用于運(yùn)行通信網(wǎng)絡(luò)的方法和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提出一種用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（101）、尤其是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的方法。耦合到網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)裝置（1）分別具有第一控制裝置（2）和分配給該第一控制裝置（2）的第一交換機(jī)裝置（4）以及第二控制裝置（3）和分配給該第二控制裝置（3）的第二交換機(jī)裝置（5）。交換機(jī)裝置（4、5）分別具有用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)（6）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口（9、10、13、14）、用于在交換機(jī)裝置（4、5）之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口（15、16、17、18）、以及用于發(fā)送去往控制裝置（2、3）和接收來自控制裝置（2、3）的數(shù)據(jù)的第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口（7、8、11、12）。相對于在用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)（6）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口（9、10、13、14）處的數(shù)據(jù)交換，對在第一和第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口（7、8、11、12、15、16、17、18）處的相應(yīng)數(shù)據(jù)交換進(jìn)行優(yōu)先化。通過優(yōu)先化確定的內(nèi)部數(shù)據(jù)通信確保了在傳輸和硬件故障情況下的改善的失靈安全性和故障分別。故障類型“BabblingIdiot”由此可被處置。另外，提出一種具有多個對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)裝置（100、200、300）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（101），這些網(wǎng)絡(luò)裝置根據(jù)所述方法工作。
【專利說明】用于運(yùn)行通信網(wǎng)絡(luò)的方法和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于運(yùn)行通信網(wǎng)絡(luò)的方法和利用所提出的方法工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。用于運(yùn)行的方法尤其是可以用在以太網(wǎng)環(huán)境中。
【背景技術(shù)】
[0002]通信網(wǎng)絡(luò)越來越普遍地應(yīng)用于測量、控制和調(diào)節(jié)復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)。例如越來越多地在機(jī)動車中采用網(wǎng)絡(luò)，以便構(gòu)造車輛控制系統(tǒng)。在對應(yīng)的復(fù)雜的和安全相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)中，對構(gòu)造為網(wǎng)絡(luò)裝置的控制元件的可用性提出高要求。在單個部件、例如傳感器或控制裝置失靈的情況下，這不允許導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失靈。特別安全相關(guān)的是伺服駕駛(Drive-by-ffire)系統(tǒng)、例如線控轉(zhuǎn)向(Steer_by-Wire)系統(tǒng),其中以電動機(jī)方式經(jīng)由傳感器裝置、控制裝置和執(zhí)行器裝置的網(wǎng)絡(luò)耦合將轉(zhuǎn)向盤位置轉(zhuǎn)換成車輪位置。
[0003]在過去對特別關(guān)鍵的部件采用冗余實(shí)施，從而在故障情況下相應(yīng)的后備或冗余部件可以接管相應(yīng)的任務(wù)。在多個冗余部件的情況下必須確保，兩個或者更多個控制裝置中的僅僅一個占據(jù)相應(yīng)的控制權(quán)。此外不允許對于相同的控制功能存在沖突的控制指令。因此有必要的是，所有的控制部件都具有網(wǎng)絡(luò)中的相同信息或數(shù)據(jù)。
[0004]就此而言，必須識別不一致數(shù)據(jù)形式的故障，所述不一致數(shù)據(jù)例如在經(jīng)由所使用的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時可能被損壞。非常普遍的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境基于以太網(wǎng)協(xié)議。使用以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)裝置和方法。但是在過去也使用專有的數(shù)據(jù)總線，以便使控制部件與內(nèi)部冗余、也即雙重設(shè)計的功能彼此聯(lián)結(jié)。
[0005]此外有可能的是，在網(wǎng)絡(luò)中采用的節(jié)點(diǎn)有故障。故障類型例如是已知的，其中網(wǎng)絡(luò)裝置以高頻向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)不包含可用于其他控制裝置的數(shù)據(jù)。這也被稱為“Babbling Idiot (胡言亂語的傻瓜)”。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)于是可以通過高數(shù)據(jù)速率被加載，使得不能再在仍運(yùn)轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)裝置之間交換真實(shí)的控制或傳感器數(shù)據(jù)。值得期望的是，尤其是在安全相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中處置這樣的故障行為并且適當(dāng)?shù)靥幚懋?dāng)前的數(shù)據(jù)，以便保證網(wǎng)絡(luò)中的不被涉及的裝置的可靠運(yùn)行。
[0006]在過去提出這樣的方法，其中預(yù)先給定的通信伙伴之間的數(shù)據(jù)交換受到帶寬限制。但是有缺陷的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)仍可以產(chǎn)生具有不正確地址數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組，這在牢固的帶寬限制的范圍內(nèi)不能在每個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲小⒂绕涫遣荒茉诃h(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲斜涣钊藵M意地處置。
[0007]此外已知這樣的方法，所述方法基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互之間的同步化通信。在此對于預(yù)先給定的通信伙伴之間的數(shù)據(jù)交換定義確定的時隙。這樣的時隙方法要求耗費(fèi)的同步和特殊的硬件裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種改善的方法和/或一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0009]對此相應(yīng)地提出一種用于運(yùn)行通信網(wǎng)絡(luò)的方法，該通信網(wǎng)絡(luò)用于耦合到該通信網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)裝置。所述方法包括:提供網(wǎng)絡(luò)裝置，所述網(wǎng)絡(luò)裝置分別具有第一控制裝置和分配給該第一控制裝置的第一交換機(jī)裝置以及第二控制裝置和分配給該第二控制裝置的第二交換機(jī)裝置。交換機(jī)裝置在此分別具有用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口、用于在交換機(jī)裝置之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口、以及用于發(fā)送去往控制裝置和接收來自控制裝置的數(shù)據(jù)的第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口。
[0010]在所述方法中，相對于用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口處的數(shù)據(jù)交換，對第一和第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口處的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行優(yōu)先化，其中尤其是第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口被相對于第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口優(yōu)先化。
