WO2004077760A1 - Efficient implementation of simple nodes in a switched network - Google Patents

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WO2004077760A1
WO2004077760A1 PCT/EP2004/001174 EP2004001174W WO2004077760A1 WO 2004077760 A1 WO2004077760 A1 WO 2004077760A1 EP 2004001174 W EP2004001174 W EP 2004001174W WO 2004077760 A1 WO2004077760 A1 WO 2004077760A1
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WO
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data
coupling element
switching coupling
network
application
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/001174
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Inventor
Joachim Feld
Günter Steindl
Karl Weber
Original Assignee
Siemens Aktiegesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00Packet switching elements
    • H04L49/35Switches specially adapted for specific applications
    • H04L49/351Switches specially adapted for specific applications for local area network [LAN], e.g. Ethernet switches

Definitions

  • the invention relates to a system, a method, a controller and a switching coupling element for data transmission over a network, in particular an Ethernet.
  • Ethernet for data transmission also at the field level.
  • This use of the Ethernet provides easy access to the Internet.
  • the use enables a problem-free configuration of the network that is used for data transmission.
  • Linked to the implementation of Ethernet for data transmission at the field level are requirements for simple cabling structures. It must also be possible to implement the networks at low cost.
  • using Ethernet at the field level requires that the entire system is extremely robust.
  • switches with a small number of ports are used today.
  • the use of these switches leads to relatively high costs because, for example, two ports on a four-port switch must already be used for the transmission of the messages and only two devices or field devices can be connected to the switch.
  • Such a structure is inefficient and expensive because a large number of switches are required.
  • the switch functionality can be integrated into the end device or the controller.
  • this requires the provision of additional memory for the switch functionality (buffer, address table).
  • the provision of the additional storage capacity causes considerable expenditure in the form of costs if the memory is made available as an integrated component on the controller, or a relatively high transmission bandwidth between the controller and the memory if the memory is swapped out.
  • the invention is based on the object of enabling an efficient implementation of simple nodes in a switched network, in particular an Ethernet, for the data transmission.
  • a system for data transmission over a network in particular an Ethernet, with at least one node designed as a controller, at least one switching coupling element integrated in the controller, the switching coupling element having two interfaces as connections to the network and / or one the controller running application locally connected to the switching coupling element, the controller having first means for recognizing the interface via which data is received and / or second means for assigning the interface via which data is sent, and / or wherein the application is using Has connection information to other applications available in the network and / or the switching coupling element has a direction table for storing entries based on the connection information, the entries specifying the interface via which data is used to an application.
  • the object is further achieved by a method according to claim 7, a control according to claim 16 and a switching coupling element according to claim 21.
  • the invention is based on the finding that when using a network, in particular an Ethernet, the simplest and most efficient possible implementation of network components is desirable for data communication in the automation environment. This simple, efficient and secure data transfer must be made possible in a cost-effective manner. For this reason, a network designed as a line is generally used.
  • the field devices that are connected to the network hang in linear Structure, for example on the Ethernet. Forwarding of data, in particular data telegrams, to the corresponding destinations, that is to say special applications on the field devices, must be possible on the network as simply as possible. For this reason, it is advantageous if switching elements, so-called switches, which have only a few interfaces, are used for data transmission. A simple network topology is guaranteed when using such switches with few interfaces (ports). At the same time, the number needed
  • Switches with only a few interfaces or ports with such a topology are relatively high.
  • a four-port switch can only supply data to two field devices, since the other two ports must be available for the forwarding of data within the network.
  • the switches can be integrated directly into the field devices or controllers. In this case, there is no additional hardware expenditure for the installation of switches.
  • All that is entered in the direction table is whether an application to which a data telegram is to be used is located in the part of the network or the Ethernet or whether the application is in the part of the Ethernet to which the other interface of the switch leads.
  • the field device or application on the controller only has to specify where the data telegram is to be sent to.
  • the addressee is entered in the direction table on the switch integrated in the controller and the data telegram is only sent in one direction of the network designed as a line via the port or the interface read from the direction table.
  • a direct address that requires significantly more storage space does not have to be specified.
  • the recipient of the data telegram now recognizes when the data telegram arrives that he is selected as the addressee for this data telegram. In this case, it does not send the telegram to the remaining field devices or controllers on the line. The telegram is forwarded by the other participants hanging on the line.
  • Data traffic within the Ethernet can be avoided in this way. Cost-effective and efficient data transmission on the Ethernet is guaranteed.
  • the system is easy to scale. If a new controller is added or integrated into the network, it is not necessary to additionally create a switching option that establishes a branch within the network and supplies the new controller or the applications running on it with data. When installing such a controller that over Data telegrams for the applications are already automatically guaranteed.
  • ARP cache Resolution protocol cache
  • Another advantageous embodiment of the system is characterized in that the network is designed as a line. This is advantageous because a line represents a simple topology and new controllers or field devices to be added to the network can be easily integrated. The clarity of both the network and the communication structure is given in this case. It is also advantageous that switches with a few ports can be installed when using a line, which means that, for example, the individual switches are not confronted with too much data that is sent by any number of field devices that are connected to the switch become.
  • the switching coupling element is provided for recognizing a data telegram as directed to the application.
  • the data telegrams do not have to have an exact destination address, but that they are recognized as belonging to a control or application as soon as they pass the corresponding addressee on the Ethernet.
  • the switches can thus automatically "fish" the data telegrams intended for them from the network.
  • the use of such a methodology leads to an advantageous saving of memory space when assigning addresses.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switching coupling element is provided for forwarding a data telegram that is not directed to the application.
  • data telegrams that have been sent by a transmitter via the Ethernet are forwarded to various addressees in the sense of a multicast.
  • the data telegrams are thus passed on or forwarded by the switches within the network if they are not intended for the application that is implemented on the controller in which the respective integrated switch is located, which the data telegram passes. Automatic forwarding of all data telegrams within the Ethernet is thus easily guaranteed.
  • the telegrams are forwarded until they pass the addressee for whom they are intended. This addressee then “fishes” the data telegrams intended for him from the communication stream.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switching coupling element has an intermediate buffer for storing data messages.
  • This training is particularly advantageous when there is a high volume of data, ie when there is a high production of data telegrams. comes.
  • the data telegrams can be buffered in the buffer and then, if data transmission is possible again, sent on via the Ethernet.
  • the use of these intermediate buffers ensures that data telegrams or messages are not lost in the context of the system according to the invention.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that, within the scope of the method, the stored data telegrams are sent via the selected interface when there is a pause in transmission at the interface. It is advantageous here that the data telegrams stored in an intermediate buffer are then introduced or used in the communication system when capacities for the data transmission have become free again. Up to this point in time at which such a transmission pause occurs, the data messages are stored in the intermediate buffer. It is also advantageous here that the data telegrams have already been assigned the direction in which they are to be used via the Ethernet. As soon as a transmission pause occurs, the corresponding telegram can be sent via the corresponding port without further request regarding the destination address. A rapid processing of the data transmission is hereby advantageously guaranteed.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that, within the scope of the method, the stored data telegrams are assigned a negative acknowledgment if they cannot be sent via the selected interface within a defined period of time.
