assigned to at least one tenant, one user or one application. Partitions each contain predefinable shares of system resources. ordered communication devices for predefinable resource lives.
  • the control unit determines for data streams (streams) in each case a path between an associated first communication device and an associated second communication device via associated third communication devices.
  • the third communication devices each comprise at least one transmitting and receiving unit, and each transmitting and receiving unit are each assigned a plurality of transmit queues (queues), which each have access to the respective transmitting and receiving unit within a definable repetition cycle for a definable access time period is granted.
  • the access durations and repetition cycles for the transmit queues of the third communication devices are preferably controlled by means of a time-aware shaper in accordance with IEEE 802.1Qbv.
  • the control unit checks for each data stream whether it is exclusively assigned a send queue in at least one third communication device along the determined path. In the case of a negative check result, the control unit determines whether at least one send queue can be exclusively assigned to each data stream by a changed assignment of the send queues or by a path change. The control unit signals at least one warning in the event of a negative determination result. On the other hand, in the event of a positive check or determination result corresponding to the determined paths and allocations of the send queues, the control unit reserves necessary system resources for the data streams.
  • the control unit specifies routing rules or forwarding rules for the third communication devices in accordance with the paths determined for the data streams. The control unit preferably determines the paths based on path costs. By doing that for each stream along its by one
  • Control unit or SDN controller predetermined network paths in at least one node dedicated dedicated queue is reserved, multiple streams can share a queue, without this leading to a significant mutual adverse effect on streams.
  • the control unit determines for a
  • a plurality of data streams at least partially disjoint paths to each other and adapts routing rules or forwarding rules for the associated third communication devices according to the determined disjoint paths. Determination of disjoint paths may be based on, for example,
  • Dij kstra the Bellman-Ford algorithm or the algorithm of Floyd and Warshall done.
  • disjoint paths can be achieved by successively applying Dij kstra algorithms with constraints
  • the communication devices are assigned to a software defined network, which comprises a communication control level designated as a control plane and a data transmission level designated as a data plane. While the control unit is assigned to the control plane, the communication devices are assigned to the data plane.
  • the partitions are in particular network slices and can be determined manually by a system administrator or automatically by means of an engineering system.
  • the third communication devices preferably include routers or switches, and by the control unit flow tables can be specified from which routing tables or Forwarding tables for the control unit associated third communication devices are derived.
  • the method according to the invention can also be applied to network slices that comprise multiple streams by defining and maintaining quality or quality of service guarantees for the respective network slice. In this way, an adverse interaction of the network slices can be avoided; Streams within the same network slice could, in principle, still influence each other.
  • the control unit according to the invention is provided for carrying out a method according to the preceding embodiments and is designed and set up to control functions of a plurality of assigned communication devices and to be assigned to at least one partition of a communication network.
  • partitions each contain predefinable shares of system resources of assigned communication devices for predefinable resource utilization periods.
  • the control unit is designed and set up for each of data streams to determine a path between an associated first communication device and an associated second communication device via associated third communication devices.
  • control unit is designed and set up for each data stream to check whether it is exclusively assigned to a send queue in at least one third communication device along the determined path.
  • the third communication devices each comprise at least one transmitting and receiving unit, and each transmitting and receiving unit are each assigned a plurality of send queues. Besides that is n
  • control unit is designed and set up to determine, in the case of a negative verification result, whether each data stream can be exclusively assigned to at least one transmission queue by means of a changed assignment of the send queues or by a path change.
  • control unit is configured and set up to signal at least one warning in the case of a negative determination result and to reserve the system resources required for the data streams in the case of a positive verification or determination result in accordance with the determined paths and allocations of the send queues.
  • FIG. 1 shows a communication network of an industrial automation system comprising several communication devices and control units assigned to them.
  • Figure 2 is a schematic representation of an optimized
  • the communication network of an industrial automation system illustrated in FIG. 1 comprises a plurality of communication devices 200 and a plurality of control units 101, 102.
  • the communication devices 200 may be switches, routers or firewalls, for example, and serve for the connection of programmable logic controllers 300 or input / output units of the industrial automation system.
  • Programmable logic controllers 300 typically each include a communication module, a central processing unit and at least an input / output unit (I / O module) and thus also represent communication devices.
  • Input / output units can in principle also be configured as decentralized peripheral modules, which are arranged remotely from a programmable logic controller.
  • a programmable controller 300 is connected, for example, to a switch or router or additionally to a field bus via the communication module.
  • the input / output unit is used to exchange control and measured variables between the programmable logic controller 300 and a machine or apparatus 400 controlled by the programmable logic controller 300.
  • the central unit is provided in particular for determining suitable control variables from large measured variables.
  • the above components of the programmable logic controller 300 are connected to each other in the present embodiment via a backplane bus system.
  • the communication devices 200 are assigned to a software defined network (SDN), which comprises a communication control level 1 designated as a control plane and a data transmission level 2 designated as a data plane.
  • SDN software defined network
  • the control units 101, 102 as SDN controllers are assigned to the control plane, while the communication devices are assigned to the data plane.
  • the control units 101, 102 for example, specify flow tables for switches or routers, from which routing rules or forwarding rules for the respective control unit 101, 102 associated communication devices 200 are derived.
  • the controllers 101, 102 are generally configured and configured to have functions of a plurality of associated ones Control communication devices 200.
  • a predeterminable proportion of system resources of the assigned communication devices for a predeterminable resource utilization period is made available, in particular by partitioning and assignment of partitions to the control units 101, 102.
  • the partitions Network Slices by means of An engineering system can be defined manually by a system administrator or automatically.
  • a separate resource view 111, 121 with the shares of system resources is provided in each case.