[0011]尤其是構(gòu)造為以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)例如導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)裝置彼此之間的環(huán)形構(gòu)造或耦合。利用雙重的交換機(jī)和控制裝置以及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)裝置中的使能的內(nèi)部通信對該網(wǎng)絡(luò)裝置的冗余實(shí)施提供了通信網(wǎng)絡(luò)中的安全的和可靠的數(shù)據(jù)傳送。通過相對于從外部、也即經(jīng)由耦合的通信網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)交換優(yōu)先化，在網(wǎng)絡(luò)中存在BabblingIdiot可被處理。在沒有所提出的優(yōu)先化的情況下，以高數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生的無意義的數(shù)據(jù)分組可能覆蓋本來的、例如以控制數(shù)據(jù)加載的數(shù)據(jù)分組并且干擾可靠的通信。例如可通過用于數(shù)據(jù)分組的合適的源或隊列實(shí)現(xiàn)的優(yōu)先化仍然可靠地使未由Babbling Idiot發(fā)送的數(shù)據(jù)分組到達(dá)其目標(biāo)。
[0012]所述方法還可以包括:相對于第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口處的數(shù)據(jù)交換，對從第二內(nèi)部接收端口到用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端口的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行優(yōu)化。通過該擴(kuò)展的優(yōu)先化，所構(gòu)成的具有網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)仍相對于由Babbling Idiot造成的故障變得更加穩(wěn)健。
[0013]所述優(yōu)先化在此優(yōu)選地不根據(jù)在交換機(jī)裝置中所接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行，而是基于端口地執(zhí)行。例如， 由Babbling Idiot發(fā)送的數(shù)據(jù)可能包含錯誤的地址或優(yōu)先權(quán)信息，由此基于在分組中所包含的信息的優(yōu)先化可能失敗。這通過基于端口的優(yōu)先化被排除。
[0014]通信網(wǎng)絡(luò)本身可以包括以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)。交換機(jī)裝置也可以稱為橋裝置或路由器裝置。網(wǎng)絡(luò)裝置也稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)部件或者網(wǎng)絡(luò)元件。
[0015]除了在網(wǎng)絡(luò)裝置中設(shè)置的控制裝置，還可以考慮例如CPU、微處理器或者其他可編程電路?？刂蒲b置還可以理解為傳感器或執(zhí)行器裝置。
[0016]通信網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)議優(yōu)選規(guī)定從一個用戶或者一個網(wǎng)絡(luò)裝置到另一個用戶或者另一個網(wǎng)絡(luò)裝置的點(diǎn)對點(diǎn)連接。在此可以實(shí)現(xiàn)雙向的或者雙工通信。
[0017]在實(shí)施方式中，所述方法還包括步驟:
通過第一控制裝置產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)并且通過第二控制裝置產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)，其中第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)通過預(yù)先給定的編碼彼此聯(lián)結(jié)；
由第一控制裝置經(jīng)由所分配的交換機(jī)裝置將第一數(shù)據(jù)發(fā)送給第二控制裝置，并且由第二控制裝置經(jīng)由所分配的交換機(jī)裝置將第二數(shù)據(jù)發(fā)送給第一控制裝置，其中所述第一和第二數(shù)據(jù)通過第一和第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口；
將第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)經(jīng)由第一通信路徑從用于第一控制裝置的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口發(fā)送到用于第二控制裝置的交換機(jī)裝置的接收端口；
將第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)經(jīng)由第二通信路徑從用于第二控制裝置的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口發(fā)送到用于第一控制裝置的交換機(jī)裝置的接收端口。在此，第一和第二通信路徑的數(shù)據(jù)以相反的方向通過相同的網(wǎng)絡(luò)裝置。
[0018]經(jīng)由預(yù)先給定的編碼彼此聯(lián)結(jié)的第一和第二數(shù)據(jù)例如可以通過比特反轉(zhuǎn)來產(chǎn)生。所述預(yù)先給定的編碼允許兩個數(shù)據(jù)相互之間的一致性檢查。如果例如通過經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)(分組)中的一個受到干擾，則這可以在考慮到相應(yīng)編碼的情況下通過與另一數(shù)據(jù)(分組)進(jìn)行比較被識別出。
[0019]尤其是在基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)的情況下可以進(jìn)行雙向通信(所謂的雙工通信)。就此而言，第一通信路徑從第一控制設(shè)備的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口延伸到第二控制設(shè)備的交換機(jī)裝置的接收端口，以及第二通信路徑從第二控制設(shè)備的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口延伸到第一控制設(shè)備的交換機(jī)裝置的接收端口。第一通信路徑例如環(huán)形地經(jīng)由另外的交換機(jī)裝置或者另外的網(wǎng)絡(luò)裝置經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)地延伸。第二通信路徑以相反方向通過網(wǎng)絡(luò)裝置。就此而言，所有參與的網(wǎng)絡(luò)裝置的作用能力的檢查和冗余發(fā)送變得可能。優(yōu)選地，從第一控制裝置至第二控制裝置的第一和第二數(shù)據(jù)或者相反地從第二控制裝置至第一控制裝置的第一和第二數(shù)據(jù)僅僅經(jīng) 由網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)的交換機(jī)裝置來引導(dǎo)。
[0020]用于運(yùn)行尤其是基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法導(dǎo)致環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中使用以太網(wǎng)環(huán)的得出的通信方向。在網(wǎng)絡(luò)裝置的與控制裝置連接的交換機(jī)裝置的故障情況下，在此可以僅涉及所述方向之一，從而像之前那樣傳送一致的一個或多個數(shù)據(jù)。通過比較在不同的通信路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)——所述數(shù)據(jù)尤其是經(jīng)由編碼彼此聯(lián)結(jié)，可以執(zhí)行靈活的和可靠的故障分析?？梢院唵蔚夭榍蹇刂撇考蛘哐b置中的哪些導(dǎo)致了故障。導(dǎo)致故障的這些控制部件或者裝置優(yōu)選被鈍化或者關(guān)斷。
[0021]除此之外，通過檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸速率和必要時阻塞接收來處置Babbling Idiot的故障情況，使得對于未受干擾的或者從有缺陷裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)存在至少一個無故障傳輸?shù)耐↖h路徑。
[0022]在所述方法的實(shí)施方式中，所述方法還包括:
將第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)經(jīng)由用于第一控制裝置的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口經(jīng)由具有第一和第二控制裝置的另一網(wǎng)絡(luò)裝置的至少一個另外的交換機(jī)裝置發(fā)送到用于第二控制裝置的交換機(jī)裝置的接收端口 ；和
將第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)經(jīng)由用于第二控制裝置的交換機(jī)裝置的發(fā)送端口經(jīng)由具有第一和第二控制裝置的另一網(wǎng)絡(luò)裝置的至少一個另外的交換機(jī)裝置發(fā)送到用于第一控制裝置的交換機(jī)裝置的接收端口。