  • a certain time is defined as part of a timeout for which the data telegrams are to be stored in the buffer. If the data telegram is not sent within this time, the data telegram is informed that it is not within the scope of the is then returned to the corresponding application that wanted to send the data. The application is thus informed that the data transfer has not been carried out. In this case, the application can carry out another data transmission again. It is advantageous here that the information that a data transmission has failed is available within the framework of the system. In this way, loss of information can be prevented.
  • the figure shows a schematic representation of the system for data transmission over a network using simple nodes.
  • a switching coupling element 2 or a switch is integrated in a controller 1 or a controller.
  • An application 3 is running on the controller. 4 data are exchanged with other applications 3i via the network.
  • the network 4 can be designed as an Ethernet.
  • the switch or the switching coupling element 2 has interfaces 5. These interfaces 5 are so-called ports. Two interfaces 5 a , 5 b ensure data transmission over the network 4.
  • a third local interface 5 ⁇ ensures the connection of the application 3.
  • the switch also has a direction table 6 and an intermediate buffer 7 for storing data telegrams.
  • integrated two-port switches 2 can be used for data transmission over a network 4 or an Ethernet.
  • the two-port switches 2 are integrated in a controller 1 or a controller.
  • the two-port switches 2 do without a special address table in which Ethernet addresses must be stored or managed. Rather, the address table is the direction in which a data telegram is to be sent via the network 4, ie via which port 5 a , 5 b .
  • the application 3 has information on the connections which lead to the controller or the node and which originate from it.
  • the connection information is provided for example via the Address Resolution Protocol cache (ARP cache) within the framework of the system.
  • ARP cache Address Resolution Protocol cache
  • An application 3 thus knows which other applications 3i are connected to it in an automation system via the network 4 and where these applications 3 are located within the network formed as a line.
  • This connection information can be entered in the direction table 6.
  • the port information (which port must be used for a connection or an application relationship) is also managed on this database.
  • a time limit can also be set in the system, which should not be exceeded when data telegrams are temporarily stored in the intermediate buffer 7. If such a time limit has expired, the corresponding send request for the data telegram is acknowledged locally with a negative acknowledgment. At least the local station or application 3 thus receives an indication that the communication could not be successfully completed due to overload.
  • a high-priority order is put in between, this is done as part of a priority control.
  • the high-priority orders should not exceed a certain proportion of the bandwidth. So many buffers should be provided that messages displaced by high-priority telegrams can be buffered within the minimum time limit. If the buffers are filled and high-priority messages are pending, the incoming low-priority messages are pushed out according to the usual blocking mechanism.
  • the invention relates to a system, a method, a controller 1 and a switching coupling element 2 for data transmission via a network 4, in particular an Ethernet.
  • the switching coupling element 2 has two interfaces 5 a , b for data transmission and a further interface 5 C for application 3, which runs on the controller 1.
  • the addresses of further applications 3 ⁇ , with which communication is carried out, are managed on the switching coupling element 2 in a direction table 6. The address is determined via the APR cache.

Abstract

The invention relates to a system, a method, a controlling means (1), and a switching coupling element (2) for transmitting data via a network (4), particularly an Ethernet. The switching coupling element (2) comprises two interfaces (5a,b) for transmitting data and another interface (5c) to the application (3) running on the controlling means (1). The addresses of additional applications (3i) with which communication takes place are managed in a destination routing table (6) on the switching coupling element (2). Addresses are determined via APR cache. Data messages have to be forwarded only in one direction of the network (4) that is configured as a line.

Description

Beschreibungdescription
Effiziente Implementierung einfacher Knoten in einem geswitchten NetzEfficient implementation of simple nodes in a switched network
Die Erfindung betrifft ein System, ein Verfahren, eine Steuerung und ein schaltendes Koppelelement zur Datenübertragung über ein Netz, insbesondere ein Ethernet.The invention relates to a system, a method, a controller and a switching coupling element for data transmission over a network, in particular an Ethernet.
In der Automatisierungstechnik wird vermehrt die Anforderung gestellt, das Ethernet zur Datenübertragung auch in der Feldebene einzusetzen. Diese Verwendung des Ethernet gewährt einen einfachen Zugang zum Internet. Zudem ermöglicht die Verwendung eine problemlose Konfiguration des Netzes, das für die Datenübertragung verwendet wird. Verbunden mit der Implementierung des Ethernet für die Datenübertragung in der Feldebene sind jedoch Anforderungen an einfache Strukturen für die Verkabelung. Ebenso muss eine kostengünstige Implementierung der Netzwerke möglich sein. Gleichzeitig verlangt ein Einsatz vom Ethernet in der Feldebene, dass eine hohe Robustheit des gesamten Systems gewährleistet ist.In automation technology, there is an increasing requirement to use Ethernet for data transmission also at the field level. This use of the Ethernet provides easy access to the Internet. In addition, the use enables a problem-free configuration of the network that is used for data transmission. Linked to the implementation of Ethernet for data transmission at the field level, however, are requirements for simple cabling structures. It must also be possible to implement the networks at low cost. At the same time, using Ethernet at the field level requires that the entire system is extremely robust.
Die Verkabelung der Feldgeräte bzw. der Steuerungen wird heutzutage in der Automatisierungstechnik in der Regel mit- tels einer linearen Struktur ausgeführt. Der Vorteil hierbei ist, dass sie am einfachsten erweitert werden kann und die Kosten für die jeweiligen Anschlusspunkte der Feldgeräte relativ gering sind. Bei der Verwendung eines Ethernet als Datenübertragungssystems existiert jedoch die Anforderung, kostengünstige Switches mit einer hohen Anzahl von PortsNowadays, the wiring of the field devices or the controls in automation technology is usually carried out using a linear structure. The advantage here is that it is easiest to expand and the costs for the respective connection points of the field devices are relatively low. However, when using an Ethernet as a data transmission system, there is a requirement for inexpensive switches with a large number of ports
(Schnittstellen) zu verwenden. Eine derartige Struktur führt jedoch zu einer unübersichtlichen Verkabelung, da man weg von einer linearen Struktur zu einer baumartigen Struktur mit einer komplexen Topologie kommt. Zudem haben Switches, die in einer derartigen komplexen Topologie eingesetzt werden, einen hohen Speicherbedarf, weil viele Adressen verwaltet werden müssen, und bei hohem Nachrichtenaufkommen viel Speicherkapa- zität für die Puffer, in denen die Nachrichten gespeichert werden können, verwendet werden muss. Beispielsweise muss ein Switch, welches zwischen einer Steuerung und einer ausgedehnten Fertigungsanlage positioniert ist und auch noch mit einem Büronetz verbunden ist, bis zu 1000 und mehr Ethernet-Adres- sen speichern und verwalten und eine große Menge von Echtzeit-Datenverkehr abwickeln, was eine hohe Speicherkapazität erfordert, um keine Nachrichten zu verlieren.(Interfaces) to use. However, such a structure leads to confusing cabling, since one moves away from a linear structure to a tree-like structure with a complex topology. In addition, switches that are used in such a complex topology require a large amount of memory because a large number of addresses have to be managed and a large amount of memory is required in the case of high message volume for the buffers in which the messages can be stored must be used. For example, a switch, which is positioned between a controller and an extensive manufacturing plant and is also connected to an office network, must store and manage up to 1000 and more Ethernet addresses and handle a large amount of real-time data traffic, which is a high level Storage capacity required so as not to lose any messages.
