高可用性通信系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在通信用户（１，２）之间进行可靠通信的通信系统，其具有：至少一个在通信用户之间的通信线路，其中所述通信线路具有至少两个信道（Ⅰ，Ⅱ）用来传输有效数据电码（Ｔ），其中，在每个时间点都只有一个信道作为用于通信的主信道（Ｐ）使用，而其中另外的信道则被设置为备用信道（Ｂ）；以及在有效数据电码中的、用于指示出哪个信道在一个时间点是主信道（Ｐ）或者是备用信道（Ｂ）的状态指示（Ｓ），其中通信用户（１，２）将这样的信道作为主信道（Ｐ），在该信道中随着有效数据电码（Ｔ）的接收通过通信用户已经识别出从备用信道（Ｂ）至主信道（Ｐ）的最后的状态变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在通信用户之间实现可靠通信的通信系统以及一种用于在通信用户之间实现可靠通信的方法。
技术介绍
在这些各个通信用户行使重要职能并且必须使发生在通信用户之间的通信不中断地进行的系统中，通常应用冗余设计的通信信道，从而即使在一个信道故障时也可以在相应的另外的信道上进行通信用户之间的数据传输。通信用户本身例如可以是在自动化系统中的现场设备或者控制装置。在此，在中央控制装置和现场设备之间的通信线路一般被称为现场总线。现场总线的组件，也就是通信用户，例如有现场总线控制器、现场总线装置、开关、路由器、电缆以及WLAN(无线区域网)线路。除了自动化系统之外，例如在如建筑物监测或者也可以为空中交通监测系统的监测系统的范围内可以考虑代替控制装置和现场仪表的其它组件作为通信用户。例如用于监测公共场合的针对安全性的摄像机同样也可以作为通信用户通过可靠的通信信道发送其数据。通常，在这种类型的自动化系统或监测系统中对于可靠性至关重要的组件或通信用户都设计成冗余的，也就是说至少双备份的，从而在相应的组件或通信用户故障时冗余的相同通信系统可以替代该故障的通信用户。通过对可靠性至关重要的组件的冗余设计和通过通信线路的双信道设计确保了：总是可以提供一个备用的通信-->通道，所参与的针对安全的组件可以通过该通道可靠地进行通信。这就是说，在自动化系统或监测系统的范围内可能出现的所有故障中，可以通过一个备用通道不中断地继续进行通信。在以前的解决办法中存在多种在故障时保持通信的方案。例如在诸如过程现场总线-DP(Profibus DP)的系统中可以这样地实现系统冗余，即在所参与的组件之间存在两个物理线路。只要两个通信信道完整无损的话，在此两个线路中的一个就是优先信道或者说主信道，而另一个信道就起到备用信道或备份信道的作用。这里数据通过两个信道在两个通信用户之间进行发送，然而只是优先信道的数据才有效地用于通过所连接的组件进行分析处理。然而，在备用信道中也运行有数据电码，以不断地测试该线路。如果例如一个现场总线控制器在该系统中的通至现场总线装置的优先信道中检测到通信故障，那么现场总线控制器就在备用线路上发出一个特殊的切换电码，该切换电码通知现场总线装置切换至相应的备用信道上，并在接下来将备用信道作为优先信道使用。然而，在此其缺点是：在确定出故障而所发送的切换电码并不与周期性的有效数据同步地传输并因此需要附加的措施，例如附加等候时间或延迟时间，从而阻止了所谓的切换脉冲。在此，切换脉冲是指：作为切换的结果，在最后接收到的应用循环之前的那个应用循环的数据由数据接收器接收。这种有缺陷的接收虽然被作为故障被识别，但是在同时应用一个安全协议时就引入了一种安全反应，例如断开设备，这应该通过一种所谓平滑切换来避免。尤其是对于具有根本不同的传输时间的冗余线路，在这些线路中冗余设计的组件在网络拓扑布局技术方面也就是说相互远离分开布置或者说布置在网络的不同位置上，从而数据电码需要有一个很不相同的传输时间，以便从一个相应的发送器发送至冗余的组件上，这样的解决方案并不合适，这是因为切换电码可能在一个时间到达该冗余的同等通信系统，该时间-->在冗余的同等通信系统之间差别很大。因此，必须采用一种相应的延迟时间，以便保证在优先信道与备用信道之间的正确切换。在另一种系统中，具有临时冗余(flying redundancy)的过程现场总线-DP(Profibus DP)可以设有一条或者两条物理线路用于进行通信。在这里，现场总线可以由一个或两个现场总线控制器来操纵。现场总线装置可以具有一个或两个至现场总线的接口。然而基本特征是：逻辑上仅存在一个现场总线，而通过多少条电缆来进行通信则无所谓。原则上，所有组件相互连接。这里也如上所述那样具有相同的原理的一个优先信道和一个具备信道，只是这些信道分享一个逻辑的现场总线。在临时冗余的情况下，在每次切换时在现场总线装置上自动地进行现场总线-用户地址的切换。在这里，优先信道总是一个在现场总线控制器与现场总线装置上的一个固定地址之间的线路，两个接口中的哪一个接口正好具有该地址则是无所谓的。备用信道存在于现场总线控制器与具有优先信道的地址的现场总线接口之间，该地址被提高确定的偏移。在此，缺点同样也在于：对于在优先信道和备用信道之间的切换来说需要切换电码，这些电码并不同步于循环的有效数据来传输。在应用以太网时也同样存在两条物理线路，并通过这两条线路进行通信。在此，所有电码被编号。具有新的编号的电码被接收。该方法的缺点在于：这非常复杂并且要求在两个冗余设计的接收器之间有紧密的耦合连接，这是因为必须对这些电码编号不停地进行比较，以便决定：哪个是最新的并进而是要应用的数据电码。只有当对应的通信用户、也就是说例如现场总线控制器很紧地靠在一起(<1m)并且具有特有的通信线路时，才应用这样的结构或者说这种方法。但是，这种类型的方法例如在空间上被比较分散的系统中是不合适的，在该系统中冗余的组件、例如控制装置在自动化系统中被较远地相互分开，并且由此在冗余的现场总线控制器之间的-->间距可能大于1000m。此外，在这种情况下现场总线控制器不可能具有特有的通信线路，然后可以通过该通信线路进行编号比较。