[0023]在此在相應(yīng)的另外的交換機(jī)裝置中在用于另外的交換機(jī)裝置的第二控制裝置的接收端口處所接收的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給用于另外的交換機(jī)裝置的第一控制裝置的發(fā)送端口。在用于另外的交換機(jī)裝置的第一控制裝置的接收端口處所接收的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給用于另外的交換機(jī)裝置的第二控制裝置的發(fā)送端口。
[0024]未經(jīng)編碼的或經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)因此從由第一控制裝置出發(fā)的第一通道發(fā)送給分配給第二控制裝置的通道。這也可以反過來進(jìn)行，由此進(jìn)行發(fā)送的控制部件可以確定，分配給第二 (冗余的)控制裝置的另一通道是否具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)果。就此而言可以確定，所分配的以太網(wǎng)交換機(jī)或交換機(jī)裝置是否可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。如果識別出分配給控制裝置的交換機(jī)裝置中的至少一個表現(xiàn)得有故障，則進(jìn)行發(fā)送的控制裝置優(yōu)選鈍化。
[0025]所述方法還可以包括:在第一和/或第二控制裝置中對第一數(shù)據(jù)與第二數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以產(chǎn)生比較結(jié)果；并且 根據(jù)該比較結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)裝置鈍化。
[0026]如果識別出第一和第二數(shù)據(jù)不相互一致，也就是說不通過預(yù)先給定的編碼彼此聯(lián)結(jié)，則可以識別出在數(shù)據(jù)傳輸或產(chǎn)生時的故障。
[0027]所述方法此外可以包括:
經(jīng)由第一和第二通信路徑重新發(fā)送第一和第二數(shù)據(jù)。
[0028]如果例如在通信循環(huán)中不再由進(jìn)行發(fā)送的控制裝置識別出或接收數(shù)據(jù)，則可以通過多重地發(fā)送和檢驗(yàn)正確接收的數(shù)據(jù)推斷出在通信路徑中存在的有故障的網(wǎng)絡(luò)部件。
[0029]在所述方法中，還可以在另一網(wǎng)絡(luò)裝置中在用于不同的控制裝置的接收端口處接收第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，并且相互比較所接收的數(shù)據(jù)。
[0030]優(yōu)選地，用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法還包括在所比較的第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)不通過預(yù)先給定的編碼相互聯(lián)結(jié)時顯示故障報告。
[0031]最后，提出一種具有多個網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)裝置耦合到通信網(wǎng)絡(luò)上。相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)裝置包括第一控制裝置和分配給該第一控制裝置的第一交換機(jī)裝置。另外，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)裝置具有第二控制裝置和分配給該第二控制裝置的第二交換機(jī)裝置。所述交換機(jī)裝置分別具有用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口、用于在交換機(jī)裝置之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口、以及用于發(fā)送去往控制裝置和接收來自控制裝置的數(shù)據(jù)的第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口。所述網(wǎng)絡(luò)裝置尤其是被設(shè)立為執(zhí)行如前面所述的方法。
[0032]所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備尤其是車輛的一部分。
[0033]所述網(wǎng)絡(luò)裝置可以是傳感器裝置或者執(zhí)行器裝置。作為傳感器裝置可以考慮轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、制動裝置或者開關(guān)控制裝置。還可以采用例如實(shí)現(xiàn)伺服駕駛的控制裝置。在此，例如將轉(zhuǎn)向或加速脈沖電子地經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳遞給對應(yīng)的執(zhí)行器，使得車輛的期望反應(yīng)開始。
[0034]總之得出特別可靠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其在通信通道受到干擾的情況下也可安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。冗余的環(huán)形的通信路徑裝置實(shí)現(xiàn)了一致的控制設(shè)備通信和費(fèi)用低廉的故障分支和校正以及對由Babbling Idiot造成的故障的費(fèi)用低廉的處置。
[0035]在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的其他實(shí)施方式中，還可以在網(wǎng)路設(shè)備中設(shè)置分別具有控制裝置和交換機(jī)裝置的單重網(wǎng)絡(luò)裝置。單重網(wǎng)絡(luò)裝置在此不具有冗余的控制裝置并且可被設(shè)置用于安全相關(guān)較少的功能。
[0036]在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)施方式中，至少一個交換機(jī)裝置包括分級裝置、隊列裝置和/或調(diào)度器裝置。
[0037]對確定數(shù)據(jù)分組或者預(yù)先給定的數(shù)據(jù)路徑上的、例如網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)部的數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先化例如通過隊列或排隊的實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行。在隊列情況下，以到達(dá)的順序接納并且然后再次輸出數(shù)據(jù)對象、如數(shù)據(jù)分組。分級裝置可以對到達(dá)的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行對應(yīng)地分級并且分配給優(yōu)先權(quán)等級。例如根據(jù)優(yōu)先化，從內(nèi)部CPU端口到達(dá)交換機(jī)裝置的數(shù)據(jù)分組比從外部端口、也即從通信網(wǎng)絡(luò)到達(dá)交換機(jī)裝置的數(shù)據(jù)配備有更高的優(yōu)先權(quán)。分級裝置將要路由的或者要交換的數(shù)據(jù)分組相應(yīng)地布置在隊列裝置中。調(diào)度器裝置從隊列裝置中提取數(shù)據(jù)分組并且經(jīng)由交換機(jī)裝置的相應(yīng)輸出端口傳送這些數(shù)據(jù)分組。
[0038] 網(wǎng)絡(luò)裝置優(yōu)選地分別實(shí)施為單個的FPGA、ASIS、IC芯片或者固定接線的微電路。[0039]此外，提出一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其促使在一個或多個程序控制的裝置上執(zhí)行如上所述的用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法。
[0040]諸如計算機(jī)程序裝置的計算機(jī)程序產(chǎn)品例如可以作為存儲介質(zhì)——如存儲卡、USB棒、CD-ROM、DVD——或者以可從網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器下載的文件的形式來提供或者供應(yīng)。這例如可以在無線的通信網(wǎng)絡(luò)中通過傳輸具有計算機(jī)程序產(chǎn)品或者計算機(jī)程序裝置的相應(yīng)文件來進(jìn)行。作為程序控制的裝置尤其是可以考慮如上所述的網(wǎng)絡(luò)裝置。
[0041]本發(fā)明的其他可能的實(shí)現(xiàn)方式還包括未明確提出的之前或者在后面關(guān)于實(shí)施例描述的方法步驟、特征或者方法實(shí)施方式、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)裝置或者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組合。在此，專業(yè)人員還將各個方面作為改善或者補(bǔ)充添加或改動到本發(fā)明的相應(yīng)的基本形式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及如何達(dá)到這些的方式在結(jié)合以下對實(shí)施例的描述時可變得更清楚和更明確地理解，所述實(shí)施例結(jié)合附圖被進(jìn)一步闡述。
[0043]在此:
圖1示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第一實(shí)施方式的示意圖；
圖2-6示出具有用于闡述故障處置的方法方面的通信流程的交換機(jī)裝置的實(shí)施方式的不意圖；
圖7示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二實(shí)施方式的示意圖；
