經由數據網交換數據的控制裝置、網絡節點和方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種控制裝置。
[0002] 此外，本發明設及一種網絡節點。該網絡節點能夠用于建立數據網（例如用于自 動化應用、醫學應用、運輸應用或者交通應用）。網絡節點通常也稱為網點和數據網節點。 數據網能夠視作（數字的）信息網。
[0003] 另外，本發明設及一種用于經由數據網交換數據的方法，在數據網處連接有第一 和第二數據終端設備，其中，數據網具有多個網絡節點，并且網絡節點的多個對的網絡節點 分別借助至少一個傳輸路段連接。經由數據網交換的數據也能夠被稱為信息。數據通常W 打包的方式、即W數據包傳輸，數據也被稱為電報或數據電報。
【背景技術】
[0004] 為了改善設備（例如工業設備）的可用性而冗余地構建設備部件。運樣的設備能 夠W如下為前提，即由于對單個網絡組件的技術干擾（singlepointOf化ilure)而引起 的數據傳輸的暫時中斷的最大持續W下長度，即持續設備的控制應用的一個處理周期。典 型地，處理周期的持續時間短于1ms。介質冗余和系統冗余是不同的。為了確保介質冗余， 并行地建立第二層數據網化aye;r-2-Datennetze)或者應用環形結構。 陽0化]對于運兩種介質冗余的拓撲中的每種來說，在國際標準IEC62439-3、工業化通信 網絡（Industrialcommunicationnetworks)-高可用性自動化網絡（Hi曲avail油ility automationnetworks)-第S部分：并行冗余協議（ParallelRedundan巧ProtocoLPRP) 和高可用性無縫冗余（Hi曲-avail油ilitySeamlessRedundan巧，服R)中分別標準化了一 個協議。并行冗余協議（PR巧支持并行的數據網。高可用性無縫冗余協議化SR協議）支 持環形結構。
[0006] 兩個協議（PRP，服R)有共同之處，即將高可用性的、時間關鍵的數據從第一終端 (復制并且）經由不同的新通道輸入到數據網中，并且隨后并行地經由數據網中的不相交 的數據路徑傳輸到第二終端。在第二終端或在脫禪器處濾除副本（即冗余包）。借助于經 由不相交的平行的數據路徑傳輸高可用性的、時間關鍵的數據包，通過介質確保了無縫的 冗余（seamlessre化ndancy)。運意味著，在數據路徑（或者網絡節點）中的一個中斷（暫 時故障）之后，不需要重新配置時間。在消除數據路徑中的一個的中斷之后也不需要重新 配置時間。當兩個數據路徑不具有共同的傳輸路段時，其相互不相交。
[0007] 并行冗余協議（PRP)W兩個相互分離的數據網為前提，運些數據網不能經由網絡 禪合器（例如橋接器）相互連接。
[000引當環路經由網絡禪合器連接時，高可用性無縫冗余化SR)具有相似的問題。例如 如果在環禪合器處錯誤地交換了接口，那么兩個環路能夠融合成一個大的環路。此外，HSR 協議和PRP協議都沒有提出過載保護。
[0009] 為了保證環分離（如其對于HSR來說是必要的那樣）或者數據網分離（如其對于 PRP來說是必要的那樣）而發布構建準則。然而因此并不（W技術的、固有的方式）確保， 運樣構建準則也被遵守。然而已知的是，利用數據網監控來監視對構建準則的遵守。
[0010] 現今，通過謹慎的規劃由W下方式來避免網絡適用的過載保護的必要性，即測定 應預期的數據交換總量，并且借助組織技術措施來確保不連接在網絡計劃中未設置的網絡 節點。運樣規劃的數據網也被稱為"工程化網絡（engineerednetworks)"。運種方法的缺 點在于，必須已知數據網中的應預期的數據傳輸總量。由此使運樣的數據網的縮放變得困 難。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的在于，提供用于經由數據網交換數據的控制裝置、網絡節點和方法， 利用該方法減少了用于建立和遵守構建準則的花費，而不必放棄具有過載保護的無沖擊的 幾余。
[0012] 該目的根據本發明由此實現，即控制裝置包括下述裝置：用于測定至少一個優先 數據路徑的裝置，優先數據路徑在第一和第二數據終端設備之間，第一和第二數據終端設 備連接在數據網上；用于選擇所測定的優先數據路徑中的一個的裝置、用于測定在第一和 第二數據終端設備之間的至少一個替代數據路徑的裝置，該替代數據路徑與所選擇的優先 數據路徑不具有共同的傳輸路段。
[0013] 根據本發明的網絡節點包括根據本發明的控制裝置。
[0014] 相應地，根據本發明的用于經由連接了第一和第二數據終端設備的數據網來交換 數據的方法包括下述步驟：測定在第一和第二數據終端設備之間的至少一個優先數據路 徑；選擇所測定的優先數據路徑中的一個；將信息經由所選擇的優先數據路徑從第一數據 終端設備傳輸到第二數據終端設備；測定第一和第二數據終端設備之間的至少一個替代數 據路徑，該替代數據路徑與所選擇的優先數據路徑不具有共同的傳輸路段；將信息經由所 測定的替代數據路徑中的至少一個從第一數據終端設備傳輸到第二數據終端設備。在此， 數據網具有多個網絡節點，其中，多對網絡節點的網絡節點相應地借助至少一個傳輸路段 連接。只要對于相應的步驟來說其前提條件事先分別被滿足，運些方法步驟也能夠W任意 其它的順序執行。例如，經由所選擇的優先數據路徑來傳輸信息的步驟W事先測定優先數 據路徑為前提。
