ES2225487T3 - Red con propiedades de redundancia asi como abonado de la red, especialmente un aparato de campo, para una red de este tipo. - Google Patents
Red con propiedades de redundancia asi como abonado de la red, especialmente un aparato de campo, para una red de este tipo.Info
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Abstract
Red con propiedades de redundancia, que cumple una especificación Ethernet y que contiene al menos dos series formadas por varios abonados de la red (100... 107; 110... 117), que están conectados entre sí a través de al menos dos canales de comunicación, solamente uno primero de los cuales está activo y el segundo está desactivado, configurada de tal manera que los abonados de la red son sensores y/o accionadores, de modo que el primer canal de comunicación se forma a través de una conexión de un puerto del primer abonado de la red (103), que está dispuesto en la primera serie, con un puerto de un segundo abonado de la red (110), que está dispuesto en la segunda serie, y de tal forma que el segundo canal de comunicación se forma a través de una conexión de un puerto de un tercer abonado de la red (104), que está dispuesto en la primera serie, con un puerto de un cuarto abonado de la red (117), que está dispuesto en la segunda serie, caracterizada porque el primer abonado de la red (103) está configurado de tal forma que, cuando el primer canal de comunicación está libre de interrupción, emite de forma cíclica telegramas de aviso, los llamados telegramas de selección del puerto, a los abonados de la red (100... 107), que están dispuestos en la primera serie y porque el tercer abonado de la red (104) está configurado de tal forma que evalúa los telegramas de selección del puerto para la supervisión de que el primer canal de comunicación está libre de interrupción y en el caso de una interrupción del primer canal de comunicación, desplaza el segundo canal de comunicación al estado activo.
Description
Red con propiedades de redundancia así como
abonado de la red, especialmente un aparato de campo, para una red
de este tipo.
La invención se refiere a una red según el
preámbulo de la reivindicación 1 así como a un abonado de la red,
especialmente un aparato de campo, para una red de este tipo.
Una red de este tipo se conoce a partir de la
publicación de Siemens "Industrial Ethernet with Switching and
Fast Ethernet Technology" Basic Information 10/98, Nº de pedido
6ZB5530-1AH02-0BA0. Allí se
describe un llamado Módulo de Conmutación Óptica (OSM) con varios
puertos para la conexión de otros componentes de la red. Para el
establecimiento de una red de Ethernet o de
Fast-Ethernet se conectan, por ejemplo, terminales
en los puertos y de esta manera están conectados entre sí a través
del OSM. Varios OSM se pueden conectar en una estructura lineal para
formar una serie. Se forma un anillo óptico cuando los dos extremos
de las líneas están conectados en un Gestor de Redundancia Óptica
(ORM). A través de telegramas de prueba, que el ORM alimenta a los
dos extremos de la línea, se verifica si existe una interrupción
dentro de la serie. En el caso libre de error, es decir, cuando la
serie no está interrumpida, el ORM separa los dos extremos de las
líneas y en el caso de error se conectan los dos extremos de las
líneas entre sí a través del ORM. Además, en la publicación
mencionada anteriormente se describe una red, que contiene varias
series de este tipo, que están conectadas en cada caso a través de
un ORM para formar un anillo óptico cerrado. Dos anillos ópticos
están acoplados entre sí a través de dos OSM. Los dos OSM conectados
entre los anillos ópticos forman en cada caso un canal de
comunicación, uno de los cuales está conectado activo y el otro está
conectado en el modo Standby. Los dos OSM intercambian sus
informaciones de estado a través de puertos Standby especiales, que
están conectados entre sí a través de cables. Si falla la
comunicación a través del OSM activo, entonces el OSM redundante
libera su canal de comunicación, es decir, que conmuta desde el modo
Standby al modo activo. De esta manera se consigue un tiempo de
reconfiguración comparativamente corto. De este modo se impide que
los errores físicos, las interferencias electromagnéticas
transitorias, las ampliaciones de la red y una substitución de
componentes perjudiquen la comunicación entre los componentes de la
red. En este caso, es un inconveniente que son necesarios dos
aparatos adicionales para la comunicación redundante de dos anillos
ópticos, que deben conectarse entre sí, además, por medio de cables.
Se conocen redes similares con gestión de redundancia a partir de
las publicaciones EP-A-0 403 763 y
EP-A-0 560 122.
La invención tiene el cometido de crear una red
con propiedades de redundancia, que se caracteriza por un tiempo de
reconfiguración corto y que requiere un gasto reducido.
Para la solución de este cometido, la nueva red
del tipo mencionado al principio presenta las características
indicadas en la parte de caracterización de la reivindicación 1. Un
abonado de la red para una red de este tipo así como las
configuraciones ventajosas de la invención se describen en la
reivindicación 6 o bien en las reivindicaciones dependientes.
La invención tiene la ventaja de que para el
acoplamiento de dos series no son necesarios aparatos adicionales.
De esta manera, la red se puede realizar con un coste
considerablemente favorable.
Para el diseño redundante del canal de canal de
comunicación entre dos series no es necesario ningún gasto de
hardware adicional, especialmente para cables, cuando el tercer
abonado de la red evalúa para la supervisión del primer canal de
comunicación telegramas de aviso, los llamados telegramas de
selección de puerto, que el primer abonado de la red emite
cíclicamente a los abonados de la red, cuando el canal de
comunicación está libre de interrupciones, los cuales están
dispuestos en la primera serie.
De una manera ventajosa, se puede conseguir un
número máximo reducido de los aparatos a recorrer para el tráfico de
telegramas que exceden las series, cuando de dos canales de
comunicación preparados para el funcionamiento, se conecta de forma
activa aquel canal de comunicación, que se forma a través de la
comunicación de un puerto de un abonado de la red, que está
dispuesto en la primera serie a distancia muy reducida del centro de
la serie, con un puerto de un abonado de la red, que está dispuesto
en la segunda serie. Se puede solucionar de una manera sencilla un
conflicto que se plantea cuando existe la misma distancia entre dos
abonados de la red, a través de la priorización según las
direcciones de los aparatos, por ejemplo dando prioridad al abonado
de la red con la dirección más pequeña del aparato.
Una red se caracteriza por una gran libertad con
respecto a la conexión de abonados. También se pueden realizar
estructuras tridimensionales. A tal fin, por ejemplo, la primera
serie está conectada a través de al menos un tercer canal de
comunicación con una tercera serie. La segunda serie está conectada
directa o indirectamente a través de una vía de comunicación en la
tercera serie, que no pasa sobre el abonado de la red de la primera
serie, de manera que en el estado activo de todos los canales de
comunicación de la red, existiría un bucle. Al mismo tiempo, los
abonados de la red están configurados de tal forma que aseguran a
través del intercambio de telegramas de configuración, que la red
esté libre de bucles con relación a la comunicación y cada abonado
de la red está conectado con cualquier otro abonado de la red
exactamente a través de una vía de comunicación activa, es decir,
una vía de comunicación, que incluye solamente canales de
comunicación, que se encuentran en el estado activo. Puesto que las
vías de transmisión redundantes presentes en los bucles son
administradas a través de telegramas de configuración, no es
necesario ningún hardware adicional para la administración.
Para el establecimiento de la ausencia de bucles
de la red se puede ejecutar de una manera ventajosa el algoritmo
probado del procedimiento "Spanning Tree", en el que cada serie
se considera como abonado virtual de la red y cada puerto preparado
para el funcionamiento de un abonado de la red de una serie, a
través de cuya conexión con un puerto preparado para el
funcionamiento de un abonado de la red de otra serie se forma un
canal de comunicación preparado para el funcionamiento, se considera
como un puerto preparado para el funcionamiento del abonado virtual
de la red.
Si se conectan entre sí los dos extremos de las
líneas de una serie por medio de un abonado de la red, entonces se
obtiene a partir de ello una topología de la red en forma de anillo.
El abonado de la red en un extremo de la línea tiene la función de
un gestor de redundancia, que está configurado en el caso libre de
error, es decir, cuando no está presente ninguna interrupción dentro
de las series, para separar los dos extremos de la línea y en el
caso de error, para conectar los dos extremos de las líneas entre
sí. Dentro de una serie se posibilita de una manera ventajosa una
eliminación rápida de un error producido y, por lo tanto, se eleva
la disponibilidad de la red. Un anillo redundante de este tipo, que
presenta en cualquier instante de funcionamiento con respecto a la
comunicación una topología de la red de forma lineal, se designa
igualmente como serie, puesto que solamente se diferencia de ésta
con respecto a la redundancia.
Los abonados de la red, especialmente los
aparatos de campo, con cuatro puertos para la conexión de otros
componentes de la red y con una interfaz, una llamada interfaz de
microprocesador, para la conexión de los puertos con un bus de
procesador interno del abonado así como con una unidad de control,
un llamado control de conmutador para la desviación del camino de
los telegramas entre los puertos y la interfaz del microprocesador
tienen la ventaja de que se pueden conectar de la manera conocida
por el usuario de buses de campo en una estructura lineal. Se
suprime un conmutador separado, como sería necesario en una
estructura en forma de estrella. Especialmente en el caso de una red
según la especificación de Ethernet, de
Fast-Ethernet o de Gigabit-Ethernet
se posibilita a través de la invención la formación de una red de
mayor dilatación, puesto que solamente la distancia entre dos
componentes de la red no puede exceder determinados límites, pero la
longitud de la estructura lineal es ilimitada. Además, la
integración de funciones de conmutador en el abonado de la red tiene
la ventaja de que especialmente en Ethernet se puede desactivar el
control de acceso CSMA/CD y la red recibe un comportamiento
determinista. De esta manera se amplía el campo de aplicación de los
abonados de la red y de la red a casos de aplicación, en los que se
requiere el comportamiento en tiempo real. En los abonados de la red
están previstos cuatro puertos para la conexión de otros componentes
de la red. Los abonados se pueden conectar para formar una
estructura bi o tridimensional de la red, puesto que en estos dos
puertos para la incorporación del abonado de la red en una línea se
pueden utilizar otros dos para la conexión de la línea con otra
línea.
Una realización de las interfaces ejecutadas a
través de los puertos según la especificación Ethernet o bien
Fast-Ethernet tiene la ventaja de que en la
realización, por ejemplo, de un bus de campo con tales componentes
de la red se puede acceder a conocimientos tecnológicos que están
presentes ya por otros campos. De esta manera se obtiene una red
continua para el plano de oficina, de guía, de célula y de campo,
que posibilita un acceso transparente a datos discrecionales. No es
necesaria de una manera ventajosa una puerta de acceso para el
acoplamiento de zonas de la red con diferente física y diferentes
protocolos. Además, las redes sobre la base de la especificación de
Ethernet se caracterizan por una alta capacidad de potencia de la
transmisión de datos. Ofrecen ventajas a través de una tecnología y
componentes ampliamente disponibles, que están presentes en números
elevados. Es posible conectar un número alto de abonados de la red a
una red. A través de la invención se combinan las ventajas de la
estructura lineal o estructura de bus de la red, favorecida en la
zona de campo, por ejemplo la ventaja de una conexión sencilla de
los abonados, con las ventajas mencionadas anteriormente de redes
sobre la base de la especificación de Ethernet según IEEE 802.3. Las
funciones de conmutador integradas en los abonados de la red asumen
la función de un componente de la red instalado por separado hasta
ahora, por ejemplo de un conmutador, que se suprime de esta
manera.
Se consigue otra mejora en aplicaciones en la
técnica de automatización, especialmente en el caso de empleo en
aplicaciones críticas de tiempo, cuando la unidad de control de la
función de conmutador está configurada de tal forma que se evalúa
una prioridad de transmisión de los telegramas a enviar y se
transmiten los telegramas con alta prioridad antes que los
telegramas con prioridad más reducida.
Un microprocesador para la corrección de un reloj
interno con la ayuda de informaciones de la hora recibidas en
telegramas tiene la ventaja de que diferentes abonados de la red
pueden realizar acciones sincronizadas.
Con la ayuda de los dibujos, en los que están
representados ejemplos de realización de la invención, se explican
en detalle a continuación la invención así como configuraciones y
ventajas.
En este caso:
La figura 1 muestra una estructura de la
comunicación de una instalación técnica de automatización.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de una
interfaz de un abonado de la red.
La figura 3 muestra un circuito en serie de
abonados de la red con topología de la red de forma lineal.
La figura 4 muestra un circuito en serie de
abonados de la red con dos canales de comunicaciones.
La figura 5 muestra una conexión bidimensional de
abonados de la red.
La figura 6 muestra una conexión bidimensional
con diseño redundante.
La figura 7 muestra una red bidimensional después
de haber realizado la administración de la redundancia.
La figura 8 muestra una red tridimensional
después de haber realizado la administración de la redundancia.
La figura 9 muestra la estructura de principio de
un telegrama y
La figura 10 muestra la estructura de una lista
de encargos.