圖8示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第三實(shí)施方式的示意圖；和 圖9示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第四實(shí)施方式的示意圖。
[0044]在圖中，只要未另行說明，相同的或者功能相同的元件配備有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在圖1中示出網(wǎng)路設(shè)備的第一實(shí)施方式的示意圖。這些圖還用于闡述用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法。
[0046]圖1示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I例如可以用作為車輛中的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。在此示例性地示出三個網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300。所述網(wǎng)絡(luò)裝置例如可以是控制部件。在下面也被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或控制部件的網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300分別具有冗余的控制裝置2、3、202、
203、302、303。這些控制裝置也可以稱為CPU。網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300也可以稱為網(wǎng)絡(luò)的用戶。
[0047]控制裝置2、3、202、203、302、303被匹配，以便執(zhí)行確定的任務(wù)或功能。這例如可以是傳感器檢測或執(zhí)行器。也可以將其實(shí)現(xiàn)為CPU或微處理器。例如可以設(shè)想，控制部件100被設(shè)立用于檢測車輛中的踏板高度或者轉(zhuǎn)向運(yùn)動。例如可以設(shè)想，控制部件或網(wǎng)絡(luò)裝置100向網(wǎng)絡(luò)中的另一控制部件發(fā)送控制信號或控制數(shù)據(jù)。在此，尤其是在機(jī)動車中的安全相關(guān)的應(yīng)用情況下、例如在伺服駕駛的情況下保證，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處的控制數(shù)據(jù)都一致地存在。
[0048]控制部件或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300裝備有冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305。以太網(wǎng)交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305分別具有發(fā)送或輸出端口 9、13、209、213、309、313和接收或輸入端口 10、14、210、214、310、314，借助于它們進(jìn)行到通信網(wǎng)絡(luò)6的耦合。此外，交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305具有第一內(nèi)部發(fā)送或輸出端口 16、18、216、218、316、318 和第一內(nèi)部接收或輸入端口 15、17、207、211、307、311 以在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300的交換機(jī)裝置之間進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換。為了與控制裝置2、3、202、203、302、303進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305具有第二內(nèi)部發(fā)送或輸出端口 8、12、208、212、308、312 和第二內(nèi)部接收或輸入端口 7、11、215、219、315、319。
[0049]網(wǎng)絡(luò)裝置100在此包括CPU 2和所分配的以太網(wǎng)交換機(jī)裝置4。以太網(wǎng)交換機(jī)裝置4具有接收端口 7和發(fā)送端口 8，它們與CPU 2通信耦合。另一發(fā)送端口 9和接收端口 10耦合到網(wǎng)絡(luò)6上以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。類似地，CPU 3具有以太網(wǎng)交換機(jī)裝置5，其具有接收端口 11和發(fā)送端口 12以耦合到該CPU 3上。以太網(wǎng)交換機(jī)裝置5還具有發(fā)送端口 13和接收端口 14以耦合到網(wǎng)絡(luò)6上。此外，在以太網(wǎng)交換機(jī)4、5處設(shè)置發(fā)送端口 16、18和接收端口 15、17，以便執(zhí)行兩個交換機(jī)裝置4、5相互之間的耦合。兩個交換機(jī)裝置4、5在此是分開的，例如作為FPGA或者ASIC或者微芯片來制造。
[0050]類似地，控制部件200和300具有彼此分開的交換機(jī)裝置204、205、304、305，這些交換機(jī)裝置具有發(fā)送和接收端口 204、210、213、214、304、310、313、314以耦合到網(wǎng)絡(luò)6。網(wǎng)絡(luò)裝置200、300還可以裝備有與網(wǎng)絡(luò)裝置100相同的元件，也即配備有具有另外的內(nèi)部端口的交換機(jī)裝置。
[0051]在網(wǎng)路部件內(nèi)部進(jìn)行冗余地產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)Dl和D2的均衡。CPU 2提供數(shù)據(jù)Dl并且CPU 3提供數(shù)據(jù)D2。在此數(shù)據(jù)經(jīng)由編碼相互聯(lián)結(jié)。也就是說，數(shù)據(jù)Dl經(jīng)由數(shù)學(xué)運(yùn)算從數(shù)據(jù)D2中得出并且 之亦然。例如可以設(shè)想簡單的比特反轉(zhuǎn)，從而數(shù)據(jù)Dl是數(shù)據(jù)D2的反轉(zhuǎn)并且反之亦然。
[0052]控制部件100中的內(nèi)部的一致性檢查通過產(chǎn)生數(shù)據(jù)D1、在端口 7處傳遞給以太網(wǎng)交換機(jī)4并且經(jīng)由端口組合16、17轉(zhuǎn)發(fā)給以太網(wǎng)交換機(jī)5來進(jìn)行，該以太網(wǎng)交換機(jī)5將數(shù)據(jù)Dl提供給CPU3。類似地，數(shù)據(jù)D2經(jīng)由端口11、18、15和8被傳送給CPU2。就此而言內(nèi)部的一致性檢查可以通過數(shù)據(jù)Dl和D2相互的一致編碼來進(jìn)行。如果數(shù)據(jù)相互一致，也就是說預(yù)先給定的編碼的?！绫忍胤崔D(zhuǎn)——一致，則出發(fā)點(diǎn)可以是，經(jīng)由端口 7和11的數(shù)據(jù)接收、經(jīng)由端口 8和12的數(shù)據(jù)發(fā)送、用于剛好這些端口之間的數(shù)據(jù)交換的交換機(jī)裝置
4、5以及還有CPU 2、3正確運(yùn)轉(zhuǎn)。如果比較結(jié)果相反地提供數(shù)據(jù)Dl和D2相互不一致，則這指明CPU 2、3或交換機(jī)裝置4、5的故障，對此用于數(shù)據(jù)一致性保護(hù)的可能反應(yīng)是對控制部件100的鈍化一也就是去激活。
[0053]類似的一致性檢查在網(wǎng)絡(luò)裝置200、300中進(jìn)行。在兩個交換機(jī)204、205或304、305之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在圖1中沒有配備附圖標(biāo)記。從上到下分別從端口 218至端口 207傳輸數(shù)據(jù)D2B和DIB。從端口 216至端口 211傳輸數(shù)據(jù)DlR和D2R。完全一樣地由端口 307從端口 318接收對應(yīng)于D2B和DlB的數(shù)據(jù)。由端口 311從端口 316接收對應(yīng)于DlR和D2R的數(shù)據(jù)。
[0054]網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I被設(shè)計用于環(huán)形通信路徑。通過尤其是在以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)中存在的用戶或網(wǎng)絡(luò)裝置相互之間的點(diǎn)到點(diǎn)連接的可能性，可以形成兩個相互分開的通信環(huán)，所述通信環(huán)僅僅分開相應(yīng)的交換機(jī)裝置，但是在那里在接收側(cè)和發(fā)送側(cè)不使用共同的端口。在圖1的實(shí)施例中得出第一通信路徑，該第一通信路徑由分段CB1、CB2和CB3組成。數(shù)據(jù)Dl和D2通過這些分段CB1、CB2和CB3，這借助于箭頭DlB和D2B來表明。在此附注B代表通信路徑B。
[0055]另外，由分段CR1、CR2和CR3組成的通信路徑以相反的通信方向延伸。數(shù)據(jù)Dl和D2同樣經(jīng)由該路徑被發(fā)送，這通過箭頭D2R和DlR來表明。在此，附注R代表通信路徑R。
[0056]數(shù)據(jù)Dl和D2因此經(jīng)由不相交的通信路徑被傳送給所有存在于網(wǎng)絡(luò)中的控制部件201、301。每個CPU 202、203、302、303經(jīng)由不同的通信路徑——也即具有相反的通信方向的兩個邏輯環(huán)一一獲得經(jīng)編碼的以及未經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)Dl、D2。但是在此存在唯一的硬件環(huán)。每個CPU 202、203、302、303比較經(jīng)由通信路程或通信路徑所接收的針對數(shù)據(jù)Dl、D2的值。
