專利名稱：在網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在借助網(wǎng)絡(luò)連接諸如計(jì)算機(jī)或電控制的制造機(jī)器等電終端設(shè)備時(shí)，希望對(duì)每個(gè)終端設(shè)備都存在介質(zhì)冗余。在此，終端設(shè)備可以是任何具有該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部件并與網(wǎng)絡(luò)連接的裝置。網(wǎng)絡(luò)部件的概念包括各種可以在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)分組的裝置。在該含義下的網(wǎng)絡(luò)部件例如可以是交換機(jī)或集線器。交換機(jī)是將網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)分段相互連接的活躍網(wǎng)絡(luò)部件。集線器同樣是活躍網(wǎng)絡(luò)部件，例如星形耦合器。連接介質(zhì)是指網(wǎng)絡(luò)的組件，通過它可以在不同的網(wǎng)絡(luò)部件之間物理地傳送數(shù)據(jù)和信號(hào)。其中例如有雙絞線電纜、同軸電纜和光纖電纜。介質(zhì)的概念除了純粹的連接介質(zhì)之外還包括一方面與網(wǎng)絡(luò)連接的部件(網(wǎng)絡(luò)部件)以及另一方面與終端設(shè)備連接的部件(傳輸裝置)。但由于特別是例如由于外界破壞可能導(dǎo)致連接介質(zhì)失靈，因此連接介質(zhì)的焦點(diǎn)在于構(gòu)建介質(zhì)冗余的連接。如果終端設(shè)備通過兩個(gè)物理上相互獨(dú)立的介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)連接(介質(zhì)冗余)，則在其中一個(gè)介質(zhì)失靈時(shí)還能安全和可靠地與該終端設(shè)備通信。由于各個(gè)介質(zhì)的干擾是無法避免的，因此通過介質(zhì)冗余在存在介質(zhì)干擾的情況下例如可以避免生產(chǎn)運(yùn)行中的制造故障。
介質(zhì)冗余在終端設(shè)備中例如是這樣來達(dá)到的，即設(shè)備具有兩個(gè)分別包含自身的介質(zhì)接入控制裝置(控制器)的傳輸裝置，介質(zhì)接入控制裝置通過不同的連接介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)連接。該結(jié)構(gòu)在終端設(shè)備中例如以兩個(gè)分立網(wǎng)卡的形式實(shí)現(xiàn)。在此，為了連入終端設(shè)備可以采用常用的網(wǎng)絡(luò)部件。此外，可以在所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中根據(jù)不同的應(yīng)用為該兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)連接分開設(shè)置直到終端設(shè)備的故障監(jiān)控。缺點(diǎn)是在每個(gè)終端設(shè)備中必須具有兩個(gè)網(wǎng)卡，這會(huì)導(dǎo)致終端設(shè)備的成本攀升。此外，在這種情況下每個(gè)終端設(shè)備必須分配有兩個(gè)介質(zhì)接入控制地址(介質(zhì)接入控制地址——MAC地址)以及兩個(gè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址(IP地址)。兩個(gè)連接之間通過兩個(gè)網(wǎng)卡的故障監(jiān)控和交換位于更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中，通常在應(yīng)用層，并由此在采用終端設(shè)備的計(jì)算能力的條件下進(jìn)行故障監(jiān)控和交換。因此，應(yīng)用層中的故障監(jiān)控使得終端設(shè)備的計(jì)算性能對(duì)實(shí)際應(yīng)用來說是有限的。其中當(dāng)一個(gè)介質(zhì)存在干擾時(shí)的切換時(shí)間通常在100ms的范圍內(nèi)。
另一種為達(dá)到介質(zhì)冗余的已實(shí)現(xiàn)方法稱為環(huán)冗余方法。該方法例如描述在文獻(xiàn)“Industrial EthernetTMstartet durch-Switching und 100Mbit/s in derindustriellen Kommunikation”，K.Glas，1998中。在此，一個(gè)或多個(gè)終端設(shè)備與環(huán)形網(wǎng)絡(luò)連接。如果該網(wǎng)絡(luò)在一個(gè)位置中斷，則該環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的所有終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)部件繼續(xù)發(fā)揮功能的相互連接。在這種解決方案中，終端設(shè)備分別只需要一個(gè)網(wǎng)卡和一個(gè)監(jiān)控裝置以及一個(gè)介質(zhì)接入控制裝置。在干擾情況下切換到所謂的第二網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層(第2層)。在應(yīng)用層中不需要用于故障監(jiān)控的程序，但在不同的應(yīng)用之間不能進(jìn)行監(jiān)控。另外，其缺點(diǎn)是切換時(shí)間在200ms的范圍內(nèi)。另一個(gè)缺點(diǎn)是不能采用標(biāo)準(zhǔn)交換部件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。只能采用特別為環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)中的使用而設(shè)置的交換部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，通過使傳輸裝置和所屬的介質(zhì)接入控制裝置加倍實(shí)現(xiàn)介質(zhì)冗余來提供一種改善的方法和改善的裝置，以安全、可靠、廉價(jià)、快速、介質(zhì)冗余地在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行終端設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題是通過權(quán)利要求1的方法和權(quán)利要求10的裝置來解決的。
