【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于自动配置包括多个虚拟局域网(vlan)的通信网络的方法，特别涉及一种自动配置工业自动化系统的通信网络的方法，以及用于执行该方法的控制程序。
技术介绍
1、工业自动化系统通常包括多个由工业通信网络彼此联网的自动化设备，并且用于在制造自动化或过程自动化的范围内控制或调节设施、机器或设备。由于工业自动化系统的时间紧迫性框架条件，自动化设备之间的通信主要使用如profinet、profibus、实时以太网(real-time-ethernet)或时间敏感网络(tsn)等实时通信协议。
2、工业自动化系统的计算单元之间或自动化设备之间受干扰的通信连接可能导致不期望或不必要的服务请求的重复传输。此外，未完整传输或受损的消息可能妨碍工业自动化系统转换至或保持在安全运行状态。由于工业自动化系统典型的消息流量(meldungsverkehr)相对较大，但消息相对较短，因此上述问题更加严重。
3、在ep 3 142 296 b1中描述了一种用于配置工业自动化系统的模块化控制设备的方法，该模块化控制设备包含分别带有一个集成的路由器的中央单元和至少一个通信模块。第一路由器的路由器配置单元检测可用的路由器功能和其他的路由器所配属的优先级值。第一路由器具有用于连接到上级通信网络的扩展的路由器功能。第二路由器包括受限的路由器功能，用于与下级的现场级子网络进行连接。在存在其它的第一路由器时，第一路由器的路由器配置单元分别借助优先级值检查哪些第一路由器分配有最高优先级值。具有最高优先级值的第一路由器被配置为用于连接到
4、为了检查在具有多个自动化单元的工业自动化系统内传输的数据报，根据ep 3646 559 b1将待检查的数据报从自动化单元经由各自的防火墙接口传输到防火墙系统中进行基于规则的检查。该防火墙系统由至少一个虚拟机构成，该虚拟机位于包括多个计算单元的数据处理系统内。为了传输待检查的数据报，分别在各自的防火墙接口与防火墙系统之间建立一个数据链路层通道。在各自的数据链路层通道内不仅传输待检查的数据报还至少传输被成功检查的数据报。
5、在wo 2020/224753 a1中已知一种用于配置具备工业实时能力的通信网络进行循环传输消息的方法，这些消息分别包括一个或多个数据集。该通信网络具有用于产生和循环发送消息的消息源，用于接收和处理消息的至少一个消息接收器和至少一个将消息从消息源转发到消息接收器的网络部件。该配置包括得出通信网络的网络拓扑，用于传输将来由消息源发出的数据流，其中，每条消息都与所有数据集一起循环发送。
6、根据wo 2020/224753 a1确定各自的消息接收器想要接收数据流中的哪个或哪些数据集。此外，通过从网络拓扑中确定连接到各网络部件的部件以及所连接的消息接收器需要的数据集，从而为每个网络部件确定和设置各自的过滤器。由此，在通信网络运行时，在数据流的下游方向上的消息中仅传输需要的数据集。
7、在工业自动化系统中，通信网络通常按照ieee 802.1q标准以虚拟局域网(virtual local area networks)为基础进行划分。vlan的配置取决于工业自动化系统内个性化的应用要求，并且通常针对每个子网单独地进行。在交换机和路由器等网络基础设备上进行vlan配置时，特别要分别指定干道端口(trunk-ports，分配给多个不同vlan的数据流量经由该端口传输)和接入端口(access-ports，通常只连接分配给一个vlan的终端设备)。此外，例如根据profinet-io协议的单播数据流量和例如根据iec 61850-8-2goose标准的组播数据流量，在许多应用情况下必须区别加以处理。因此，工业自动化系统内的所有网络基础设施设备的vlan配置会很快变得混乱且易出错。此外，对现有vlan配置的更改必须针对每个设备和端口分别进行。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的在于提供一种用于自动配置包括多个vlan的通信网络的方法，该方法使得在复杂结构的通信网络中可以高效且不易出错地配置vlan，以及提供一种适于执行本方法的实施方式。
2、根据本专利技术，上述目的通过具有本专利技术中给出的特征的方法和本专利技术中给出的特征的控制装置实现。本专利技术有利的改进方案在从属权利要求中给出。
3、根据本专利技术用于自动配置包括多个vlan的通信网络的方法，从交换机或路由器的端口上的通信终端设备开始，沿着分配给各vlan的路径，根据各vlan对相应的端口的使用情况，为每个vlan分别设定vlan端口工作模式。分配给vlan的路径尤其包括经由该路径传输分配给各vlan的帧的选定路径。优选地，从分配给各vlan的每个通信终端设备开始，对分配给各vlan的路径进行跟踪，以设定vlan端口工作模式。
4、根据本专利技术，借助第一vlan端口配置标记设定vlan网段边界。在此，相应的端口上的输入帧和输出帧被分配给同一vlan。借助第二vlan端口配置标记，为了跟踪分配给各vlan的路径而设置边界以设定vlan端口工作模式。与此相对，借助第三vlan端口配置标记，为了跟踪分配给各vlan的路径而仅针对输出帧设置边界，以设定vlan端口工作模式。根据vlan端口配置标记，对分配给各vlan的路径的跟踪和对由这些路径包括的端口的基于vlan端口工作模式设定的配置进行控制。
5、通过使用vlan端口配置标记，本专利技术为用于vlan配置的自动化提供了基础。由此，网络运营者或设备运营者不必再考虑手动地为每个设备进行各自的vlan配置。相反，在设置vlan端口配置标记后，相应的配置任务得以有利地自动完成。因此，设置vlan端口配置标记使得简化的、防故障的通信网络工程(特别是在工业自动化系统中)成为可能。这既适用于初始的vlan配置，也适用于此后的修改或扩展。