Um trotzdem ein Ethernet mit einer einfachen Verkabelung implementieren zu können, verwendet man heutzutage Switches mit einer kleinen Anzahl von Ports (Schnittstellen) . Die Verwendung dieser Switches führt zu relativ hohen Kosten, weil beispielsweise an einem Vier-Port-Switch bereits zwei Ports für die Durchleitung der Nachrichten verwendet werden müssen und nur zwei Geräte, bzw. Feldgeräte an den Switch angeschlossen werden können. Eine derartige Struktur ist ineffizient und verursacht hohe Kosten, da eine große Anzahl von Switches benötigt wird.In order to be able to implement an Ethernet with simple cabling anyway, switches with a small number of ports (interfaces) are used today. The use of these switches leads to relatively high costs because, for example, two ports on a four-port switch must already be used for the transmission of the messages and only two devices or field devices can be connected to the switch. Such a structure is inefficient and expensive because a large number of switches are required.
Alternativ kann die Switchfunktionalität in das Endgerät bzw. die Steuerung integriert werden. Dies erfordert jedoch die Bereitstellung von zusätzlichem Speicher für die Switch-Funktionalität (Puffer, Adresstabelle) . Die Bereitstellung der zusätzlichen Speicherkapazität verursacht erhebliche Aufwände in Form von Kosten, wenn der Speicher als integrierter Baustein auf der Steuerung zur Verfügung gestellt wird, oder eine relativ hohe Übertragungsbandbreite zwischen der Steuerung und dem Speicher, falls der Speicher ausgelagert wird.Alternatively, the switch functionality can be integrated into the end device or the controller. However, this requires the provision of additional memory for the switch functionality (buffer, address table). The provision of the additional storage capacity causes considerable expenditure in the form of costs if the memory is made available as an integrated component on the controller, or a relatively high transmission bandwidth between the controller and the memory if the memory is swapped out.
Um weniger Speicherplatz zu benötigen, wäre ein Verzicht auf die Adresstabelle eine mögliche Lösung, dies würde jedoch dazu führen, dass sämtliche Nachrichten in alle Richtungen über das Netz versendet werden. Eine derartige Vorgehensweise erhöht jedoch die Kommunikationslast im System deutlich. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Implementierung von einfachen Knoten in einem geswitchten Netz, insbesondere einem Ethernet, für die Datenübertragung zu ermöglichen.In order to use less storage space, eliminating the address table would be a possible solution, but this would result in all messages being sent in all directions over the network. However, such a procedure significantly increases the communication load in the system. The invention is based on the object of enabling an efficient implementation of simple nodes in a switched network, in particular an Ethernet, for the data transmission.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Datenübertragung über ein Netz, insbesondere ein Ethernet, mit mindestens einem als Steuerung ausgebildeten Knoten, mindestens einem in die Steuerung integrierten schaltenden Koppelelement, wobei das schaltende Koppelelement zwei Schnittstellen als Verbindungen zum Netz aufweist und/oder einer auf der Steuerung laufenden, lokal an das schaltende Koppelelement angeschlossenen Applikation, wobei die Steuerung erste Mittel zum Erkennen der Schnittstelle, über die Daten eingehen und/oder zweite Mittel zum Zuweisen der Schnittstelle, über die Daten versendet werden, aufweist und/oder wobei die Applikation über Verbindungsinformationen zu weiteren im Netz vorhandenen Applikationen verfügt und/oder wobei das schaltende Koppelelement eine Richtungstabelle zur Speicherung von Einträgen auf Basis der VerbindungsInformation aufweist, wobei die Einträge die Schnittstelle spezifizieren, über die Daten an eine Applikation verwendet werden.The object is achieved by a system for data transmission over a network, in particular an Ethernet, with at least one node designed as a controller, at least one switching coupling element integrated in the controller, the switching coupling element having two interfaces as connections to the network and / or one the controller running application locally connected to the switching coupling element, the controller having first means for recognizing the interface via which data is received and / or second means for assigning the interface via which data is sent, and / or wherein the application is using Has connection information to other applications available in the network and / or the switching coupling element has a direction table for storing entries based on the connection information, the entries specifying the interface via which data is used to an application.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren nach An- spruch 7, eine Steuerung nach Anspruch 16 sowie ein schaltendes Koppelelement nach Anspruch 21.The object is further achieved by a method according to claim 7, a control according to claim 16 and a switching coupling element according to claim 21.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Verwendung eines Netzes, insbesondere eines Ethernet, für die Da- tenkommunikation im Automatisierungsumfeld eine möglichst einfache und effiziente Implementierung von Netzwerksbestandteilen wünschenswert ist. Diese einfache, effiziente und sichere Datenübertragung muss auf kostengünstige Weise ermöglicht werden. Aus diesem Grund wird in der Regel ein als Linie ausgebildetes Netzwerk verwendet. Hierbei hängen die Feldgeräte, die an das Netzwerk angeschlossen sind in linea- Struktur, beispielsweise am Ethernet. Eine Weiterleitung von Daten, insbesondere von Datentelegrammen an die entsprechenden Ziele, also spezielle Applikationen auf den Feldgeräten, muss auf dem Netzwerk möglichst einfach realisiert werden können. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn für die Datenübertragung schaltende Koppelelemente, sogenannte Switches verwendet werden, die nur über wenige Schnittstellen verfügen. Bei der Verwendung derartiger Switches mit wenigen Schnittstellen (Ports) ist eine einfache Netzwerktopologie gewährleistet. Gleichzeitig ist die Zahl der benötigtenThe invention is based on the finding that when using a network, in particular an Ethernet, the simplest and most efficient possible implementation of network components is desirable for data communication in the automation environment. This simple, efficient and secure data transfer must be made possible in a cost-effective manner. For this reason, a network designed as a line is generally used. Here, the field devices that are connected to the network hang in linear Structure, for example on the Ethernet. Forwarding of data, in particular data telegrams, to the corresponding destinations, that is to say special applications on the field devices, must be possible on the network as simply as possible. For this reason, it is advantageous if switching elements, so-called switches, which have only a few interfaces, are used for data transmission. A simple network topology is guaranteed when using such switches with few interfaces (ports). At the same time, the number needed
Switches mit nur wenigen Schnittstellen bzw. Ports bei einer derartigen Topologie relativ hoch. Beispielsweise kann ein Vier-Port-Switch nur zwei Feldgeräte mit Daten versorgen, da die anderen beiden Ports für die Weiterleitung von Daten in- nerhalb des Netzwerks zur Verfügung stehen müssen. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn die Switches direkt in die Feldgeräte bzw. Controller bzw. Steuerungen integriert werden können. Ein zusätzlicher Hardware-Aufwand für den Einbau von Switches entfällt in diesem Fall. Für die Implementierung von derartigen integrierten Switches ist jedoch Voraussetzung, dass sie wenig Speicherplatz benötigen, da integrierter Speicherplatz ein Kostenfaktor darstellt.Switches with only a few interfaces or ports with such a topology are relatively high. For example, a four-port switch can only supply data to two field devices, since the other two ports must be available for the forwarding of data within the network. For this reason, it is advantageous if the switches can be integrated directly into the field devices or controllers. In this case, there is no additional hardware expenditure for the installation of switches. For the implementation of such integrated switches, however, it is a requirement that they require little storage space, since integrated storage space is a cost factor.