La figura 1 muestra la constitución de una
estructura de comunicaciones en una instalación técnica de
automatización. La comunicación se realiza, en general, sobre el
plano de guía, el plano de la célula y el plano del campo a través
de una red, cuya transmisión de datos cumple la Norma de
Fast-Ethernet según IEEE 802.3u. En el plano del
campo, están conectados en forma de bus un sensor 1, por ejemplo un
convertidor de la medición de la presión, un sensor 2, aquí un
convertidor de la medición del caudal de ultrasonido, un accionador
3, una válvula de regulación para el ajuste de un caudal, y un
control 4 programable con memoria con líneas de parejas trenzadas 5,
6 y 7, respectivamente. El control 4 programable con memoria forma
junto con los dos sensores 1 y 2 así como junto con el accionador 4
un circuito de regulación, en el que se predetermina la posición de
la válvula de regulación en función de los valores de medición del
convertidor de medición de la presión así como del convertidor de
caudal. El control 4 programable con memoria está conectado a través
de una línea de pareja trenzada 8 en un conmutador 9. Con el
conmutador 9 están conectados, además, en una topología en forma de
estrella, un ordenador celular 10, un ordenador de guía 11 así como
una pared cortafuegos 12, con la que se realiza un acceso seguro a
Ethernet. Con una línea 13 están conectados otros ordenadores
celulares, no representados para mayor claridad, de células vecinas
de la instalación técnica de automatización en el conmutador 9. Con
la ayuda del ejemplo representado en la figura 1 se muestra
claramente sobre todo la ventaja de una alta transparencia de los
datos sobre todos los planos. Para el plano de guía, el plano de las
células y el plano de campo se utiliza la misma norma de
transmisión. En este caso, los aparatos de campos 1, 2 y 3 están
conectados con el control 4 programable con memoria de la manera
conocida por el usuario en una topología de forma lineal. Otra
ventaja es la posibilidad de aplicación general de direcciones
unitarias para los abonados individuales de la red. Se puede
suprimir una conversión de direcciones, como sería necesaria en el
caso de utilización de diferentes normas en los distintos planos, en
la nueva red y en los nuevos abonados de la red en una instalación
técnica de automatización.
La figura 2 muestra la estructura de principio de
la interfaz de comunicaciones de un abonado de la red, por ejemplo
el sensor 2 en la figura 1. No se representan, para mayor claridad,
las partes del circuito que son específicas de la aplicación, como
por ejemplo un elemento transductor
mecánico-eléctrico, una instalación para el
procesamiento previo de las señales y una alimentación de la
tensión. Las partes agrupadas en un rectángulo 20 se pueden
integrar en un ASIC (Circuito Integrado Específico de la
Aplicación). La comunicación con las partes del circuito de la red
de abonado, que son específicas de la aplicación, se realiza a
través de un bus de microprocesador 21, en el que están conectados
una RAM 22, un microprocesador 23 y una interfaz de microprocesador
25. Con líneas discontinuas se indica en la representación del
microprocesador 23 que la integración en el ASIC es opcional. Sus
funciones podrían ser asumidas por un procesador externo. El
cometido del microprocesador 23 es la ejecución de programas de
usuario y de funciones de comunicación, por ejemplo el desarrollo de
TCP/IP. Otro cometido puede ser la administración de listas de
emisión y de recepción de telegramas de diferente prioridad en la
RAM externa 22. El microprocesador 23 selecciona a partir de una
lista de emisión ex la RAM externa 22 un encargo y pone en marcha, a
través de una interfaz de microprocesador 25, un controlador DMA,
que se designa como control DMA 1, después de que ha registrado con
anterioridad en el controlador DMA 26 el número de los bytes de
datos a emitir y un puntero, que apunta sobre el byte de datos a
enviar. Si el encargo de emisión a través del controlador DMA 26 ha
sido transmitido totalmente a una memoria intermedia de transmisión
27, entonces el microprocesador 23 retira este encargo de emisión
fuera de la lista de emisión en la RAM 22 y procesa el siguiente
encargo de emisión, si la lista de emisión no está vacía y en la
memoria intermedia de transmisión 27 está disponible todavía espacio
libre en la
memoria.
memoria.
En el ASIC 20 están integrados, además, cuatro
controladores Ethernet 28, 29, 30 y 31. Cada uno de estos
controladores Ethernet registra los bytes de datos de un telegrama
recibido completamente a través de un multiplexor 32, un controlador
DMA 33, que se designa también como control DMA 2, y la interfaz del
microprocesador 25 en una lista de recepción en la RAM 22. El
microprocesador 23 accede a la lista de recepción y evalúa los datos
recibidos de acuerdo con un programa de aplicación.
La interfaz del microprocesador 25 forma la
interfaz esencial entre los controladores de Ethernet 28 ... 31 y el
bus del microprocesador 21. Controla o arbitra los accesos de
escritura y de lectura, que se llevan a cabo a través del
controlador DMA 33 o bien a través del controlador DMA 26 sobre la
RAM 22. Si existen solicitudes DMA al mismo tiempo desde ambos
controles DMS 26 y 33, entonces la interfaz del microprocesador 25
decide sobre los derechos de acceso de los dos canales DMA. A través
de la interfaz del microprocesador 25 se pueden escribir, además,
por medio del microprocesador 23 registros de parámetros 34, que son
necesarios para el funcionamiento de la interfaz de comunicación del
abonado de la red. Como ejemplos se mencionan un puntero sobre el
comienzo de la zona de alta prioridad de la memoria en una memoria
intermedia de transferencia de un controlador de Ethernet, un
puntero sobre el comienzo de la zona de alta prioridad de la memoria
en cada una de las memorias intermedias de recepción de los
controladores de Ethernet, un registro de los tipos de
funcionamiento para bits generales de control, una dirección de una
serie, a la que pertenece el abonado de la red, un tiempo de ciclo
para los llamados telegramas de selección de puerto y ajustes de
diferentes intervalos de tiempo de supervisión.
La memoria intermedia de transmisión 27 tiene un
tamaño de más de tres kilobytes y está dividida en una zona de la
memoria para telegramas de alta prioridad y una zona de la memoria
para telegramas de baja prioridad. La relación entre las dos zonas
se puede fijar por medio de parámetros. Las zonas de memoria de la
memoria intermedia de transmisión para datos de alta y baja
prioridad están realizadas en cada caso como memoria intermedia
anular. Se comienza con la emisión de los datos desde la memoria
intermedia de transmisión 27 a través de uno o varios controles de
Ethernet 28 ... 31 cuando el número de los bytes registrados de un
telegrama es mayor que el nivel de llenado que se puede fijar con
parámetros, o cuando un telegrama completo ha sido copiado desde la
RAM 22 en la memoria intermedia de transmisión 27 y está libre al
menos un controlador de Ethernet 28 ... 31 para la operación de
emisión.
Los controladores de Ethernet 28 ... 31 están
constituidos en cada caso idénticos. Su estructura se explica en
detalle en el ejemplo del control de Ethernet. Una instalación 40,
que se designa como control de transmisión, contiene un mecanismo de
control, que es responsable de la emisión de telegramas, de
repeticiones, de la interrupción de la emisión, etc. Forma la
interfaz entre el pulso de reloj de control interno y el pulso de
reloj de emisión. Para la memorización de una información de estado
de transmisión para telegramas de baja prioridad o de alta prioridad
está previsto en cada caso un registro de estado de transmisión en
la instalación 40. Cuando se ha emitido un telegrama libre de
errores a través del puerto, se genera una interrupción
correspondiente.
Una Interfaz Independiente de los Medios 41 (MII)
integra la subcapa MAC de la capa 2 de acuerdo con el modelo de
siete capas, es decir, la capa de enlace de los datos. Ésta forma
una interfaz con un módulo 36 para la transmisión física de los
datos. Además, la MII 41 contiene un Bloque de Función de
Transmisión 42 así como un Bloque de Función de Recepción 43.
Adicionalmente, en el Bloque de Control MAC no representado en la
figura 2 están integrados un filtro de direcciones, un contador
estadístico y una interfaz Host. A través de la Interfaz
Independiente de los Medios se pueden transmitir datos de control y
de configuración al módulo 36 y se pueden leer informaciones de
estado desde éste. Las funciones individuales del Bloque de Función
de Transmisión 42 son: reproducción de los bytes a emitir,
reconocimiento de colisiones en el modo semidúplex y ejecución de un
algoritmo Back-Off, puesta a disposición de
informaciones de estado de transmisión en la instalación 40 al
término de un proceso de emisión, mantenimiento del tiempo de
descanso Inter-Packet-Gap (IPG)
entre dos telegramas, complemento de los datos de emisión con un
preámbulo, un Delimitador del Comienzo del Cuadro (SFD) y una
Palabra de Control de Redundancia Cíclica (CRC), relleno de un
telegrama con bytes de relleno, si la longitud del telegrama fuese
< 60 bytes, e interrupción de un proceso de emisión, a
demanda.
El Bloque de Función de Recepción 43 pone los
bytes recibidos a la disposición de una instalación 44, que se
designa como Control de recepción. El Bloque de Función de Recepción
43 reconoce el Delimitador del Comienzo del Cuadro y un cuadro VLAN.
Verifica el campo de longitudes y la palabra CRC en los telegramas.
Al término del proceso de recepción se ponen a disposición
informaciones de estado de recepción de la instalación 44. El bloque
43 reconoce y retira en los telegramas el preámbulo y el Delimitador
del Comienzo del Cuadro. Si espacio libre de memoria en una memoria
intermedia de recepción 45 del controlador de Ethernet 28 en el modo
totalmente dúplex no alcanza un valor umbral predeterminado,
entonces el Bloque de Control MAC emite un telegrama de control de
pausa para el control del flujo a través del módulo 36. Este
telegrama induce al abonado de la red conectado a no emitir
telegramas de datos al controlador de Ethernet 28 hasta que ha
expirado el intervalo de tiempo emitido con el telegrama de control
de pausa. El filtro de direcciones lleva a cabo un filtrado del
telegrama de acuerdo con las direcciones de Unicast, Multicast y
Broadcast. A tal fin. Se compara la dirección de destino (DA)
recibida en un telegrama con las direcciones de filtro. Los
contadores estadísticos memorizan informaciones estadísticas sobre
operaciones de emisión y de recepción. La interfaz Host permite el
acceso a registros de parámetros y contadores estadísticos del
controlador de Ethernet 28 a través de los abonados de la red
adyacentes respectivos.
La instalación 44 contiene un mecanismo de
control, que es responsable de la recepción de telegramas. Forma la
interfaz entre el pulso de reloj interno del controlador de Ethernet
28 y el pulso de reloj de recepción.
La memoria intermedia 45 tiene un tamaños de más
de 3 Kilobytes. Está dividida en una zona de memoria para telegramas
de alta prioridad y en una zona de memoria para telegramas de baja
prioridad. La relación entre las dos zonas de la memoria se puede
fijar con parámetros. Las zonas de la memoria están realizadas en
cada caso como memoria intermedia anular.
El controlador DMA 33 controla la transferencia
DMA desde una de las memorias intermedias de recepción en los
controladores de Ethernet 28 ... 31 hasta la RAM 22. El
transferencia DMA comienza cuando en una de las memorias intermedias
de recepción, por ejemplo en la memoria intermedia de recepción 45,
el número de los bytes de datos recibidos ha alcanzado un nivel de
llenado mínimo que se puede fijar con parámetros o cuando ha sido
recibido totalmente un telegrama. Al mismo tiempo, esta memoria
intermedia de recepción debe estar seleccionada por un módulo 46,
que se designa como control de conmutador, para la transferencia
DMA.
Aguas arriba de la instalación 40 está conectado
un multiplexor 47, que es activado por una unidad de control 46, que
se designa como control del conmutador.
El control del conmutador 46 controla la
transmisión de datos entre los controladores de Ethernet 28 ... 31 y
la memorización de datos recibidos cuando están destinados para los
abonados respectivos de la red. Puesto que la aplicación de la
invención no está limitada a redes según la especificación de
Ethernet, se designan los controladores de Ethernet 28... 31 a
continuación también, en general, como Puerto 1, Puerto 2, Puerto 3
y Puerto 4, respectivamente. Los puertos que están liberados para la
transmisión de datos recibidos dependen de la estructura de la red,
en la que está incorporado el abonado. Como función del estado de
funcionamiento, de la estructura de la red, de la dirección de
destino recibida y de la prioridad de los telegramas, el control del
conmutador 46 controla las siguientes acciones:
- -
- Si la dirección de destino recibida es igual a una dirección propia de abonado, entonces se transmite el telegrama resido a través de la interfaz de microprocesador 25 a la RAM 22, sin transmitirlo a otros puertos,
- -
- Si se recibe en un puerto un telegrama de difusión, entonces se transmite el telegrama a la RAM 2 y se pone a la disposición de los otros puertos liberados para la emisión.
- -
- Si se recibe en un puerto un telegrama con una dirección Multicast, que coincide con una de las direcciones Multicast memorizadas en una tabla del filtro 48, entonces se transmite el telegrama a la RAM 22 y se pone a la disposición de los otros puertos liberados para la emisión.
