ES2396013T3 - Dispositivo de conmutación de sistema Ethernet de doble puerto - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo de conmutación de un sistema Ethernet de doble puerto (10), que comprende: un primer controlador de acceso al medio (11) adaptado para controlar 5 la transmisión y recepción de una trama através de Ethernet para decidir si aceptar la trama comparando una dirección IP de la trama y una dirección IPpredeterminada; una primera memoria intermedia transceptora (15) adaptada para transmitir y recibir una trama hacia y desde undispositivo de capa superior, estando conectada la primera memoria intermedia transceptora (15) al dispositivo decapa superior a través de determinados buses; un primer distribuidor de datos (13) adaptado para recibir una trama desde el primer controlador de acceso al medio(11) y para transferir la trama a al menos una de entre la primera memoria intermedia transceptora (15) y unaprimera memoria intermedia conmutadora (17-1); estando adaptada la primera memoria intermedia conmutadora (17-1) para recibir una trama que va a retransmitirsedesde el primer distribuidor de datos (13) y para decidir si transmitir la trama a un segundo selector de datos (19) deun segundo controlador de acceso al medio (11); y un primer selector de datos (19) adaptado para recibir una trama desde cada una de la primera memoria intermediatransceptora (15) y una segunda memoria intermedia conmutadora (17-2) y para transmitir la trama al primercontrolador de acceso al medio (11), estando adaptado el primer selector de datos (19) para seleccionar cualquierade entre la trama introducida desde la primera memoria intermedia transceptora (15) y la trama introducida desde lasegunda memoria intermedia conmutadora (17-2) determinando la prioridad de la trama y para transferir la tramaseleccionada al primer controlador de acceso al medio.

Description

Dispositivo de conmutacion de sistema Ethernet de doble puerto
Antecedentes de la divulgación
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un si stema Ethernet de doble puerto y, mas en particular, a un d ispositivo de conmutacion que puede resolver un conflicto provocado por el doble puerto en un sistema Ethernet de doble puerto. Descripcion de la tecnica relacionada
Recientemente, los sistemas de comunicacion Ethernet se han difundido extensamente en el campo de la industria ya que ofrecen muchas ventajas debido a su alta velocidad, a su popularizacion y familiarizacion y a su facilidad de conexion con una red de oficina. Ademas, la tecnologia Ethernet de doble puerto es un esquema de comunicaciones que destaca como una red de comunicaciones industrial de nueva generacion ya que cuenta con una funcion de conmutacion integrada para conectar un modulo a otro y funciones de cableado comodas y redundantes. Para utilizar Ethernet de doble puerto, es necesario tener una funcion para conmutar de un puerto a otro. Tipos de conmutacion representativos en l a tecnica incluyen el tipo 'almacenamiento y retransmision' y el tipo 'c onexion directa', en los que se determina si una trama de datos se almacena o no. A modo de referencia, un trama es una unidad de datos que incluye una direccion IP, una direccion MAC y datos utiles, y un paquete es una unidad de datos que incluye la direccion IP y datos utiles. Sin embargo, el tipo de conmutacion Ethernet en la tecnica no es adecuado para una Ethernet industrial, ya que no considera propiedades de tiempo real ni redes conectadas en forma de margarita. Las figuras 1a y 1b son vistas que ilustran un tipo de conmutacion de almacenamiento y retransmision en un sistema Ethernet general de doble puerto. En primer lugar, puesto que el sistema Ethernet tiene varios puertos Ethernet, el puerto A y el puerto B, el sistema incluye dos controladores de acceso al medio 1. Es decir, cada puerto esta conectado a cada controlador de acceso al medio (MAC) de Ethernet. Cada controlador de acceso al medio 1 esta conectado a un dispositivo de capa superior a traves de buses e intercambia una trama de datos con el dispositivo de capa superior a traves de buses. Con el fin de retransmitir la trama de datos entre los diversos puertos, cada controlador de acceso al medio 1 esta conectado al otro controlador de acceso al medio a traves de memorias intermedias interpuestas entre los mismos. La trama de datos retransmitida se almacena en la memoria intermedia 5, en la que se comprueba si hay errores. Despues, la trama de datos se retransmite si no hay ningun error en la trama de datos. En este momento, la trama de datos recibida desde el controlador de acceso al medio 1 de Ethernet en cada puerto se retransmite a otro puerto o se transfiere