  • control units 101, 102 for streams determine one each based on path costs
  • the third communication devices each comprise at least one transmitting and receiving unit, wherein each transmitting and receiving unit are each assigned a plurality of queues (send queues), which are each granted access to the respective transmitting and receiving unit for a definable access time within a definable repetition cycle.
  • the access time durations and repetition cycles for the queues of the third communication devices are controlled by means of the Time Aware Shaper in accordance with IEEE 802.1Qbv.
  • the control units 101, 102 check whether a queue is exclusively allocated to it in at least one third communication device along the determined path.
  • a negative check result it is determined whether at least one queue can be exclusively assigned to each stream by changing the assignment of the queues or by changing the path. While the control units 101, 102 signal at least one warning in the event of a negative determination result, the system resources required for the streams are reserved in the case of a positive verification or determination result in accordance with the determined paths and allocations of the queues. In particular, the control units 101, 102 specify routing rules or forwarding rules for the third communication devices in accordance with the paths determined for the streams.
  • control units 101, 102 can determine paths that are at least partially mutually disjunctive for a plurality of streams and adapt routing rules or forwarding rules for the assigned third communication devices in accordance with the determined disjunctive paths.
  • the disjoint paths can be determined, for example, on the basis of path costs and by successive application of Dij kstra algorithms with constraints or constraints
  • FIG. 2 shows, by way of example, a simple communication network with a plurality of first communication devices 211-214, second communication devices 221-224 and third communication devices 201-204, which are assigned to the data plane of the communication network illustrated in FIG.
  • the first communication devices 201-204 form sources (talkers) or start points of streams, while the second communication devices 221-224 are assigned to subscribers (listeners) or end points of the streams.
  • the third communication devices 201-204 represent the forwarding network nodes assigned to the paths determined for the streams. Communication functions of the communication devices 201-204, 211-214, 221-224 are accordingly forwarded. 1 and 2 are controlled by at least one of the two control units 101, 102 shown in FIG. 1 and provided in the communication devices 201-204, 211-214, 221-224, for example by loading a corresponding configuration comprising possibly required control program code can.
  • the third communication devices 201-204 are shown in simplified form in FIG. 2 and each comprise a forwarding or receiving unit FWD and 2-4 ports 11-12, 21-22, 31-32, 41-44.
  • the ports 11-12, 21-22, 31-32, 41-44 each comprise two queues Q_A, Q_B, two transmission gates G_A, G_B, a queue allocation unit CLASS and a scheduling or transmission unit SCHED.
  • the queues Q_A, Q_B are each controlled by an assigned transmission gate G_A, G_B. If a transmission gate of a port is opened, the other transmission gates of the port are closed, and the queue with opened transmission gate is then switched through as the data via the scheduling or transmission unit SCHED.
  • a first stream A is sent from the communication device 211 to the communication device 221, a second stream B from the communication device 212 to the communication device 222 and a third stream C from the communication device 213 to the communication device 223, via the communication devices 201, 202 and 204 without optimization of paths and queue assignments.
  • separate communication queues would not be available in the communication devices 201 and 202 for each of the streams AC.
  • streams B and C in communication device 201 would have to share queue Q_B of port 11. This could result in jitter if, for example, the communication device 202 does not receive data for the stream B at a scheduled time sends and because of which collisions with data of the stream C occur.
  • a fourth stream D is sent from the communication device 214 via the communication devices 203, 202 and 204 to the communication device 224.
  • stream D is already available exclusively in communication device 203 for a queue.
  • the streams A and D would have to share in the communication device 202 queue Q_A and Q_B of port 21 with the stream B and C, respectively.
  • all data of streams A and D reaching the communication device 202 has previously been forwarded at least once using a Time Aware Shaper. Due to this, an exceeding of an intended bandwidth or a deviation from a scheduled transmission time can be excluded with high probability.
  • each of the streams A-D in the communication devices 201-203 is transported at least once via a queue exclusively assigned to the respective stream.
  • a transmission gate assigned to the respective queue can specifically monitor bandwidth and transmission times of the associated stream. Basically, it can thus be avoided that the streams A-D collide with one another along their respective paths.
  • Stream C reconfigured so that it now leads over the communication device 203.
  • stream C leaves the communication device 201 via port 12 and can for example exclusively use queue Q_B of port 31 in the communication device 203, while stream D can exclusively use queue Q_A of port 31 there.
  • Stream A can for example exclusively use Queue Q_A of Port 11 in the communication device 201, share in the communication device 202 Queue Q_A of Port 21 with Stream B and exclusively use Queue Q_A of Port 41 in the communication device 204.
  • stream B for example, can exclusively use queue Q_B of port 11 in communications device 201, share stream A in port 202 of communication device 202 Queue Q_A, and exclusively use port Q_A of port 42 in communication device 204.
  • stream C may exclusively use Queue Q_A of port 12 in communication device 201, use Queue Q_B of Port 31 exclusively in communication device 203, share in Stream 202 communication device 202 Queue Q_B of Port 21, and exclusively use Queue Q_A of Port 43 in communication device 204
  • stream D for example, can exclusively use queue Q_A of port 31 in communication device 203, share with stream C in port 202 communication device 202 Queue Q_B, and exclusively use port Queue Q_A of port 44 in communication device 204.
  • streams can also be exclusively assigned to a queue on a subsequent forwarding communication device.