- -
- Si la dirección de destino recibida es diferente de la dirección propia del abonado y de las direcciones Multicast, entonces se pone el telegrama a la disposición de los otros puertos liberados para la emisión, sin que sea memorizado para el procesamiento posterior.
- -
- En los telegramas con los llamados Bytes VLAN están disponibles, por ejemplo, ocho planos de prioridad. Si existen al mismo tiempo más telegramas para la emisión, entonces se fija la secuencia de emisión de los telegramas de acuerdo con su prioridad de transmisión.
- -
- En un estado de funcionamiento de Modo Monitor, se transmiten a la RAM 22 todos los telegramas que cumplen las condiciones de filtro establecidas en los parámetros.
- -
- La transmisión de los telegramas teniendo en cuenta un algoritmo Spanning-Tree modificado.
El control del conmutador 46 contiene todavía
otros parámetros, cuyos significados se explican todavía más
exactamente a continuación; una dirección en serie R_{R3}, que
corresponde a la serie conectada en el puerto 4, una dirección en
serie R_{R4}, que reproduce la dirección de la serie conectada en
el puerto 4, un número N_{R1} de los trayectos de la transmisión
hasta el puerto 1, un número N_{R2} de los trayectos de la
transmisión hasta el puerto 3, un valor |N_{R1} - N_{R2}|_{s}
del abonado respectivo de la red, un valor |N_{R1} -
N_{R2}|_{Emisor}, una dirección fuente A_{Emisor} de un
telegrama recibido, una dirección fuente A_{Almacenado} del
telegrama con el valor mínimo del importe |N_{R1} -
N_{R2}|_{min}, una combinación recibida óptima
(Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID)_{P3}, para el
puerto 3, una combinación óptima recibida
(Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID)_{P4}, para el
puerto 4, una combinación óptima recibida (Raíz_ID.Coste.
Transmisor_ID. Puerto_ID)_{R} de la serie, un contador de
intervalos de aviso para un tiempo de ciclo de telegramas de
selección del puerto, un contador de tiempo de expiración para un
intervalo de tiempo de expiración en el puerto 1, un contador de
tiempo de expiración para un intervalo de tiempo de expiración en el
puerto 2, un contador de tiempo de expiración para un intervalo de
tiempo de expiración en el puerto 3, un contador del tiempo activo
para un intervalo de tiempo, que comienza con la última recepción
de un telegrama de selección de puerto en el puerto 4, un contador
de envejecimiento de la combinación para un intervalo de tiempo
máximo, dentro del cual debe recibirse un telegrama de
reconfiguración, puesto que de lo contrario se borra la combinación
memorizada (Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID), un contador para
in intervalo de tiempo \Deltat_{\text{demoralínea}}, después
del cual un puerto 3 de una serie se conmuta de inactivo a activo,
que corresponde al tiempo de propagación del peor de los casos de un
telegrama de selección de puerto a través de la serie, y un contador
para un intervalo de tiempo \Deltat_{\text{demoralínea}},
después del cual un puerto es conmutado desde activo potencial a
activo y que corresponde al doble del tiempo de propagación del peor
de los casos de un telegrama de configuración a través de la
red.
En la Tabla de filtro 48 se pueden registrar por
el usuario direcciones de identificación Multicast y direcciones de
identificación LSAN virtuales, las llamadas direcciones VLAN. Un
telegrama Multicast o VLAN solamente es aceptado cuando la dirección
recibida coincide con una de las direcciones en la Tabla de filtro
48.
Una instalación 50 para el control de la
redundancia debe asegurar en una red que los errores físicos
reconocidos no perjudican la comunicación entre los componentes de
la red. Por una parte, existe redundancia dentro de cada serie
formada con abonados de la red. A tal fin, los abonados de la red
conectados en serie deben formar un anillo, que está abierto en un
lugar en el caso libre de interferencia, sin embargo se puede cerrar
en el caso de error. Por otra parte, es posible la redundancia con
varios canales de comunicación entre las series. A tal fin, una
serie de abonados de la red debe estar conectada a través de al
menos dos puertos con una serie adyacente. Siempre está activo
solamente un canal de comunicación entre dos series,
respectivamente, es decir, que solamente se intercambian telegramas
de datos a través de esta vía de comunicaciones. Si un canal de
comunicaciones activo entre dos series es reconocido como erróneo,
entonces éste es desactivado y se conmuta a otro canal de
comunicaciones. Para la realización de la redundancia se utilizan en
la instalación 50 un registro del tiempo de ciclo con un tiempo del
ciclo fijado con parámetros para telegramas de prueba, un contador
del tiempo de ciclo para la generación de un intervalo del tiempo de
ciclo, un mecanismo de control para una conmutación a un canal de
comunicación redundante y para una motivación de una emisión de los
llamados telegramas de enlace ascendente y de enlace descendente, un
registro de tiempo de ejecución en serie con un tiempo de transición
del peor de los casos fijado con parámetros de un telegrama a través
de una serie y un contador del tiempo de ejecución de la serie para
la generación de un tiempo de propagación de la serie.
A través de una instalación 51 para el control de
la interrupción, que se designa como control de la interrupción, se
comunican determinados acontecimientos al microprocesador 23. En
este caso, se trata esencialmente de avisos de telegramas emitidos o
recibidos y de avisos de errores. La instalación 51 contiene un
registro de solicitudes de interrupción, un registro de máscaras de
interrupción, un registro de interrupciones así como un registro de
reconocimiento de las interrupciones. En el registro de solicitudes
de interrupciones se memoriza cada acontecimiento. A través del
registro de máscaras de interrupciones se pueden suprimir
acontecimientos individuales. En el registro de interrupciones
solamente aparecen los acontecimientos que no son enmascarados por
el registro de máscaras de interrupción. En cambio, la entrada en el
registro de solicitudes de interrupciones es independiente de la
máscara de interrupción en el registro de máscaras de
interrupciones. Con un acceso de escritura al registro de
reconocimiento de interrupciones se pueden reponer bits en el
registro de solicitudes de interrupciones. Un módulo 52 contiene
funciones especiales de usuario, que deben integrarse en la interfaz
de comunicación del abonado de la red. Una función parcial está
realizada con un módulo 53 para la sincronización de la hora, otra
función parcial está realizada con un módulo 54 para la
equidistancia, que se explican en detalle más adelante. Para los
puertos 1 a 4 está previsto en cada caso un reloj de retraso 1 a 4
con un signo de referencia 57, 58, 59 y 60, respectivamente, que
calcula el tiempo de la transmisión entre el abonado respectivo de
la red y al abonado de la red conectado a través del puerto
respectivo. El reloj de retraso respectivo es utilizado también como
reloj del tiempo de transición (reloj DLZ) para el puerto
respectivo. Además, para cada puerto están previstos un reloj de
equidistancia, un reloj auxiliar para un tiempo de transmisión
\Deltat_{i} a través del puerto respectivo y un parámetro
\Deltat_{DLZ}, que corresponde a la suma de los tiempos de
transición en la dirección de emisión y en la dirección de recepción
y del tiempo de propagación de la línea entre la interfaz de
comunicación y el abonado de la red conectado a través del puerto
respectivo. Además, un reloj local 37 se encuentra en el abonado de
la red, cuya hora puede ser leída y regulada a través del bus del
microprocesador 21.
Una interfaz periférica en serie (SPI) integrada
55 es un sistema de bus en serie sencillo, pero de alta capacidad,
para la conexión de módulos periféricos, por ejemplo EEPROMs. Una
interfaz E/A integrada 56 es una interfaz paralela con 12 entradas y
salidas que pueden ser fijadas con parámetros. A través de esta
interfaz se pueden activar, por ejemplo, LEDs para la representación
del estado.
Cada puerto de la interfaz de comunicaciones
puede ser accionado con parámetros en el modo semidúplex o en el
modo dúplex completo. Mientras que en un puerto está ajustado el
modo semidúplex, en otro puerto puede estar fijado con parámetros al
mismo tiempo el modo dúplex completo. En modo dúplex completo se
pueden enviar y recibir al mismo tiempo telegramas. Esto no es
posible en el modo semidúplex. Un programa de aplicación específico
de la aplicación, que puede estar depositado, por ejemplo, en la RAM
22, registra datos a enviar en una lista de encargos en la RAM 22.
El controlador DMA 26 copia datos a partir de esta lista de encargos
en la memoria intermedia de transmisión 27. Los telegramas agrupados
son transmitidos a los controladores de Ethernet 28 ... 31
liberados. Si se plantea un conflicto de emisión, porque se
transmiten, controlados a través del control del conmutador 46,
precisamente otros telegramas a través de la interfaz de
comunicaciones, entonces la memoria intermedia de transmisión 27
debería poder memorizar telegramas de Ethernet completos. Se
comienza con la emisión de los datos desde la memoria intermedia de
transmisión 27 cuando se ha transmitido un número fijado con
parámetros de bytes de datos o un telegrama completo desde la RAM 22
a la memoria intermedia de transmisión 27 y al menos un controlador
de Ethernet está libre. El telegrama permanece memorizado en la
memoria intermedia de transmisión 27 hasta que ha sido enviado sobre
todos los controladores de Ethernet 28 ... 31 liberados. El número
de los bytes de datos de un telegrama, que deben estar memorizados
al menos en la memoria intermedia de transmisión 27, debe ser fijado
con parámetros, antes de que sea enviado, para que se garantice una
emisión ininterrumpida del telegrama. En otro caso, el telegrama es
recibido erróneamente por otros abonados de la red. Si están
memorizados en la memoria intermedia de transmisión telegramas de
diferente prioridad, entonces se transmiten los telegramas de
acuerdo con su prioridad de transmisión.
La figura 3 muestra un ejemplo de una conexión de
tres abonados de la red 61, 62 y 63 en estructura lineal. Para una
mejor claridad de la representación, los puertos 1 a 4 de la
interfaz de comunicaciones de los abonados de la red 61, 62 y 63
están divididos en las partes del circuito T1 a T4 para la dirección
de emisión y en las partes del circuito R1 a R4 para la dirección de
recepción. De esta manera, por ejemplo el puerto 2 se puede designar
también brevemente como puerto T2/R2. Para una estructura lineal se
conecta de la manera representada el puerto T2/R2 del abonado de la
red 61 con el puerto T1/T1 del abonado de la red 62 y el puerto
T2/R2 del abonado de la red 62 con el puerto T1/R1 del abonado de la
red 63. La transmisión de los datos se lleva a cabo en cada caso con
un cable de pareja trenzada para cada dirección de la transmisión.
Los puertos implicados se pueden accionar de esta manera en el modo
dúplex completo. En los puertos T3/R3 y T4/R4 abiertos en la figura
3 así como en el puerto T1/R1 del abonado de la red 61 o el puerto
T2/R2 del abonado de la red 63 se pueden conectar opcionalmente
terminales y, por lo tanto, se pueden acoplar en la red.
La figura 4 muestra una serie de abonados de la
red 70, 71, 72 y 73, que pueden intercambiar datos entre sí en cada
caso a través de dos canales de comunicaciones. Los canales de
comunicaciones se realizan en cada caso a través de una conexión del
puerto T2/R2 con el puerto T1/R1 del abonado de la red adyacente así
como del puerto T4/R4 con el puerto T3/R3 del abonado de la red
adyacente de la manera representada. De este modo, por ejemplo, se
puede establecer un canal de alta prioridad y un canal de baja
prioridad y se puede duplicar el caudal de datos. No tiene lugar un
intercambio de datos entre los canales de comunicaciones, es decir,
un telegrama recibida en la parte del circuito R1 solamente puede
ser transmitido -en caso necesario- desde la parte del circuito T2.
Ambos canales de comunicaciones son accionados en el modo dúplex
completo.
La figura 5 muestra un ejemplo para un circuito
bidimensional de los abonados de la red. Los abonados de la red 80,
81 y 82 están conectados de la manera ya descrita con la ayuda de la
figura 3 para formar una serie. Además, los abonados de la red 83,
84 y 85 forman una serie así como los abonados de la red 86, 87 y 88
forman una serie. En los puertos T4/R4 de los abonados de la red 80,
81 y 84 están conectados, respectivamente, los terminales 89, 90 y
91, en los puertos T3/R3 de los abonados de la red 83, 84 y 87 se
encuentran los terminales 92, 93 y 94, respectivamente. A través de
la conexión de los puertos T4/R4 del abonado de la red 82 con el
puerto T3TR3 del abonado de la red 85 está realizado un canal de
comunicación entre las series respectivas. De una manera
correspondiente, están formados dos canales de comunicación entre
los abonados de la red 83 y 86 así como entre los abonados de la red
85 y 88. Sin embargo, para que exista ausencia de bucles en la red,
solamente puede estar conectado activo siempre un canal de
comunicación en un instante.
A las series formadas por los abonados 80 a 82,
83 a 85 y 86 a 88 está asociada, respectivamente, una dirección de
serie unívoca R_{k}', que está depositada en un registro de
parámetros "dirección de series".