al dispositivo de capa superior a traves de buses despues de pasar por la memoria intermedia 5. En este momento, la trama de datos proporcionada por el controlador de acceso al medio se almacena temporalmente en la memoria intermedia y despues la trama de datos se transmite a un controlador de acceso al medio objetivo para retransmitirse despues de que toda la trama de datos se haya almacenado en la memoria intermedia. En este momento s e produce un retardo de transmision de una longitud de trama de datos, como se muestra en la figura 1b. Las figuras 2a y 2b son vistas que i lustran el tipo d e conmutacion de conexion directa en un sistema Ethernet general de doble puerto. En primer lugar, puesto que el sistema Ethernet tiene varios puertos Ethernet, el sistema tiene dos controladores de acceso al medio 1. Es decir, cada puerto esta conectado a un controlador de acceso al medio de Ethernet, y el controlador de acceso al medio 1 esta conectado a su vez a un dispositivo de capa superior a traves de buses e intercambia una trama de datos a traves de buses. Con el fin de retransmitir la trama de datos entre varios puertos, un controlador de acceso al medio 1 esta conectado al otro controlador de acceso al medio. La trama de datos retransmitida se transfiere al otro controlador de acceso al medio y despues se transmite al otro puerto. En este momento, la trama de datos recibida desde el controlador de acceso al medio de Ethernet en cada parte se retransmite al otro puerto o se transfiere a un dispositivo de capa superior a traves de buses. La trama de datos proporcionada por el controlador de acceso al medio 1 s e transmite al controlador de acceso al medio objetivo a traves de buses. En este momento, si la trama de d atos se retransmite entre puertos cuando se lleva a cabo una transmision de datos en el dispositivo de capa superior, se produce un conflicto entre los mismos.
El documento US 2007/0071019 da a conocer un aparato de transmision que incluye una interfaz de red para la conexion entre redes; una unidad de insercion de informacion que inserta, en una trama proporcionada por la interfaz de red, informacion de primer puerto para identificar un primer puerto a traves del cual se recibe la trama; y una unidad de decision de trayectoria que decide, cuando en la trama recibida a traves de la interfaz de red se inserta informacion de segundo puerto para designar un segundo puerto que es un destino de salida de la trama, enviar la trama al segundo puerto.
El documento EP 0 734 137 da a conocer un sistema de procesamiento de datos que comprende una pluralidad de nodos de procesamiento int erconectados medi ante un a red de tra nsmision d e d atos. La r ed tie ne form a d e "horquilla", la cual presenta una primera rama, una segunda rama y una conexion en bucle que conecta la primera rama a la segunda rama. Cada nodo envia mensajes de escritura publicos en la primera rama y recibe mensajes desde la segunda rama. Todos los mensajes fluyen a traves de la conexion en bucle, la cual sirve por tanto como un punto de cronologia centraldel sistema, definiendo un ordencronologico unicopara los mensajes. La red puede reconfigurarse para div idirse en una p luralidad de s ubredes, cada u na con una pr imera y u na se gunda rama interconectadas mediante una conexion en bucle. El sistema puede incluir un nodo de reserva, para la recuperacion en caso de catastrofe, situado a gran distancia de los nodos de procesamiento.
El documento EP 1 793 53 4 da a con ocer un sistema de red sin concentradores en el que l os sistemas de contro l pueden funcionar con normalidad en comunicaciones reciprocas, aunque un sistema de la pluralidad de sistemas de control falle. Cada sistema de la pluralidad de sistemas de control tiene una tarjeta de interfaz de red, y cada una de las tarjetas de interfaz de red tiene una pluralidad de puertos de comunicacion. Cada una de las tarjetas de interfaz de red tiene una estructura de fase de topologia de anillo mediante la conexion secuencial de una pluralidad de puertos de comunicacion. La pluralidad de sistemas de control lleva a cabo las comunicaciones en la estructura de fase de la topologia de anilloy lleva a cabo las comunicaciones cambiando la estructura de fase de topologia de anillo a una estructura de fase de topologia de bus si se produce un error en las comunicaciones.
Por tanto, generalmente, en el tipo 'almacenamiento y retransmision' se produce un retardo de retransmision de una longitud de trama de datos, y en el tipo 'conexion directa' se produce un conflicto si la trama de datos se retransmite cuando se esta llevando a cabo una transmision de datos en el dispositivo de capa superior.