[0057]例如，CPU 303經(jīng)由通信路徑CBl獲得數(shù)據(jù)DlB和D2B。在發(fā)送端口 312處，交換機(jī)裝置304傳遞數(shù)據(jù)DlB和D2B，這些數(shù)據(jù)在輸入端口 314處被接收，被繼續(xù)傳遞給CPU 303。在那里可以對數(shù)據(jù)DlB和D2B進(jìn)行比較。如果它們相互一致，則這有利于無故障的通信路徑 CB1。
[0058]CPU 303還通過由分段CRl和CR2得出的第二通信路徑獲得數(shù)據(jù)DlR和D2R。數(shù)據(jù)DlR和D2R由交換機(jī)裝置304在接收端口 310處接收并且輸出給分配給CPU 303的發(fā)送端口 312?？梢灾匦逻M(jìn)行一致性檢查。此外，CPU 303現(xiàn)在可以對經(jīng)由環(huán)路徑CBl所獲得的數(shù)據(jù)以及經(jīng)由環(huán)路徑CRl和CR2所獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行比較或表決。在未受干擾的情況下，數(shù)據(jù)DlR和D2R相互一致，以及數(shù)據(jù)DlB和D2B相互一致，以及經(jīng)由CBl和經(jīng)由CR1-CR2所接收的和各個被確定為已經(jīng)一致的數(shù)據(jù)相互一致。由此得出，所基于的由CPU 2或3所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)Dl和D2是正確的。如果在控制部件3或CPU 302,303中在對經(jīng)由CBl和經(jīng)由CR1-CR2所接收的和各個被確定為已經(jīng)一致的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較或表決時出現(xiàn)不一致，則可以推斷出通信故障。
[0059]類似的一致性 檢查在控制部件201或CPU或者控制裝置202、203中進(jìn)行。如果參與的交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305之一應(yīng)當(dāng)有故障地工作或者失靈，則當(dāng)重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)D1、D2時可以識別出對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)故障。一般在網(wǎng)絡(luò)6上利用不同控制裝置的不同數(shù)據(jù)發(fā)出多個通信循環(huán)。由于在圖1中未示出的其他數(shù)據(jù)，相應(yīng)的控制部件201、301可以確定其自己的交換機(jī)204、205、304、305是否有缺陷。就此而言可以識別和處置不同的故障情形。
[0060]通過不相交的數(shù)據(jù)路徑CB1、CB2、CB3和CR1、CR2、CR3，傳輸時的故障僅僅相互獨(dú)立地出現(xiàn)。通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或部件100、201、301的作為以太網(wǎng)環(huán)的構(gòu)型，保證了尤其是具有冗余控制裝置2、3的控制設(shè)備的最大程度一致的通信。
[0061]通過作為控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)裝置相互之間的特別安全的通信，還可以將BabblingIdiot作為故障源來處置。在Babbling Idiot的情況下，在網(wǎng)絡(luò)中耦合的裝置或節(jié)點(diǎn)之一有缺陷并且以高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送無意義的數(shù)據(jù)分組。由此整個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可被加載，使得有意義的信息一諸如控制或狀態(tài)信息一不能再被可靠地發(fā)送和接收。BabblingIdiot在此尤其是可以將數(shù)據(jù)分組發(fā)送到也不具有有意義的目標(biāo)或接收地址的、例如作為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)裝置中。就此而言，網(wǎng)絡(luò)被用無意義的數(shù)據(jù)充溢并且可能被阻塞。
[0062]為了在該故障情況下還仍實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)交換，網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300中的交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305被設(shè)立為，使得內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換相對于從外部、也即從通信網(wǎng)絡(luò)6進(jìn)入的數(shù)據(jù)被優(yōu)先化。這例如可以根據(jù)輸入端口通過具有優(yōu)先權(quán)等級的隊列進(jìn)程來進(jìn)行。在圖2至6中以第一網(wǎng)絡(luò)裝置100的交換機(jī)裝置4為例闡述了用于對確定的數(shù)據(jù)分組優(yōu)先化的可能實(shí)現(xiàn)方案。[0063]圖2在此示出未對內(nèi)部數(shù)據(jù)分組進(jìn)行優(yōu)先化情況下的故障情況。圖2在此示出具有第一內(nèi)部發(fā)送端口 16和第一內(nèi)部接收端口 15的交換機(jī)裝置4，該交換機(jī)裝置4如在圖1中表明的那樣耦合到第二交換機(jī)裝置5。第二內(nèi)部接收端口 7和在下面也稱為CPU端口的內(nèi)部發(fā)送端口 8耦合到控制裝置2。另外在圖2中識別出稱為外部端口的發(fā)送端口 9和接收端口 10。
[0064]如果現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I內(nèi)部出現(xiàn)Babbling Idiot，則例如在外部接收端口 10處接收到無意義的數(shù)據(jù)分組。所述無意義的數(shù)據(jù)分組用DO來表示。一般，這些無意義的數(shù)據(jù)分組以高頻出現(xiàn)并且對網(wǎng)絡(luò)的帶寬加負(fù)荷。示出了傳統(tǒng)的隊列裝置40，其具有所提出的分級器或分級裝置30和調(diào)度器裝置31。由CPU接收端口 7獲得有意義的控制數(shù)據(jù)D。傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)分組D0、D根據(jù)其優(yōu)先權(quán)等級被轉(zhuǎn)發(fā)，關(guān)于所述優(yōu)先權(quán)等級在這里存在7個等級41-47。分級裝置30例如針對數(shù)據(jù)分組D和DO確定相同的優(yōu)先權(quán)等級。在當(dāng)前的示例情況下，這是優(yōu)先權(quán)等級47。因此通常通過隊列裝置和調(diào)度器或調(diào)度器裝置31在實(shí)際有意義數(shù)據(jù)D的情況下同等地處置無意義數(shù)據(jù)分組D0。也就是說，以高數(shù)據(jù)速率到達(dá)的無意義的數(shù)據(jù)分組DO主要在發(fā)送端口 16被轉(zhuǎn)發(fā)。在相鄰的通道b中，交換機(jī)裝置尤其是因?yàn)闊o意義數(shù)據(jù)DO不包含可靠的發(fā)送地址而不能確定Babbling Idiot存在于何處。
[0065]現(xiàn)在提出對確定的數(shù)據(jù)分組優(yōu)先化。尤其是，交換機(jī)裝置4與其所屬的控制裝置2以及相鄰的內(nèi)部交換機(jī)裝置5之間的內(nèi)部通信被相對于從外部接收的數(shù)據(jù)分組優(yōu)先化地處理。這在圖3中根據(jù)針對排隊和調(diào)度的實(shí)施例來示出。如已經(jīng)在圖2中表明的，交換機(jī)裝置4裝備有CPU端口 7、8、內(nèi)部端口 15、16和外部端口 9、10?？疾焓纠郧闆r，其中數(shù)據(jù)D被CPU 2發(fā)送給CPU 3以用于檢驗(yàn)。但是，交換機(jī)裝置4在外部接收端口 10處以高的數(shù)據(jù)速率接收無意義的數(shù)據(jù)分組D0，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中存在Babbling Idiot。
[0066]無意義的數(shù)據(jù)DO以及實(shí)際有意義的或合理的控制數(shù)據(jù)D到達(dá)分級器30。隊列裝置現(xiàn)在被構(gòu)造為使得可以處置7個優(yōu)先權(quán)等級。調(diào)度器裝置31在數(shù)據(jù)流的下行方向上經(jīng)由發(fā)送端口 16傳送由隊列裝置準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)分組。在常見的以太網(wǎng)交換機(jī)裝置中考慮7個優(yōu)先權(quán)等級。為了優(yōu)先化地考慮從CPU端口 7到達(dá)的數(shù)據(jù)分組，兩個最低的優(yōu)先權(quán)等級組成優(yōu)先權(quán)1/2。標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先權(quán)等級3至7 (43-47)于是被補(bǔ)充有內(nèi)部的優(yōu)先權(quán)等級、即內(nèi)部隊列50。分級裝置30將從CPU端口 7到達(dá)的數(shù)據(jù)D分級為內(nèi)部的隊列數(shù)據(jù)。所述內(nèi)部的隊列數(shù)據(jù)優(yōu)選由調(diào)度器轉(zhuǎn)發(fā)。盡管以高數(shù)據(jù)速率存在的無意義的數(shù)據(jù)分組DO例如以優(yōu)先權(quán)7到達(dá)，有意義的數(shù)據(jù)D的經(jīng)由內(nèi)部輸出端口 16的可靠轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)相鄰的交換機(jī)裝置5并且因此到達(dá)CPU 3。通過提供內(nèi)部隊列50可以在即便有Babbling Idiot的情況下也可以在網(wǎng)絡(luò)中可靠地履行相應(yīng)的控制任務(wù)。