Para la ilustración del control de redundancia se
representa en la figura 6 otra red bidireccional. Ocho abonados 100
... 107, 110 ... 117, 120 ... 127 y 130 ... 137 están conectados en
una serie. Tanto las conexiones representadas con líneas
discontinuas como también las conexiones representadas con líneas
continuas entre los abonados de la red representan canales de
comunicación. No obstante, debe asegurarse que entre dos abonados
respectivos de la red solamente se utiliza en toda la red una única
vía de comunicación. En el caso de que sean posibles varias vías de
comunicaciones, aparecerían bucles, es decir, se multiplicarían y
circularían los telegramas. Para evitar tales situaciones, ha sido
desarrollado el algoritmo Spanning-Tree. Los
telegramas de datos solamente son recibidos por puertos, son
transmitidos a puertos y son enviados desde puertos, que están
contenidos en el Spanning-Tree. Los puertos
restantes están desactivados. Los canales de comunicación
desactivados están representados en la figura 6 con líneas
discontinuas, los canales de comunicación activados están
representados con líneas continuas. Para una redundancia dentro de
una serie se conectan entre sí los dos extremos de las líneas, por
ejemplo en los abonados de la red 100 y 107. En el caso libre de
error, se desactiva el canal de comunicación creado de esta manera,
en el caso de error se desplaza al estado activo. Esta redundancia
presupone una estructura de líneas no interrumpida. Puesto que el
algoritmo Spanning-Tree interrumpiría, dado el caso,
también una comunicación sobre los puertos T1/R1 y T2/R2, no se
puede aplicar sin cambios. A continuación se presenta un
procedimiento, que asegura una "ausencia de bucles" para una
red que está constituida por series interconectadas de abonados de
la red, sin tener que interrumpir una serie. A tal fin solamente se
desactivan -en caso necesario- los puertos T3/R3. Solamente puede
estar activado siempre un canal de comunicación, respectivamente,
entre dos series, es decir, que se intercambian telegramas de datos
a través de esta vía de comunicación. No se lleva a cabo ningún
intercambio de datos a través de las otras vías de comunicaciones.
La selección del único canal de comunicación activo entre dos series
respectivas se realiza con la ayuda de telegramas de selección de
puertos. En este caso, se trata de telegramas, que solamente se
transmiten dentro de una serie. No tiene lugar un intercambio entre
las series.
El cometido de estos telegramas de selección de
puertos es encontrar un abonado de la red, que está conectado a
través del puerto T3/R3 con una serie vecina y está alejado a ser
posible a la misma distancia de los dos extremos con respecto al
número de los abonados de la red, es decir, que tiene la distancia
mínima desde el centro de la serie. Estas propiedades definen el
único abonado de la red de la serie, que está conectado activo con
una serie adyacente a través del puerto T3/R3. Todas las otras
conexiones a través de los puertos T3/R3 de abonados de la red de la
misma serie con esta serie adyacente están desconectadas. No se
intercambian telegramas de datos a través de canales de comunicación
desactivados.
Los telegramas de selección de puertos se
caracterizan de una manera unívoca por una identificación en el
campo del tipo.
La figura 7 muestra el resultado del control de
redundancia en una red bidimensional en otro tipo de representación.
El número registrado en las casillas individuales corresponde a la
dirección respectiva del abonado de la red. El puerto T1/R1 se
encuentra en el lado izquierdo, el puerto T2/R2 se encuentra en el
lado derecho. El puerto T3/R3 se encuentra en el lado superior y el
puerto T4/R4 se encuentra en el lado inferior del abonado de la red.
A través de dos líneas paralelas continuas entre dos abonados está
representado, respectivamente, un canal de comunicación activo,
accionado en el modo dúplex completo. Los canales de comunicación
representados con dos líneas continuas están desactivados.
La zona de datos de los telegramas de selección
del puerto, que son recibidos a través del puerto T2/R2 por un
abonado de la red, contiene informaciones sobre el número N_{R2}
de los trayectos de transmisión entre el puerto T1/R1 del abonado de
la red en el margen "derecho" de la serie y el puerto T2/R2 del
abonado de la red respectivo y contiene el número N_{R1} del
abonado, que ha transmitido o bien enviado el último el telegrama de
selección del puerto recibido.
La zona de datos de telegramas de selección del
puerto, que son recibidos a través del puerto T1/R1, contiene el
número N_{R1} de los trayectos de transmisión entre el puerto
T2/R2 del abonado de la red en el margen "izquierdo" de la
serie y el puerto T1/R1 del abonado de la red respectivo así como el
número N_{R2}, que es válido para el abonado de la red, que ha
transmitido o enviado el último el telegrama de selección del puerto
recibido.
Independientemente del puerto a través del cual
fue recibido un telegrama de selección del puerto, contiene el valor
|N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} en el iniciador del telegrama de
selección del puerto recibido, la dirección de 16 bits
R_{k}(0 \leq k \leq p, p número de las series) de la
serie, a la que pertenece el iniciador del telegrama de selección
del puerto, y un bit válido V para el valor recibido de |N_{R1} -
N_{R2}|_{Iniciador} y para la dirección de la serie R_{k}. V =
0 significa que los valores recibidos no son válidos. Un telegrama
de selección del puerto de este tipo ha sido introducido en la serie
por un abonado de la red que no está conectado a través de un puerto
T3/R3 preparado para el funcionamiento con su serie adyacente. En el
caso de V = 1, los valores recibidos son válidos. El telegrama de
selección del puerto ha sido introducido en la serie por un abonado
de la red, que está conectado a través de un puerto T3/R3 preparado
para el funcionamiento con una serie adyacente. Una comunicación con
la serie adyacente está preparada para el funcionamiento, cuando
dentro de un intervalo de tiempo \Deltat _{timeout} (intervalo
Timeout) se recibe un telegrama de selección de puerto en el puerto
P3/R3. Esto sólo es posible cuando el puerto T3/R3 del abonado de la
red de la serie propia y el puerto T4/R4 del abonado de la red de la
serie adyacente, respectivamente, están en un estado de "paso de
enlace". En este estado, se pueden transmitir telegramas en ambas
direcciones.
En el estado estabilizado, en cada serie
solamente emite todavía de forma cíclica, es decir, en cada
intervalo de aviso \Deltat_{M}, telegramas de selección de
puertos, aquel abonado de la red que es el único que está conectado
activo a través del puerto T3/R3 con la serie siguiente. De esta
manera, se puede reconocer si esta comunicación de dos series está
todavía activa. A continuación se describe un procedimiento, según
el cual se puede determinar este abonado de la red:
- 1.
- Los abonados de la red envían adicionalmente telegramas de selección del puerto a transmitir o agrupados de forma automática a través de su puerto T3/R3.
- 2.
- A la recepción de un telegrama de selección del puerto a través del puerto T3/R3, cada abonado de la red reconoce si está conectado a través de este puerto con otra serie. Los abonados de la red colocan el bit V válido en uno cuando se ha recibido un telegrama de selección del puerto a través del puerto T3/R3.
- 3.
- Los telegramas de selección del puerto recibidos en el puerto T3/R3 son retornados inalterados al emisor. El abonado de la red memoriza previamente la dirección R_{n}, recibida con el telegrama de selección del puerto, de la serie conectada a través del puerto T3/R3.
- 4.
- Se asocia al puerto T3/R3 un contador de Timeout, que se incrementa con un pulso de reloj regulable. Cada telegrama de selección del puerto recibido en el puerto T3/R3 repone este contador. El abonado de la red coloca el bit válido V en cero, cuando no se recibe ningún telegrama de selección del puerto dentro de un intervalo de Timeout \Deltat _{timeout} que puede ser fijado con parámetros.
- 5.
- Los abonados de la red envían adicionalmente telegramas de selección del puerto a transmitir o agrupados de forma automática a través del puerto T4/R4.
- 6.
- A la recepción de un telegrama de selección del puerto a través del puerto T3/R3, cada abonado de la red reconoce que está conectado a través de este puerto con otra serie.
- 7.
- Los telegramas de selección del puerto recibidos en el puerto T4/R4 son retornados inalterados al emisor. El abonado de la red memoria previamente la dirección R_{n}, recibida con el telegrama de selección del puerto, de la serie conectada a través del puerto T3/R3.
- 8.
- Los abonados de la red envían telegramas de selección de puertos propios, es decir, agrupados de forma automática
- 8.1
- a través del puerto T1/R1 con N_{R2} = 1 y a través del puerto T2/R2 con N_{R1} = 1 durante la inicialización con el valor absoluto |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} = FFH y el bit válido V = 1, cuando ha sido recibido ya un telegrama de selección del puerto a través del puerto T3/R3, o el bit válido V = 0, cuando no ha sido recibido ningún telegrama de selección del puerto a través del puerto T3/R3.
- 8.2
- a través del puerto T1/R1 con N_{R2} = 1 y a través del puerto T2/R2 con (N_{R1} = 1) cuando dentro de un intervalo de tiempo \Deltat _{timeout} que puede ser fijado con parámetros no se ha recibido en el puerto T2/R2 ningún telegrama de selección del puerto o telegrama de datos. Se asocia al puerto T2/R2 un contador de Timeout, que se incrementa con un pulso de reloj regulable. Cada telegrama de selección del puerto o telegrama de datos recibido en el puerto T2/R2 repone este contador.
- 8.3
- a través del puerto T1/R1 con (N_{R2empf} + 1) y a través del puerto T2/R2 con (N_{R1} + 1), cuando en el puerto T2/R2 se recibe un telegrama de selección del puerto con el valor recibido N_{R2empf} distinto al valor memorizado de N_{R2}. Adicionalmente se memoriza N_{R2empf}.
- 8.4
- a través del puerto T2/R2 (N_{R1} + 1), cuando en el puerto T2/R2 se recibe un telegrama de selección del puerto con N _{R1ÚltimoEmisor} que es distinto de (N_{R1} + 1).
- 8.5
- a través del puerto T2/R2 con N_{R1} = 1 y a través del puerto T1/R1 con (N_{R2} + 1), cuando dentro de un intervalo de tiempo \Deltat_{timeout} en el puerto T1/R1 no se ha recibido ningún telegrama de selección del puerto o telegrama de datos. Se asocia al puerto T1/R1 un contador de Timeout, que se incrementa con un pulso de reloj regulable. Cada telegrama de selección del puerto o telegrama de datos recibido en el puerto T2/R2 repone este contador.
- 8.6
- A través del puerto T2/R2 con (N_{R1empf} + 1) y a través del puerto T1/R1 con (N_{R2} + 1), cuando en el puerto T1/R1 se recibe un telegrama de selección del puerto con el valor recibido N_{R1empf} distinto al valor memorizado de N_{R1}. Adicionalmente se memoriza N_{R2empf}.
- 8.7
- a través del puerto T1/R1 (N_{R2} + 1), cuando en el puerto T1/R1 se recibe un telegrama de selección del puerto con N _{R2ÚltimoEmisor} que es distinto de (N_{R2} + 1).
- 9.
- Abonados de la red que están conectados a través de un canal de comunicación preparado para el funcionamiento sobre el puerto T3/R3 en una serie y reciben un telegrama de selección del puerto con un bit válido V colocado en uno, y comparan |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} del telegrama de selección de puerto recibido con el valor |N_{R1} - N_{R2}|_{s} de la estación propia:
- 9.1
- Si |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} < |N_{R1} - N_{R2}|_{s}, entonces no se modifica |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} en el campo de datos del telegrama de selección de puerto durante la transmisión. El abonado de la red memorias |N_{R1} - N_{R2}|_{min} = |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} y coloca la dirección A_{Memorizada} = A_{Iniciador}. A_{Iniciador} es la dirección fuente del telegrama de selección de puerto recibida. El valor |N_{R1} - N_{R2}|_{s} es la distancia de la estación receptora respecto del centro de la serie.
- 9.2
- Si |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} = |N_{R1} - N_{R2}|_{s}, entonces se compara A_{Iniciador} con la dirección de la estación propia A_{s}:
- \quad
- En el caso de A_{Iniciador} < A_{s}, entonces se transmite el telegrama de selección de puerto sin modificación en el campo de datos con |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador}. El abonado de la red memoriza
- \quad
- |N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Memorizada} = A_{Iniciador}.
- \quad
- Si es A_{Iniciador}= A_{s}, entonces se elimina por filtración el telegrama de selección del puerto recibido, puesto que este caso solamente es posible si se produce un error.
- \quad
- Si es A_{Iniciador} > A_{s}, entonces se elimina por filtración el telegrama de selección del puerto recibido y se envía un telegrama de selección del puerto propio |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} colocado en |N_{R1} - N_{R2}|_{s} a través de los puertos T1/R1 y T2/R2. El abonado de la red memoriza
- \quad
- N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Memorizada} = A_{s}.