6、对于没有被分配通信终端设备的vlan，跟踪分配给各vlan的路径以设定vlan端口工作模式可以有利地从分配给各vlan的至少一个选定的交换机或路由器开始。例如，为了跟踪分配给各vlan的路径，可以选择各vlan网段边界内通信网络的最低拓扑层级上的交换机或路由器。
7、根据本专利技术的一个优选设计方案，vlan端口工作模式分别包括至少一种干道模式(trunk-modus)和一种无标签模式(untagged-modus)。如果端口针对各vlan被配置为干道模式，则经由端口转发包括分配给各vlan的vlan标识符(vlan-identifikator)的帧(数据帧)。与此相对，如果端口针对各vlan关于输入帧被配置为无标签模式(u)，则在插入vlan标识符后经由端口转发不包括vlan标识符的输入帧。此外，如果端口针对各vlan关于输出帧被配置为无标签模式，则在移除该vlan标识符后经由端口转发包括分配给各vlan的vlan标识符的输出帧。
8、有利地，vlan包括无vlan功能的通信终端设备，并且在其vlan网段边界，分配给该vlan本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于自动配置包括多个虚拟局域网的通信网络的方法，其中，从交换机(2-3，110，120，130)和/或路由器(1，4)的端口上的通信终端设备(111-112，121-122，131-132)开始，沿着分配给相应的虚拟局域网的路径(201-203，301-306，401-406，501-504)，根据相应的虚拟局域网对相应的端口的使用情况，为每个虚拟局域网分别设定虚拟局域网端口工作模式，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟局域网端口工作模式分别包括至少一个干道模式和一个无标签模式，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网被配置为所述干道模式，则经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的帧，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输入帧被配置为所述无标签模式，则在插入虚拟局域网标识符后经由端口转发不包括虚拟局域网标识符的输入帧，并且其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输出帧被配置为所述无标签模式，则在移除所述虚拟局域网标识符后经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的输出帧。
3.根据权利要求2所述的方法
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在设置了第一虚拟局域网端口配置标记(EOV)的相应的端口上，针对输入帧和输出帧，仅有一个虚拟局域网被配置为所述无标签模式。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，分配给每个虚拟局域网的帧经由其上设置有第二虚拟局域网端口配置标记(VCT)的端口被转发，每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述干道模式。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述虚拟局域网端口工作模式还分别包括禁止模式，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输入帧和输出帧被配置为所述禁止模式，则以不能动态修改的方式永久阻止经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的输入帧和输出帧，并且其中，在设置了第三虚拟局域网端口配置标记(VCEO)的端口上，不具有被分配输入帧的每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述禁止模式。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，在设置了第三虚拟局域网端口配置标记(VCEO)的端口上，具有被分配输入帧的每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述干道模式。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，借助第一虚拟局域网组播配置标记(MCA)，在包括多个虚拟局域网的组播域内设定用于传输组播帧的虚拟局域网网段边界，其中，借助第二虚拟局域网组播配置标记(MCFW)，在所述组播域内设定转发组播帧的通信设备(1-4，110，130)，其中，借助第三虚拟局域网组播配置标记(MCED)，在所述相应的组播域内设定发送和/或接收组播帧的通信终端设备(111'，112'，131'，132')，并且其中，根据所述虚拟局域网组播配置标记，为每个组播域分别设定转发分配给相应的组播域的组播帧的通信设备端口的所述虚拟局域网端口工作模式。