  • streams for example, first a control traffic queue Share or pass on best-effort queues before they can exclusively use a queue with a Time Aware Shaper.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Zum Betrieb eines mehrere Kommunikationsgeräte umfassenden Kommunikationsnetzes für ein industrielles Automatisierungssystem steuert zumindest eine Steuerungseinheit Funktionen mehrerer zugeordneter Kommunikationsgeräte. Für die Steuerungseinheit wird ein vorgebbarer Anteil an Systemressourcen der zugeordneten Kommunikationsgeräte für eine vorgebbare Ressourcennutzungsdauer verfügbar gemacht. Die Steuerungseinheit ermittelt für Datenströme jeweils einen Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunikationsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommunikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte. Für jeden Datenstrom überprüft die Steuerungseinheit, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikationsgerät entlang des ermittelten Pfades eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet ist. Bei einem negativen Überprüfungsergebnis wird ermittelt, ob jedem Datenstrom durch eine geänderte Zuordnung der Sendewarteschlangen oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet werden kann.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines mehrere Kommunikationsgeräte umfassenden Kommunikationsnetzes eines industriellen
Automatisierungssystems und Steuerungseinheit
Industrielle Automatisierungssysteme dienen zur Überwachung, Steuerung und Regelung von technischen Prozessen, insbesondere im Bereich Fertigungs-, Prozess- und Gebäudeautomatisie- rung, und ermöglichen einen Betrieb von Steuerungseinrichtungen, Sensoren, Maschinen und industriellen Anlagen, der möglichst selbständig und unabhängig von menschlichen Eingriffen erfolgen soll. Aufgrund einer ständig steigenden Bedeutung von Informationstechnik für Automatisierungssysteme, die zahlreiche vernetzte Steuerungs- bzw. Rechnereinheiten umfassen, gewinnen Verfahren zur zuverlässigen Bereitstellung von über ein Automatisierungssystem verteilten Funktionen für eine Bereitstellung von Überwachungs- , Steuerungs- und Regelungsfunktionen verstärkt an Bedeutung. Eine besondere Prob- lematik resultiert in industriellen Automatisierungssystemen regelmäßig aus einem Meldungsverkehr mit verhältnismäßig vielen, aber relativ kurzen Nachrichten, wodurch obige Probleme verstärkt werden. Software Defined Networking (SDN) zielt auf eine Visualisierung von Kommunikationsnetzfunktionen ab, indem Kommunikationsgeräte wie Router oder Switche funktionell in Control Plane und Data Plane zugeordnete Komponenten unterteilt werden. Die Data Plane umfasst Funktionen bzw. Komponenten zur Wei- terleitung von Datenpaketen bzw. -rahmen. Die Control Plane umfasst hingegen Management-Funktionen zur Steuerung der Weiterleitung bzw. der Komponenten der Data Plane. Mit OpenFlow ist beispielsweise ein Standard für Software- implementierte Control Planes definiert. Eine Abstraktion von Hardware als virtuelle Services ermöglicht einen Verzicht auf eine manuelle Konfiguration der Hardware, insbesondere indem eine programmierbare, zentrale Steuerung von Netzverkehr geschaffen wird. OpenFlow unterstützt eine Partitionierung von System- Ressourcen in Network Slices, durch die unabhängig von anderen bestehenden Network Slices eine Bereitstellung definierter System-Ressourcen gewährleistet wird.
Aus US 2013/268686 AI ist ein Verfahren zum Senden einer An- forderung eines Verbindungsaufbaus bekannt, bei dem ein
OpenFlow-Switch eine Nachricht mit einer Parameteranforderung an einen Konfigurationsserver sendet, um Verbindungsparameter von einem OpenFlow-Controller zu erhalten. Auf die Nachricht mit der Parameteranforderung empfängt der OpenFlow-Switch ei- ne IP-Adresse und einen Satz von OpenFlow-Verbindungsparametern vom Konfigurationsserver, wobei der Satz von OpenFlow- Verbindungsparametern zumindest Verbindungsparameter eines ersten OpenFlow-Controllers umfasst. Der OpenFlow-Switch sendet entsprechend der IP-Adresse und dem Satz von OpenFlow- Verbindungsparametern des ersten OpenFlow-Controllers eine Nachricht mit einer Anforderung eines Verbindungsaufbaus an den ersten OpenFlow-Controller. Auf diese Weise kann ein automatischer Verbindungsaufbau zwischen einem OpenFlow-Switch und einem OpenFlow-Controller realisiert werden.
EP 2 795 842 Bl betrifft eine Steuerungseinheit zur Bereitstellung von Kommunikationsdiensten innerhalb eines physikalischen Kommunikationsnetzes. Diese Kommunikationsdienste werden durch mehrere auf Kommunikationsgeräten ablaufende An- Wendungen genutzt, für die jeweils Anforderungen an die Kommunikationsdienste spezifiziert sind. Durch die Steuerungseinheit wird ein Kommunikationsnetzmodell erzeugt, das eine Topologie des physikalischen Kommunikationsnetzes wiedergibt und für jedes Kommunikationsgerät ein Netzknotenmodell um- fasst. Das Netzknotenmodell beschreibt Funktionen und Ressourcen des jeweiligen Kommunikationsgeräts. Außerdem berechnet die Steuerungseinheit für jede auf den Kommunikationsgeräten ablaufende Anwendung ein virtuelles Kommunikationsnetz, indem die Anforderungen der jeweiligen Anwendung an die Kommunikationsdienste auf das Kommunikationsnetzmodell abgebildet werden. Die berechneten virtuellen Kommunikationsnetze umfassen jeweils zumindest 2 durch ein Netzknotenmodell beschriebene Netzknoten und eine Partition bzw. Network Slice ausgewählter Kommunikationsnetzressourcen, die durch die Kommunikationsgeräte bereitgestellt werden.