- 9.3
- Si N_{R1} - N_{R2}|_{min}> |N_{R1} - N_{R2}|_{s}, entonces se filtra el telegrama de selección del puerto recibido y se envía un telegrama de selección del puerto propio |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} colocado en |N_{R1} - N_{R2}|_{s} a través de los puertos T1/R1 y T2/R2. El abonado de la red memoriza
- \quad
- N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Memorizada} = A_{s}.
- 10.
- Los abonados de la red, que no están conectados o que están conectados a través de un canal de comunicación no preparado para el funcionamiento a través del puerto T3/R3 en otra serie y que reciben un telegrama de selección del puerto con un bit válido V = 1, transmiten el telegrama con el bit válido V recibido y el valor |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} dentro de la serie. El abonado de la red memoriza |N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} y A_{Memorizada} = A_{Iniciador}.
- 11.
- Los abonados de la red, que reciben un telegrama de selección de puerto con un bit válido V = 0, transmiten el telegrama con V = 0 y con el valor |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} dentro de la serie. Los valores memorizados de valor |N_{R1} - N_{R2}|_{min} y A_{Memorizada} permanecen inalterados.
- 12.
- Un puerto T3/R3 preparado para el funcionamiento se conecta activo cuando se memoriza |N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Memorizada}. Esto se aplica durante un periodo de tiempo \Deltat_{\text{demoralínea}}, que corresponde al menos al doble del tiempo de propagación del peor de los casos de un telegrama de selección del puerto a través de una serie.
- 13.
- Un puerto activo T3/R3 de un abonado de la red se desactiva cuando el abonado de la red no recibe dentro del intervalo Timeout \Deltat_{timeout} ningún programa de selección del puerto desde otra serie. Adicionalmente, se identifica el canal de comunicación a través del puerto T3/R3 hacia la otra serie como no preparado para el funcionamiento. Un puerto activo T3/R3 es desactivado igualmente cuando el abonado de la red recibe un telegrama de selección del puerto con |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador}< |N_{R1} - N_{R2}|_{s} o |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Iniciador} < A_{s}. Este abonado de la red memoriza los valores |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} y A_{Iniciador} recibidos y transmite el telegrama recibido. El canal de comunicación a través del puerto T3/R3 hacia la otra serie está preparado para el funcionamiento.
- 14.
- Los abonados de la red, que están conectados a través de un canal de comunicaciones preparado para el funcionamiento a través del puerto T3/R3 en otra serie, transmiten cíclicamente en cada intervalo de aviso \Deltat_{M} telegramas de selección de puerto propios
- 14.1
- a través del puerto T1/R1 con (N_{R2} + 1) y a través del puerto T2/R2 (N_{R1} + 1), cuando se desactiva un puerto T3/R3 activo, con |N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador} = FFH y bit válido V = 1, hasta que se recibe un telegrama de selección del puerto de otro abonado de la red;
- 14.2
- a través del puerto T1/R1 con (N_{R2} + 1) y a través del puerto T2/R2 (N_{R1} + 1), cuando dentro de un intervalo de tiempo \Deltat_{timeout} que se puede fijar con parámetros no se recibió en el puerto T1/R1 ni en el puerto T2/R2 un telegrama de selección del puerto o telegrama de datos desde el abonado de la red con el único canal de comunicación activo hacia la serie adyacente, es decir, con telegrama con la dirección fuente A_{Almacenada};
- 14.3
- a través del puerto T1/R1 con (N_{R2} + 1) y a través del puerto T2/R2 (N_{R1} + 1), cuando está memorizado |N_{R1} - N_{R2}|_{min}= |N_{R1} - N_{R2}|_{s} y A_{Iniciador} = A_{s}.
En el estado estabilizado del procedimiento, cada
abonado de la red de la serie conoce el abonado de la red, que está
conectado a través de un puerto T3/R3 con una serie adyacente y
tiene la distancia mínima con respecto al centro de la serie.
Solamente a través de este canal de comunicación activo se
intercambian telegramas de datos entre las dos series. Las
comunicaciones de los otros abonados de la red hacia la seguir
siguiente se desactivan. La figura 7 muestra una red en este estado
estabilizado.
Si, a diferencia de este ejemplo de realización,
el único canal de comunicación activo de una serie hacia la serie
adyacente debe estar en el borde de la serie, entonces hay que
substituir en el procedimiento descrito |N_{R1} -
N_{R2}|_{min} por |N_{R1} - N_{R2}|_{max} y |N_{R1} -
N_{R2}|_{Iniciador} < |N_{R1} - N_{R2}|_{s} por
|N_{R1} - N_{R2}|_{Iniciador}> |N_{R1} -
N_{R2}|_{s}.
La figura 8 muestra una red en estructura
tridimensional. En este caso, la disposición de los puertos en las
casillas individuales, que representan en cada caso un abonado de la
red con la dirección registrada, es la misma que en la
representación según la figura 7.También los canales de comunicación
están representados de la misma manera. En el caso de una estructura
tridimensional, con varios abonados de la red se forma en cada caso
una serie en estructura de forma lineal a través de la conexión de
los puertos T1/R1 y T2/R2. Varias de estas series son
interconectadas para formar una estructura tridimensional, como se
representa en la figura 8. A tal fin, entre dos series respectivas
debe estar presente al menos un canal de comunicación a través de
los puertos T3/R3 y T4/R4. Son admisibles varias vías de
comunicación entre dos series respectivas. En los puertos T3/R3 y
T4/R4 de los abonados de la red, que no se utilizan para canales de
comunicaciones entre series, se pueden conectar terminales. A cada
serie está asociada una dirección de serie unívoca R_{k}con 0
\leq k \leq p, donde p es el número de las series de la
estructura de la red seleccionada. Las direcciones de las series
respectivas están indicadas en el lado izquierdo de la figura 8
junto a la serie respectiva. En cada abonado de la red, en el
registro de parámetros "dirección de la serie" está memorizada
la dirección correspondiente de la serie. No obstante, debe estar
asegurado que entre dos abonados de la red opcionales solamente se
utilice en toda la red una única vía de comunicación. En el caso de
varias vías de comunicación aparecerían bucles, es decir, que
podrían multiplicarse y circular los telegramas. Para evitar los
bucles, se utilizan telegramas de selección del puerto en
combinación con un algoritmo Spanning-Tree
modificado.
A tal fin, se amplía la zona de datos de los
telegramas de selección del puerto con la dirección R_{n} de la
serie adyacente, en la que está conectado el puerto T3/R3 o el
puerto T4/R4 del abonado de la red, que ha reunido el telegrama.
El cometido de los telegramas de selección del
puerto ampliados con la dirección de la serie R_{n} de la serie
adyacente es hallar un abonado de la red que está conectado a través
del puerto T3/R3 con una serie con la dirección R_{n} y que está
distanciado a ser posible a la misma distancia con respecto al
número de los abonados de la red de ambos extremos de su serie, es
decir, que tiene la distancia mínima con respecto al centro de la
serie. Esto define el único abonado de la red de la serie, que está
conectado a través del puerto T3/R3 potencialmente activo con la
serie adyacente con la dirección R_{n}. El puerto T3/R3 es
conmutado de potencialmente activo a activo, cuando también el
algoritmo Spanning_Tree modificado conmuta este puerto activo.
Solamente se intercambian telegramas de datos entre las series a
través de canales de comunicación activos. Con el procedimiento
descrito anteriormente ya para la estructura de la red bidimensional
se puede hallar el abonado de la red, que tiene la distancia mínima
con respecto al centro de la serie y cuyo puerto T3/R3 está
conectado en la serie con la dirección R_{N}. Los telegramas de
selección del puerto aseguran que entre dos series conectadas
directamente entre sí a través de canales de comunicación, en
cualquier momento siempre solo un canal de comunicación es
potencialmente activo a través del puerto T3/R3. Para que se impidan
de una manera fiable también los bucles, que se conectan a través de
más de dos series, un procedimiento Spanning-Tree
modificado asegura que no aparezca ningún bucle a través de toda la
red tridimensional. El procedimiento Spanning-Tree
modificado se caracteriza porque cada serie se considera como
conmutador virtual, con los canales de comunicación potencialmente
activos a través de los puertos T3/R3 o a través de los puertos
T4/R4 hacia otras series como puertos del conmutador virtual, y
porque un canal de comunicación es potencialmente activo a través de
un puerto T4/R4, cuando está conectado en un puerto T3/R3
potencialmente activo de otra serie, que se considera igualmente
como conmutador virtual. Además, en telegramas de configuración se
prevén las siguientes entradas en el campo de datos:
- 1.
- Raíz_ID: Una dirección R_{R} de 64 bits del conmutador virtual, que se supone como "Raíz".
- 2.
- Transmisor_ID: Una dirección R_{T} de 64 bits del conmutador virtual, al que pertenece el abonado de la red emisor. Las direcciones R_{R} y R_{T} corresponden en cada caso a la dirección de la serie, que se considera como conmutador virtual.
- 3.
- Coste: Número mínimo de series que debe recorrer un telegrama desde un emisor hacia la Raíz_ID.
- 4.
- Puerto_ID: Una dirección P_{ID} de 16 bits del puerto, a través del cual el conmutador virtual emisor envía el telegrama de configuración. R_{PID} es igual a la dirección R_{N} de la serie, que está conectada en el puerto, a través del cual el conmutador virtual emite con el Transmisor_ID.
Con estas definiciones se puede aplicar el
algoritmo Spanning-Tree sobre una red de
conmutadores virtuales. Se basa en los telegramas de configuración
descritos, que son enviados y recibidos por conmutadores virtuales.
Solamente los puertos T3/R3 o T4/R4 potencialmente activos o activos
de una serie, es decir, de un conmutador virtual, evalúan los
telegramas de configuración recibidos. Los puertos T3/R3 o T4/R4
desactivados evalúan los telegramas de configuración y los filtran a
continuación. El procedimiento Spanning-Tree conmuta
los puertos T3/R3 o T4/R4 de potencialmente activo a activo, para
asegurar que entre dos abonados opcionales de la red solamente
existe una única vía de la comunicación y, por lo tanto, no aparecen
bucles. Los puertos T3/R3 o T4/T4 restantes permanecen
potencialmente activos o desactivados. Solamente a través de canales
de comunicación activos se intercambian telegramas de datos entre
las series.
Un conmutador virtual está preparado en sus
puertos constantemente para la recepción de telegramas de
configuración y memorizada para cada puerto el mensaje de
configuración con la "mejor" combinación de
Raíz_ID.Coste.
Transmisor_ ID.Puerto_ID. Se comparan para cada puerto no sólo las combinaciones recibidas, sino que se realiza una comparación también con la combinación, que enviaría el conmutador virtual a este puerto. Una combinación K1 es mejor que otra combinación K2, cuando
Transmisor_ ID.Puerto_ID. Se comparan para cada puerto no sólo las combinaciones recibidas, sino que se realiza una comparación también con la combinación, que enviaría el conmutador virtual a este puerto. Una combinación K1 es mejor que otra combinación K2, cuando
| 1. | Raíz_ID de K1 < Raíz_ID de K2, |
| 2. | Raíz_ID de K1 = Raíz_ID de K2 y |
| Coste de K1 < Coste de K2, | |
| 3. | Raíz_ID de K1 = Raíz_ID de K2 y |
| Coste de K1 = Coste de K2 y | |
| Transmisor_ID de K1 < Transmisor_ID de K2 o | |
| 4. | Raíz_ID de K1 = Raíz_ID de K2, |
| Coste de K1 = Coste de K2 y | |
| Transmisor_ID de K1 = Transmisor_ID de K2 y | |
| Puerto_ID de K1 < Puerto_ID de K2. |
El Puerto-Raíz de un conmutador
virtual es el puerto con la "mejor" combinación recibida
K_{R} = K_{E} = Raíz_ID.
Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID.
Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID.
El Puerto-Raíz es el puerto de un
conmutador virtual con la distancia más corta con respecto a
Raíz-ID.
La combinación del Puerto-Raíz se
comunica a través de telegramas de selección de puerto a todos los
abonados de la red del conmutador virtual. De esta manera, cada
abonado de la red poseer las informaciones necesarias para decidir
si un puerto se puede conmutar de potencialmente activo a activo. Un
puerto potencialmente activo se conmuta a activo cuando el
Raíz_ID.(Coste + 1). Transmisor_ID. Puerto_ID. del
Puerto-Raíz es "mejor" que el Raíz_ID.Coste.
Transmisor_ID.Puerto_ID del puerto considerado.
La condición, que conduce a la activación de un
puerto de un conmutador virtual, debe ser válida durante un periodo
de tiempo \Deltat_{demorared},que corresponde al menos a dos
veces el tiempo de propagación en el peor de los casos de un
telegrama de configuración a través de la red, antes de que se
active realmente el puerto respectivo. Solamente los telegramas de
configuración, que han sido recibidos desde el
Puerto-Raíz, son transmitidos a los puertos activos
del conmutador virtual. Los telegramas de configuración solamente se
envían o transmiten a través de puertos activos T3/R3. Por lo tanto,
los únicos receptores de estos telegramas son los puertos T4/R4
potencialmente activos de los conmutadores virtuales conectados.