[0015] 本發明的構思能夠在于，即在第一和第二數據終端設備之間除了優先數據路徑之 外還測定至少一個替代數據路徑，該替代數據路徑與所選擇的優先數據路徑不具有共同的 傳輸路段。
[0016] 控制裝置的一個改進方案提出，控制裝置還包括用于選擇所測定的替代數據路徑 中的至少一個的裝置。由此能夠實現，應用多個可行的替代數據路徑中的一個（按照一個 或多個預定的選擇標準衡量）對于制造無沖擊的冗余來說最合適的替代數據路徑。
[0017] 相應地，該方法的一個改進方案提出，在測定至少一個替代數據路徑之后并且在 傳輸信息之前，該方法還包括選擇所測定的替代數據路徑中的至少一個的步驟，并且提出 將信息經由一個或多個所選擇的替代數據路徑從第一數據終端設備傳輸到第二數據終端 設備。由此能夠實現，要傳輸的信息經由在多個可行的替代數據路徑中的W下一個（或多 個）替代數據路徑來傳輸，其由一個或多個預定的選擇標準衡量對于制造無沖擊的冗余來 說是最合適的。
[0018] 該方法的一個另外的改進方案提出，借助于第二層協議（Schicht-2-Protokoll) 測定優先數據路徑，和/或借助于第二層協議測定替代數據路徑。由此節省了W更高的協 議層為基礎的、用于制造無沖擊的冗余的保護措施。
[0019] 另一個有利的選擇在于，借助于第二層協議（Schicht-2-Protokoll)選擇優先數 據路徑，和/或借助于第二層協議選擇替代數據路徑。由此節省了在更高的協議層中的、用 于選擇對于無沖擊的冗余來說所必需的數據路徑的保護措施。
[0020] 優選的是，為所選擇的優先數據路徑和/或為所選擇的替代數據路徑執行帶寬預 留。由此提供了與數據交換總量的變化相匹配的過載保護。
[0021] 此外有利的是，借助于第二層協議執行帶寬預留。由此節省了在更高的協議層中 的保護措施，該保護措施用于調整數據網、調整數據網的控制裝置和/或使數據路徑匹配 于數據交換總量的變化。
【附圖說明】
[0022] 根據附圖詳細地闡述本發明，其中示出：
[0023] 圖1示意性示出在數據網中的在第一和第二數據終端設備之間的優先數據路徑 和替代數據路徑；
[0024] 圖2示意性示出用于經由數據網交換數據的方法的流程圖；
[0025] 圖3示意性示出用于控制經由數據網交換數據的控制裝置的結構。
【具體實施方式】
[00%] W下詳細描述的實施例代表了本發明的優選的實施方式。
[0027] 圖1示出了具有多個音視頻橋20i的第二層數據網60,運些音視頻橋分別具有第 二層路由功能。成對的音視頻橋20i借助用于傳輸數據30(特別是數據包）的傳輸路段 (鏈接22i)連接。第一數據終端設備41連接到第一音視頻橋20i處。此外，第二數據 終端設備42連接到第二音視頻橋20i處。
[0028] 為了在數據網60中與數據網60的拓撲結構無關地確保具有過載保護的無縫冗余 (seamlessre化ndancy)，在第一數據終端設備41和第二數據終端設備42之間的數據傳輸 能夠利用下述特征進行：
[0029] 1.使高可用性的、時間關鍵的數據傳輸與如下的數據傳輸分離，該數據傳輸的操 作能取決于數據傳輸源20i，22i的當前可用性。
[0030] 2.為了提供過載保護，借助帶寬預留協議預留帶寬。
[0031] 3.測定并選擇優先數據路徑51和至少一個替代數據路徑52i，W用于在考慮數據 網60中的交換負載的情況下在數據網60中傳輸高可用性的時間關鍵的數據包30。
[0032] 具有運=個特征的數據網60保證了數據的（穩定的、介質冗余的）傳輸。高可用 性的、時間關鍵的數據30(特別是數據包）的傳輸的可靠性盡可能與網絡中的實際的交換 負載和/或其實際分布無關。
[0033]高可用性的、時間關鍵的數據交換與其操作能取決于數據傳輸源20i，22i的當 前可用性的數據交換的分離，能夠例如借助利用不同優先級傳輸運兩種交換類型的數 據30(特別是數據包）和/或借助經由不同虛擬局域網（VLAN=Virtuallocalarea network)傳輸運兩種交換類型（例如像IE邸802.IQ標準中描述的那樣）來實現。
[0034] 對于帶寬預留而言能夠應用例如所謂的工程化網絡協議（engineerednetworks protocol)，例如像在IE邸802.IQ標準中描述的那樣。
[0035] 借助于第二層協議能夠實現在考慮數據網60中的交換負載的情況下測定和選擇 用于高可用性的、時間關鍵的數據30(特別是數據包）的優先數據路徑51。能夠用于執行 對優先數據路徑51的測定和選擇的協議例如是在IEEE80