Sumario de la invención
Segun un aspecto de la pr esente invencion, se proporciona un dispositivo de conmutacion de un sistema Ethernet de doble puerto que comprende un primer controlador de acceso al medio adaptado para controlar la transmision y recepcion de una trama a traves de Ethernet para decidir si aceptar la trama comparando una direccion IP de la trama y una direccion IP predefinida; una primera memoria intermedia transceptora adaptada para transmitir y recibir una trama hacia y desde u n disp ositivo de cap a sup erior, estand o conectada l a primera m emoria interm edia transceptora a l disp ositivo de capa s uperior a traves de determi nados buses; un p rimer distrib uidor de datos adaptado para recibir una trama desde el primer controlador de acceso al medio y para transferir la trama a al menos una de entre la primera memoria intermedia transceptora y una primera memoria intermedia conmutadora, estando adaptada la primera memoria intermedia conmutadora para recibir una trama que va a retransmitirse desde el primer distribuidor de datos ypara decidir si transmitir la trama a un segundo selector de datos de un segundo controlador de acceso al medio; y un primer selector de datos adaptado para recibir una trama d esde cada una de la primera memoria intermedia transceptora y una segunda memoria intermedia conmutadora y para transmitir la trama al primer controlador de acceso al medio, estando adaptado el primer selector de datos para seleccionar cualquiera de entre l a trama introd ucida desde la primera memor ia intermedia trans ceptora y la trama i ntroducida d esde l a segunda mem oria interm edia co nmutadora d eterminando l a pr ioridad de la trama y p ara trans ferir la tram a seleccionada al primer controlador de acceso al medio.
En algunas realizaciones a modo de ejemplo, el primer distribuidor de datos esta adaptado para decidir si transmitir la trama a la primera memoria intermedia conmutadora determinando al menos uno de entre una direccion origen, una direccion destino y un tipo de datos de la trama.
En algunas realizaciones a modo de ej emplo, laprimera memoria intermedia conmutadora esta adaptada para comprobar la FCS (secuencia de comprobacion de trama) de la trama almacenada en caso de retardo de la transmision de trama al segundo selector de datos del segundo controlador de acceso al medio, y para no transmitir la trama cuando se detecta un error.
Breve descripción de los dibujos
Los siguientes dibujos, que se incluyen para entender mejor la invencion y que estan incorporados y forman parte de esta solicitud, ilustran realizaciones de la invencion y, junto con la descripcion, sirven para explicar el principio de la invencion. En los dibujos:
las figuras 1a y 1b son vistas que ilustran un tipo de conmutacion de almacenamiento y retransmision en un sistema Ethernet general de doble puerto;
las figuras 2a y 2b son vistas que ilustran un tipo de conmutacion de conexion directa en un sistema Ethernet general de doble puerto; y
la figura 3 es una vista que muestra un sistema Ethernet de doble puerto segun una realizacion de la presente invencion.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
En lo sucesivo se describira una realizacion preferida de la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los elementos que tienen el mismo numero de referencia representan los mismos elementos en todos los dibujos. Ademas, se omiten determinadas explicaciones detalladas de funciones y construcciones conocidas cuando se considera que pueden oscurecer innecesariamente la esencia de la presente invencion.
La figura 3 es una vista qu e muestra un sistema Ethernet de doble puerto segun una realizacion de la presente invencion, donde el sistema Ethernet 10 comprende un controlador de acceso al medio 11, un distribuidor de datos 13, una memoria intermedia transceptora 15, una memoria intermedia conmutadora 17 y un selector de datos 19.
El controlador de acceso al medio 11 transmite y recibe una trama a traves de Ethernet. El controlador de acceso al medio 11 almacena temporalmente la trama transmitida o recibida, analiza una cabecera de la trama almacenada y compara una direccion IP de la trama con una direccion IP predeterminada, y despues decide si recibir la trama.
El distribuidor de datos 13 recibe la trama desde el controlador de acceso al medio 11 y la transfiere a la memoria intermedia transceptora 15 y a la memoria intermedia conmutadora 17, respectivamente. El distribuidor de datos 13 compara al menos uno de entre una direccion origen, una direccion destino y un tipo de datos de la trama recibida con informacion de referencia predefinida, y decide si transmitir la trama a la memoria intermedia conmutadora 17.