Además, solamente se envían o transmiten telegramas de configuración
a través de los puertos activos T4/R4. Por lo tanto, los únicos
receptores de telegramas de este tipo son los puertos T3/R3
potencialmente activos de los conmutadores virtuales conectados. A
cada puerto de un conmutador virtual está asociado un llamado
contador de envejecimiento de la combinación. Este contador es
repuesto con cada telegrama de configuración recibido o transmitido
y es puesto en marcha de nuevo. El contador de envejecimiento de la
combinación solamente está activo, por lo tanto, cuando los puertos
de una serie son potencialmente activos o activos y se incrementa
con un ciclo de tiempo que se puede fijar con parámetros. Si el
contador de envejecimiento de la combinación alcanza el valor umbral
"edad máxima" que se puede fijar con parámetros cuando un
puerto es potencialmente activo o activo, entonces se borra y se
calcula de nuevo la combinación
Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID memorizada para este
puerto.
El intercambio de información dentro de un
conmutador virtual, es decir, dentro de una serie de abonados de la
red con estructura de forma lineal, se lleva a cabo con telegramas
de selección del puerto, que son similares a los telegramas de
selección del puerto descritos anteriormente de una red con
estructura bidimensional. La zona de datos del telegrama de
selección del puerto de una red con estructura tridimensional se
amplía, independientemente del puerto de recepción frente a la zona
de datos de los telegramas de selección del puerto para una red con
estructura bidimensional, con una dirección de 16 bits R_{n} del
conmutador virtual que está conectado a través del puerto T3/R3, es
decir, de la serie adyacente, cuya validez es indicada a través del
bit válido V ya descrito. En el caso de V = 0, también el valor
recibido de la dirección de la serie R_{n} es inválida. El
telegrama de selección del puerto ha sido alimentado desde un
abonado de la red al conmutador virtual, que está conectado a través
de un puerto T4/R4 preparado para el funcionamiento con el
conmutador virtual. En el caso de V = 1, esta dirección R_{n} es
válida. Adicionalmente, en la zona de datos del telegrama de
selección de puerto se inserta un bit potencialmente activo
P_{pA}. Este bit tiene dos significados en función del puerto de
recepción:
- 1.
- P_{pA} en telegramas de selección del puerto, que han sido recibidos en el puerto T4/R4, informa a los abonados de la red si el puerto T3/R3 del abonado de la red emisor del conmutador virtual conectado es potencialmente activo o activo (P_{pA} = 1) o está desactivado (P_{pA} = 0).
- 2.
- P_{pA} en los telegramas de selección del puerto, que fueron recibidos en el puerto T1/R1 o en el puerto T2/R2, informa a los abonados de la red si el puerto T4/R4 del iniciador del telegrama de selección del puerto es potencialmente activo o activo (P_{pA} = 1) o está desactivado (P_{pA} = 0).
Además, se amplía la zona de datos del telegrama
de selección del puerto con una dirección de 16 bits R_{i} del
conmutador virtual que está conectado a través del puerto T4/R4. El
valor de la dirección solamente es necesario cuando P_{pA} =
1.
Además, en los telegramas de selección del puerto
se transmite un valor de un reloj activo en el instante de la
emisión. El reloj activo mide el tiempo, que ha transcurrido desde
la última entrada de un telegrama de selección de puerto a través
del puerto T4/R4 con el bit potencialmente activo fijado, es decir,
con P_{pA} = 1. El valor del reloj activo solamente es válido
cuando es P_{pA} = 1.
Además, la zona de datos de telegramas de
selección del puerto para estructura de la red tridimensional
contiene la mejor combinación recibida para este puerto K_{E} =
Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID, que fue enviada o transmitida
en el campo de datos de un telegrama de configuración, desde una
serie conectada en un puerto T3/R3 o T4/R4 potencialmente activo o
activo, con la dirección R_{n} o R_{i}.
Además, se transmite la mejor combinación
conocida hasta ahora al puerto T3/R3 y T4/R4 potencialmente activo
o activo de la serie, es decir, del conmutador virtual, en el campo
de datos de telegramas de selección de puerto: K_{R} =
Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID.
Un abonado de la red, que recibe en un puerto
T4/R4 desactivado un telegrama de selección de puerto desde un
puerto T3/R3 potencialmente activo o activo, es decir, un telegrama
de selección de puerto con P_{pA} = 1, de otra serie, conmuta el
puerto T4/R4 a potencialmente activo o activo y emite un número de
telegramas de selección de puerto con P_{pA} = 1, que puede ser
fijado con parámetros.
A los puertos T4/R4 está asociado en cada caso un
reloj activo, que se incremente con un pulso de reloj regulable. El
reloj activo mide el tiempo desde la última entrada de un telegrama
de selección de puerto con el bit potencialmente activo fijado
P_{pA} = 1. Cada telegrama de selección de puerto recibido a
través del puerto T4/R4 con bit potencialmente activo P_{pA} = 1
fijado repone el reloj activo y lo pone en marcha de nuevo. Los
telegramas de selección de puerto recibidos con P_{pA} = 0.
reponen el reloj activo, sin poner en marcha de nuevo.
Un abonado de la red con un puerto T4/R4
potencialmente activo o activo desactiva este puerto cuando
- 1.
- se recibe a través del puerto T4/R4 un telegrama de selección del puerto con P_{pA} = 0,
- 2.
- se recibe a través del puerto T1/R1 o T2/R2 un telegrama de selección del puerto con P_{pA} = 1 y con un valor recibido del reloj activo, que es menor que el tiempo activo propio, siendo repuesto el reloj activo propio en este caso, sin ponerlo de nuevo en marcha, o
- 3.
- el tiempo medido por el reloj activo alcanza un valor máximo que se puede fijar con parámetros.
En el estado estabilizado, en cada conmutador
virtual, es decir, en cada serie, todos los abonados de la red con
una comunicación T3/R3 potencialmente activa emiten hacia una serie
adyacente, conectada a través de los puertos T3/R3 de una manera
cíclica en cada intervalo de aviso \Deltat_{M}, respectivamente,
un telegrama de selección del puerto a través de los puertos T1/R1
y T2/R2.
Adicionalmente, los siguientes abonados de la red
emiten en cada conmutador virtual un telegrama de selección del
puerto a través de los puertos T1/R1 y T2/R2:
- 1.
- cada abonado de la red durante la inicialización con K_{R} = K_{E} = dirección fuente.0.dirección fuente. Puerto_ID,
- 2.
- cada abonado de la red con un canal de comunicación potencialmente activo a través del puerto T3/R3 hacia una serie con la dirección R_{n}, cuando recibe un telegrama de reconfiguración a través del puerto T3/R3,
- 3.
- cada abonado de la red con un canal de comunicación potencialmente activo a través del puerto T4/R4 hacia una serie con la dirección R_{j}, cuando recibe un telegrama de reconfiguración a través del puerto T4/R4,
- 4.
- cada abonado de la red, en el que el contador de envejecimiento de la combinación de un puerto potencialmente activo o activo alcanza el valor umbral "edad máxima", siendo borradas las combinaciones K_{E} y K_{R} memorizadas para este puerto y siendo calculadas de nuevo y siendo enviado en primer lugar un telegrama de selección del puerto con K_{R} = K_{E} = dirección fuente.0.dirección fuente.Puerto_ID,
- 5.
- cada abonado de la red con un puerto potencialmente activo o activo, cuya combinación K_{R} memorizada es "mejor" que la combinación K_{R} en el telegrama de selección del puerto recibido, siendo borrada la combinación K_{R} memorizada para este puerto y siendo calculada de nuevo y siendo enviado un telegrama de selección del puerto con la mejor combinación recibida hasta ahora para este puerto
- K_{E}= Raíz_ID.Coste.Transmisor_ID.Puerto_ID y con
- K_{R} = min {KE, valor recibido de K_{R}}, y
- 6.
- cada abonado de la red, cuyo puerto T4/R4 es conmutado de desactivado a potencialmente activo o activo, envía un número de telegramas de selección del puerto con P_{pA} = 1 que puede ser fijado con parámetros.
Todos los receptores de un telegrama de selección
del puerto con un canal de comunicación desactivado hacia otra serie
memorizan los valores K_{E} y K_{R} emitidos desde el puerto
potencialmente activo o activo correspondiente del conmutador
virtual.
La figura 8 muestra el resultado de la aplicación
de los telegramas de selección del puerto en combinación con el
procedimiento Spanning-Tree modificado sobre cada
serie de la red tridimensional representada.
Una redundancia en la red debe asegurar que los
errores físicos, las interferencias electromagnéticas, las
ampliaciones de la red o una substitución de los componentes no
perjudican la comunicación entre los componentes de la red.
Condición previa para vello es no sólo un reconocimiento rápido de
los errores o de las modificaciones de la red y una reconfiguración
rápida de la red, sino también una zona de la red lo más pequeña
posible, que esté afectada durante el tiempo de reconfiguración por
las repercusiones del error o de la modificación de la red.
A través de la administración de la redundancia
es posible una redundancia dentro de cada serie de una red, con
respecto a los canales de comunicación entre dos series respectivas
conectadas entre sí, y una redundancia con respecto a toda la red.
En este caso, se garantiza una ausencia de bucles a través del
algoritmo Spanning-Tree modificado.
Este tipo de redundancia posibilita de una manera
ventajosa tiempos de reacción cortos con un gasto mínimo de hardware
y, por lo tanto, se puede realizar con un gasto reducido. Además, se
limita la zona de la red, que está afectada durante el tiempo de
reconfiguración por las repercusiones de un error o por una
configuración de la red.
Para garantizar la redundancia en una serie de
abonados de la red conectados de forma lineal, se forma un anillo,
como se representa en la figura 6 por ejemplo con los abonados de la
red 1000 ... 107. Un abonado de la red, por ejemplo el abonado de la
red 100, que se encuentra en un extremo de la serie, debe ser
accionado en el modo de redundancia. Tiene la función de un gestor
de la redundancia.
A través de la colocación de un bit de
redundancia en el registro de parámetros se conecta este abonado de
la red en el modo de redundancia. Para la verificación de la serie,
emite al puerto 1 de forma cíclica un telegrama de Ensayo1 con la
dirección MAC del puerto 1 como dirección fuente. El tiempo del
ciclo es, por ejemplo, 10 ms. En el puerto 2 se envía de forma
cíclica un telegrama Ensayo2 con la dirección MAC del puerto 2 como
dirección fuente. El tiempo del ciclo es igualmente, por ejemplo, 20
ms. El telegrama de Ensato2 es enviado desplazado en la medida de
medio tiempo del ciclo, por lo tanto 5 ms después del telegrama de
Ensayo1. Si no se interrumpe la serie, entonces los telegramas de
Ensayo1, enviados en el puerto 1, son recibidos de nuevo en el
puerto 2 y de la misma manera los telegramas de Ensayo2 en dirección
inversa. En este caso, el canal de comunicación entre los dos
puertos 1 y 2 está separado dentro del abonado de la red, que es
accionado como gestor de redundancia, de manera que son eliminados
por filtración todos los telegramas de datos recibidos en el puerto
2 y de los telegramas recibidos en el puerto 1 solamente son
aceptados los telegramas dirigidos a la dirección de la estación
propia.
El abonado de la red accionado como gestor de
redundancia cierre el anillo, es decir, que transmite los telegramas
recibidos entre el puerto 1 y el puerto 2, cuando dentro de un
intervalo de tiempo, por ejemplo de 100 ms, que se puede fijar con
parámetros, no se recibe ningún telegrama de ensayo en uno de los
dos puertos o cuando se recibe un telegrama de "enlace
descendente" desde un abonado de la red de la serie respectiva,
que ha comprobado una interrupción del canal de comunicación hacia
el siguiente abonado de la red. Se desactiva el puerto del abonado
de la red que está afectado por la interrupción. Condición previa
para la reactivación de este puerto es el restablecimiento de la
comunicación con el otro abonado de la red durante un tiempo mínimo
determinado, por ejemplo, de 6 s o la recepción de un telegrama de
"enlace ascendente" desde el gestor de redundancia. Con el
cierre del anillo se envía en "enlace descendente" un telegrama
a los puertos 1 y 2 del gestor de redundancia para informar a todos
los otros abonados de la red de la serie sobre la nueva estructura
de la serie. En adelante, los telegramas de ensayo se envían de
forma cíclica.
El abonado de la red accionado como gestor de
redundancia abre el anillo cuando se recibe de nuevo un telegrama de
ensayo a través del trayecto interrumpido hasta ahora o cuando se
recibe un telegrama de "enlace ascendente" desde el abonado de
la red de la serie, cuyo canal de comunicación hacia el abonado de
la red adyacente no se ha interrumpido ya desde un tiempo mínimo
determinado, por ejemplo, de 1,6 s. Con la apertura del anillo se
envía en "enlace ascendente" un telegrama a los puertos 1 y 2
del gestor de redundancia, para informar a todos los otros abonados
de la red de la serie sobre la nuestra estructura del anillo. Los
telegramas de ensayo son enviados en delante de forma cíclica. Cada
abonado de la red de la serie retorna con la recepción de un
telegrama de "enlace ascendente" o de "enlace descendente"
los registros que son necesarios para la transmisión del
telegrama.
