[發明專利]網絡設備、網絡裝置和用于運行網絡裝置的方法

有效

• 申請號: 201310208370.X
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103454992A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: M.阿姆布魯斯特;L.菲格;J.里德爾;T.施密德;A.齊爾克勒
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;劉春元

技術領域

本發明涉及網絡設備、網絡裝置和用于運行網絡裝置的方法。該網絡設備和網絡裝置尤其適合于交換式網絡環境，例如以太網環境。本發明用于構建安全的數據網絡。

背景技術

通信網絡越來越廣泛地應用于復雜的技術系統的測量、控制和調節。例如，越來越多地在機動車中采用網絡以構造機動車控制系統。在相應復雜和與安全相關的技術系統中，對作為網絡設備設置的控制元件的可用性提出了高要求。在諸如傳感器或控制設備的單個部件失效時，這不允許導致整個系統的失效。諸如線控轉向（Steer-by-Wire）系統的電傳線控（Drive-by-Wire）系統是特別安全相關的，在這樣的系統中電動機式地經由傳感器設備、控制設備和激勵器設備的網絡耦合將方向盤位置轉換為車輪位置。

在過去采用特別關鍵部件的冗余實施，使得在故障情況下相應的備份或冗余部件可以接管相應的任務。在多個冗余部件的情況下，必須確保兩個或多個控制設備中只有一個承擔相應的管轄權。此外不允許針對相同的控制功能形成矛盾的控制指令。因此需要所有的控制部件在該網絡中具有相同的信息或數據。

由此必須識別出不一致數據形式的故障，這些數據例如在經由所使用的網絡進行數據傳輸的情況下可能遭到破壞。廣泛傳播的標準網絡環境基于以太網協議。以太網基礎設施的使用具有以下優點，即可以使用標準化的網絡設備和方法。但是在過去還使用專用數據總線，以便將具有內部冗余、也就是具有雙重所設計的功能的控制部件相互關聯（verknü-fpen）。

此外還可能的是，在該網絡中采用的節點是有缺陷的。已知例如其中網絡設備以高的頻率將不包含對于其它控制設備來說可用的數據的數據發送到該網絡中的故障類型。人們也將其稱為“饒舌錯（Babbling?Idiot）”。于是該網絡基礎設施可能受到高的數據速率的負擔，使得真正的控制或傳感器數據不再能夠在還工作的網絡設備之間交換。期望尤其是在安全相關的網絡中應付這樣的故障行為并且適當地處理當前的數據，以保證在該網絡中未被涉及的設備的可靠運行。

在過去建議如下方法，其中預定通信伙伴之間的數據交換收到帶寬限制。但是有缺陷的網絡節點也可以產生具有不切實際的地址數據的數據分組，這在決定性的帶寬限制的范圍中不能在每一個網絡拓撲結構中、尤其是不能在環形網絡拓撲結構中得到令人滿意的處理。

此外已知基于網絡節點的彼此同步通信的方法。在此，為預定通信伙伴之間的數據交換定義特定的時隙。這樣的時隙方法要求費事的同步和專用的硬件設備。

因此期望提供這樣的網絡設備，其在網絡裝置或通信網絡中單個地或者在與多個一起采用時盡可能魯棒地工作在故障狀況中。

發明內容

因此本發明的任務是提供改進的網絡設備、網絡裝置和/或用于運行網絡裝置或通信網絡的方法。

據此，建議一種用于通信網絡的網絡設備，該網絡設備具有第一控制設備、第二控制設備、分配給第一控制設備的第一物理端口和分配給第二控制設備的第二物理端口。在此第一和第二物理端口被設計為接收來自傳輸介質的數據并且發送數據。該網絡設備被設計為，將第一控制設備的發送數據從第一控制設備的內部發送連接端經由第一物理端口耦合到所述傳輸介質中并且將到達第二物理端口的接收數據傳導至第一控制設備的內部接收連接端。

用于通信網絡的網絡設備的一種替換實施方式包括第一控制設備、第二控制設備、分配給第一控制設備的第一物理端口和分配給第二控制設備的第二物理端口，其中第一和第二物理端口被設計為接收來自傳輸介質的數據并且發送數據。該網絡設備被設計為，將到達第一物理端口的接收數據傳導至第一控制設備的內部接收連接端并且將第一控制設備的發送數據從第一控制設備的內部發送連接端經由第二物理端口耦合到所述傳輸介質中。

網絡設備例如可以是傳感器設備或激勵器設備。作為傳感器設備可以考慮轉速傳感器、剎車控制設備或開關控制設備。還可以采用例如實現電傳線控的控制設備作為網絡設備。在此，例如轉向或加速脈沖電子地經由該網絡傳遞給相應的激勵器，從而開始機動車的期望反應。第一和第二控制設備一般適用于產生由傳感器或控制算法使用或產生的數據。

網絡設備優選分別實施為單個的FPGA、ASIC、IC芯片或固定連線的微電路。還可以考慮分別實現該控制裝置和具有物理端口的交換機的芯片的實施方式。也可以制作包括CPU、交換機和具有插拔連接的端口的模塊。

作為設置在網絡設備中的控制設備例如考慮CPU、微處理器或還有其它可編程電路。作為控制設備還可以理解為傳感器或激勵器設備。