La memoria intermedia transceptora 15 esta conectada a un dispositivo de capa superior a traves de buses y transmite y recibe una trama de datos hacia y desde el dispositivo de capa superior.
La memoria intermedia conmutadora 17 recibe la trama desde el distribuidor de datos 13 ydecide si transmitir la trama al otro controlador de acceso al medio 11. La memoria intermedia conmutadora 17 comprende una primera memoria intermedia conmutadora 17�1 para transmitir la trama transferida desde el distribuidor de datos 13 al otro controlador de acceso al medio 11, y una segunda memoria intermedia conmutadora 17�2 para transferir la trama transferida desde el otro controlador de acceso al medio 11 al selector de datos 19.
El selector de datos 19 recibe la trama desde la memoria intermedia transceptora 15 y desde la memoria intermedia conmutadora 17, respectivamente, ylas transmite al controlador de acceso al medio 11. El selector de datos 19 selecciona cualquiera de entre la trama de datos introducida desde la memoria intermedia transceptora 15 y la trama de d atos intro ducida d esde la memor ia i ntermedia co nmutadora 17 determinando la pri oridad de la trama, y transmite la trama seleccionada al controlador de acceso al medio 11.
El sistema Ethernet configurado de la manera descrita anteriormente incluye dos puertos Ethernet, cada uno de los cuales esta conectado a un controlador de acceso al medio 11 de Ethernet y hay dos controladores de acceso al medio 11.
Cada controlador de acceso al medio 11 esta conectado a un dispositivo de capa superior a traves de buses e intercambia la trama con el dispositivo de capa superior a traves de buses. Cada controlador de acceso al medio 11 transfiere la trama recibida a traves de un puerto al distribuidor de datos 13, y el distribuidor de datos 13 transmite la trama recibida a la memoria intermedia transceptora 15 y a la memoria intermedia conmutadora 17.
La memoria intermedia transceptora 15 transmite la trama transferida desde el distribuidor de datos 13 al dispositivo de capa superior a traves de buses. Ademas, cada controlador de acceso al medio 11 esta conectado al selector de datos 19, y el controlador de acceso al medio 11 recibe la trama transmitida desde el dispositivo de capa superior a traves del selector de datos 19 y la transmite a traves de un puerto.
Segun la pre sente inv encion, el distrib uidor de d atos 13, el select or de datos 19 y l a mem oria int ermedia conmutadora 17 estan instalados con el fin de retransmitir la trama de datos entre puertos.
Es decir, el distribuidor de datos 13 transmite simultaneamente la trama de datos recibida desde el controlador de acceso al medio 11 a la memoria intermedia transceptora 15 (FIF� MAC) y a la memoria intermedia conmutadora 17 (FIF� de conmutacion). El distribuidor de datos 13 puede decidir si transmitir la trama de datos recibida desde el controlador de acceso al medio 11 a la memoria intermedia conmutadora 17 determinando una direccion origen, una direccion destino y un tipo de datos de la trama de datos recibida.
Cuando la memoria intermedia conmutadora 17 no puede transmitir la trama de datos al otro controlador de acceso al medio 11 hasta que se reciba toda la trama de datos y cuando se detectan errores comprobando la FCS (secuencia de comprobacion de trama) d e la trama d e datos en la memoria intermedia, la memoria intermedia conmutadora 17 no transmite la trama de datos mediante su propio funcionamiento de conmutacion. La FCS es una secuencia de bits utilizada para detectar errores en la trama, que se calcula mediante un algoritmo arbitrario cuando se transmite, y se transmite junto con una trama de informacion.
�ay un puntero generado para la trama de datos introducida desde el distribuidor de datos 13 y para la trama de datos leida desde el selector de datos 19. Cuando el puntero para la trama de datos leida desde el selector de datos 19 es mayor que el puntero para la trama de datos introducida desdeel distribuidor de datos 13, la memoria intermedia conmutadora 17 proporciona una se�al de error al selector de datos 19 para que no transmita la trama de datos al selector de datos 19.
Cuando el selector de datos 19 transmite las tramas de datos, determina una prioridad, selecciona cualquiera de entre la trama de datos i ntroducida desde la memoria intermedia transceptora 15 y la trama de dat os introducida desde la memoria intermedia conmutadora 17, y transmite la trama de datos seleccionada al controlador de acceso al medio objetivo 11.