In EP 3 017 570 Bl ist eine Steuerungsvorrichtung beschrieben, die eine Vorrichtung zum Verkehrslast-abhängigen Ermit- teln mindestens eines primären Datenpfads zur Übertragung von hochverfügbaren, zeitkritischen Nachrichten zwischen einer ersten und einer zweiten Datenendeinrichtung umfasst, die an ein Datennetz angeschlossen sind. Dabei wird hochverfügbarer, zeitkritischer Datenverkehr von solchem Datenverkehr ge- trennt, dessen Bedienung von einer aktuellen Verfügbarkeit von Datenübertragungsressourcen abhängen darf. Außerdem sind eine Vorrichtung zum Auswählen eines der ermittelten primären Datenpfade und eine Vorrichtung zum Ermitteln mindestens eines alternativen Datenpfads zwischen der ersten und der zwei- ten Datenendeinrichtung vorgesehen, der zu dem ausgewählten primären Datenpfad keine gemeinsamen Übertragungsstrecken aufweist .
Durch ein Zeitscheiben-basiertes Queue-Management , insbeson- dere durch Time Aware Shaper (TAS) entsprechend IEEE 802.1
Qbv können Streams (Datenströme) mit minimierten Verzögerungen und minimiertem Jitter weitergeleitet werden. Dabei kann eine Beeinflussung von Streams durch Datagramme, die anderen Queues (Warteschlangen) zugeordnet sind, weitgehend verhin- dert werden. Jedoch ist die Anzahl von Queues, die in einem Ethernet-Switch pro Port verfügbar sind, aus Kostengründen begrenzt. Bisher verfügbare Switches weisen üblicherweise nicht mehr als 7 Queues pro Port auf. Dementsprechend ist die Anzahl von Streams begrenzt, für die unabhängig voneinander Garantien hinsichtlich Verzögerungen, Jitter, Bandbreite oder Verfügbarkeit gegeben werden können. Können entsprechende Garantien nicht gegeben werden, können Streams lediglich im Sinn eines Best-Effort übermittelt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum effizienten Betrieb eines mehrere Kommunikationsgeräte umfassenden Kommunikationsnetzes für ein industrielles Automatisierungssystem anzugeben, das eine Gewährleis- tung von Dienstgüte-Parametern, wie Verzögerung, Jitter,
Bandbreite oder Verfügbarkeit, für eine möglichst große Anzahl individueller Datenströme ermöglicht, sowie eine Steuerungseinheit zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen und durch eine Steuerungseinheit mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines mehrere Kommunikationsgeräte umfassenden Kommunikations- netzes eines industriellen Automatisierungssystems steuert zumindest eine Steuerungseinheit Funktionen mehrerer zugeord- neter Kommunikationsgeräte und ist zumindest einer Partition des Kommunikationsnetzes zugeordnet. Steuerungseinheiten können beispielsweise jeweils zumindest einem Tenant, einem Benutzer bzw. einer Anwendung zugeordnet sein. Partitionen umfassen jeweils vorgebbare Anteile an Systemressourcen zu- geordneter Kommunikationsgeräte für vorgebbare Ressourcennutzungsdauern. Die Steuerungseinheit ermittelt für Datenströme (Streams) jeweils einen Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunikationsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommu- nikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte. Dabei umfassen die dritten Kommunikationsgeräte jeweils zumindest eine Sende- und Empfangseinheit, und jeder Sende- und Empfangseinheit sind jeweils mehrere Sendewarteschlangen (Queues) zugeordnet, denen jeweils für eine definierbare Zu- griffszeitdauer innerhalb eines definierbaren Wiederholungs- zyklus Zugriff auf die jeweilige Sende- und Empfangseinheit eingeräumt wird. Die Zugriffszeitdauern und Wiederholungszyklen für die Sendewarteschlangen der dritten Kommunikationsgeräte werden vorzugsweise mittels Time Aware Shaper entspre- chend IEE 802.1Qbv gesteuert.
Darüber hinaus überprüft die Steuerungseinheit für jeden Datenstrom erfindungsgemäß, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikationsgerät entlang des ermittelten Pfades eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet ist. Bei einem negativen Überprüfungsergebnis ermittelt die Steuerungseinheit, ob jedem Datenstrom durch eine geänderte Zuordnung der Sendewarteschlangen oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet werden kann. Die Steue- rungseinheit signalisiert bei einem negativen Ermittlungsergebnis zumindest eine Warnung. Dagegen reserviert die Steuerungseinheit bei einem positiven Überprüfungs- oder Ermittlungsergebnis entsprechend den ermittelten Pfaden und Zuordnungen der Sendewarteschlangen erforderliche Systemressourcen für die Datenströme. Vorteilhafterweise gibt die Steuerungseinheit Routing-Regeln bzw. Forwarding-Regeln für die dritten Kommunikationsgeräte entsprechend den für die Datenströme ermittelten Pfaden vor. Die Steuerungseinheit ermittelt die Pfade vorzugsweise anhand von Pfadkosten. Dadurch dass für jeden Stream entlang seines durch eine
Steuerungseinheit bzw. SDN-Controller vorgegebenen Netzwerkspfads in zumindest einem Knoten eine dedizierte eigene Queue reserviert wird, können mehrere Streams eine Queue teilen, ohne dass dies zu einer nennenswerten gegenseitigen nachteiligen Beeinflussung von Streams führt. Durch Planung der Netzwerkspfade kann zudem erreicht werden, dass sich die Streams nur an einer minimalen Anzahl an Knoten überschnei - den. Vorzugsweise ermittelt die Steuerungseinheit für eine