本發(fā)明尤其是包括以下考慮終端設(shè)備通過物理的位傳輸層的兩個(gè)傳輸裝置與網(wǎng)絡(luò)連接，這種兩個(gè)傳輸裝置在某個(gè)時(shí)刻總是只有一個(gè)是活躍的，以便與網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。傳輸裝置只與一個(gè)控制裝置連接。如果兩個(gè)傳輸裝置中的第一(活躍)傳輸裝置確定，通過第一連接介質(zhì)在該第一傳輸裝置和網(wǎng)絡(luò)之間不存在無故障的連接，則由控制裝置抑制該第一傳輸裝置，將另一個(gè)傳輸裝置激活為活躍的傳輸裝置，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障電文，從而該網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)所帶來的、涉及兩個(gè)傳輸裝置的活躍狀態(tài)的變化以及涉及為終端設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的有效狀態(tài)順序。終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接接著借助第二(冗余)連接通過另一個(gè)傳輸裝置和另一個(gè)連接介質(zhì)進(jìn)行。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種方法和裝置，使得可以快速切換為終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的冗余連接?！翱焖偾袚Q”的概念是指，終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間通過第一連接介質(zhì)展開的數(shù)據(jù)交換在該連接介質(zhì)存在干擾或中斷時(shí)，可以在經(jīng)過很短的時(shí)間后、也就是快速地通過另一個(gè)連接介質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行。由于從第一連接介質(zhì)到另一個(gè)連接介質(zhì)的切換只需要抑制確定了存在干擾的第一傳輸裝置，并且激活物理位傳輸層的另一個(gè)傳輸裝置以及發(fā)送故障電文，因此該切換可以在小于約1ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)。該切換不必在更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中進(jìn)行。本發(fā)明既可以在電路中實(shí)現(xiàn)，也可以借助和電路協(xié)同作用的軟件實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以廉價(jià)地制造，并且既適用于新設(shè)置的設(shè)備又適用于舊設(shè)備，以便將這些設(shè)備介質(zhì)冗余地連接到網(wǎng)絡(luò)中。
本發(fā)明方法的擴(kuò)展在于，由分析裝置對(duì)要從終端設(shè)備發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行分析，其中，確定一個(gè)介質(zhì)接入控制地址，該地址分配給終端設(shè)備的介質(zhì)接入控制裝置，并且在產(chǎn)生故障電文時(shí)將該介質(zhì)接入控制地址添加到該故障電文中。該方法步驟使得可以不管是否預(yù)先知道終端設(shè)備的介質(zhì)接入控制裝置的介質(zhì)接入控制地址都能實(shí)施本方法。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式還在于，網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障電文進(jìn)行分析并接著這樣進(jìn)行自適應(yīng)，將尋址到終端設(shè)備的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)連接介質(zhì)。通過這種方式，網(wǎng)絡(luò)可以在很短的時(shí)間內(nèi)切換連接介質(zhì)，終端設(shè)備通過該連接介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)連接。這樣就避免了不需要的網(wǎng)絡(luò)流量，并且數(shù)據(jù)分組不再轉(zhuǎn)發(fā)到受到干擾或有故障的連接介質(zhì)。
本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方式在于，網(wǎng)絡(luò)部件對(duì)故障電文進(jìn)行分析并將其地址-尋址表為終端設(shè)備的介質(zhì)接入控制裝置進(jìn)行匹配，從而將尋址到終端設(shè)備的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)連接介質(zhì)。通過這種方式可以非常快速地切換網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橹恍枰淖冊(cè)摼W(wǎng)絡(luò)部件的設(shè)置。
此外，根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式在于，采用連接第一和另一個(gè)連接介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)部件。在此，為了從第一(受干擾的)連接介質(zhì)與終端設(shè)備的連接切換到另一個(gè)連接介質(zhì)與該終端設(shè)備的連接，該網(wǎng)絡(luò)部件只需在內(nèi)部將對(duì)準(zhǔn)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)連接。這在采用為此對(duì)應(yīng)形成的網(wǎng)絡(luò)部件時(shí)能特別簡(jiǎn)單和快速地實(shí)現(xiàn)。