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种通信系统和一种相应的方法，其中，在一个被设计具有多个信道的通信系统中可以在主信道与一个或多个备用信道之间实现平滑切换。该目的通过一种在通信用户之间进行可靠通信的通信系统来实现，其具有：至少一个在通信用户之间的通信线路，其中所述通信线路具有至少两个信道用来传输有效数据电码，其中，在每个时间点都只有一个信道作为通信的主信道，而其中另外的信道则被设置为备用信道；以及在有效数据电码中的、用于指示出哪个信道在一个时间点是主信道或者是备用信道的状态指示，其中通信用户将这样的信道作为主信道，在该信道中随着有效数据电码的接收通过通信用户已经识别出从备用信道至主信道的最后的状态变化。此外，该目的通过一种方法来实现，这种方法用于在通信用户之间进行可靠的通信，在该方法中，有效数据电码在通信用户之间通过至少两个信道进行传输，其中，在每个时间点都只有一个信道作为通信的主信道，其中，另外的信道则被用作备用信道，在该方法中，哪个信道在一个时间点是主信道或者备用信道的信息借助于有效数据电码中的一个状态指示来指出，其中，通信用户将这样的信道作为主信道，在该信道中随着有效数据电码的接收通过通信用户已经识别出从备用信道至主信道的最后的状态变化。本专利技术基于这样的认识，即在一个设计成具有多个信道的通信系统中(在该系统中在每个时间点必须清楚地明白，例如四个通信-->信道中的哪个是主信道，哪些是备用信道或备份信道)，在信道之间的切换必须尽可能少费事而且总是平滑地进行。在此，“平滑地”被理解为，在通信系统的范围里，总是由一个通信用户或一个组件将最后的应用循环的数据作为通过相应信道的数据接收，并且不是例如将较早的数据发送给仪器或组件并由它来进行分析处理。本专利技术尤其是利用了以下方案，即简单地通知在通信系统中所参与的组件：它们用以发送或接收的信道上的哪个信道被作为主信道或作为备用信道。为此，与该总归以电码形式传输的有效数据相联系简单地将信道状态指示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在通信用户（１，２）之间进行可靠通信的通信系统，　●具有至少一个在所述通信用户之间的通信线路，其中所述通信线路具有至少两个信道（Ⅰ，Ⅱ）用来传输有效数据电码（Ｔ），其中，在每个时间点都只有一个信道作为用于通信的主信道（Ｐ）来使用，而其中另外的信道则被设置为备用信道（Ｂ）；以及　●具有在所述有效数据电码中的、用于指示出哪个信道在一个时间点是所述主信道（Ｐ）或者是所述备用信道（Ｂ）的状态指示（Ｓ），其中所述通信用户（１，２）将这样的信道作为主信道（Ｐ），在该信道中随着所述有效数据电码（Ｔ）的接收通过通信用户已经识别出从所述备用信道（Ｂ）至所述主信道（Ｐ）的最后的状态变化。

【技术特征摘要】
EP 2007-9-5 07017367.91.一种用于在通信用户(1，2)之间进行可靠通信的通信系统，●具有至少一个在所述通信用户之间的通信线路，其中所述通信线路具有至少两个信道(I，II)用来传输有效数据电码(T)，其中，在每个时间点都只有一个信道作为用于通信的主信道(P)来使用，而其中另外的信道则被设置为备用信道(B)；以及●具有在所述有效数据电码中的、用于指示出哪个信道在一个时间点是所述主信道(P)或者是所述备用信道(B)的状态指示(S)，其中所述通信用户(1，2)将这样的信道作为主信道(P)，在该信道中随着所述有效数据电码(T)的接收通过通信用户已经识别出从所述备用信道(B)至所述主信道(P)的最后的状态变化。2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，一个二进制位被设置为在所述有效数据电码中的状态指示。3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，1表示状态为主信道，0表示状态为备用信道。4.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，所有的通信用户都被设置为用于发送和接收有效数据电码。5.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，在有效数据电码的发送器的情况时，不发生延迟地进行从主信道至备用信道的状态变化。6.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，在有效数据电码的发送器的情况时，只是当所述发送器完全地更新其随后的有效数据电码时，才实现从备用信道至主信道的状态变化。7.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，当所有信道都具有备用信道的状态时，所述通信用户被设置为用于存储已经通过主信道接收的最后的有效数据电码。8.根据权利要求7所述的通信系统，其中，为存储有效数据电码设置有预先规定的时间，而且其中，设置有在经过所述时间之后通信用户的预先规定的反应。9.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，所述通信用户被设置成至少双倍冗余。10.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，有效数据电码的冗余设计的发送器被这样的设计，即所述发送器可以识别出其冗余的通信用户的故障并且将其信道的状态切换到主信道。11.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其中，有效数据电码的接收器被这样的设计，即所述接收器可以识别出有效数据电码的接收的故障并在发送侧将接收侧的主信道的状态从主信道切换至备用信道。12.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特巴特尔，赖纳格里斯鲍姆，恩里科拉姆，京特施泰因德尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]