Mehrzahl von Datenströmen zumindest partiell zueinander dis- junkte Pfade und passt Routing-Regeln bzw. Forwarding-Regeln für die zugeordneten dritten Kommunikationsgeräte entsprechend den ermittelten disjunkten Pfaden an. Eine Ermittlung disjunkter Pfade kann beispielsweise auf Grundlage des
Dij kstra-Algorithmus , des Bellman-Ford-Algorithmus oder des Algorithmus von Floyd und Warshall erfolgen. Insbesondere können disjunkte Pfade mittels sukzessiver Anwendung von Dij kstra-Algorithmen mit Rand- bzw. Zwangsbedingungen
(constrained Dijkstra's algorithm) ermittelt werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Kommunikationsgeräte einem Software Defined Network zugeordnet, das eine als Control Plane bezeichnete Kommunikationssteuerungsebene und eine als Data Plane bezeichnete Datenübermittlungsebene umfasst. Während die Steuerungseinheit der Control Plane zugeordnet ist, sind die Kommunikationsgeräte der Data Plane zugeordnet. Die Partitionen sind insbesondere Network Slices und können mittels eines Engineering-Systems manuell durch einen Systemadministrator oder automatisiert festgelegt werden. Darüber hinaus umfassen die dritten Kommunikationsgeräte vorzugsweise Router bzw. Switches, und durch die Steuerungseinheit können Flow- Tabellen vorgegeben werden, aus denen Routing-Tabellen bzw. Forwarding-Tabellen für der Steuerungseinheit zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte abgeleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch auf Network Slices anwenden, die mehrere Streams umfassen, indem Quali- täts- bzw. Dienstgüte-Garantien für die jeweilige Network Slice definiert und eingehalten werden. Auf diese Weise kann eine nachteilige gegenseitige Beeinflussung der Network Slices vermieden werden; Streams innerhalb derselben Network Slice könnten sich jedoch grundsätzlich noch gegenseitig beeinflussen .
Die erfindungsgemäße Steuerungseinheit ist zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend vorangehenden Ausführungen vor- gesehen sowie dafür ausgestaltet und eingerichtet, Funktionen mehrerer zugeordneter Kommunikationsgeräte zu steuern und zumindest einer Partition eines Kommunikationsnetzes zugeordnet zu sein. Dabei umfassen Partitionen jeweils vorgebbare Anteile an Systemressourcen zugeordneter Kommunikationsgeräte für vorgebbare Ressourcennutzungsdauern. Außerdem ist die Steuerungseinheit dafür ausgestaltet und eingerichtet, für Datenströme jeweils einen Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunikationsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommunikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte zu ermitteln.
Darüber hinaus ist die Steuerungseinheit erfindungsgemäße dafür ausgestaltet und eingerichtet, für jeden Datenstrom zu überprüfen, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikati- onsgerät entlang des ermittelten Pfades eine Sendewarte- schlange exklusiv zugeordnet ist. Dabei umfassen die dritten Kommunikationsgeräte jeweils zumindest eine Sende- und Empfangseinheit, und jeder Sende- und Empfangseinheit sind jeweils mehrere Sendewarteschlangen zugeordnet. Außerdem ist n
die Steuerungseinheit dafür ausgestaltet und eingerichtet, bei einem negativen Überprüfungsergebnis zu ermitteln, ob jedem Datenstrom durch eine geänderte Zuordnung der Sendewarteschlangen oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Sende- warteschlange exklusiv zugeordnet werden kann. Zusätzlich ist die Steuerungseinheit dafür ausgestaltet und eingerichtet, bei einem negativen Ermittlungsergebnis zumindest eine Warnung zu signalisieren und bei einem positiven Überprüfungsoder Ermittlungsergebnis entsprechend den ermittelten Pfaden und Zuordnungen der Sendewarteschlangen erforderliche Systemressourcen für die Datenströme zu reservieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 ein mehrere Kommunikationsgeräte und diesen zugeordnete Steuerungseinheiten umfassendes Kommunikationsnetz eines industriellen Automatisierungssystems ,
Figur 2 eine schematische Darstellung für eine optimierte
Zuordnung von Queues in Switchen zu Streams innerhalb des in Figur 1 dargestellten Kommunikations- netzes .
Das in Figur 1 dargestellte Kommunikationsnetz eines industriellen Automatisierungssystems umfasst mehrere Kommunikationsgeräte 200 und mehrere Steuerungseinheiten 101, 102. Die Kommunikationsgeräte 200 können beispielsweise Switche, Rou- ter oder Firewalls sein und zum Anschluss von speicherprogrammierbaren Steuerungen 300 oder Ein-/Ausgabeeinheiten des industriellen Automatisierungssystems dienen. Speicherprogrammierbare Steuerungen 300 umfassen typischerweise jeweils ein Kommunikationsmodul, eine Zentraleinheit sowie zumindest eine Eingabe/Ausgabe-Einheit (I/O-Modul) und stellen somit ebenfalls Kommunikationsgeräte dar. Eingabe/Ausgabe-Einheiten können grundsätzlich auch als dezentrale Peripheriemodule ausgestaltet sein, die entfernt von einer speicherprogram- mierbaren Steuerung angeordnet sind.
