数据分组的传输制造技术

本发明专利技术的目的在于从以太网(3)中的以太网组件(E1、E2、E3)向混合网络(1)中的工业通信网络传送数据分组(D1)。根据本发明专利技术，使用根据IEEE802.1TSN工作组的标准配置的工业通信网络(2)，并且在IEEE 802.1TSN工作组的标准中定义的至少一个保证通过以下操作被给予数据分组(D1)：包含数据分组(D1)的帧(F1)由TSN网桥(TSN

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数据分组的传输
[0001]本专利技术涉及一种用于从布置在混合网络内的以太网中的以太网组件向布置在根据IEEE 802.1TSN工作组的标准配置的工业通信网络中的TSN组件传送优选地循环的数据分组的方法。
[0002]仅由标准以太网组件组成的纯以太网不是确定性的，这意味着不能针对所发送/所接收的数据分组给予时间保证——即使所有现有的服务质量机制都已耗尽。另一方面，在工业通信网络中，可以循环地且有保证地传送数据分组。为了实现这一点，工业通信网络通常由特殊的工业以太网组件(即，特殊的工业以太网软件栈和特殊的工业以太网硬件)构成。工业通信网络通常由低误码率、以及特殊帧格式和循环帧的精确定时发送来表征。
[0003]端点和控制器表示网络的组件，其中端点仅能经由一个连接来接收数据分组，而控制器可以经由若干连接来接收数据分组。网桥也被称为交换机，并且被用于连接网络的各组件。边缘网桥被用于将网络(例如，工业通信网络)连接到第二网络(例如，标准以太网)。因此，网桥可以代表纯网络基础设施设备，但其也可以作为桥接端点或桥接控制器被用作端点或控制器，这意味着其也可以被用于连接其他组件
[0004]特殊工业以太网组件、尤其是特殊工业以太网硬件当然比标准以太网组件更昂贵。为此，代替纯工业通信网络，可以提供包括工业通信网络和(标准)以太网的混合网络。为此目的，以太网组件可以经由网关连接到工业通信网络。然而，(标准)以太网组件不支持针对所发送/所接收的数据分组的循环数据话务所需的任何功能(例如，给予保证、尤其是时间保证)。因此，在此类混合网络中，在没有特殊的预防措施的情况下，无法预见从标准以太网组件发送的数据分组将在混合网络中传输多长时间。也不可能预见数据分组是否会(例如，由于桥接缓冲器溢出)而丢失。
[0005]众所周知的具有特殊工业以太网硬件的工业通信网络包括PROFINET IRT、POWERLINK、EtherCAT、SERCOS等。此类工业通信网络各自具有特殊的机制，以便实现混合网络。然而，在这些机制的上下文中，非实时话务的引入从根本上受到限制，以免危及实时能力。
[0006]另一方面，Ethernet/IP和Profinet/IO代表由标准以太网组件构建的工业通信网络。然而，作为结果，这些工业通信网络相对于非实时话务具有更长的循环时间并且更不稳健，因为实时话务和非实时话务不能基于其相关联帧来区分并且因此由网桥以相同的方式来处理。因此，实时话务可能被非实时话务取代。具体而言，当非实时话务高发时，部分实时话务可被转移到后续循环。因此，接收机至少在一个循环中不接收任何数据分组，并且切换到错误模式和/或外推先前接收到的数据分组。在随后的循环之一中，接收机随后接收多个数据分组。这些多个数据分组必须依次进行特殊处理。如果提供了小部分非实时话务，当然很少出现以上提及的问题。选择如此长的循环时间以使实时话务所需的带宽相对较小可以用于提高稳健性。在最好的情况下，该措施不导致单个帧到下一循环的任何转移。
[0007]为了甚至允许基于标准以太网组件的工业通信网络中的循环数据话务，必须提供关于所发送的循环数据分组的运行时间的信息。一种众所周知的方式是使用“网络演算”。“网络演算”是一种在具有非实时能力的网络中计算或估计等待时间的常用方法。这允许针
对数据分组的运行时间的限制值被指定，利用该限制值可以计算传送数据分组所需的带宽。该信息是根据统计范围估计来选择的。因此，使用这种方法的网络必须显著地扩界。因此，网络的正确规模在很大程度上取决于网络工程师的经验，因为如果规划不充分，网络将无法运行或只能在有限的范围内运行和/或无法保证符合必要的循环时间，这意味着数据分组可能会丢失。
[0008]因此，本专利技术的目的在于提供一种允许在以太网中的标准以太网组件与工业通信网络中的各组件之间发送数据分组的方法，其中确保了更好的实时能力。