但是作為特別優(yōu)選的本發(fā)明方法的實(shí)施方式，還采用一個(gè)連接另一個(gè)連接介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)部件。這樣，在其中一個(gè)與終端設(shè)備直接連接的網(wǎng)絡(luò)部件發(fā)生故障時(shí)也能實(shí)現(xiàn)冗余。
本發(fā)明方法的另一個(gè)擴(kuò)展方式在于，由終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)部件借助標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(尤其是互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議ICMP)進(jìn)行通信，以檢查該網(wǎng)絡(luò)部件是否發(fā)揮作用。這樣，終端設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)部件出現(xiàn)故障時(shí)也能進(jìn)行反應(yīng)，其中盡管發(fā)生故障還是能在傳輸裝置和網(wǎng)絡(luò)部件之間存在無故障的物理連接。
此外有利的是，實(shí)施對(duì)終端設(shè)備的應(yīng)用，并且該應(yīng)用在預(yù)定的時(shí)間間隔之后與連接上述網(wǎng)絡(luò)部件的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件交換查詢數(shù)據(jù)分組，以確定上述網(wǎng)絡(luò)部件是否在發(fā)揮作用。通過這種方式可以在網(wǎng)絡(luò)部件不能借助標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部件的故障。
本發(fā)明方法的另一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式在于，如果另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件在經(jīng)過預(yù)定數(shù)量的預(yù)定時(shí)間間隔之后還沒有接收到查詢數(shù)據(jù)分組，則該另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件產(chǎn)生應(yīng)用故障信號(hào)。通過這種方式，可以確定在該另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件上的應(yīng)用的故障。如果表明終端設(shè)備的應(yīng)用與該另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件的另一個(gè)應(yīng)用交換數(shù)據(jù)，則在出現(xiàn)通信干擾時(shí)重要的是可以將“網(wǎng)絡(luò)干擾”和應(yīng)用故障區(qū)分開來。
本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式在于，所述網(wǎng)絡(luò)部件與第一和另一個(gè)連接介質(zhì)連接。通過這種方式，在第一連接介質(zhì)出現(xiàn)故障時(shí)可以特別快速地切換到第二連接介質(zhì)，因?yàn)樵摼W(wǎng)絡(luò)部件只需在內(nèi)部切換到另一個(gè)接頭。但是，對(duì)于這種情況應(yīng)該采用相應(yīng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)部件。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式在于，另一個(gè)傳輸裝置通過另一個(gè)連接介質(zhì)與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件連接。通過這種方式該裝置也能在網(wǎng)絡(luò)部件或另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件出現(xiàn)故障時(shí)獲得冗余。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式在于，傳輸裝置、另一個(gè)傳輸裝置和控制裝置都設(shè)置在終端設(shè)備的一個(gè)網(wǎng)卡上。由此可以通過簡(jiǎn)單方式將所述裝置集成到一個(gè)終端設(shè)備中。此外，這使得可以將市面上常見的個(gè)人計(jì)算機(jī)介質(zhì)冗余地連接到網(wǎng)絡(luò)中。
一種合適的擴(kuò)展方式在于，傳輸裝置、另一個(gè)傳輸裝置和控制裝置設(shè)置在一個(gè)與終端設(shè)備連接的冗余開關(guān)中。借助這種冗余開關(guān)可以介質(zhì)冗余地連接不是為此而設(shè)計(jì)的終端設(shè)備，無需更改該終端設(shè)備。
本發(fā)明裝置的另一種合適的擴(kuò)展在于，冗余開關(guān)在物理位傳輸層包括一個(gè)附加傳輸裝置，以便與終端設(shè)備交換數(shù)據(jù)分組。利用該擴(kuò)展，無需采用額外的預(yù)防措施就可以將適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備介質(zhì)冗余地與該網(wǎng)絡(luò)連接。另外可以采用這樣的擴(kuò)展方式，不僅通過兩個(gè)分開的連接介質(zhì)、而且通過兩個(gè)不同的連接介質(zhì)類型(例如通過雙絞線電纜和光纖電纜)連接終端設(shè)備。
本發(fā)明裝置的另一種優(yōu)選實(shí)施方式在于，其具有分析裝置來分析要由終端設(shè)備傳送到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組，確定介質(zhì)接入控制地址，并將該介質(zhì)接入控制地址添加到故障電文中。該實(shí)施方式可以在預(yù)先不知道終端設(shè)備的介質(zhì)接入控制地址的情況下運(yùn)行，如果介質(zhì)接入控制地址由于在對(duì)終端設(shè)備維護(hù)和裝備工作時(shí)調(diào)換了介質(zhì)接入控制裝置而發(fā)生改變，則該實(shí)施方式尤其有利，因?yàn)樵谠搶?shí)施方式中自動(dòng)確定新的介質(zhì)接入控制地址。