Ademas, el selector de datos 19 detiene la operacion de lectura de la trama de datos de la mem oria intermedia conmutadora 17 cuando se transmite una se�al de error desde la memoria intermedia conmutadora 17.
Por consiguiente, en la presente invencion, hay un peque�o retardo de transmision cuando la trama de datos se retransmite entre puertos en el sistema Ethernet de doble puerto. Ademas, cuando una retransmision de trama se genera simultaneamente con una transmision de trama de un dispositivo de capa superior, es posible impedir un conflicto determinando una prioridad.
Es decir, seg un la pr esente inve ncion, el retardo d e transmision se minimiza alma cenando la trama de d atos retransmitida en la memoria intermedia conmutadora 17, transmitiendo la trama de datos que va a t ransmitirse segun una prioridad utilizando el selector de datos 19 cuando se produce un conflicto de ocupacion de una linea de transmision co n un dis positivo de cap a s uperior, y tr ansmitiendo l a tr ama d e d atos de l a mem oria interm edia conmutadora 17 inmediatamente cuando no hay ningun conflicto en la linea de transmision.
De este modo, la presente invencion tambien tiene las ventajas dela conexion directa y del almacenamiento y retransmision a�adiendo el distribuidor de datos 13, la memoria intermedia conmutadora 17 yel selector de datos 19, de manera que se obtie ne una rapida respuesta de conmutacion necesaria para conseguir puntualidad y un encadenamiento en forma de margarita que son importantes en una Ethernet industrial.
Aunque la presente invencion se ha descrito anteriormente con referencia a la realizacion preferida, resulta evidente que los expertos en la tecnica pueden llevar a cabo otras realizaciones diferentes a la descripcion detallada dentro de la esencia del alcance tecnico de la presente invencion. En este documento, la esencia del alcance tecnico de la presente invencion se indica en las siguientes reivindicaciones y debe entenderse que todas las diferencias en el alcance equivalente con respecto al alcance tecnico estan incluidas en la presente invencion.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.� Un dispositivo de conmutacion de un sistema Ethernet de doble puerto (10), que comprende:
    un primer controlador de acceso al medio (11) adaptado para controlar la transmision y recepcion de una trama a traves de Ethernet para decidir si aceptar la trama comparando una direccion IP de la trama y una direccion IP predeterminada;
    una primera memoria intermedia transceptora (15) adaptada para transmitir y recibir una trama hacia y desde un dispositivo de capa superior, estando conectada la primera memoria intermedia transceptora (15) al dispositivo de capa superior a traves de determinados buses;
    un primer distribuidor de datos (13) adaptado para recibir una trama desde el primer controlador de acceso al medio
    (11) y para transferir la trama a al menos una de entre la primeramemoria intermedia transceptora (15) y una primera memoria intermedia conmutadora (17�1);
    estando adaptada la primera memoria intermedia conmutadora (17�1) para recibir una trama que va a retransmitirse desde el primer distribuidor de datos (13) y para decidir si transmitir la trama a un segundo selector de datos (19) de un segundo controlador de acceso al medio (11); y
    un primer selector de datos (19) adaptado para recibir una trama desde cada una de la primera memoria intermedia transceptora ( 15) y u na s egunda mem oria interm edia c onmutadora (1 7�2) y p ara tr ansmitir l a tra ma al primer controlador de acceso al medio (11), estando adaptado el primer selector de datos (19) para seleccionar cualquiera de entre la trama introducida desde la primera memoria intermedia transceptora (15) y la trama introducida desde la segunda memoria intermedia conmutadora (17�2) determinando la prioridad de la trama y para transferir la trama seleccionada al primer controlador de acceso al medio.
  2. 2.� El dispositivo de conmutacion segun la reivindicacion 1, en el que el primer distribuidor de datos (13) esta adaptado para decidir si transmitir la trama a la primera memoria intermedia conmutadora (17�1) determinando al menos uno de entre una direccion origen, una direccion destino y un tipo de datos de la trama.
  3. 3.� El dispositivo de conmutacion segun la reivindicacion1, en el que la primera memoria intermedia conmutadora (17�1) esta adaptada para comprobar la FCS (secuencia de comprobacion de trama) de la trama almacenada en caso de retardo de la transmision de trama al segundo selector de datos (19) del segundo controlador de acceso al medio (11), y para no transmitir la trama cuando se detecta un error.
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