用于在工业网络中提供冗余的网络设备制造技术

本公开描述了用于在工业网络中提供冗余的网络设备。网络设备包括连接到工业网络的第一网络段的第一端口组，以及包括多个南向端口的交换模块，其中至少一个南向端口连接到对应的终端设备。每个端口组具有连接到链接冗余实体的一对冗余北向端口，链接冗余实体具有两个或更多个互连端口，互连端口基于网络拓扑能够连接到交换模块的一个或多个南向端口，用于实现在连接到南向端口的终端设备与第一网络段之间的冗余链接。之间的冗余链接。之间的冗余链接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在工业网络中提供冗余的网络设备


[0001]当前的公开涉及网络设备并且更具体涉及工业网络中的网络冗余设备。

技术介绍

[0002]IEC 62439
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3标准定义了工业网络中通信冗余的冗余协议。IEC 62439
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3标准定义了两种网络冗余技术：并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝环(HSR)。尽管PRP和HSR的目标是不同的网络拓扑，但它们均基于同一想法，并且都提供了所谓的“无缝”网络冗余，这意味着在网络中单个故障时，零数据包丢失和零恢复时间。在PRP/HSR冗余中，向冗余网络段传输的每个数据包都被复制，并且两个数据包通过冗余网络路径传输。在接收器侧，检查数据包，并且第二接收到的数据包被确认为重复并被丢弃。
[0003]当前的公开涉及工业网络中的网络冗余设备。通常，根据IEC 62439
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3的标准，PRP和HSR冗余通常用于实现工业网络中的通信冗余。然而，在特定设备无法支持PRP或HSR冗余配置的情况下，可以将冗余盒(英语：Redbox)用作代理设备，用于在非PRP/HSR功能的设备上实现PRP或HSR功能。冗余盒(也称为PRP/HSR冗余盒)是提供数据包交换功能的网络设备，并且包括三个端口：面向冗余网络段的两个冗余端口，以及面向非冗余网络段或终端设备的互连端口。然而，传统的冗余盒存在某些缺陷。通常，在大多数配置中，冗余盒不提供与IEEE 802.1Q/D交换结合使用的规定。该标准预计交换器是独立的设备。因此，由于该限制，某些配置是不可能的。此外，使用多个独立的冗余盒可能没有成本效益。因此，有必要在灵活性和成本方面解决上述问题。