[0009]根据本专利技术，该目的通过一种用于从布置在混合网络内的以太网中的以太网组件向布置在混合网络内根据IEEE 802.1TSN工作组的标准配置的工业通信网络中的TSN组件传送优选地循环的数据分组的方法来实现，其中在IEEE 802.1TSN工作组的标准中定义的至少一个保证通过以下操作被给予给数据分组：包含该数据分组的帧F1由TSN网桥在根据IEEE 802.1TSN工作组的标准配置的工业通信网络中标识并且转换为包含该数据分组的TSN流，并且该数据分组在该TSN流中被传送到该TSN组件。
[0010]因此，根据本专利技术，工业通信网络根据IEEE 802.1TSN工作组的标准进行配置，这允许例如针对循环数据分组给予保证。为了简单起见，根据IEEE 802.1TSN工作组标准配置的工业通信网络被称为TSN网络。TSN网络中的组件被称为TSN组件。在IEEE 802.1TSN工作组的标准中配置的流被称为TSN流。TSN网络之外的网络部分通常被称为以太网。不在TSN网络(或其他工业通信网络)中但在(以太网)网络中的组件被称为以太网组件。为简单起见，以太网帧被称为帧。
[0011]如果包含数据分组的帧未经进一步处理就从以太网发送到TSN网络，这通过定义为“尽力而为”来进行，这意味着没有保证可被给予该数据分组。为此，根据本专利技术使用TSN流，藉此改进TSN组件与以太网组件之间的通信。在TSN流中，数据分组从作为发送方(说话者)的TSN组件经由一个或多个适当配置的TSN网桥传送到作为接收方(收听者)的一个或多个TSN组件。
[0012]使用TSN流具有更简单地估计在TSN网络中传输数据分组所需的带宽的优点，因为未经调度时间窗口的带宽和/或TSN组件的空闲带宽是已知的。这意味着可以通过为TSN流提供另外的时间窗口来为另外的TSN流规划空闲带宽，如IEEE 802.1Qcc中引入的TSN配置选项中所描述的。根据本专利技术，另外的TSN流传输另外的数据分组。
[0013]例如，如果由于需要太多带宽而超出了TSN流S1的网络保证，则另一经保证的TSN流不受影响。如果非保留带宽在TSN网桥上是免费的，则可以使其可用(以“尽力而为”话务为代价)。
[0014]原则上，整个网络也可以仅由TSN组件构建，这意味着仅存在一个全球TSN网络。然而，由于TSN组件的TSN功能仅对仅包括部分任务的高性能应用是所需的，因此仅部分结构使用TSN组件是有利的。具体而言，混合网络这样的结构比纯TSN网络的成本效益显著更高。
[0015]因此，在混合网络中，以太网组件充当对TSN网络的馈送方。以太网内(和TSN网络外)的通信可以通过发送带有数据分组的帧以已知方式进行。然而，在TSN网络之外，没有保证(最多只能是估计)可被给予相应的数据分组。这也适用于在抵达TSN网络且转换为TSN流之前被发送到TSN网络的带有数据分组的帧。
[0016]在以太网中(TSN网络之外)，也可以提供诸如隔离、扩界和“网络演算”等适当措
施。隔离通常是指使用仅部分数据话务通过其路由的单独的子网。作为结果，由于发生的非实时话务而对实时话务的潜在破坏性影响较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】TSN工作组的标准配置的所述工业通信网络(2)时，所述TSN流(S1)由TSN边缘网桥(TSN
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F)转换为包含所述数据分组(D1)的所述帧(F1)。15.一种包括具有数个以太网组件(E1、E2、E3)的以太网(3)和具有至少一个TSN组件(TSN
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C)和TSN网桥(TSN
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F)的根据IEEE 802.1 TSN工作组的标准配置的工业通信网络(2)的混合网络(1)，其中所述TSN网桥(TSN

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：Bamp，amp，R工业自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：