9.根据权利要求8的方法，其中，为根据所述第一虚拟局域网组播配置标记(MCA)设定的组播域设立至少一个单独的组播虚拟局域网(40)，其中，根据所述第二虚拟局域网组播配置标记(MCFW)设定的、转发分配给同一组播域的组播帧的通信设备(1-4，110，130)之间的端口针对相应的组播虚拟局域网被配置为所述干道模式，并且其中，转发组播帧的通信设备(110，130)上的端口与根据所述第三虚拟局域网组播配置标记设定并分配给同一组播域的通信终端设备(111'，112'，131'，132')连接，所述端口针对相应的组播虚拟局域网(40)被配置为所述干道模式。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述虚拟局域网端口工作模式分别包括禁止模式，并且其中，转发组播帧的通信设备上的端口针对相应的组播虚拟局域网被配置为所述禁止模式，所述端口没有与通过所述第三虚拟局域网组播配置标记设定的和/或分配给组播域的通信终端设备相连。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，为了在两个不同的虚拟局域网中的通信终端设备(111'，112'，131'，132')之间转发组播帧，设立将两个虚拟局域网彼此耦接的组播虚拟局域网(40)，所述组播虚拟局域网包括两个虚拟局域网中的转发的通信设...
【技术特征摘要】
1.一种用于自动配置包括多个虚拟局域网的通信网络的方法，其中，从交换机(2-3，110，120，130)和/或路由器(1，4)的端口上的通信终端设备(111-112，121-122，131-132)开始，沿着分配给相应的虚拟局域网的路径(201-203，301-306，401-406，501-504)，根据相应的虚拟局域网对相应的端口的使用情况，为每个虚拟局域网分别设定虚拟局域网端口工作模式，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟局域网端口工作模式分别包括至少一个干道模式和一个无标签模式，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网被配置为所述干道模式，则经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的帧，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输入帧被配置为所述无标签模式，则在插入虚拟局域网标识符后经由端口转发不包括虚拟局域网标识符的输入帧，并且其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输出帧被配置为所述无标签模式，则在移除所述虚拟局域网标识符后经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的输出帧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，虚拟局域网包括无虚拟局域网功能的通信终端设备(111-112，121-122，131-132)，并且在虚拟局域网的虚拟局域网网段边界，分配给所述虚拟局域网的帧经由其上设置有第一虚拟局域网端口配置标记(eov)的端口被转发，所述虚拟局域网在相应的端口上针对输入帧和输出帧被配置为所述无标签模式。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在设置了第一虚拟局域网端口配置标记(eov)的相应的端口上，针对输入帧和输出帧，仅有一个虚拟局域网被配置为所述无标签模式。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，分配给每个虚拟局域网的帧经由其上设置有第二虚拟局域网端口配置标记(vct)的端口被转发，每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述干道模式。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述虚拟局域网端口工作模式还分别包括禁止模式，其中，如果所述端口针对相应的虚拟局域网关于输入帧和输出帧被配置为所述禁止模式，则以不能动态修改的方式永久阻止经由端口转发包括分配给相应的虚拟局域网的虚拟局域网标识符的输入帧和输出帧，并且其中，在设置了第三虚拟局域网端口配置标记(vceo)的端口上，不具有被分配输入帧的每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述禁止模式。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，在设置了第三虚拟局域网端口配置标记(vceo)的端口上，具有被分配输入帧的每个虚拟局域网在相应的端口上针对输出帧被配置为所述干道模式。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，借助第一虚拟局域网组播配置标记(mca)，在包括多个虚拟局域网的组播域内设定用于传输组播帧的虚拟局域网网段边界，其中，借助第二虚拟局域网组播配置标记(mcfw)，在所述组播域内设定转发组播帧的通信设备(1-4，110，130)，其中，借助第三虚拟局域网组播配置标记(...
【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔·格桑格尔，沃尔夫冈·施韦林，托尔斯滕·凯德尔，安德烈亚斯·雷姆，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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