Um Switches mit geringem Speicherplatzbedarf in die Feldge- rate bzw. Steuerungen integrieren zu können, muss eine einfache Adressierung gewährleistet sein. Das heißt, dass die Switches über eine Adresstabelle verfügen, in der die Ether- net-Adressen sämtlicher relevanter Kommunikationsteilnehmer bzw. Applikationen eingetragen sind. Derartige Adresstabellen benötigen viel Speicherplatz. Um diesen zu reduzieren, wird im vorgeschlagenen System eine Richtungstabelle für die Adressverwaltung verwendet.In order to be able to integrate switches with low storage space requirements in the field devices or controls, simple addressing must be guaranteed. This means that the switches have an address table in which the Ethernet addresses of all relevant communication participants or applications are entered. Such address tables require a lot of storage space. To reduce this, a direction table for address management is used in the proposed system.
Hierbei wird in der Richtungstabelle lediglich eingetragen, ob eine Applikation, an die ein Datentelegramm verwendet werden soll, sich in dem Teil des Netzwerks bzw. des Ethernet oder ob die Applikation sich in dem Teil des Ethernet befindet, zu dem die andere Schnittstelle des Switches führt. In diesem Fall muss von dem Feldgerät bzw. der Applikation auf dem Controller nur angegeben werden, wohin das Datentelegramm versendet werden soll. Der Adressat ist auf dem im Controller integrierten Switch in der Richtungstabelle eingetragen und über den aus der Richtungstabelle herausgelesenen Port bzw. die Schnittstelle wird das Datentelegramm nur in die eine Richtung des als Linie ausgebildeten Netzes versendet. Eine direkte Adresse, die wesentlich mehr Speicherplatz benötigt muss nicht angegeben werden. Der Empfänger des Datentelegramms erkennt nun, wenn das Datentelegramm vorbeikommt, dass er als Adressat für dieses Datentelegramm gewählt ist. In diesem Fall sendet er das Telegramm dann nicht an die rest- liehen auf der Linie vorhandenen Feldgeräte bzw. Steuerungen weiter. Von den weiteren an der Linie hängenden Teilnehmern wird das Telegramm weitergeleitet.All that is entered in the direction table is whether an application to which a data telegram is to be used is located in the part of the network or the Ethernet or whether the application is in the part of the Ethernet to which the other interface of the switch leads. In this case, the field device or application on the controller only has to specify where the data telegram is to be sent to. The addressee is entered in the direction table on the switch integrated in the controller and the data telegram is only sent in one direction of the network designed as a line via the port or the interface read from the direction table. A direct address that requires significantly more storage space does not have to be specified. The recipient of the data telegram now recognizes when the data telegram arrives that he is selected as the addressee for this data telegram. In this case, it does not send the telegram to the remaining field devices or controllers on the line. The telegram is forwarded by the other participants hanging on the line.
Bei diesem Verfahren muss man nicht alle Adressen speichern, sonder nur diejenigen in die Richtungstabelle eintragen, mit denen man auch wirklich kommuniziert. Der Vorteil bei einer derartigen Datenübertragung ist, dass relativ wenig Speicherplatz für die Adress erwaltung verwendet werden muss. Außerdem werden die Datentelegramme nur in eine Richtung des linear ausgebildeten Netzwerkes versendet. ÜberflüssigerWith this procedure you do not have to save all addresses, just enter those in the direction table with which you really communicate. The advantage of such a data transmission is that relatively little storage space has to be used for address management. In addition, the data telegrams are only sent in one direction of the linear network. Unnecessary
Datenverkehr innerhalb des Ethernet kann auf diese Weise vermieden werden. Eine kostengünstige und effiziente Datenübertragung auf dem Ethernet ist gewährleistet.Data traffic within the Ethernet can be avoided in this way. Cost-effective and efficient data transmission on the Ethernet is guaranteed.
Vorteilhaft ist außerdem, dass eine einfache Skalierbarkeit des Systems gegeben ist. Wird ein neuer Controller in das Netzwerk aufgenommen bzw. integriert, so muss nicht zusätzlich eine Switching-Möglichkeit geschaffen werden, die einen Abzweig im Rahmen des Netzwerkes etabliert und den neuen Controller bzw. die auf ihm laufenden Applikationen mit Daten versorgt. Bei Einbau eines derartigen Controllers, der über Datentelegrammen für die Applikationen automatisch bereits gewährleistet.It is also advantageous that the system is easy to scale. If a new controller is added or integrated into the network, it is not necessary to additionally create a switching option that establishes a branch within the network and supplies the new controller or the applications running on it with data. When installing such a controller that over Data telegrams for the applications are already automatically guaranteed.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da- durch gekennzeichnet, dass die Verwendung eines AddressA further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the use of an address
Resolution Protocol-Cache (ARP-Cache) zur Bereitstellung der VerbindungsInformationen vorgesehen ist. Mit Hilfe dieser Standard-Technologie kann bei Installierung des gesamten Netzwerkes bzw. bei Einbau eines neuen Controllers in das be- reits bestehende Ethernet festgestellt werden, wo innerhalb des Netzes die für das entsprechende Feldgerät relevanten weiteren Applikationen angesiedelt sind, an die unter Umständen Datentelegramme versendet werden müssen. Von einer Applikation wird hierbei beispielsweise einfach eine ARP-Anforde- rung abgesendet, der abfragt, wo die gewünschte Zielapplikation sich befindet. Die Verwendung dieser Standardtechnologie im Rahmen des Systems ermöglicht einen einfachen Aufbau der notwendigen Informationen, die dann in Form von Verbindungsinformationen in die Richtungstabelle eingetragen werden kön- nen. Eine Applikation bzw. eine Steuerung kann sich mit Hilfe dieser Methode auf einfache Weise Information über die Richtung verschaffen, in der die anderen relevanten Applikationen in dem als Linie ausgebildeten Netzwerk anzutreffen sind.Resolution protocol cache (ARP cache) is provided to provide the connection information. With the help of this standard technology, when installing the entire network or installing a new controller in the already existing Ethernet, it can be determined where the other applications relevant to the corresponding field device are located within the network, to which data telegrams may be sent Need to become. For example, an application simply sends an ARP request that asks where the desired target application is located. The use of this standard technology within the framework of the system enables the necessary information to be built up easily, which can then be entered in the direction table in the form of connection information. Using this method, an application or a controller can easily obtain information about the direction in which the other relevant applications can be found in the network formed as a line.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Netz als Linie ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft, da eine Linie eine einfache Topologie darstellt und neu in das Netzwerk aufzunehmende Controller bzw. Feldgeräte einfach integriert werden können. Die Übersicht- lichkeit sowohl des Netzes als auch der Kommunikationsstruktur ist in diesem Fall gegeben. Vorteilhaft ist auch, dass bei Verwendung einer Linie Switches mit wenigen Ports eingebaut werden können, was dazu führt, dass beispielsweise die einzelnen Switches nicht mit zu vielen Daten, die von belie- big vielen Feldgeräten gesendet werden, die an dem Switch angebunden sind, konfrontiert werden. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das schaltende Koppelelement zum Erkennen eines Datentelegramms als an die Applikation gerichtet vorgesehen ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Daten- telegramme nicht eine genaue Zieladresse haben müssen, sondern dass sie als zu einer Steuerung bzw. Applikation gehörend erkannt werden, sobald sie auf dem Ethernet an dem entsprechenden Adressaten vorbeikommen. Die Switches können also selbsttätig die für sie bestimmten Datentelegramme aus dem Netz „fischen* . Die Verwendung einer derartigen Methodik führt zu einer vorteilhaften Einsparung von Speicherplatz bei der Zuweisung von Adressen.Another advantageous embodiment of the system is characterized in that the network is designed as a line. This is advantageous because a line represents a simple topology and new controllers or field devices to be added to the network can be easily integrated. The clarity of both the network and the communication structure is given in this case. It is also advantageous that switches with a few ports can be installed when using a line, which means that, for example, the individual switches are not confronted with too much data that is sent by any number of field devices that are connected to the switch become. A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switching coupling element is provided for recognizing a data telegram as directed to the application. It is advantageous here that the data telegrams do not have to have an exact destination address, but that they are recognized as belonging to a control or application as soon as they pass the corresponding addressee on the Ethernet. The switches can thus automatically "fish" the data telegrams intended for them from the network. The use of such a methodology leads to an advantageous saving of memory space when assigning addresses.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da- durch gekennzeichnet, dass das schaltende Koppelelement zur Weiterleitung eines nicht an die Applikation gerichteten Datentelegramms vorgesehen ist. Hierbei werden Datentelegramme, die von einem Sender über das Ethernet geschickt worden sind im Sinne eines Multicast an verschiedene Adressaten weiterge- sendet. Die Datentelegramme werden somit von den Switches innerhalb des Netzes durchgereicht bzw. weitergeleitet, wenn sie nicht für die Applikation bestimmt sind, die auf dem Controller implementiert ist, in dem der jeweilige integrierte Switch angeordnet ist, an dem das Datentelegramm vorbei- kommt. Eine automatische Weiterleitung sämtlicher Datentelegramme innerhalb des Ethernet ist somit auf einfache Weise gewährleistet. Die Telegramme werden solange weitergeleitet, bis sie genau an dem Adressaten vorbeikommen, für den sie bestimmt sind. Dieser Adressat „fischt* die für ihn bestimmten Datentelegramme dann aus dem Kommunikationsstrom heraus.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switching coupling element is provided for forwarding a data telegram that is not directed to the application. Here, data telegrams that have been sent by a transmitter via the Ethernet are forwarded to various addressees in the sense of a multicast. The data telegrams are thus passed on or forwarded by the switches within the network if they are not intended for the application that is implemented on the controller in which the respective integrated switch is located, which the data telegram passes. Automatic forwarding of all data telegrams within the Ethernet is thus easily guaranteed. The telegrams are forwarded until they pass the addressee for whom they are intended. This addressee then “fishes” the data telegrams intended for him from the communication stream.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das schaltende Koppelelement einen Zwischenpuffer zur Speicherung von Datentelegrammen aufweist. Diese Ausbildung ist besonders von Vorteil, wenn es hohem Datenaufkommen, d.h. bei hoher Produktion von Datentelegrammen, kommt. In diesem Fall können die Datentelegramme in dem Puffer zwischengespeichert werden und anschließend, wenn die Datenübertragung wieder möglich ist, über das Ethernet weitergesendet werden. Durch die Verwendung dieser Zwischenpuffer ist gewährleistet, dass Datentelegramme bzw. Nachrichten im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems nicht verloren gehen.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switching coupling element has an intermediate buffer for storing data messages. This training is particularly advantageous when there is a high volume of data, ie when there is a high production of data telegrams. comes. In this case, the data telegrams can be buffered in the buffer and then, if data transmission is possible again, sent on via the Ethernet. The use of these intermediate buffers ensures that data telegrams or messages are not lost in the context of the system according to the invention.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Verfahrens die ge- speicherten Datentelegramme über die ausgewählte Schnittstelle versendet werden, wenn an der Schnittstelle eine Sendepause auftritt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die in einem Zwischenpuffer gespeicherten Datentelegramme dann in das Kommunikationssystem eingeschleust werden bzw. verwendet werden, wenn wieder Kapazitäten für die Datenübertragung frei geworden sind. Bis zu diesem Zeitpunkt, an dem eine derartige Sendepause auftritt, werden die Datentelegramme in dem Zwischenpuffer gespeichert. Vorteilhaft ist hierbei außerdem, dass die Datentelegramme bereits vorher die Richtung, in der sie über das Ethernet verwendet werden sollen, zugewiesen bekommen haben. Sobald eine Sendepause auftritt, kann das entsprechende Telegramm ohne weitere Nachfrage bezüglich der Zieladresse über den entsprechenden Port versendet werden. Eine zügige Abwicklung der Datenübertragung ist hiermit vorteilhaft gewährleistet.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that, within the scope of the method, the stored data telegrams are sent via the selected interface when there is a pause in transmission at the interface. It is advantageous here that the data telegrams stored in an intermediate buffer are then introduced or used in the communication system when capacities for the data transmission have become free again. Up to this point in time at which such a transmission pause occurs, the data messages are stored in the intermediate buffer. It is also advantageous here that the data telegrams have already been assigned the direction in which they are to be used via the Ethernet. As soon as a transmission pause occurs, the corresponding telegram can be sent via the corresponding port without further request regarding the destination address. A rapid processing of the data transmission is hereby advantageously guaranteed.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Verfahrens den gespeicherten Datentelegrammen eine Negativ-Quittung zugewiesen wird, wenn sie nicht innerhalb eines festgelegten Zeitraums über die gewählte Schnittstelle versendet werden können. Hierbei wird beispielsweise im Rahmen eines Timeout eine gewisse Zeit definiert, für die die Datentelegramme im Zwischenpuffer gespeichert werden sollen. Wird innerhalb dieser Zeit das Datentelegramm nicht versendet, so wird dem Datentelegramm ein Hinweis mitgegeben, dass es nicht im Rahmen der wird anschließend an die entsprechende Applikation, die die Daten versenden wollte zurückgegeben. Somit ist die Applikation darüber informiert, dass die Datenübertragung nicht durchgeführt wurde. Eine weitere Datenübertragung kann von der Applikation in diesem Fall erneut durchgeführt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass im Rahmen des Systems die Information, dass eine Datenübertragung fehlgeschlagen ist, zur Verfügung steht. Einem Verlust von Informationen kann auf diese Weise vorgebeugt werden.