Una ejecución redundante de los canales de
comunicación entre dos series requiere al menos dos vías de
comunicación separadas. No obstante, para el intercambio de datos
entre las series se puede utilizar como máximo una única vía. La
selección de este canal de comunicación potencialmente activo entre
dos series se lleva a cabo con la ayuda de telegramas de selección
del puerto. Si se reconoce que un canal de comunicación
potencialmente activo es erróneo, entonces éste es desactivado y se
conecta otra vía de comunicación a potencialmente activa. Durante el
tiempo de conmutación de desactivado a potencialmente activo se
aplica: tiempo de conmutación \geq \Deltat_{timeout} +
\Deltat_{\text{demoralínea}}, correspondiendo
\Deltat_{timeout} al intervalo de Timeout y correspondiendo
\Deltat_{\text{demoralínea}} al doble del tiempo de propagación
en el peor de los casos de un telegrama de selección del puerto a
través de la serie. El tiempo de conmutación es, por lo tanto, una
función del número de los abonados de la red, que forman una serie.
Por ejemplo, para una serie de 50 abonados de la red está en el
orden de magnitud de 200 ms, cuando se supone un intervalo de tiempo
Timeout de 150 ms.
Además, es posible una redundancia en una red
tridimensional. Si se da la ausencia de bucles ya a través de la
estructura de la red, es decir, si no existe ninguna redundancia de
la red, entonces cualquier vía de comunicación potencialmente activa
entre dos series está también activa. En este caso, no es necesaria
la aplicación del algoritmo Spanning-Tree modificado
descrito. En el caso de redundancia de la red, el algoritmo
Spanning-Tree modificado asegura la ausencia de
bucles entre las series. Una reconfiguración de una red con el
algoritmo Spanning Tree modificado solamente es necesaria en el caso
de errores o de modificaciones de la red, que no son procesados por
la redundancia dentro de una serie o la redundancia de los canales
de comunicación entre dos series.
En el caso de una red con abonados de la red de
este tipo, el tiempo de transmisión desde el emisor hasta el
receptor depende del número de los abonados de la red, a través de
los cuales se transmite un telegrama, y no se puede pasar por alto.
El tiempo de transmisión de un telegrama se eleva en cada abonado de
la red, que transmite el telegrama, en la medida de un tiempo de
retraso \Deltat_{i}, que es específico del abonado, que se
compone de los tiempos siguientes:
- 1.
- Tiempo de transición a través del módulo de la capa física, por ejemplo el módulo 36 en la figura 2, en la dirección de recepción desde la recepción del primer Nibble hasta que se emite el Nibble en el MII con "RX_DV = 1" como válido. Este tiempo es, por ejemplo, 21 T_{bit} para DP83843 PHYTER de NSC, en el que T_{bit} a la velocidad de transmisión de 10 Mbaudios corresponde a 100 ns y a la velocidad de transmisión de 100 Mbaudios corresponde a 10 ns.
- 2.
- Tiempo de residencia en el abonado de la red desde la recepción de un Nibble hasta la emisión del mismo Nibble. En el caso de que el abonado envíe precisamente un telegrama propio y en la memoria intermedia de recepción esté registrado ya un telegrama, entonces se puede retrasar la transmisión de los datos en comparación con el funcionamiento no interferido en una medida hasta (3k x 8) x T_{bit}.
- 3.
- Tiempo de transición a través del módulo de la capa física, a través del cual se transmite el telegrama en la dirección de emisión, desde el primer flanco ascendente de una señal de reloj de transmisión después de la preparación de un Nibble en el MII hasta el primer bit emitido de este Nibble. Este tiempo de propagación es, por ejemplo, para DP83843 PHYTER de NSC 6 T_{bit}.
- 4.
- Tiempo de propagación a través de las líneas entre dos abonados de la red adyacentes. La suma de los tiempos indicados en 1, 3 y 4 es una variable fija y se designa como tiempo de transición \Deltat_{DLZ}. O bien puede ser fijado con parámetros o puede ser dimensionado por los abonados de la red. Solamente es posible una modificación de este tiempo de transición \Deltat_{DLZ}, cuando se retira un abonado de la red fuera de la red o se añade a la red o cuando se modifica el cableado.
Con la secuencia siguiente de telegramas, que los
abonados de la red ejecutan, por ejemplo, después de la
inicialización o a demanda, se puede determinar el tiempo de
transición \Deltat_{DLZ}:
- 1.
- Cada abonado de la red, que es recibido nuevo en la red, emite a sus cuatro abonados de la red vecinos en cada caso un llamado telegrama DLZ, es decir, un primer telegrama para la determinación del tiempo de propagación. Este telegrama está identificado claramente en la dirección del tipo de 16 bits.
- 2.
- El nuevo abonado de la red pone en marcha un reloj DLZ 1, después de que el último Nibble del campo del tipo del telegrama DLZ ha sido puesto a la disposición de la Interfaz Independiente del Medio (MII) del puerto 1 para la emisión. De una manera correspondiente, pone en marcha un reloj DLZ 2, 3 y 4 para la emisión a través de los puertos 2, 3 y 4, respectivamente.
- 3.
- Cada uno de los máximo 4 abonados de la red vecinos pone en marcha su reloj DLZ del puerto respectivo después de la recepción del último Nibble del campo del tipo del telegrama DLZ en su MII. El telegrama DLZ recibido no es transmitido sino que es retornado de nuevo al emisor completado con el tiempo de residencia en el controlador de Ethernet respectivo del abonado de la red. Si este abonado de la red vecino ha transmitido el último Nibble del campo del tipo del telegrama DLZ modificado de esta manera a su MII dirigido hacia el abonado de la red conectado nuevo, entonces detiene el reloj DLZ y transmite el tiempo de residencia memorizado en el reloj DLZ con el campo de datos del telegrama hacia el abonado de la red conectado nuevo.
- 4.
- El abonado de la red recibido nuevo en la red detiene el reloj DLZ 1, 2, 3 y 4 respectivo asociado con la recepción del último Nibble del campo del tipo en su MII del puerto respectivo.
- 5.
- Por ejemplo para el puerto 1 del abonado de la red conectado nuevo se puede calcular el tiempo de transición \Deltat_{DLZ1} según la fórmula \Deltat_{DLZ1} = (T_{DR} - T_{DA}): 2, siendo T_{DR} el tiempo de respuesta medido con el reloj DLZ 1 y siendo T_{DA} el tiempo de residencia medido en el abonado de la red vecino. De una manera correspondiente se calculan los tiempos de transición \Deltat_{DLZ1}, \Deltat_{DLZ3} y \Deltat_{DLZ4} para los puertos restantes del abonado de la red insertado nuevo en la red. Los tiempos de transición calculados de esta manera son depositados en el módulo 52 (figura 2) como parámetros.
- 6.
- El abonado de la red conectado nuevo emite con otro telegrama los tiempos de transición medidos a través del puerto asociado respectivo a los abonados de la red vecinos.
El cálculo descrito de los tiempos de transición
solamente es necesario, en el caso de inicialización de una red, en
uno de cada dos abonados de la red. Una sincronización de la hora
tiene el cometido de sincronizar los relojes de varios o de todos
los abonados de la red.
En este caso, se accionan de una manera ventajosa
los canales de comunicación entre los abonados de la red en el modo
dúplex completo para que la transmisión de telegramas muestre un
comportamiento determinista.
El tiempo de transmisión desde un emisor hacia un
receptor depende en una red del número de los abonados de la red, a
través de los cuales se conduce el telegrama y no se puede pasar por
alto.
Se puede realizar una sincronización de la hora,
por ejemplo, con dos telegramas especiales. La figura 9 muestra la
estructura general de un telegrama. Un primer campo 140 contiene una
dirección de destino, es decir, una dirección de los abonados, a los
que está dirigido el telegrama, por ejemplo de 48 bits de largo. Un
segundo campo 141 contiene una dirección fuente, la dirección del
abonado de la red que emite en cada caso, cuya longitud es
igualmente ya, por ejemplo, de 48 bits. En un campo del tipo 142,
por ejemplo de 6 bits, se transmite una identificación del
telegrama. Los datos útiles del telegrama son enviados en un campo
de datos 143 de longitud variable. El telegrama es terminado por
medio de una secuencia de control 144, que sirve esencialmente para
la verificación de la calidad de la transmisión. Los telegramas para
la sincronización de la hora pueden ser identificados por medio de
una dirección especial Multicast como dirección de destino 140 y/o a
través de una dirección del tipo a definir de nuevo en el tempo del
tipo
142.
142.
La figura 10 muestra una lista de encargos, que
puede estar depositada, por ejemplo, en la RAM 22 en la figura 2. En
una lista de encargos de este tipo se registran los telegramas, que
deben ser transmitidos a través de la red. Cuando no está prevista
una priorización de la transmisión, se transmite en cada caso a
continuación el telegrama siguiente hacia abajo. Por lo tanto, puede
suceder que, por ejemplo, un telegrama 151 preparado solamente sea
transmitido cuando han sido transmitidos telegramas 152 y 153
registrados con anterioridad en la lista de encargos. Por lo tanto,
de acuerdo con la cantidad de los encargos pendientes, el tiempo de
retraso de la emisión de un telegrama en un abonado de la red es
variable después de su entrada en la lista de encargos. A
continuación se describe una posibilidad sobre cómo se puede evitar
la influencia del retraso del tiempo de emisión durante la
sincronización de la hora:
- 1.
- En el caso de un maestro de la hora, es decir, un abonado de la red, sobre cuyo reloj son sincronizados los relojes de los restantes abonados de la red, entra un telegrama SM-Tiempo0, un primer telegrama para la sincronización de la hora, en una lista de encargos, pone en marcha para cada puerto P, P = 1, 3, 4, 4, un reloj de retraso y se anota el tiempo de inicio de estos relojes.
- 2.
- El reloj de retraso de cada puerto P, P = 1, 2, 3, 4 es detenido en el maestro de la hora, después de que el último Nibble del campo del tipo del telegrama SM-Tiempo0 ha sido puesto a la disposición del MII del puerto respectivo para la emisión. De esta manera, se determina el tiempo de retraso de la emisión. Un Nibble es definido como un semi-Byte, es decir, una secuencia de 4 bits.
- 3.
- Cada abonado de la red vecino pone en marcha, después de la recepción del último Nibble del campo del tipo del telegrama SM-Tiempo0 en el MII de su puerto P, P = 1, 2, 3 ó 4, su reloj de retraso con el valor del tiempo de transición respectivo \Deltat_{DLZp}, que había sido medido con anterioridad de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente o que ha sido introducido por un operador. Adicionalmente se memoriza la dirección del maestro de la hora, que fue recibida en el telegrama SM-Tiempo0 como dirección fuente.
- 4.
- En el instante, en el que el abonado de la red vecino deposita el último Nibble del campo del tipo del telegrama SM-Tiempo0 para la transmisión al MII de otro puerto, se memoriza el valor del reloj de retraso, que está asociado al puerto P; P = 1, 2, 3 y 4, respectivamente. No obstante, los relojes de retraso continúan funcionando. Los tiempos de retraso memorizados de los puertos corresponden en cada caso al tiempo de transmisión \Deltat_{i} definido anteriormente de este abonado de la red. A través del valor de arranque \Deltat_{DLZp} del reloj de retraso se añade ya el tiempo de propagación del telegrama a través de la transmisión física.
- 5.
- A continuación, el maestro de la hora registra un telegrama SM-Tiempo1, que contiene en el campo de datos el tiempo de arranque del reloj de retraso, en la lista de encargos. Antes de que transmita este telegrama SM-Tiempo1 a través de los puertos P, P ¿ 1, 2, 3, 4, substituye el tiempo de arranque de los relojes de retraso por la hora, en la que se puso el último Nibble del campo del tipo del telegrama SM-Tiempo 0 a la disposición del MII de este puerto para la emisión, es decir, a través de la suma del tiempo de arranque de los relojes de retraso y del tiempo de retraso medido del puerto P respectivo. Por lo tanto, en el telegrama SM-Tiempo1 se registra la hora corregida con el retraso del tiempo de la emisión.
- 6.
- Cada abonado de la red vecino, que recibe un telegrama SM-Tiempo1, añade en cada caso el tiempo de retraso \Deltat memorizado del telegrama SM-Tiempo0 transmitido anteriormente a través del puerto P, P = 1, 2, 3 y 4, respectivamente, a la hora recibida en el telegrama SM-Tiempo1 y transmite el tiempo obtenido de esta manera con un telegrama SM-Tiempo1 actualizado a través de otro puerto hacia el vecino próximo. Los telegramas SM-Tiempo1 solamente son aceptados por el abonado de la red que había enviado anteriormente un telegrama SM-Tiempo0.