[0067]在圖3中未示出的(參照圖1)當(dāng)前的控制裝置3可以從其由控制裝置或CPU 2所提供的數(shù)據(jù)中推斷出:例如CPU 2或交換機(jī)裝置4、5之一本身是否有故障地作為BabblingIdiot工作。如果從通道a、也即CPU 2通過具有優(yōu)先化的內(nèi)部隊列的交換機(jī)裝置4接收到可解釋的數(shù)據(jù)分組D，則推斷出自己的網(wǎng)絡(luò)裝置100可能可靠地工作。如果在即便有內(nèi)部優(yōu)先化的情況下CPU 3還是不能從CPU 2接收到有意義的數(shù)據(jù)，則可以推斷出:在CPU 2或交換機(jī)裝置4、5之一中存在故障或Babbling Idiot。就此而言可以進(jìn)行對應(yīng)的故障處置措施，例如對網(wǎng)絡(luò)裝置或控制裝置2去激活。
[0068]在圖4中示出具有內(nèi)部優(yōu)先的交換機(jī)裝置的另一實(shí)施方式。交換機(jī)裝置4裝備有3個內(nèi)部隊列50，在它們的前面分別連接有分級裝置30、32、34并且在它們的后面分別連接有調(diào)度器裝置31、33、35。在圖4的圖示中提到下面的、中間的和上面的隊列。
[0069]例如來自通信網(wǎng)絡(luò)的無意義的數(shù)據(jù)DO從外部端口 O到達(dá)。所述數(shù)據(jù)DO被引向分級裝置32、34。來自所耦合的CPU 2的有意義的數(shù)據(jù)D經(jīng)由CPU端口 7到達(dá)下面的和中間的分級裝置30、32。從內(nèi)部端口 16到達(dá)的數(shù)據(jù)被引導(dǎo)至下面的分級裝置30和上面的分級裝置34。
[0070]例如假設(shè)，由相鄰的交換機(jī)裝置(參見圖1)5產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包含有意義的數(shù)據(jù)D以及無意義的數(shù)據(jù)D0。在隊列裝置50內(nèi)分別設(shè)置內(nèi)部隊列和標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先權(quán)1-7，該內(nèi)部隊列具有最高的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先權(quán)。通過分級裝置30、32、34、隊列50和調(diào)度器裝置31、33、35的三條分支進(jìn)行以下優(yōu)先化:
來自CPU端口 7的CPU數(shù)據(jù)被相對于來自內(nèi)部端口 16的內(nèi)部接收數(shù)據(jù)優(yōu)先化。
[0071]另外來自CPU端口 7的CPU數(shù)據(jù)被相對于端口 9處的來自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)優(yōu)先化。
[0072]此外來自內(nèi)部接收端口 16的內(nèi)部數(shù)據(jù)被相對于來自通信網(wǎng)絡(luò)的在端口 9處所接收的數(shù)據(jù)優(yōu)先化。
[0073]這導(dǎo)致，即便有尤其是在發(fā)送端口 8處的無意義的數(shù)據(jù)分組D，有意義的數(shù)據(jù)D仍被可靠地例如針對一致性檢查被提供給CPU 2。同樣的情況適用于在發(fā)送端口 15處存在的到CPU 3的數(shù)據(jù)。 [0074]圖5還示出交換機(jī)裝置4中的優(yōu)先化實(shí)現(xiàn)的另一實(shí)施方式。交換機(jī)裝置4在此基本上具有與在圖2中所示相同的元件。隊列裝置40在此包括7個標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先權(quán)等級41-47和附加的內(nèi)部優(yōu)先權(quán)等級50。內(nèi)部的附加的優(yōu)先權(quán)等級在此總是具有優(yōu)先地位。隊列的構(gòu)造基本上通過分級裝置30來進(jìn)行，該分級裝置30尤其是也可以通過計算機(jī)程序或者例程的形式來實(shí)現(xiàn)。在此，相對于傳統(tǒng)的分級模塊，要么如在這里在圖5中所表明的那樣提供附加的優(yōu)先權(quán)等級，要么如在圖3和4中所表明的那樣組成確定的優(yōu)先權(quán)等級。總之，實(shí)現(xiàn)可以簡單地通過標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)部件來進(jìn)行。重新參數(shù)化——例如根據(jù)圖5或圖3和4中所示的優(yōu)先化——可以簡單地進(jìn)行。
[0075]最后，在圖6中示出交換機(jī)裝置4的另一實(shí)施方式或表明在優(yōu)先化方面來運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)裝置的方法的方面。除了已經(jīng)在圖2-5中所示的、交換機(jī)裝置4的元件以外，對于傳統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)等級41-47設(shè)置在其上優(yōu)先化的內(nèi)部隊列優(yōu)先權(quán)等級51-57。在圖6中所示的示例中，位于接收端口 7處的、來自CPU 2的數(shù)據(jù)D被分配給優(yōu)先權(quán)等級7。相同的情況適用于外部接收端口 10處的無意義的數(shù)據(jù)D0。通過優(yōu)先權(quán)等級7到內(nèi)部優(yōu)先權(quán)等級57和傳統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)等級47的優(yōu)先化或分開，進(jìn)行尤其是有意義的數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)D的可靠轉(zhuǎn)發(fā)。類似于圖6中的圖示還可以分別經(jīng)由內(nèi)部隊列51-56轉(zhuǎn)發(fā)其他有意的數(shù)據(jù)、例如優(yōu)先權(quán)等級1-6。
[0076]另外可以設(shè)想在圖6中所表明的優(yōu)先化與圖4中所示的優(yōu)先化的組合。此外可以實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)先化模式。為此例如對應(yīng)地對分級模塊或分級裝置30參數(shù)化。原理上還有可能的是，根據(jù)所傳送的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)內(nèi)容來進(jìn)行分級。但是優(yōu)選地僅僅基于端口進(jìn)行優(yōu)先化。
[0077]下面根據(jù)圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I討論不同的Babbling-1diot故障情況。在此假設(shè)，在交換機(jī)裝置4、5、204、205、304、305中實(shí)施對應(yīng)的優(yōu)先化過程。[0078]如果例如交換機(jī)裝置205有故障并且作為Babbling Idiot發(fā)送無意義的數(shù)據(jù)分組，則在CPU 202處經(jīng)由端口 207和208沒有有意義的數(shù)據(jù)分組到達(dá)。在網(wǎng)絡(luò)裝置200內(nèi)，CPU 202識別出，盡管有數(shù)據(jù)交換的優(yōu)先化，從端口 121和207實(shí)際上僅僅獲得無意義的數(shù)據(jù)。因此由CPU 202識別出，要么相鄰CPU203、要么交換機(jī)裝置204或205有故障地工作。與此類似地，盡管有數(shù)據(jù)交換的優(yōu)先化，CPU 203從端口 108和211實(shí)際上僅僅接收到無意義的數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)裝置200去激活或鈍化，使得隨后網(wǎng)絡(luò)不再被用無意義的數(shù)據(jù)分組加載?，F(xiàn)在又可以在網(wǎng)絡(luò)裝置100和300之間經(jīng)由CBl和CR3進(jìn)行可靠的通信。
[0079]圖7示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備101的第二實(shí)施例。在此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備101基本上包括與在圖1中所示的相同的元件。但是通信路徑分段CBl和CR3通過簡單的交換機(jī)裝置400中斷。該交換機(jī)裝置400在此具有接收端口 401、402和發(fā)送端口 403、404。就此而言得出通信路徑分段 CB1、CB1’ 和 CR3、CR3’。
[0080]如果現(xiàn)在不具有內(nèi)部控制機(jī)制的交換機(jī)裝置400變成Babbling Idiot,則無意義的數(shù)據(jù)以高數(shù)據(jù)速率到達(dá)端口 314和10。通過內(nèi)部數(shù)據(jù)在交換機(jī)4和305中的優(yōu)先級，在網(wǎng)絡(luò)裝置100中一致性檢查仍然成功地運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300內(nèi)，基本上可以識別出Babbling Idiot在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的什么地方存在。就此而言,可以利用系統(tǒng)中的可運(yùn)轉(zhuǎn)的CPU在每個網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300中施加表。根據(jù)圖5中所闡述的故障情形——其中交換機(jī)裝置400是Babbling Idiot,網(wǎng)絡(luò)裝置100通過內(nèi)部優(yōu)先級識別出其本身沒有故障地工作。