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that, within the scope of the method, the stored data telegrams are assigned a negative acknowledgment if they cannot be sent via the selected interface within a defined period of time. Here, for example, a certain time is defined as part of a timeout for which the data telegrams are to be stored in the buffer. If the data telegram is not sent within this time, the data telegram is informed that it is not within the scope of the is then returned to the corresponding application that wanted to send the data. The application is thus informed that the data transfer has not been carried out. In this case, the application can carry out another data transmission again. It is advantageous here that the information that a data transmission has failed is available within the framework of the system. In this way, loss of information can be prevented.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.The invention is described and explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the figure.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Systems zur Datenübertragung über ein Netz mit Hilfe einfacher Knoten. Ein schaltendes Koppelelement 2 bzw. ein Switch ist in eine Steuerung 1 bzw. einen Controller integriert. Auf dem Controller läuft eine Applikation 3. Mit weiteren Applikationen 3i werden über das Netz 4 Daten ausgetauscht. Das Netz 4 kann als Ethernet ausgebildet sein. Der Switch bzw. das schaltende Koppelement 2 verfügt über Schnittstellen 5. Bei diesen Schnittstellen 5 handelt es sich um sogenannte Ports. Zwei Schnittstellen 5a, 5b sorgen für die Datenübertragung über das Netz 4. Eine dritte lokale Schnittstelle 5σ sorgt für die Anbindung der Applikation 3. Der Switch verfügt weiterhin über eine Richtungstabelle 6 sowie einen Zwischenpuffer 7 zur Speicherung von Datentelegrammen.The figure shows a schematic representation of the system for data transmission over a network using simple nodes. A switching coupling element 2 or a switch is integrated in a controller 1 or a controller. An application 3 is running on the controller. 4 data are exchanged with other applications 3i via the network. The network 4 can be designed as an Ethernet. The switch or the switching coupling element 2 has interfaces 5. These interfaces 5 are so-called ports. Two interfaces 5 a , 5 b ensure data transmission over the network 4. A third local interface 5 σ ensures the connection of the application 3. The switch also has a direction table 6 and an intermediate buffer 7 for storing data telegrams.
In dem beschriebenen System können integrierte Zwei-Port- Switches 2 für die Datenübertragung über ein Netz 4 bzw. ein Ethernet verwendet werden. Die Zwei-Port-Switches 2 sind in eine Steuerung 1 bzw. einen Controller integriert. Die Zwei- Port-Switches 2 kommen ohne eine spezielle Adresstabelle aus, in der Ethernet-Adressen gespeichert bzw. verwaltet werden müssen. Die Adresstabelle wird vielmehr durch eine Richtungs- in welche Richtung über das Netz 4 also über welchen Port 5a, 5b ein Datentelegramm versendet werden soll. Hierfür hat die Applikation 3 Information zu den Verbindungen, die zu dem Controller bzw. dem Knoten führen und die von ihm ausgehen. Die VerbindungsInformationen werden beispielsweise über das Address Resolution Protocol-Cache (ARP-Cache) im Rahmen des Systems bereitgestellt. Eine Applikation 3 weiß somit, welche weiteren Applikationen 3i in einem Automatisierungssystem über das Netz 4 mit ihr verbunden sind und wo innerhalb des als Linie ausgebildeten Netzes diese Applikationen 3ι liegen. Diese VerbindungsInformation kann in die Richtungstabelle 6 eingetragen werden. Auf dieser Datenbasis werden auch die Portinformationen (welches Port muss für eine Verbindung bzw. eine Applikationsbeziehung genutzt werden) verwaltet.In the described system, integrated two-port switches 2 can be used for data transmission over a network 4 or an Ethernet. The two-port switches 2 are integrated in a controller 1 or a controller. The two-port switches 2 do without a special address table in which Ethernet addresses must be stored or managed. Rather, the address table is the direction in which a data telegram is to be sent via the network 4, ie via which port 5 a , 5 b . For this purpose, the application 3 has information on the connections which lead to the controller or the node and which originate from it. The connection information is provided for example via the Address Resolution Protocol cache (ARP cache) within the framework of the system. An application 3 thus knows which other applications 3i are connected to it in an automation system via the network 4 and where these applications 3 are located within the network formed as a line. This connection information can be entered in the direction table 6. The port information (which port must be used for a connection or an application relationship) is also managed on this database.
Wenn ein ankommendes Datentelegramm nicht an diese Station gerichtet ist, dann wird es sobald wie möglich über das andere Port weitergeleitet. Mit diesen Eigenschaften ist eine spezielle Adresstabelle zur Verwaltung von zwölfstelligen, 6 Byte langen Ethernet-Adressen nicht mehr erforderlich, obwohl sich das System genauso verhält wie bei einer Multicast-Ta- belle. Dies führt zu einer Reduktion des benötigten Speicherbedarfs von 10 bis 20 kByte pro Switch, da die Speicherplatz benötigende Adresstabelle durch eine einfache Richtungstabel- le 6 ersetzt werden kann.If an incoming data telegram is not directed to this station, it will be forwarded via the other port as soon as possible. With these properties, a special address table for managing twelve-digit, 6-byte long Ethernet addresses is no longer required, although the system behaves exactly like a multicast table. This leads to a reduction in the memory requirement of 10 to 20 kbytes per switch, since the address table which requires memory space can be replaced by a simple direction table 6.
Aufgrund der linearen Ausbildung des Netzes 4 kann es an einem Port 5 nur zu Konflikten kommen, wenn von der lokalen Schnittstelle 5C etwas gesendet werden soll und gleichzeitig von mindestens einem der Ports etwas empfangen werden soll. In diesem Fall wird die lokale Nachricht, die von der Applikation 3 über die Schnittstelle 5σ an das Switch gelangt in einem Zwischenpuffer 7 zwischengespeichert. Die Größe bzw. der Speicherplatzbedarf des Zwischenpuffers 7 hängt von der Datenmenge der jeweiligen Station bzw. Applikation 3 sowie von der Portbelastung ab. Wird von der Applikation 3 ein depause an dem jeweiligen Port 5a, 5b auftritt. Während einer Sendepause wird ein vorliegender niederpriorer Sendeauftrag dann abgegeben. In diesem Fall ist es zu keinen Datenverlusten gekommen.Due to the linear design of the network 4, conflicts can only arise at a port 5 if something is to be sent from the local interface 5 C and something is to be received from at least one of the ports at the same time. In this case, the local message, which reaches the switch from the application 3 via the interface 5 σ , is buffered in an intermediate buffer 7. The size or the storage space requirement of the intermediate buffer 7 depends on the data volume of the respective station or application 3 and on the port load. Applied by application 3 Depause occurs at the respective port 5 a , 5 b . An existing low-priority transmission order is then submitted during a transmission pause. In this case there was no loss of data.