Über das Kommunikationsmodul ist eine speicherprogrammierbare Steuerung 300 beispielsweise mit einem Switch oder Router oder zusätzlich mit einem Feldbus verbunden. Die Einga- be/Ausgabe-Einheit dient einem Austausch von Steuerungs- und Messgrößen zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerung 300 und einer durch die speicherprogrammierbare Steuerung 300 gesteuerten Maschine oder Vorrichtung 400. Die Zentraleinheit ist insbesondere für eine Ermittlung geeigneter Steuerungs- großen aus erfassten Messgrößen vorgesehen. Obige Komponenten der speicherprogrammierbaren Steuerung 300 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Rückwandbus-System miteinander verbunden. Die Kommunikationsgeräte 200 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel einem Software Defined Network (SDN) zugeordnet, das eine als Control Plane bezeichnete Kommunikations- steuerungsebene 1 und eine als Data Plane bezeichnete Datenübermittlungsebene 2 umfasst. Die Steuerungseinheiten 101, 102 als SDN-Controller sind der Control Plane zugeordnet, während die Kommunikationsgeräte der Data Plane zugeordnet sind. Durch die Steuerungseinheiten 101, 102 werden beispielsweise Flow-Tabellen für Switche oder Router vorgegeben, aus denen Routing-Regeln bzw. Forwarding-Regeln für der je- weiligen Steuerungseinheit 101, 102 zugeordnete Kommunikationsgeräte 200 abgeleitet werden.
Die Steuerungseinheiten 101, 102 sind allgemein dafür ausgestaltet und eingerichtet, Funktionen mehrerer zugeordneter Kommunikationsgeräte 200 zu steuern. Für die Steuerungseinheiten 101, 102 wird jeweils ein vorgebbarer Anteil an Systemressourcen der zugeordneten Kommunikationsgeräte für eine vorgebbare Ressourcennutzungsdauer verfügbar gemacht, insbe- sondere durch Partitionierung und Zuordnung von Partitionen zu den Steuerungseinheiten 101, 102. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Partitionen Network Slices, die mittels eines Engineering-Systems manuell durch einen Systemadministrator oder automatisiert festgelegt werden. Für jede Steuerungseinheit 101, 102 ist jeweils eine separate Ressourcensicht 111, 121 mit den Anteilen an Systemressourcen vorgesehen .
Darüber hinaus ermitteln die Steuerungseinheiten 101, 102 für Streams (Datenströme) anhand von Pfadkosten jeweils einen
Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunikationsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommunikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte. Die dritten Kommunikationsgeräte umfassen jeweils zumindest eine Sende- und Emp- fangseinheit , wobei jeder Sende- und Empfangseinheit jeweils mehrere Queues (Sendewarteschlangen) zugeordnet sind, denen jeweils für eine definierbare Zugriffszeitdauer innerhalb eines definierbaren Wiederholungszyklus Zugriff auf die jeweilige Sende- und Empfangseinheit eingeräumt wird. Die Zu- griffszeitdauern und Wiederholungszyklen für die Queues der dritten Kommunikationsgeräte werden mittels Time Aware Shaper entsprechend IEE 802.1Qbv gesteuert. Für jeden Stream überprüfen die Steuerungseinheiten 101, 102, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikationsgerät entlang des ermittel - ten Pfades eine Queue exklusiv zugeordnet ist. Bei einem negativen Überprüfungsergebnis wird ermittelt, ob jedem Stream durch eine geänderte Zuordnung der Queues oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Queue exklusiv zugeordnet werden kann . Während die Steuerungseinheiten 101, 102 bei einem negativen Ermittlungsergebnis zumindest eine Warnung signalisieren, werden bei einem positiven Überprüfungs- oder Ermittlungser- gebnis entsprechend den ermittelten Pfaden und Zuordnungen der Queues erforderliche Systemressourcen für die Streams reserviert. Insbesondere geben die Steuerungseinheiten 101, 102 Routing-Regeln bzw. Forwarding-Regeln für die dritten Kommunikationsgeräte entsprechend den für die Streams ermittelten Pfaden vor.
Darüber hinaus können die Steuerungseinheiten 101, 102 für eine Mehrzahl von Streams zumindest partiell zueinander dis- junkte Pfade ermitteln und Routing-Regeln bzw. Forwarding- Regeln für die zugeordneten dritten Kommunikationsgeräte entsprechend den ermittelten disjunkten Pfaden anpassen. Dabei können die disjunkten Pfade beispielsweise anhand von Pfadkosten und mittels sukzessiver Anwendung von Dij kstra-Algo- rithmen mit Rand- bzw. Zwangsbedingungen (constrained
Dijkstra's algorithm) ermittelt werden.
In Figur 2 ist beispielhaft ein einfaches Kommunikationsnetz mit mehreren ersten Kommunikationsgeräten 211-214, zweiten Kommunikationsgeräten 221-224 und dritten Kommunikationsgerä- ten 201-204 dargestellt, die der Data Plane des in Figur 1 dargestellten Kommunikationsnetzes zugeordnet sind. Die ersten Kommunikationsgeräte 201-204 bilden im vorliegenden Ausführungsbeispiel Quellen (Talker) bzw. Anfangspunkte von Streams, während die zweiten Kommunikationsgeräte 221-224 Abonnenten (Listener) bzw. Endpunkten der Streams zugeordnet sind. Die dritten Kommunikationsgeräte 201-204 stellen den für die Streams ermittelten Pfaden zugeordnete weiterleitende Netzwerknoten dar. Kommunikationsfunktionen der Kommunikationsgeräte 201-204, 211-214, 221-224 werden entsprechend vo- rangehenden Ausführungen durch zumindest eine der beiden in Figur 1 dargestellten Steuerungseinheiten 101, 102 gesteuert und in den Kommunikationsgeräten 201-204, 211-214, 221-224 bereitgestellt, beispielsweise durch Laden einer entsprechen- den Konfiguration, die ggf. erforderlichen Steuerungsprogramm-Code umfassen kann.