本發(fā)明裝置的一種合適的實(shí)施方式在于，控制裝置包括分析裝置。這樣就實(shí)現(xiàn)了緊湊的實(shí)施方式。
本發(fā)明裝置的另一種有利擴(kuò)展在于，所述控制裝置是電可編程的邏輯裝置(ELPD)。這種控制裝置廉價(jià)，并且可以方便地與終端設(shè)備的介質(zhì)接入控制地址匹配。利用該擴(kuò)展可以非?？焖俚貜囊粋€(gè)連接介質(zhì)切換到另一個(gè)連接介質(zhì)。
本發(fā)明裝置的另一種擴(kuò)展在于，控制裝置包括介質(zhì)接入控制裝置。這建立了本發(fā)明的一個(gè)非常緊湊和廉價(jià)的實(shí)施方式。


下面參考附圖并借助實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中示出圖1示出介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)連接的終端設(shè)備；圖2示出網(wǎng)絡(luò)的示意表示；圖3示出介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)連接的終端設(shè)備的另一種實(shí)施方式；圖4示出用于在網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備的裝置；圖5示出用于在網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備的另一個(gè)裝置；具體實(shí)施方式
圖1示出介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)4連接的終端設(shè)備1。在此的出發(fā)點(diǎn)例如為網(wǎng)絡(luò)4是以太網(wǎng)。本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他網(wǎng)絡(luò)類型。終端設(shè)備1包括處理器(CPU)2，該處理器2控制終端設(shè)備1并在終端設(shè)備1上實(shí)施應(yīng)用。處理器2與控制裝置5連接，后者在本實(shí)施方式中包括介質(zhì)接入控制裝置(MAC)3。介質(zhì)接入控制裝置3在所謂的第二網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層(第2層)中控制終端設(shè)備1與網(wǎng)絡(luò)4的連接。介質(zhì)接入控制裝置3分配有唯一的介質(zhì)接入控制地址(MAC地址)，通過該地址終端設(shè)備1的介質(zhì)接入控制裝置3與網(wǎng)絡(luò)4中其他終端設(shè)備的其它介質(zhì)接入控制裝置區(qū)分開來?？刂蒲b置5與在所謂的物理位傳輸層(物理層設(shè)備PHY)的傳輸裝置6以及該物理位傳輸層中的另一個(gè)傳輸裝置7連接。傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7將由介質(zhì)接入控制裝置3傳輸給它們的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理信號(hào)，該物理信號(hào)可以通過第一連接介質(zhì)8和另一個(gè)連接介質(zhì)10傳輸。所述連接介質(zhì)可以包括同軸電纜、雙絞線電纜、玻璃纖維電纜、無線連接等等。傳輸裝置6、另一個(gè)傳輸裝置7和介質(zhì)接入控制裝置3都可以綜合在一個(gè)網(wǎng)卡17上。
傳輸裝置6通過第一連接介質(zhì)8與網(wǎng)絡(luò)部件9連接。另一個(gè)傳輸裝置7可以通過另一個(gè)連接介質(zhì)10也與網(wǎng)絡(luò)部件9連接。在這種情況下，終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)冗余的連接只涉及連接介質(zhì)8和10。在這種情況下采用對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)部件9，其在一個(gè)連接介質(zhì)出現(xiàn)故障時(shí)在內(nèi)部將與終端設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換到另一個(gè)連接介質(zhì)。
此外，在圖1示出的情況中應(yīng)當(dāng)注意，另一個(gè)傳輸裝置7通過另一個(gè)連接介質(zhì)10與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11連接。網(wǎng)絡(luò)部件9和該另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11可以分別是交換機(jī)、集線器等等。網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11通過另一個(gè)連接介質(zhì)12相互連接。
在運(yùn)行時(shí)，分別只有第一傳輸裝置6或另一個(gè)傳輸裝置7是活躍的。第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7的激活/抑制在本實(shí)施方式中由控制裝置5實(shí)施。第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7獨(dú)立地自動(dòng)監(jiān)控通過對(duì)應(yīng)的第一連接介質(zhì)8和另一個(gè)連接介質(zhì)10是否分別存在與網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11的無故障物理連接。該檢查稱為連接狀態(tài)檢查。在該檢查時(shí)，分配給介質(zhì)接入控制裝置3的MAC地址不傳送到網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11。