Im System kann auch ein Zeitlimit vergeben werden, welches bei der Zwischenspeicherung von Datentelegrammen im Zwischenpuffer 7 nicht überschritten werden soll. Ist ein derartiges Zeitlimit abgelaufen, so wird der entsprechende Sendeauftrag des Datentelegramms mit einer negativen Quittung lokal quittiert. Damit bekommt zumindest die lokale Station bzw. Applikation 3 eine Anzeige, dass die Kommunikation wegen Überlast nicht erfolgreich abgeschlossen werden konnte.A time limit can also be set in the system, which should not be exceeded when data telegrams are temporarily stored in the intermediate buffer 7. If such a time limit has expired, the corresponding send request for the data telegram is acknowledged locally with a negative acknowledgment. At least the local station or application 3 thus receives an indication that the communication could not be successfully completed due to overload.
Falls ein hochpriorer Auftrag zwischengeschoben wird, so geschieht dies im Rahmen einer Prioritätssteuerung. Dabei sollten die hochprioren Aufträge einen bestimmten Anteil der Bandbreite nicht überschreiten. Es sollten so viele Puffer vorgesehen werden, dass durch hochpriore Telegramme verdräng- ten Nachrichten innerhalb des minimalen Zeitlimits zwischengespeichert werden können. Falls die Puffer gefüllt sind und hochpriore Nachrichten anstehen, werden die eintreffenden niederprioren Nachrichten gemäß dem üblichen Blockierungsmechanismus verdrängt.If a high-priority order is put in between, this is done as part of a priority control. The high-priority orders should not exceed a certain proportion of the bandwidth. So many buffers should be provided that messages displaced by high-priority telegrams can be buffered within the minimum time limit. If the buffers are filled and high-priority messages are pending, the incoming low-priority messages are pushed out according to the usual blocking mechanism.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein System, ein Verfahren, eine Steuerung 1 und ein schaltendes Koppelelement 2 zur Datenübertragung über ein Netz 4, insbesondere ein Ethernet. Hierbei verfügt das schaltende Koppelelement 2 über zwei Schnittstellen 5a,b zur Datenübertragung und eine weitere Schnittstelle 5C zur Applikation 3, die auf der Steuerung 1 läuft. Die Adressen weiterer Applikationen 3ι, mit denen kommuniziert wird, werden auf dem schaltenden Koppelelement 2 in einer Richtungstabelle 6 verwaltet. Die Adressermittlung erfolgt über APR-Cache. Die Weiterleitung vonIn summary, the invention relates to a system, a method, a controller 1 and a switching coupling element 2 for data transmission via a network 4, in particular an Ethernet. Here, the switching coupling element 2 has two interfaces 5 a , b for data transmission and a further interface 5 C for application 3, which runs on the controller 1. The addresses of further applications 3ι, with which communication is carried out, are managed on the switching coupling element 2 in a direction table 6. The address is determined via the APR cache. The forwarding of
Datentelegrammen muss nur in eine Richtung des als Linie Data telegrams only need to be in one direction as a line

Claims

Patentansprüche claims
1. System zur Datenübertragung über ein Netz (4), insbesondere ein Ethernet, mit - mindestens einem als Steuerung (1) ausgebildeten Knoten, mindestens einem in die Steuerung (1) integrierten schaltenden Koppelelement (2), wobei das schaltende Koppelelement (2) zwei Schnittstellen (5a,b) als Verbindungen zum Netz (4) aufweist und/oder - einer auf der Steuerung (1) laufenden, lokal an das schaltende Koppelelement (2) angeschlossenen Applikation (3), wobei die Steuerung 1 erste Mittel zum Erkennen der Schnitt- stelle (5a,b) , über die Daten eingehen und/oder zweite Mittel zum Zuweisen der Schnittstelle (5a,b) , über die Daten versendet werden, aufweist und/oder wobei die Applikation (3) über VerbindungsInformationen zu wei- teren im Netz (4) vorhandenen Applikationen (3χ) verfügt und/oder wobei das schaltende Koppelelement (2) eine Richtungstabelle (6) zur Speicherung von Einträgen (6ι..n) auf Basis der VerbindungsInformation aufweist, wobei die Einträge (6ι..n) die Schnittstelle (5a,b) spezifizieren, über die Daten an eine Applikation 3± versendet werden.1. System for data transmission via a network (4), in particular an Ethernet, with - at least one node designed as a controller (1), at least one switching coupling element (2) integrated in the controller (1), the switching coupling element (2) has two interfaces (5 a , b ) as connections to the network (4) and / or - an application (3) running on the controller (1) and connected locally to the switching coupling element (2), the controller 1 having first means for Detection of the interface (5 a , b ) via which data is received and / or second means for assigning the interface (5 a , b ) via which data is sent, and / or wherein the application (3) has connection information to other applications (3χ) present in the network (4) and / or wherein the switching coupling element (2) has a direction table (6) for storing entries (6ι .. n ) on the basis of the connection information, the entries ( 6ι..n) d Specify the interface (5 a , b ) via which data is sent to an application 3 ± .
2. System 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 die Verwendung eines Address Resolution Protocol-Cache zur Bereitstellung der Verbindungsinformationen vorgesehen ist.2. System according to claim 1, which also means that the use of an address resolution protocol cache is provided to provide the connection information.
3. System nach einem der Ansprüche 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 das Netz (4) als Linie ausgebildet ist. 3. System according to one of claims 1 or 2, characterized in that the network (4) is designed as a line.
4. System 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 das schaltende Koppelelement (2) zum Erkennen eines Datentelegramms als an die Applikation (3) gerichtet vorgesehen ist.4. System according to one of claims 1 to 3, so that the switching coupling element (2) is provided for recognizing a data telegram as directed to the application (3).
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das schaltende Koppelelement (2) zur Weiterleitung eines nicht an die Applikation (3) gerichteten Datentelegramms vorgesehen ist.5. System according to one of claims 1 to 4, so that the switching coupling element (2) is provided for forwarding a data telegram not directed to the application (3).
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das schaltende Koppelelement (2) einen Zwischenpuffer (7) zur Speicherung von Datentelegrammen aufweist.6. System according to one of claims 1 to 5, so that the switching coupling element (2) has an intermediate buffer (7) for storing data telegrams.