Die dritten Kommunikationsgeräte 201-204 sind in Figur 2 vereinfacht dargestellt und umfassen jeweils eine Weiterlei- tungs- bzw. Empfangseinheit FWD und 2-4 Ports 11-12, 21-22, 31-32, 41-44. Die Ports 11-12, 21-22, 31-32, 41-44 umfassen jeweils zwei Queues Q_A, Q_B, zwei Transmission Gates G_A, G_B, eine Queue-Zuordnungseinheit CLASS und eine Scheduling- bzw. Sendeeinheit SCHED. Die Queues Q_A, Q_B werden jeweils von einem zugeordneten Transmission Gate G_A, G_B gesteuert. Öffnet ein Transmission Gate eines Port werden die anderen Transmission Gates des Ports geschlossen, und als Datenverkehr wird dann die Queue mit geöffnetem Transmission Gate über die Scheduling- bzw. Sendeeinheit SCHED durchgeschaltet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein erster Stream A vom Kommunikationsgerät 211 zum Kommunikationsgerät 221, ein zweiter Stream B vom Kommunikationsgerät 212 zum Kommunikationsgerät 222 und ein dritter Stream C vom Kommunikations- gerät 213 zum Kommunikationsgerät 223 gesendet, und zwar über die Kommunikationsgeräte 201, 202 und 204 ohne Optimierung von Pfaden und Queue-Zuordnungen . In diesem Fall stünden in den Kommunikationsgeräten 201 und 202 nicht für jeden der Streams A-C separate Queues zur Verfügung. Beispielsweise müssten sich die Streams B und C im Kommunikationsgerät 201 Queue Q_B von Port 11 teilen. Hieraus könnte ein Jitter resultieren, wenn beispielsweise das Kommunikationsgerät 202 Daten für den Stream B nicht zu einem vorgesehenen Zeitpunkt sendet und aufgrund dessen Kollisionen mit Daten des Streams C auftreten.
Außerdem wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein vierter Stream D vom Kommunikationsgerät 214 über die Kommunikations- geräte 203, 202 und 204 zum Kommunikationsgerät 224 gesendet. Auch ohne Optimierung kann für Stream D garantiert werden, dass Stream D bereits im Kommunikationsgerät 203 eine Queue exklusiv zur Verfügung steht. Die Streams A und D müssten sich jedoch beispielsweise im Kommunikationsgerät 202 Queue Q_A bzw. Q_B von Port 21 mit den Stream B bzw. C teilen. Allerdings sind sämtliche Daten der Streams A und D, die das Kommunikationsgerät 202 erreichen, vorher bereits mindestens einmal unter Nutzung eines Time Aware Shaper weitergeleitet worden. Aufgrund dessen kann eine Überschreitung einer vorgesehenen Bandbreite oder eine Abweichung von einem geplanten Sendezeitpunkt mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden . Mit Optimierung von Pfaden und Queue-Zuordnungen wird dagegen erreicht, dass jeder der Streams A-D in den Kommunikationsgeräten 201-203 mindestens einmal über eine dem jeweiligen Stream exklusiv zugeordnete Queue transportiert wird. Dadurch kann ein der jeweiligen Queue zugeordnetes Transmission Gate spezifisch Bandbreite und Sendezeitpunkte des zugeordneten Streams überwachen. Grundsätzlich kann damit vermieden werden, dass die Streams A-D entlang ihrer jeweiligen Pfade miteinander kollidieren. Zur Optimierung wird der Pfad für
Stream C derart umkonfiguriert, dass er nun über das Kommuni - kationsgerät 203 führt. Damit verlässt Stream C das Kommunikationsgerät 201 über Port 12 und kann im Kommunikationsgerät 203 beispielsweise exklusiv Queue Q_B von Port 31 nutzen, während Stream D dort exklusiv Queue Q_A von Port 31 nutzen kann . Mit obiger Optimierung bzw. Umkonfigurierung kann Stream A beispielsweise im Kommunikationsgerät 201 exklusiv Queue Q_A von Port 11 nutzen, sich im Kommunikationsgerät 202 Queue Q_A von Port 21 mit Stream B teilen und im Kommunikationsgerät 204 exklusiv Queue Q_A von Port 41 nutzen. Dementsprechend kann Stream B beispielsweise im Kommunikationsgerät 201 exklusiv Queue Q_B von Port 11 nutzen, sich im Kommunikations- gerät 202 Queue Q_A von Port 21 mit Stream A teilen und im Kommunikationsgerät 204 exklusiv Queue Q_A von Port 42 nutzen. Stream C kann beispielsweise im Kommunikationsgerät 201 exklusiv Queue Q_A von Port 12 nutzen, im Kommunikationsgerät 203 exklusiv Queue Q_B von Port 31 nutzen, sich im Kommunikationsgerät 202 Queue Q_B von Port 21 mit Stream D teilen und im Kommunikationsgerät 204 exklusiv Queue Q_A von Port 43 nutzen. Schließlich kann Stream D beispielsweise im Kommunikationsgerät 203 exklusiv Queue Q_A von Port 31 nutzen, sich im Kommunikationsgerät 202 Queue Q_B von Port 21 mit Stream C teilen und im Kommunikationsgerät 204 exklusiv Queue Q_A von Port 44 nutzen.
Auf diese Weise werden alle Streams A-D zumindest einmal in den Kommunikationsgeräten 201-203 unter Nutzung eines Time Aware Shaper weitergeleitet. Dadurch können für alle Streams so gute Garantien realisiert werden als würden in jedem dieser Kommunikationsgeräte für jeden einzelnen Stream Queues exklusiv zur Verfügung stehen.