專業(yè)人員知道，連接狀態(tài)檢查的功能是通過物理位傳輸層的第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7進(jìn)行的。下面舉例針對(duì)第一連接介質(zhì)8解釋連接狀態(tài)檢查。假定第一連接介質(zhì)8包括一個(gè)光纖和另一個(gè)光纖，這對(duì)光連接介質(zhì)是常見的。第一傳輸裝置6在光纖上向網(wǎng)絡(luò)部件9發(fā)送根據(jù)位傳輸層協(xié)議的檢查信號(hào)。在運(yùn)行正常時(shí)網(wǎng)絡(luò)部件9在另一個(gè)光纖上“反射”該檢查信號(hào)。如果還假定第一連接介質(zhì)8由網(wǎng)絡(luò)部件9釋放，則該網(wǎng)絡(luò)部件9在“被反射的”檢查信號(hào)消失時(shí)識(shí)別出第一連接介質(zhì)8受到了干擾。這就是所謂的“遠(yuǎn)端故障”(far endfault)。
通過在某個(gè)時(shí)刻只激活第一傳輸裝置6或只激活另一個(gè)傳輸裝置7，并用分配給介質(zhì)接入控制裝置3的MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)分組，網(wǎng)絡(luò)4可以配置成所有對(duì)準(zhǔn)終端設(shè)備1的數(shù)據(jù)分組都從網(wǎng)絡(luò)4傳送到物理位傳輸層的活躍傳輸裝置。
為了解釋對(duì)介質(zhì)故障的反應(yīng)，假定首先第一傳輸裝置6是活躍的。如果現(xiàn)在第一連接介質(zhì)8出現(xiàn)干擾，則第一傳輸裝置6在連接狀態(tài)檢查時(shí)確定，與網(wǎng)絡(luò)部件9之間不再存在無故障的物理連接。連接的故障傳送到控制裝置5，如通過箭頭13所示。此外，還可以將該故障傳送到終端設(shè)備的其它組件，如處理器，以及更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層、尤其是應(yīng)用層的程序，如通過箭頭14所示的。
只要第一傳輸裝置6確定了連接介質(zhì)故障，則該第一傳輸裝置6被控制裝置5抑制，同時(shí)激活另一個(gè)傳輸裝置7，如通過其它箭頭15a和15b所示。為了使網(wǎng)絡(luò)4能夠?qū)⒂糜诮K端設(shè)備1的數(shù)據(jù)分組繼續(xù)通過另一個(gè)連接介質(zhì)10發(fā)送到終端設(shè)備1，首先通過另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11向該網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障電文。該故障電文優(yōu)選構(gòu)造為所謂的“多點(diǎn)傳送消息”。由此，故障電文不包含地址并轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)4的在物理位傳輸層中屬于該網(wǎng)絡(luò)的所有網(wǎng)絡(luò)部件。網(wǎng)絡(luò)還可以由子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其包括所有這樣的網(wǎng)絡(luò)部件，可以只基于MAC地址將終端設(shè)備1的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)絡(luò)部件。
借助包括分配給介質(zhì)接入控制裝置3的MAC地址的故障電文，網(wǎng)絡(luò)的智能網(wǎng)絡(luò)部件，尤其是交換機(jī)和其他終端設(shè)備可以與MAC地址-尋址表匹配。智能網(wǎng)絡(luò)部件的概念包括每一個(gè)可以分析由其接收的數(shù)據(jù)分組并能以任何方式響應(yīng)該分析結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)部件。
故障電文的分析和尋址表的匹配可以由每個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)部件進(jìn)行，或者例如主要由網(wǎng)絡(luò)部件9進(jìn)行。然后，該網(wǎng)絡(luò)部件在通過第一連接介質(zhì)8和第一傳輸裝置與終端設(shè)備1的連接出現(xiàn)故障之后將所有對(duì)準(zhǔn)終端設(shè)備1的數(shù)據(jù)分組通過另一個(gè)連接介質(zhì)12轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11。
對(duì)于兩個(gè)傳輸裝置6和7通過連接介質(zhì)8和10只與一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件9連接的情況，必須在網(wǎng)絡(luò)部件9的內(nèi)部將對(duì)準(zhǔn)終端設(shè)備1的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到與另一個(gè)連接介質(zhì)10連接的接頭上。
第一傳輸裝置6的抑制和轉(zhuǎn)換為另一個(gè)傳輸裝置7可以在第二網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層(第2層)或更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中進(jìn)行。該轉(zhuǎn)換還可以由控制裝置5進(jìn)行，該控制裝置不必包括介質(zhì)接入控制裝置3。同樣，故障電文可以在第二網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層(第2層)例如借助電可編程的邏輯裝置(EPLD-電可編程邏輯器件)或特定于應(yīng)用的集成電路(ASIC)產(chǎn)生，或在更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層中產(chǎn)生。該故障電文可以這樣編碼，即向所有的通信參與者顯示介質(zhì)故障和切換情況。故障電文的產(chǎn)生還可以包括從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)，尤其是從只讀存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)。