7. Verfahren zur Datenübertragung über ein Netz (4), insbesondere ein Ethernet, bei dem - mindestens ein Knoten als Steuerung (1) ausgebildet ist, mindestens ein schaltendes Koppelelement (2) in die Steuerung (1) integriert ist, wobei das schaltende Koppelelement (2) zwei Schnittstellen (5a,b) als Verbindungen zum Netz (4) aufweist und/oder - eine auf der Steuerung (1) laufende Applikation (3) lokal an das schaltende Koppelelement (2) angeschlossenen ist, wobei die Schnittstelle (5a,t>) r über die Daten eingehen und/oder über die Daten versendet werden von der Steuerung (1) er- kannt werden und/oder wobei der Applikation (3) Verbindungsinformationen zu weiteren im Netz (4) vorhandenen Applikationen (3i) bereitgestellt wird und/oder wobei im schaltenden Koppelelement (2) auf Basis der Verbin- (6) gespeichert werden, wobei die Einträge (6ι..n) die Schnittstelle (5a,b) spezifizieren, über die Daten an eine Applikation (3i) versendet werden.7. Method for data transmission over a network (4), in particular an Ethernet, in which - at least one node is designed as a controller (1), at least one switching coupling element (2) is integrated in the controller (1), the switching coupling element (2) has two interfaces (5 a , b ) as connections to the network (4) and / or - an application (3) running on the controller (1) is locally connected to the switching coupling element (2), the interface ( 5 a , t > ) r received via the data and / or via the data sent by the controller (1) and / or wherein the application (3) has connection information to other applications (3i) present in the network (4) ) is provided and / or wherein in the switching coupling element (2) on the basis of the connection Are stored (6), said entries (6ι .. n) the interface (5 a, b) specifying be sent via the data to an application (3i).
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Bereitstellung der Verbindungsinformationen ein8. The method according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that for the provision of the connection information
Address Resolution Protocol-Cache verwendet wird.Address Resolution Protocol cache is used.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Netz (4) als Linie ausgestaltet wird.9. The method according to any one of claims 7 or 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the network (4) is designed as a line.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von dem schaltenden Koppelelement (2) erkannt wird, ob ein Datentelegramm an die Applikation (3) gerichtet ist.10. The method according to any one of claims 7 to 9, so that the switching coupling element (2) recognizes whether a data telegram is directed to the application (3).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von dem schaltenden Koppelelement (2) ein nicht an die Applikation (3) gerichtetes Datentelegramm weiterleitet wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, that a data telegram not directed to the application (3) is forwarded by the switching coupling element (2).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass den Datentelegrammen eine Sendepriorität zugewiesen wird.12. The method according to any one of claims 7 to 11, so that a transmission priority is assigned to the data telegrams.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Datentelegramme in einem Zwischenpuffer (7) des schaltenden Koppelelements (2) gespeichert werden. 13. The method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that data telegrams are stored in an intermediate buffer (7) of the switching coupling element (2).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die gespeicherten Datentelegramme über die ausgewählte Schnittstelle (5a,b) versendet werden, wenn an der Schnitt- stelle (5a,b) eine Sendepause auftritt.14. The method according to any one of claims 7 to 13, characterized in that the stored data telegrams are sent via the selected interface (5 a , b ) when a transmission pause occurs at the interface (5 a , b ).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass den gespeicherten Datentelegrammen eine Negativquittung zugewiesen wird, wenn sie nicht innerhalb eines festgelegten Zeitraums über die gewählte Schnittstelle (5a,b) versendet werden können.15. The method according to any one of claims 7 to 14, characterized in that the stored data telegrams are assigned a negative receipt if they cannot be sent within a specified period of time via the selected interface (5 a , b ).
16. Steuerung zur Datenübertragung über ein Netz (4), insbe- sondere ein Ethernet, mit mindestens einem integrierten schaltenden Koppelelement (2) , wobei das schaltende Koppelelement (2) zwei Schnittstellen (5a,b) als Verbindungen zum Netz (4) aufweist und einer auf der Steuerung (1) laufenden, lokal an das schaltende Koppelelement (2) angeschlossenen Applikation (3), wobei die Steuerung (1) erste Mittel zum Erkennen der Schnittstelle (5a,b) , über die Daten eingehen und/oder zweite Mittel zum Zuweisen der Schnittstelle (5a,b) , über die Daten versendet werden, aufweist und/oder wobei die Applikation (3) über Verbindungsinformationen zu weiteren im Netz (4) vorhandenen Applikationen (3±) verfügt und/oder wobei das schaltende Koppelelement (2) eine Richtungstabelle (6) zur Speicherung von Einträgen (6ι..n) auf Basis der Verbindungsinformation aufweist, wobei die Einträge (6ι..n) die Schnittstelle (5a,b) spezifizieren, über die Daten an eine Applikation (3i) versendet werden. 16. Control for data transmission over a network (4), in particular an Ethernet, with at least one integrated switching coupling element (2), the switching coupling element (2) having two interfaces (5 a , b ) as connections to the network (4) and an application (3) running on the controller (1) and locally connected to the switching coupling element (2), the controller (1) receiving first means for recognizing the interface (5 a , b ) via the data and / or second means for assigning the interface (5 a , b ) via which data is sent, and / or wherein the application (3) has connection information to other applications (3 ± ) present in the network (4) and / or wherein the switching coupling element (2) has a direction table (6) for storing entries (6ι .. n ) based on the connection information, the entries (6ι .. n ) specifying the interface (5 a , b ) via the data to an application (3i) are sent.
17. Steuerung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verwendung eines Address Resolution Protocol-Cache zur Bereitstellung der VerbindungsInformationen vorgesehen ist.17. The controller as claimed in claim 16, and that the use of an address resolution protocol cache is provided to provide the connection information.
18. Steuerung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das schaltende Koppelelement (2) zum Erkennen eines Da- tentelegramms als an die Applikation (3) gerichtet vorgesehen ist.18. Control according to one of the claims 16 or 17, so that the switching coupling element (2) is provided for recognizing a data telegram as directed to the application (3).
19. Steuerung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das schaltende Koppelelement (2) zur Weiterleitung eines nicht an die Applikation (3) gerichteten Datentelegramms vorgesehen ist.19. Control according to one of claims 16 to 18, that the switching coupling element (2) is provided for forwarding a data telegram not directed to the application (3).
20. Steuerung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das schaltende Koppelelement (2) einen Zwischenpuffer (7) zur Speicherung von Datentelegrammen aufweist.20. Control according to one of claims 16 to 19, so that the switching coupling element (2) has an intermediate buffer (7) for storing data telegrams.
21. Schaltendes Koppelelement zur Datenübertragung über ein Netz (4), insbesondere ein Ethernet, welches zwei Schnittstellen (5a, ) als Verbindungen zum Netz (4) aufweist und/oder eine Richtungstabelle (6) zur Speicherung von Einträgen auf Basis von VerbindungsInformation aufweist, wobei die Einträge die Schnittstelle (5a,b) spezifizieren, über die Daten an versendet werden.21. Switching coupling element for data transmission over a network (4), in particular an Ethernet, which has two interfaces (5 a ,) as connections to the network (4) and / or a direction table (6) for storing entries based on connection information , with the entries specifying the interface (5 a , b ) via which data are sent to.
22. Schaltendes Koppelelement nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das schaltende Koppelelement (2) einen Zwischenpuffer (7) zur Speicherung von Datentelegrammen aufweist. 22. Switching coupling element according to claim 21, so that the switching coupling element (2) has an intermediate buffer (7) for storing data telegrams.
PCT/EP2004/001174 2003-02-28 2004-02-09 Efficient implementation of simple nodes in a switched network WO2004077760A1 (en)

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