技术实现思路

[0004]因此，当前的公开提出了用于在工业网络中提供冗余的网络设备。网络设备包括一个或多个端口组和交换模块。多个端口组包括连接到工业网络的第一网络段的第一端口组。交换模块包括多个南向端口，其中一个或多个南向端口从多个终端设备连接到一个或多个对应的终端设备。每个端口组包括连接到链接冗余实体的一对冗余北向端口。每个链接冗余实体包括两个或更多个互连端口，来自两个或更多个互连端口的每个端口都可以基于用户输入和与工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个连接到交换模块的一个或多个南向端口，用于实现连接到南向端口的终端设备与第一网络段之间的冗余。
[0005]如上所述，根据当前的公开，包括链接冗余实体的多个端口组和交换设备在单个网络设备中连接，以提供具有成本效益和灵活的方式，以在终端设备与网络段之间实现冗余。通过在同一设备中具有交换模块和链接冗余实体(具有两个或更多个端口)，可以进行链路冗余实体的端口与交换模块的南向端口之间的连接，以便使用网络设备实现多种冗余配置，诸如VDAN、HSR quadbox、PRP
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HSR、PRP
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PRP等。这允许在工业网络中提供冗余的有利、灵活的方式和成本效益，同时使用单个网络设备，该单个网络设备可以用作为一个或多个冗余盒、Quadbox等。
[0006]在示例中，网络设备进一步包括配置模块，用于基于用户输入和网络拓扑中的一
个或多个来配置链路冗余实体的端口到一个或多个南向端口之间的连接。在示例中，配置模块包括用于接收用户输入的用户接口。用户输入包括待连接到链路冗余实体的端口的一个或多个南向端口的一个或多个标识符，以及一个或多个南向端口与链路冗余实体的端口之间的连接的连接和冗余配置。因此，经由配置模块，实现网络设备的简单配置。用户接口允许对链接冗余实体的端口及其连接进行简单且高效的配置。在示例中，每对冗余北向端口基于并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝冗余协议(HSR)中的一个处于冗余配置中。
[0007]在示例中，连接到至少一个南向端口的至少一个终端设备无法进行冗余配置。在示例中，第一网络段的设备与第二网络段的设备不同。
[0008]在另一方面，当前的公开提出了一种配置网络设备的方法。该方法包括接收至少一个终端设备的网络标识符，其中网络标识符用于与网络设备和至少一个终端设备建立连接，其中至少一个终端设备无法进行冗余配置；接收网络配置信息，其中网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备的网络段，以及其中，网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；并根据网络配置信息在终端设备和网络段之间建立连接。建立连接包括基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备与交换模块的一个或多个南向端口之间建立第一组连接；基于网络配置信息，在网络段和第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；并根据冗余配置信息，在连接到网络段的第一组端口组的链接冗余实体的一对端口与连接到至少一个终端设备的一个或多个南向端口之间建立第三组内部连接。
[0009]在另一个方面，当前的公开提出了一种用于配置网络设备的非暂态存储介质。非暂态存储介质具有存储在其中的机器可读指令，该机器可读指令由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：接收至少一个终端设备的网络标识符，其中网络标识符用于与网络设备和至少一个终端设备建立连接，其中至少一个终端设备无法进行冗余配置；接收网络配置信息，其中网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备的网络段，以及其中网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；并根据网络配置信息在终端设备和网络段之间建立连接，其中建立连接包括基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备和交换模块的一个或多个南向端口之间建立第一组连接；基于网络配置信息，在网络段和第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；以及根据冗余配置信息，在连接到网络段的第一组端口组的链接冗余实体的一对端口与连接到至少一个终端设备的一个或多个南向端口之间建立第三组内部连接。这些方面关于图1
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图5进一步描述。
附图说明
[0010]以下详细说明引用了附图，在附图中：
[0011]图1示出包括连接一个或多个终端设备的网络设备的示例工业网络的示例部分；
[0012]图2示出在工业网络中网络设备的配置的示例方法；
[0013]图3示出工业网络中的示例HSR网络配置；
[0014]图4示出工业网络中的另一种示例网络配置；以及
[0015]图5示出用于配置网络设备的示例配置模块。
具体实施方式
[0016]图1示出工业设施中示例工业网络的示例部分100。本文中的工业设施是指可能进行一种或多种工业过程(诸如制造、精炼、冶炼、设备组装)的任何环境，包括加工厂、炼油厂、汽车厂等。工业设施100可以包括连接到多个现场设备的多个控制设备，用于监视和调节工业设施100中的一个或多个工业过程。部分100包括网络设备110，用于将多个终端设备(190，195)与工业网络的其它网络段进行连接，同时提供通信冗余。本文的工业网络是指任何电子数据网络，并且因此包括办公校园网络、工业自动化网络、私人无线电网络以及冗余至关重要的任何其它高可靠性网络本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在工业网络中提供冗余的网络设备(110)，所述网络设备(110)包括：a.一个或多个端口组(130，150)，包括连接到所述工业网络的第一网络段的第一端口组(130)，其中，每个端口组包括连接到链接冗余实体(140，160)的一对北向端口(131，132，151，152)；以及b.交换模块(120)，包括多个南向端口(121，...，128)，其中，一个或多个南向端口连接到对应的终端设备(190，195)；其中，来自所述多个端口组(130，150)的每个链接冗余实体(140，160)包括两个或更多个互连端口(144，148，164，168)，来自所述两个或更多个互连端口(144，148，164，168)的每个端口基于用户输入和与所述工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个能够连接到交换模块(120)的一个或多个南向端口(121，...，128)，用于实现在连接到所述南向端口的终端设备与所述第一网络段之间的冗余。2.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，连接到至少一个南向端口(121)的至少一个终端设备(190)无法进行冗余配置。3.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，所述网络设备(110)包括配置模块，用于基于用户输入和网络拓扑中的一个或多个来配置链接冗余实体(140)的端口(144)与一个或多个南向端口(121，122)之间的连接。4.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，所述多个端口组进一步包括连接到所述工业网络的第二网络段的第二端口组(150)，以及其中，所述第一端口组(130)的链接冗余实体(140)的至少一个端口(144)基于所述用户输入和与所述工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个能够连接到所述第二端口组(150)的第二链接冗余实体(160)的另一个端口(168)，用于实现在所述第一网络段与所述第二网络段之间的冗余。5.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，来自所述多个南向端口(121，...，128)的至少一个南向端口(123)连接到HSR环和PRP子网络中的一个。6.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，每对冗余北向端口(131，132，151，152)基于并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝冗余协议(HSR)中的一个处于冗余配置中。7.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，网络拓扑指示一个或多个连接以及所述工业网络中的所述终端设备以及对应连接的冗余配置。8.根据权利要求3所述的网络设备(110)，其中，所述配置模块包括用于接收用户输入的用户接口，其中，所述用户输入包括待连接到所述链接冗余实体(140)的端口(144)的所述一个或多个南向端口(121，122)的一个或多个标识符，以及在所述一个或多个南向端口(121，122)与所述链接冗余实体(140)的端口(144)之间的连接的冗余配置。9.根据权利要求4所述的网络设备(110)，其中，所述第一网络段的设备与所述第二网络段的设备不同。10.根据前述权利要求中任一项所所述的网络设备(110)，其中，所述一个或多个端口组(130，150)和所述交换模块(120)被容纳在壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡迈勒，
申请(专利权)人：西门子加拿大有限公司，
类型：发明
国别省市：