除了監(jiān)控連接介質(zhì)8、10的故障之外，還監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11的錯(cuò)誤。如果網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11分別是智能部件，則通過根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(如ICMP互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議)向網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11周期地發(fā)送查詢來確保故障的識(shí)別。正確發(fā)揮作用的網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11回答該查詢。
圖2示出網(wǎng)絡(luò)4的一個(gè)擴(kuò)展段。圖1和圖2的相同特征具有相同的附圖標(biāo)記。在圖2的實(shí)施例中，通過上述方式查詢同樣直接與網(wǎng)絡(luò)部件9或另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11連接的附加網(wǎng)絡(luò)部件23或其它終端設(shè)備25、26。
通過ICMP通信進(jìn)行故障識(shí)別的查詢可以有選擇地由終端設(shè)備1的應(yīng)用以所謂的監(jiān)視器方法觸發(fā)或推動(dòng)。在此，在特定的時(shí)間間隔后，用直接與網(wǎng)絡(luò)部件9連接的額外網(wǎng)絡(luò)部件23或其它終端設(shè)備25、26之一執(zhí)行根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信、尤其是ICMP通信，其中網(wǎng)絡(luò)部件9與在此假定為活躍的傳輸裝置6連接。在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信結(jié)束時(shí)，可以由該額外網(wǎng)絡(luò)部件23或該其它終端設(shè)備25、26之一確定網(wǎng)絡(luò)部件9的故障。
同樣，如果不在從終端設(shè)備1的應(yīng)用接收到根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的查詢數(shù)據(jù)分組，該查詢數(shù)據(jù)分組有額外網(wǎng)絡(luò)部件23的另一個(gè)應(yīng)用或其它終端設(shè)備25、26之一啟動(dòng)的，則終端設(shè)備1的該應(yīng)用可以產(chǎn)生“另一個(gè)部件故障信號(hào)”。
在圖1的實(shí)施方式中，第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7與網(wǎng)絡(luò)部件9以及另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11連接。圖2示出附加終端設(shè)備24的實(shí)施方式，其中傳輸裝置28和另一個(gè)傳輸裝置29通過兩個(gè)不同的連接介質(zhì)、即連接介質(zhì)40和另一個(gè)連接介質(zhì)41連接。該實(shí)施方式也保證針對(duì)該附加終端設(shè)備24的連接介質(zhì)冗余。但在該實(shí)施方式中，在該附加網(wǎng)絡(luò)部件23完全癱瘓時(shí)才失去冗余。
在圖1所示的實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)部件9通過另一個(gè)連接介質(zhì)12直接與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11連接。在圖2中示出另一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。額外網(wǎng)絡(luò)部件23設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11之間，并將另一個(gè)連接介質(zhì)12分為兩部分12a、12b。在網(wǎng)絡(luò)部件9和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11還可以設(shè)置其它額外網(wǎng)絡(luò)部件，只要保證來自其它額外網(wǎng)絡(luò)部件的“多點(diǎn)傳送”數(shù)據(jù)分組從網(wǎng)絡(luò)部件9傳送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11以及反向傳送。
如果除了終端設(shè)備1之外其它終端設(shè)備25、26也介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)連接，則有意義的是，從其它終端設(shè)備25、26中的每一個(gè)到網(wǎng)絡(luò)部件9存在第一連接介質(zhì)43，從其它終端設(shè)備25、26中的每一個(gè)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11存在第二連接介質(zhì)44。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了一目了然的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且即使在網(wǎng)絡(luò)部件9或另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件11出現(xiàn)故障時(shí)也能將所有終端設(shè)備冗余地與網(wǎng)絡(luò)連接。