Con la recepción del telegrama
SM-Tiempo1, el esclavo de la hora, es decir, el
abonado de la red vecino, conoce la hora de inicio de su reloj de
retraso. La hora sincronizada se obtiene a partir de la suma de la
hora recibida en el telegrama SM-Tiempo1 y el tiempo
de retraso del esclavo de la hora para el puerto receptor
respectivo. Por lo tanto, el abonado de la red vecino corrige la
hora recibida en el segundo telegrama en la medida del tiempo de
propagación y el retraso del tiempo de recepción.
Con el ciclo siguiente es posible, de una manera
alternativa a la posibilidad descrita anteriormente, una
sincronización de la hora con un solo telegrama:
- 1.
- Un maestro de la hora pone en marcha los relojes de retraso asociados a los puertos y registra el telegrama de la hora con el tiempo inicial de estos relojes en la lista de encargos.
- 2.
- El reloj de retraso de cada puerto P, P = 1, 2, 3, 4, es detenido en el maestro de la hora, después de que el último Nibble del campo del tipo del telegrama de la hora ha sido puesto a la disposición de la Interfaz Independiente de los Medios desde el puerto P para la emisión, es decir, después de que el último Nibble del campo del tipo ha sido puesto a disposición para la transmisión física. El abonado de la red añade a continuación el tiempo inicial de los relojes de retraso indicado en el telegrama de la hora al valor del reloj de retraso del puerto P respectivo y transmite esta suma como hora corregida en la medida del retraso del tiempo de emisión con un primer telegrama para la sincronización de la hora a través del puerto P respectivo.
- 3.
- Cada abonado de la red vecino pone en marcha después de la recepción del último Nibble del campo del tipo del primer telegrama para la sincronización de la hora en un puerto P, P = 1, 2, 3 ó 4, su reloj de retraso asociado, con el valor del tiempo de transición \Deltat_{DLZP} respectivo. De esta manera, mide el retraso del tiempo desde la recepción del primer telegrama.
- 4.
- En el instante, en el que el abonado de la red vecino coloca el último Nibble del campo del tipo del primer telegrama para la sincronización de la hora para la transmisión al MII de un puerto, se memoriza el valor del reloj de retraso, que está asociado a este puerto. No obstante, los relojes de retraso continúan funcionando. Los tiempos de retraso memorizados, asociados a los puertos individuales corresponden en cada caso al tiempo de transmisión \Deltat_{i} de este abonado de la red. Se suma en cada caso al tiempo inicial recibido de los relojes de retraso y se transmite con un segundo telegrama para la sincronización para la sincronización de la hora a través de otro puerto hacia el siguiente abonado de la red, es decir, un tercer abonado de la red.
Con la recepción de un primero o segundo
telegrama para la sincronización de la hora, el esclavo de la hora
conoce el tiempo inicial de su reloj de retraso. La hora
sincronizada se obtiene a partir de la suma de la hora recibida en
un primero y un segundo telegrama y del tiempo de retraso del
esclavo de la hora para el puerto receptor P.
Las posibilidades descritas para la
sincronización de la hora pueden servir de una manera
correspondiente para la sincronización de relojes de equidistancia
en los abonados de la red. El cometido de los relojes de
equidistancia es posibilitar a varios o a todos los abonados de la
red la realización de acciones predeterminadas de una manera
equidistante. Esta función es designada en los sistemas de
regulación con frecuencia como "onda electrónica". En todos los
abonados de la red, que están conectados entre sí a través de la
red, debe generarse un batidor de pulso de reloj, con cuyo pulso de
reloj se transmiten en cada caso valores teóricos y se consultan
valores reales. Un ejemplo de aplicación es la medición de una
potencia eléctrica, cuando los valores de medición de la corriente y
de la tensión necesarios para ello son registrados por
transformadores de medición separados y son consultados a través de
la red.
Se presupone que un ciclo equidistante es
controlado por un solo maestro de equidistancia. El abonado de la
red, que asume la función de un maestro de equidistancia, posee un
reloj, que es cargado en el arranque con el valor del intervalo de
equidistancia que puede ser fijado con parámetros. El reloj marcha
libremente y se decrementa con cada pulso de reloj binario. Si ha
expirado el reloj, entonces se carga de nuevo con el valor del
intervalo de equidistancia que puede ser fijado con parámetros y se
inicia un ciclo nuevo. Por lo tanto, una diferencia de un reloj de
equidistancia frente a un reloj con respecto a un reloj es el
sentido de la marcha. Por lo tanto, para la corrección de un estado
del reloj transmitido con telegramas, no tienen que sumarse los
retrasos de tiempo como en la hora, sino que deben restarse. Por
consiguiente, el concepto utilizado anteriormente "sincronización
de la hora" debe entenderse en el sentido de que incluye también
la sincronización de relojes de equidistancia.
Para una sincronización de acciones equidistantes
existe, por ejemplo, la siguiente posibilidad:
- 1.
- El maestro de equidistancia registra el telegrama de equidistancia en la lista de encargos. Memoriza en cada caso el valor del reloj de equidistancia, cuando se transmite el último Nibble del campo del tipo del telegrama de equidistancia al MII de los cuatro puertos P, P = 1, 2, 3, 4, es decir, que se prepara para la transmisión física. Este valor \Deltat_{Equi} memorizado para cada puerto P, que corresponde al tiempo restante hasta la expiración del intervalo de equidistancia, se enviado con el telegrama de equidistancia a través del puerto P hacia el abonado de la red vecino.
- 2.
- Cada abonado de la red pone en marcha un reloj auxiliar con el valor del tiempo de transición \Deltat_{DLZP} después de la recepción del último Nibble del campo del tipo del telegrama de equidistancia en el MII de un puerto, es decir, a la recepción del telegrama de equidistancia desde el trayecto físico de la transmisión.
- 3.
- En el instante, en el que el abonado de la red vecino aplica el último Nibble del campo del tipo desde el telegrama de equidistancia para la transmisión al MII de otro puerto, se memoriza el valor del reloj auxiliar. El valor memorizado del reloj auxiliar corresponde al tiempo de transmisión \Deltat_{1} de este abonado de la red para el puerto P. Este tiempo \Deltat_{1} memorizado es restado del tiempo restante \Deltat_{Equi} recibido hasta el siguiente comienzo del ciclo. El abonado de la red vecino transmite el tiempo restante corregido (\Deltat_{Equi} \Deltat_{1}) con el telegrama de equidistancia a través del otro puerto hacia el abonado de la red vecino siguiente. Adicionalmente, carga el tiempo restante corregido en su reloj de equidistancia, que es decrementado con cada pulso de reloj.
- 4.
- Si ha expirado el reloj de equidistancia de un esclavo de equidistancia, entonces se carga en primer lugar con el valor fijado con parámetros del intervalo de equidistancia y se decrementa con cada pulso de reloj binario. Tan pronto como se recibe un nuevo telegrama de equidistancia del maestro de equidistancia, el esclavo de equidistancia carga el tiempo restante (\Deltat_{Equi} \Deltat_{1}) determinado de la manera descrita hasta el siguiente comienzo del ciclo en el reloj de equidistancia.
Para la sincronización descrita de relojes de
equidistancia, el tiempo de transmisión máxima entre un emisor y un
receptor en la red debería ser menor que la longitud del intervalo
de equidistancia.
En el ejemplo de realización se ha descrito una
red según la Especificación de Ethernet. Sin embargo, la invención
se puede aplicar sin más también para Fast-Ethernet,
Gigabit-Ethernet y otros tipos de redes.
Claims (9)
1. Red con propiedades de redundancia, que
cumple una especificación Ethernet y que contiene al menos dos
series formadas por varios abonados de la red (100... 107; 110...
117), que están conectados entre sí a través de al menos dos canales
de comunicación, solamente uno primero de los cuales está activo y
el segundo está desactivado, configurada de tal manera que los
abonados de la red son sensores y/o accionadores, de modo que el
primer canal de comunicación se forma a través de una conexión de un
puerto del primer abonado de la red (103), que está dispuesto en la
primera serie, con un puerto de un segundo abonado de la red (110),
que está dispuesto en la segunda serie, y de tal forma que el
segundo canal de comunicación se forma a través de una conexión de
un puerto de un tercer abonado de la red (104), que está dispuesto
en la primera serie, con un puerto de un cuarto abonado de la red
(117), que está dispuesto en la segunda serie, caracterizada
porque el primer abonado de la red (103) está configurado de tal
forma que, cuando el primer canal de comunicación está libre de
interrupción, emite de forma cíclica telegramas de aviso, los
llamados telegramas de selección del puerto, a los abonados de la
red (100... 107), que están dispuestos en la primera serie y porque
el tercer abonado de la red (104) está configurado de tal forma que
evalúa los telegramas de selección del puerto para la supervisión de
que el primer canal de comunicación está libre de interrupción y en
el caso de una interrupción del primer canal de comunicación,
desplaza el segundo canal de comunicación al estado activo.
2. Red según la reivindicación 1,
caracterizada porque los abonados de la red están
configurados de tal manera que de dos canales de comunicaciones
preparados para el funcionamiento, se conmuta activo aquel canal de
comunicación, que se forma a través de una conexión de un puerto de
un abonado de la red, que está dispuesto en la primer aserie a
distancia mínima del centro de la serie, con un puerto de un abonado
de la red, que está dispuesto en la segunda serie.
3. Red según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la primera serie está conectada con una
tercera serie a través de al menos un tercer canal de comunicación,
porque la segunda serie está conectada directa o indirectamente a
través de una vía de comunicación con la tercera serie, que no
conduce a través de abonados de la red de la primera serie, de
manera que en el estado activo de todos los canales de comunicación
de la red se produciría un bucle, y porque los abonados de la red
están configurados de tal forma que a través del intercambio de
telegramas de configuración aseguran que la red está libre de
bucles, y porque cada abonado de la red está conectado con cada uno
de los otros abonados de la red exactamente a través de una vía de
comunicación activa.
4. Red según la reivindicación 3,
caracterizada porque los abonados de la red están
configurados de tal forma que para la determinación de la ausencia
de bucles de la red se ejecuta el procedimiento
Spanning-Tree, siendo considerada cada serie como
abonado de la red virtual, como el llamado conmutador virtual, y
siendo considerado cada puerto preparado para el funcionamiento de
un abonado de la red de una serie, a través de cuya conexión con un
puerto preparado para el funcionamiento de un abonado de la red de
otra serie se forma un canal de comunicación preparado para el
funcionamiento, como un puerto preparado para el funcionamiento del
conmutador virtual.
5. Red según la reivindicación 4,
caracterizada porque los dos extremos de las líneas de una
serie están conectados en un gestor de redundancia, que está
configurado de tal forma que en el caso libre de error, es decir,
cuando no está presente ninguna interrupción dentro de la serie,
separan los dos extremos de las líneas y en el caso de error
conectan los dos extremos de las líneas entre sí.
6. Sensor o accionador para la utilización como
abonado de la red en una red Ethernet según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están
previstos cuatro puertos (28 ... 31) para la conexión de otros
componentes de la red, porque está prevista una interfaz (25), una
llamada interfaz de microprocesador, para la conexión de los puertos
con un bus de procesador (21) en el interior de los abonados, porque
están previstas una unidad de control (46), un llamado control de
conmutador, para la desviación del camino del telegrama entre los
puertos y la interfaz de microprocesador y porque está prevista una
instalación para el control de la redundancia (50), de tal manera
que el abonado de la red (104) en una red, que contiene al menos dos
series formadas por varios abonados de la red (100.. 107; 110...
117), que están conectados entre sí a través de al menos dos canales
de comunicación, solamente uno primero de los cuales está activo y
el segundo está desactivado, está configurado de tal manera que
evalúa telegramas de aviso emitidos de forma cíclica, los llamados
telegramas de selección del puerto, y de esta manera supervisa la
ausencia de interrupción del canal de comunicación activo y en el
caso de una interrupción del canal de comunicación activo, desplaza
el canal de comunicación desactivado al estado activo.
7. Sensor o accionador según la reivindicación 6,
caracterizado porque los puertos (28... 31) cumplen la
especificación Ethernet, Fast-Ethernet o
Gigabit-Ethernet.
8. Sensor o accionador según la reivindicación 7,
caracterizado porque la unidad de control (46) está
configurada de tal forma que se evalúa una prioridad de la
transmisión de los telegramas a enviar y porque se envían los
telegramas con alta prioridad antes que los telegramas con prioridad
más baja.
9. Sensor o accionador según una de las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque está presente un
microprocesador (23) para la corrección de un reloj interno (37) con
la ayuda de informaciones de hora recibidas en telegramas.
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| DE102007021922B4 (de) * | 2007-05-10 | 2012-11-22 | Siemens Ag | Paketvermitteltes Kommunikationsnetzwerk und Verfahren zum Rekonfigurieren des Kommunikationsnetzwerks |
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