Falls es nicht möglich ist, alle Streams bereits im jeweili- gen ersten weiterleitenden Kommunikationsgerät einer Queue exklusiv zuzuordnen, können Streams auch an einem nachfolgenden weiterleitenden Kommunikationsgerät einer Queue exklusiv zugeordnet werden. In diesem Fall müssen sich entweder mehrere Streams beispielsweise zunächst eine Control Traffic Queue teilen oder über best-effort Queues weitergeleitet, bevor sie eine Queue mit einem Time Aware Shaper exklusiv nutzen können .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines mehrere Kommunikationsgeräte umfassenden Kommunikationsnetzes eines industriellen Automa- tisierungssystems , bei dem
- zumindest eine Steuerungseinheit (101, 102) Funktionen mehrerer zugeordneter Kommunikationsgeräte (200) steuert und zumindest einer Partition des Kommunikationsnetzes zugeordnet ist, wobei Partitionen jeweils vorgebbare An- teile an Systemressourcen zugeordneter Kommunikationsgeräte (200) für vorgebbare Ressourcennutzungsdauern umfassen,
- die Steuerungseinheit (101, 102) für Datenströme jeweils einen Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunika- tionsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommunikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte ermittelt ,
- die dritten Kommunikationsgeräte (200) jeweils zumindest eine Sende- und Empfangseinheit umfassen und jeder Sen- de- und Empfangseinheit jeweils mehrere Sendewarte- schlangen zugeordnet sind, denen jeweils für eine definierbare Zugriffszeitdauer innerhalb eines definierbaren Wiederholungszyklus Zugriff auf die jeweilige Sende- und Empfangseinheit eingeräumt wird,
- die Steuerungseinheit für jeden Datenstrom überprüft, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikationsgerät entlang des ermittelten Pfades eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet ist,
- die Steuerungseinheit bei einem negativen Überprüfungs- ergebnis ermittelt, ob jedem Datenstrom durch eine geänderte Zuordnung der Sendewarteschlangen oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet werden kann, - die Steuerungseinheit bei einem negativen Ermittlungsergebnis zumindest eine Warnung signalisiert,
- die Steuerungseinheit bei einem positiven Überprüfungsoder Ermittlungsergebnis entsprechend den ermittelten Pfaden und Zuordnungen der Sendewarteschlangen erforderliche Systemressourcen für die Datenströme reserviert.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Steuerungseinheit (101, 102) Routing-Regeln und/oder Forwarding-Regeln für die dritten Kommunikationsgeräte (200) entsprechend den für die Datenströme ermittelten Pfaden vorgibt .
3. Verfahren nach Anspruch 2 ,
bei dem die Steuerungseinheit (101, 102) die Pfade anhand von Pfadkosten ermittelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem die Zugriffszeitdauern und Wiederholungszyklen für die Sendewarteschlangen der dritten Kommunikationsgeräte
(200) mittels Time Aware Shaper entsprechend IEE 802.1Qbv gesteuert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem die Kommunikationsgeräte einem Software Defined Network zugeordnet sind, das eine als Control Plane bezeichnete Kommunikationssteuerungsebene (1) und eine als Data Plane bezeichnete Datenübermittlungsebene (2) umfasst, bei dem die Steuerungseinheit (101, 102) der Control Plane zugeordnet ist und bei dem die Kommunikationsgeräte (200) der Data Plane zugeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
bei dem die Partitionen Network Slices sind und mittels eines Engineering-Systems manuell durch einen Systemadministrator oder automatisiert festgelegt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
bei dem die dritten Kommunikationsgeräte (200) Router
und/oder Switches umfassen und bei dem durch die Steuerungs- einheit (101, 102) Flow-Tabellen vorgebbar sind, aus denen Routing-Tabellen und/oder Forwarding-Tabellen für der Steuerungseinheit (101, 102) zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte (200) abgeleitet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem Steuerungseinheiten (101, 102) jeweils zumindest einem Tenant, einem Benutzer und/oder einer Anwendung zugeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem die Steuerungseinheit (101, 102) für eine Mehrzahl von Datenströmen zumindest partiell zueinander disjunkte Pfade ermittelt und Routing-Regeln und/oder Forwarding-Regeln für die zugeordneten dritten Kommunikationsgeräte (200) entsprechend den ermittelten disjunkten Pfaden anpasst.
10. Steuerungseinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die dafür ausgestaltet und eingerichtet ist,
- Funktionen mehrerer zugeordneter Kommunikationsgeräte zu steuern und zumindest einer Partition eines Kommunikationsnetzes zugeordnet zu sein, wobei Partitionen jeweils vorgebbare Anteile an Systemressourcen zugeordneter Kommunikationsgeräte für vorgebbare Ressourcennutzungsdauern umfassen, - für Datenströme jeweils einen Pfad zwischen einem zugeordneten ersten Kommunikationsgerät und einem zugeordneten zweiten Kommunikationsgerät über zugeordnete dritte Kommunikationsgeräte zu ermitteln,
- für jeden Datenstrom zu überprüfen, ob diesem in zumindest einem dritten Kommunikationsgerät entlang des ermittelten Pfades eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet ist, wobei die dritten Kommunikationsgeräte (200) jeweils zumindest eine Sende- und Empfangseinheit umfassen und jeder Sende- und Empfangseinheit jeweils mehrere Sendewarteschlangen zugeordnet sind,
- bei einem negativen Überprüfungsergebnis zu ermitteln, ob jedem Datenstrom durch eine geänderte Zuordnung der Sendewarteschlangen oder durch eine Pfadänderung zumindest eine Sendewarteschlange exklusiv zugeordnet werden kann,
- bei einem negativen Ermittlungsergebnis zumindest eine Warnung zu signalisieren,
- bei einem positiven Überprüfungs- oder Ermittlungsergebnis entsprechend den ermittelten Pfaden und Zuordnungen der Sendewarteschlangen erforderliche Systemressourcen für die Datenströme zu reservieren.
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