圖3示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。對(duì)圖1至圖3中的相同特征采用相同的附圖標(biāo)記。在該實(shí)施方式中，一方面在第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7之間，另一方面在第一傳輸裝置6和介質(zhì)接入控制裝置3之間設(shè)置了控制裝置5。該控制裝置5可以是電可編程的邏輯裝置(EPLD)或特定于應(yīng)用的集成電路(ASIC)。在該實(shí)施方式中，第一傳輸裝置6和另一個(gè)傳輸裝置7的故障信號(hào)發(fā)送到控制裝置5。在連接介質(zhì)發(fā)生故障時(shí)，控制裝置5啟動(dòng)“切換”。這對(duì)上級(jí)網(wǎng)絡(luò)層來說是透明發(fā)生的。由此可以進(jìn)行非?？焖俚那袚Q。切換時(shí)間在大約1ms的范圍內(nèi)，并小于1ms。另外，在該實(shí)施方式中，也可以將連接介質(zhì)故障傳送到更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。
圖4示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。圖1至圖4的相同特征具有相同的附圖標(biāo)記。在該實(shí)施方式中，冗余開關(guān)20包括第一傳輸裝置6、另一個(gè)傳輸裝置7和控制裝置5。冗余開關(guān)20與終端設(shè)備1分離，并通過連接導(dǎo)線21與該終端設(shè)備1連接。從終端設(shè)備1發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)4的數(shù)據(jù)分組包括MAC地址，其分配給終端設(shè)備1的介質(zhì)接入控制裝置3。與控制裝置5連接的冗余開關(guān)20的分析裝置22借助該發(fā)送的數(shù)據(jù)分組確定產(chǎn)生故障電文所需的MAC地址?？刂蒲b置5按照與上述圖1的實(shí)施方式中所描述的相同方式發(fā)揮作用。利用冗余開關(guān)20，沒有冗余設(shè)置的終端設(shè)備可以簡(jiǎn)單地介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)4連接。
圖5中示出與圖4類似的本發(fā)明的另一實(shí)施方式。圖4和圖5的相同特征用相同的附圖標(biāo)記表示。除了根據(jù)圖4的實(shí)施方式之外，根據(jù)圖5的冗余開關(guān)還包括物理位傳輸層的額外傳輸裝置31，該裝置與控制裝置5連接。該額外傳輸裝置31通過額外連接介質(zhì)33與物理位傳輸層的另一個(gè)傳輸裝置32連接。該另一個(gè)傳輸裝置32包括在網(wǎng)卡17中。根據(jù)圖5的實(shí)施方式的特征在于，將冗余開關(guān)20構(gòu)造成可以與未冗佘設(shè)置的終端設(shè)備1一起被采用，以便將該終端設(shè)備1介質(zhì)冗余地與網(wǎng)絡(luò)4連接。此外，在該實(shí)施方式中，控制裝置5包括分析裝置22，如通過點(diǎn)劃線示出的。
權(quán)利要求
1.一種用于在網(wǎng)絡(luò)(4)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備(1)的方法，其中實(shí)施以下步驟-借助終端設(shè)備(1)的第一傳輸裝置(6)自動(dòng)監(jiān)控通過第一連接介質(zhì)(8)而在該第一傳輸裝置(6)和網(wǎng)絡(luò)部件(9)之間形成的連接；-如果在自動(dòng)監(jiān)控該連接時(shí)確定沒有或有一個(gè)錯(cuò)誤的物理連接通過該第一連接介質(zhì)(8)連接到網(wǎng)絡(luò)部件(9)，則通過該第一傳輸裝置(6)產(chǎn)生故障信號(hào)；-實(shí)施以下步驟作為對(duì)故障信號(hào)的響應(yīng)-借助于與該第一傳輸裝置(6)和該終端設(shè)備的另一個(gè)傳輸裝置(7)連接的控制裝置(5)抑制該第一傳輸裝置(6)；-借助該控制裝置(5)激活該另一個(gè)傳輸裝置(7)，其中重新建立起該終端設(shè)備(1)通過另一個(gè)連接介質(zhì)(10)與網(wǎng)絡(luò)(4)的正常物理連接；以及-借助該另一個(gè)傳輸裝置(7)通過該另一個(gè)連接介質(zhì)(10)將故障電文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)(4)，以通知該另一個(gè)傳輸裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由分析裝置(22)對(duì)要由所述終端設(shè)備(1)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)(4)中的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行分析，在此確定一個(gè)介質(zhì)接入控制地址，該地址分配給所述終端設(shè)備(1)的介質(zhì)接入控制裝置(3)，并且在產(chǎn)生故障電文時(shí)將該介質(zhì)接入控制地址添加到該故障電文中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)(4)分析該故障電文并接著這樣進(jìn)行自適應(yīng)，將尋址到所述終端設(shè)備(1)的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)部件(9)分析所述故障電文并為所述終端設(shè)備(1)的介質(zhì)接入控制裝置(3)匹配其地址-尋址表，從而將尋址到該終端設(shè)備(1)的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用連接所述第一連接介質(zhì)(8)和所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)的網(wǎng)絡(luò)部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用連接所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件(11)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由所述終端設(shè)備(1)與所述網(wǎng)絡(luò)部件(9)借助標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、尤其是互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議(ICMP)進(jìn)行通信，以檢查該網(wǎng)絡(luò)部件(9)是否發(fā)揮作用。