[0081]因?yàn)橥ㄟ^優(yōu)先化相鄰CPU 2、3的相應(yīng)數(shù)據(jù)可靠地施加到發(fā)送端口 8、12上。在端口208處根本不存在可解釋的數(shù)據(jù)，所述可解釋的數(shù)據(jù)由交換機(jī)裝置205在內(nèi)部優(yōu)先化并且被引導(dǎo)至端口 207。在端口 212存在來自網(wǎng)絡(luò)裝置100和300的數(shù)據(jù)以及來自交換機(jī)裝置400的不可解釋的數(shù)據(jù)。在端口 308處實(shí)際上僅將不可解釋的數(shù)據(jù)引導(dǎo)到CPU 302，因?yàn)橛山粨Q機(jī)裝置305轉(zhuǎn)發(fā)來 自交換機(jī)400的無意義的數(shù)據(jù)。在端口 312處除了來自交換機(jī)400的不能解釋的數(shù)據(jù)以外還存在來自網(wǎng)絡(luò)裝置100和200的數(shù)據(jù)。
[0082]總之，網(wǎng)絡(luò)裝置100識別出其是可運(yùn)轉(zhuǎn)的，網(wǎng)絡(luò)裝置200識別出網(wǎng)絡(luò)裝置100不作為Babbling Idiot工作，并且網(wǎng)絡(luò)裝置300識別出網(wǎng)絡(luò)裝置200不是Babbling Idiot。
[0083]類似地，在Babbling單工或如在圖7中所示的簡單的交換機(jī)裝置400的情況下，同樣可以識別出:當(dāng)內(nèi)部的一致性檢查例如在對應(yīng)裝備的網(wǎng)絡(luò)裝置200或300中進(jìn)行時，Babbling Idiot位于網(wǎng)絡(luò)中的何處。當(dāng)除了在相同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的相鄰CPU的可解釋的數(shù)據(jù)以外僅僅不可解釋的數(shù)據(jù)到達(dá)CPU，于是在控制裝置2、3、202、203、302、303處標(biāo)識出直接的鄰居作為Babbling Idiot。于是推斷出，在分別其他通道處連接的鄰居是BabblingIdiot。
[0084]圖8還示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備102的另一實(shí)施方式。在此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備102除了交換機(jī)500以外還包括具有單工裝置601、602的聯(lián)絡(luò)線。對于例如不具有冗余的控制和交換機(jī)裝置的單工裝置602有缺陷的情況，該單工裝置602以高數(shù)據(jù)速率將不可解釋的數(shù)據(jù)在聯(lián)絡(luò)線CT處發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。如果在網(wǎng)絡(luò)中存在對應(yīng)的聯(lián)絡(luò)線，則例如耦合交換機(jī)500被設(shè)立為，使得通過速率限制方法強(qiáng)烈地限制數(shù)據(jù)速率，其由聯(lián)絡(luò)線到達(dá)環(huán)線CBl、CB1’、CB2、CB3或CRl、CR2、CR3、CR3’中。另外可以利用特殊的安全機(jī)制實(shí)施耦合交換機(jī)裝置500，其識別聯(lián)絡(luò)線處的 Babbling Idiot。[0085]圖9示出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1001的另一實(shí)施方式。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本上包括與圖1中所示的相同的元件。因此在這里僅僅探討修改過的網(wǎng)絡(luò)裝置1000。相對于網(wǎng)絡(luò)裝置100、200、300，網(wǎng)絡(luò)裝置100具有單個的交換機(jī)裝置104，該交換機(jī)裝置104集成了交換機(jī)裝置4、5的功能。此外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1001如之前參照其他實(shí)施方式所述那樣地運(yùn)行。內(nèi)部數(shù)據(jù)交換相對于通信網(wǎng)絡(luò)6的數(shù)據(jù)被優(yōu)先化。
[0086]總之通過優(yōu)先化得出特別可靠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用于運(yùn)行該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法。內(nèi)部數(shù)據(jù)的優(yōu)先化使得能夠識別出網(wǎng)絡(luò)中的Babbling Idiot，從而可以在CPU或網(wǎng)絡(luò)裝置中引入表，所述表列舉了存在于網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)轉(zhuǎn)的元件。
[0087]因此，所述方法以及所提出的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以其環(huán)形結(jié)構(gòu)和對網(wǎng)絡(luò)裝置的內(nèi)部端口的優(yōu)先化在安全相關(guān)的應(yīng)用中提供了非常一致和可靠的控制設(shè)備通信。所有可能的單個故障要么不導(dǎo)致在一個或多個網(wǎng)絡(luò)裝置中不能產(chǎn)生一致的數(shù)據(jù)，要么可以在通信循環(huán)內(nèi)被定位。此外，作為Babbling Idiot的網(wǎng)絡(luò)裝置的干擾、也即不受控地以高數(shù)據(jù)速率發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)中可以不導(dǎo)致通信的失靈。
[0088]盡管本發(fā)明在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選實(shí)施例被進(jìn)一步示出和描述，本發(fā)明也不受到所公開的示例限制并且其他變型可以由專業(yè)人員從中導(dǎo)出，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0089]附圖標(biāo)記列表 I網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
2、3控制裝置
4、5交換機(jī)裝置 6通信網(wǎng)絡(luò)
7、10、11、14、15、17輸入端口
8、9、12、13、16、18輸出端口 101、102 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
30分級裝置 31調(diào)度器裝置 40源
41-47優(yōu)先權(quán)等級
50內(nèi)部源
51-57優(yōu)先權(quán)等級
100,200 網(wǎng)絡(luò)裝置
202,203 控制裝置
204、205交換機(jī)裝置
208、209、212、213、216、218 輸出端口
207、210、211、214、215、219 輸入端口
300 網(wǎng)絡(luò)裝置
301網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
302,303 控制裝置
304、305交換機(jī)裝置
308、309、312、313、316、318 輸出端口307、310、311、314、315、319 輸入端口
400交換機(jī)裝置
401、402 輸入端口
403,404 輸出端口
500交換機(jī)裝置
501、502 輸入端口
503,504 輸出端口
601,602 單工網(wǎng)絡(luò)裝置
CB1-CB3通信路徑分段
CR1-CR3通信路徑分段
D1R、D1B第一數(shù)據(jù)
D2R、D2B 第二數(shù)據(jù)
D有意義的數(shù)據(jù)
DO無意義的數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)的方法，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)具有耦合到通信網(wǎng)絡(luò)(6)的網(wǎng)絡(luò)裝置(100)，所述方法包括: 提供網(wǎng)絡(luò)裝置(I )，所述網(wǎng)絡(luò)裝置(I)分別具有第一控制裝置(2)和分配給該第一控制裝置(2)的第一交換機(jī)裝置(4)以及第二控制裝置(3)和分配給該第二控制裝置(3)的第二交換機(jī)裝置(5)，其中交換機(jī)裝置(4、5)分別具有用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(6)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口(9、10、13、14)、用于在交換機(jī)裝置(4、5)之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口(15、16、17、18)、以及用于發(fā)送去往控制裝置(2、3)和接收來自控制裝置(2、3)的數(shù)據(jù)的第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口(7、8、11、12);和 