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述終端設(shè)備(1)上實(shí)施應(yīng)用，并且該應(yīng)用在預(yù)定的時(shí)間間隔之后與連接所述網(wǎng)絡(luò)部件(9)的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件(23)交換查詢數(shù)據(jù)分組，以確定該網(wǎng)絡(luò)部件(9)是否在發(fā)揮作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件(23)在經(jīng)過預(yù)定數(shù)量的預(yù)定時(shí)間間隔之后沒有接收到查詢數(shù)據(jù)分組，則該另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件(23)產(chǎn)生應(yīng)用故障信號(hào)。
10.一種用于在網(wǎng)絡(luò)(4)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備(1)的裝置，具有-物理位傳輸層的第一傳輸裝置(6)，其中該傳輸裝置(6)通過設(shè)置在該第一傳輸裝置(6)和網(wǎng)絡(luò)部件(9)之間的第一連接介質(zhì)(8)與該網(wǎng)絡(luò)部件(9)連接，并且在自動(dòng)監(jiān)控通過連接介質(zhì)(8)至該網(wǎng)絡(luò)部件(9)的連接時(shí)，如果至該網(wǎng)絡(luò)部件(9)沒有或有一個(gè)錯(cuò)誤的物理連接時(shí)，則產(chǎn)生故障信號(hào)；-在該物理位傳輸層中的另一個(gè)傳輸裝置(7)，其中該另一個(gè)傳輸裝置(7)通過另一個(gè)連接介質(zhì)(10)與網(wǎng)絡(luò)(4)連接；以及-與該傳輸裝置(6)和另一個(gè)傳輸裝置(7)連接的控制裝置(5)，該控制裝置(5)作為對(duì)故障信號(hào)的響應(yīng)抑制所述傳述裝置(6)，激活所述另一個(gè)傳輸裝置(7)，并且借助該另一個(gè)傳輸裝置(7)通過該另一個(gè)連接介質(zhì)(10)將故障電文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)(4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)部件(9)與所述第一連接介質(zhì)(8)和所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述另一個(gè)傳輸裝置(7)通過所述另一個(gè)連接介質(zhì)(10)與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件(11)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述傳輸裝置(6)、另一個(gè)傳輸裝置(7)和控制裝置(5)都設(shè)置在所述終端設(shè)備(1)的網(wǎng)卡(17)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述傳輸裝置(6)、另一個(gè)傳輸裝置(7)和控制裝置(5)都設(shè)置在一個(gè)與所述終端設(shè)備(1)連接的冗余開關(guān)(20)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述冗余開關(guān)(20)包括一個(gè)在物理位傳輸層中的附加傳輸裝置(31)，以便與所述終端設(shè)備(1)交換數(shù)據(jù)分組。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，其具有分析裝置(22)，用于分析要由所述終端設(shè)備(1)傳送到網(wǎng)絡(luò)(4)中的數(shù)據(jù)分組，確定介質(zhì)接入控制地址，并將該介質(zhì)接入控制地址添加到故障電文中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置(5)包括所述分析裝置(22)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置(5)是電可編程的邏輯裝置(ELPD)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置(5)包括所述介質(zhì)接入控制裝置(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)冗余地運(yùn)行終端設(shè)備的方法和裝置。該裝置包括物理位傳輸層的第一傳輸裝置(6)，其通過設(shè)置在該第一傳輸裝置(6)和網(wǎng)絡(luò)部件(9)之間的第一連接介質(zhì)(8)與該網(wǎng)絡(luò)部件(9)連接，并且如果至該網(wǎng)絡(luò)部件(9)沒有或有錯(cuò)誤的物理連接，則在自動(dòng)監(jiān)控通過連接介質(zhì)(8)至該網(wǎng)絡(luò)部件(9)的連接時(shí)產(chǎn)生故障信號(hào)；在該物理位傳輸層中的另一傳輸裝置(7)，其通過另一連接介質(zhì)(10)與網(wǎng)絡(luò)(4)連接；與該傳輸裝置(6)和另一傳輸裝置(7)連接的控制裝置(5)，其用于抑制所述傳述裝置(6)作為對(duì)故障信號(hào)的響應(yīng)，激活該另一傳輸裝置(7)，并且借助該另一傳輸裝置(7)通過該另一連接介質(zhì)(1)將故障電文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)(4)。此外還公開了一種用于運(yùn)行該裝置的方法。
文檔編號(hào)G06F11/20GK1745534SQ200380109534
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日
發(fā)明者克萊門斯·霍加, 魯?shù)婪颉つ崽?申請(qǐng)人:西門子公司