相對于用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(6)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的接收端口(10、14)的數(shù)據(jù)交換對第一和第二內(nèi)部接收端口(8、11、15、17)的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行優(yōu)先化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 相對于第一內(nèi)部接收端口(15、17)的數(shù)據(jù)交換對第二內(nèi)部接收端口(7、11)的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行優(yōu)先化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括: 通過第一控制裝置(2)產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)(Dl)并且通過第二控制裝置(3)產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)(D2)，其中第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)通過預(yù)先給定的編碼彼此聯(lián)結(jié)； 由第一控制裝置(2)經(jīng)由所分配的交換機(jī)裝置(4、5)將第一數(shù)據(jù)(Dl)發(fā)送給第二控制裝置(3)，并且由第二 控制裝置(3)經(jīng)由所分配的交換機(jī)裝置(4、5)將第二數(shù)據(jù)(D2)發(fā)送給第一控制裝置(2)，其中所述第一和第二數(shù)據(jù)(D1、D2)通過第一和第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口(7、8、11、12、15、16、17、18)； 將第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)經(jīng)由第一通信路徑(CB1、CB2、CB3)從用于第一控制裝置(2 )的交換機(jī)裝置(4 )的發(fā)送端口( 9 )發(fā)送到用于第二控制裝置(3 )的交換機(jī)裝置(5 )的接收端口(14)； 將第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)經(jīng)由第二通信路徑(CR1、CR2、CR3)從用于第二控制裝置(3)的交換機(jī)裝置(5)的發(fā)送端口(13)發(fā)送到用于第一控制裝置(2)的交換機(jī)裝置(4)的接收端口(10)； 其中第一和第二通信路徑(CB1、CB2、CB3、CRU CR2、CR3)的數(shù)據(jù)以相反設(shè)置的方向通過相同的網(wǎng)絡(luò)裝置(200、300 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 將第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)經(jīng)由用于第一控制裝置(2)的交換機(jī)裝置(4)的發(fā)送端口(9)經(jīng)由具有第一和第二控制裝置(202、203)的另一網(wǎng)絡(luò)裝置(200)的至少一個另外的交換機(jī)裝置(204)發(fā)送到用于第二控制裝置(3)的交換機(jī)裝置(5)的接收端口(14);和 將第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)經(jīng)由用于第二控制裝置(3)的交換機(jī)裝置(5)的發(fā)送端口(13)經(jīng)由具有第一和第二控制裝置(202、203)的另一網(wǎng)絡(luò)裝置(200)的至少一個另外的交換機(jī)裝置(204)發(fā)送到用于第一控制裝置(2)的交換機(jī)裝置(4)的接收端口(10)； 其中在相應(yīng)的另外的交換機(jī)裝置(204、205)中在用于另外的交換機(jī)裝置(204、205)的第二控制裝置(203)的接收端口(214)處所接收的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給用于另外的交換機(jī)裝置(204,205)的第一控制裝置(202)的發(fā)送端口(209)，并且在用于另外的交換機(jī)裝置(204、205)的第一控制裝置(202)的接收端口(210)處所接收的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給用于另外的交換機(jī)裝置(204、205)的第二控制裝置(203)的發(fā)送端口(213)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中在至少一個網(wǎng)絡(luò)裝置(100)中，第一和第二交換機(jī)裝置(4、5)集成在交換機(jī)裝置(104)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法,還包括: 在第一和/或第二控制裝置(2、3)中對第一數(shù)據(jù)(Dl)與第二數(shù)據(jù)(D2)進(jìn)行比較以產(chǎn)生比較結(jié)果；并且根據(jù)該比較結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)裝置(I)鈍化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，還包括: 經(jīng)由第一和第二通信路徑(CB1、CB2、CB3、CRU CR2、CR3)重新發(fā)送第一和第二數(shù)據(jù)(D1、D2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7之一所述的方法，還包括: 在另一網(wǎng)絡(luò)裝置(200)中在用于不同的控制裝置(202、203)的接收端口(210、214)處接收第一數(shù)據(jù)(Dl)和第二數(shù)據(jù)(D2)，并且比較所接收的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的方法(1)， 其特征在于， 通信網(wǎng)絡(luò)(6)是以太網(wǎng)。
10.計算機(jī)程序產(chǎn)品，其在一個或多個程序控制的裝置(1、100、200、300)上促使執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的方法。
11.具有所存儲的計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)載體，所述計算機(jī)程序具有指令，該指令促使在一個或多個程序控制的裝置(1、100、200、300)上執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的方法。
12.具有多個網(wǎng)絡(luò)裝置(1、201、301)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)，所述網(wǎng)絡(luò)裝置耦合到通信網(wǎng)絡(luò)(6)上，其中相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)裝置(I)包括第一控制裝置(2)和分配給該第一控制裝置(2)的第一交換機(jī)裝置(4)以及第二控制裝置(3)和分配給該第二控制裝置(3)的第二交換機(jī)裝置(5)，其中交換機(jī)裝置(4、5)分別具有用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(6)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端口(9、10、13、14)、用于在交換機(jī)裝置(4、5)之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的第一內(nèi)部發(fā)送和接收端口(15、16、17、18)、以及用于發(fā)送去往控制裝置(2、3)和接收來自控制裝置(2、3)的數(shù)據(jù)的第二內(nèi)部發(fā)送和接收端口(7、8、11、12);其中所述網(wǎng)絡(luò)裝置(1、100、200、300)被設(shè)立為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)，其中在至少一個網(wǎng)絡(luò)裝置(100)中第一和第二交換機(jī)裝置(4、5 )集成在一個交換機(jī)裝置(104 )中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)， 其特征在于， 至少一個交換機(jī)裝置(4 )包括分級裝置(30 )、源裝置(40 )和調(diào)度器裝置(31)。
15.根據(jù)權(quán)利要求之一所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(102)， 其特征在于， 在網(wǎng)路設(shè)備中設(shè)置分別具有控制裝置和交換機(jī)裝置的單重網(wǎng)絡(luò)裝置(400)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-14之一所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(101)， 其特征在于， 網(wǎng)絡(luò)裝置(1、100、200、300)分別實(shí)施為單個的？?6么、4515、IC芯片或者固定接線的微電路。
【文檔編號】H04L12/437GK104025514SQ201280066516
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月9日
【發(fā)明者】A.齊克勒, J.里德, M.安布魯斯特, L.菲格, T.施密德 申請人:西門子公司