CN1561614B - 在数据网络中为耦合节点生成动态地址表的方法和发送数据电报的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在数据网络(1)中具有动态地址表(11)的耦合节点(2，3)，以及一种为该耦合节点(2，3)生成这种动态地址表(11)的方法，具有以下步骤：在耦合节点(2，3)的一个端口接收具有源地址的数据电报(9)，在地址表(11)对应于作为目标地址的源地址的行中记录源地址、端口说明和计数器初始值，其中，当前计数器值给出该表目的有效性，并且当接收以源地址作为目标地址的第二数据电报且该表目有效时，更改当前计数器值。

Description

在数据网络中为耦合节点生成动态地址表的方法和发送数据电报的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在数据网络、尤其是在自动化系统中为耦合节点生成动态地址表的方法，以及一种用于通过该数据网络的耦合节点发送数据电报的方法，以及一种相应的耦合节点、一种相应的数据网络和一种计算机程序。

背景技术

在现有技术中公知有不同类型的数据网络，其中，数据网络部件确定通过有关数据网络部件的哪个端口发送数据电报。特别是还公知有所谓可开关的数据网络，其中数据网络中两个用户之间的连接借助一个或多个点对点的连接形成。

同样，由现有技术公知，借助于一个地址表，确定通过数据网络部件的哪个端口发送先前接收的数据电报。地址表中的每条表目都存储例如目标数据网络部件的站地址(所谓单点传送地址)或多点传送地址或网络地址以及有关数据网络部件的端口数，通过该端口发送接收到的数据电报，以便传递到该数据电报的目标地址。

此外，由现有技术还公知可动态修改的和静态的地址表的应用。动态地址表具有可动态修改的表目，该表目由有关数据网络部件的硬件独立管理而无需软件支持。相反，静态地址表的静态表目由每个数据网络部件的应用软件进行管理，并且不允许数据网络部件的硬件对其进行修改。

由现有技术公知，可以这样识别一个地址、例如多点传送地址以及对应于该多点传送地址的信息是否存储在地址表中，即直接将有关数据电报的目标地址与存储在地址表中的所有地址进行比较。该方法耗费时间，或以可内容寻址的存储器为前提条件。

在美国专利US-A-5923660中描述了一种允许在一个地址表中同时存储首先映射地址表中同一个进入地址的地址表目。为此，在以太网控制器中利用相应的控制装置设置了一个散列信息地址表，所述控制装置形成数据分组地址的散列值，以便查找到进入该散列地址表的初始值。如果位于散列地址表的、通过初始值定位的行中的地址与接收的目标地址不一致，则必须将该初始值更改一个固定的跃变值。

数据网络通过联网、即各用户相互间的连接允许多个用户之间的通信。在此，通信意味着在用户之间传送数据。其中待传送的数据作为数据电报发送，也就是说，将该数据一同打包为多个分组，并以该形式通过数据网络发送到对应的接收器。因此也称为数据分组。

这里，传送数据的概念与上述传送数据电报或数据分组同义。联网本身例如在可开关的高性能数据网络、尤其是以太网中是这样解决的，即，在两个用户之间分别接通至少一个与两个用户都相连的耦合单元。每个耦合单元可以与多于两个用户相连。

每个用户至少与一个耦合单元相连，但不能直接与另一个耦合单元相连。用户例如是计算机、存储器可编程的控制装置(SPS)或其它与别的机器交换电子数据、尤其是处理数据的机器。与其中每个用户直接通过数据总线联系数据网络的其他每个用户的总线系统相反，在可开关的数据网络中只涉及点对点连接，也就是说，用户只能间接地、通过借助一个或多个耦合单元对传送数据的相应传递联系所有其他用户。

在分布式自动化系统中，例如在传动技术领域，必须在确定时间将确定的数据输入为此确定的用户并由接收者进行处理。在此称为实时临界数据或数据交换，因为在确定位置时间上不正确的数据出现会导致在用户处产生不希望的后果。根据IEC 61491，EN 61491 SERCOS interface-TechnischeKurzbeschreibung(http://www.sercos.de/deutsch/index deutsch.htm)，可以保证在分布式自动化系统中成功地进行所述类型的实时临界数据交换。

由现有技术公知了用于在两个或多个电子部件或设备之间进行数据交换的不同标准化的通讯系统，包括所提到的总线系统，尤其也用于自动化系统。对于这类通信系统例如是：现场总线(Feldbus)、过程现场总线(Profibus)、以太网、工业以太网、法尔总线(FireWire)或PC内置总线系统(PCI)。这些总线系统分别是为不同应用领域设计或优化的，允许建立分散的控制系统。对于自动化制造中的、尤其是数字传动技术中的过程控制和过程监控需要很快且可靠的、具有可预测响应时间的通信系统。

利用并行总线系统，例如SMP、ISA、PCI或VME，可以在不同部件之间建立起非常快速且简单的通信。在此，这些公知的总线系统尤其用于计算机和PC。

尤其是在自动化技术中，公知了具有等间隔特性的、同步的、定时的通信系统。在此，将一个系统理解为由至少两个用户组成，该用户为了相互交换数据或相互传送数据而通过数据网络相互连接。在此，在等间隔的通信周期内周期性地进行数据交换，该通信周期通过系统采用的通信时钟预先给出。用户例如是中心自动化设备、可编程设备、可规划设备或操纵设备、外围设备(例如输入/输出部件)、传动装置、执行器、传感器、存储器可编程的控制装置(SPS)或其它控制单元、计算机或与其他机器交换电子数据、尤其是处理其他机器数据的机器。控制单元在下面应理解为各种类型的调节器或控制单元。

在通信系统中等间隔的、确定的周期性数据交换是基于参与通信的所有部件采用相同的时钟或时间基础。时钟或时间基础由标记的部件(时钟锤)传送到其他部件。在等时的实时以太网中，时钟或时间基础由一个同步控制器通过发送同步电报预先给出。

在德国专利申请DE 10058524.8中公开了一种用于通过可开关的数据网络、尤其是以大网传送数据的系统和方法，其允许尤其是基于因特网或企业内部网络的实时临界和非实时临界数据通信的混合运行。

由现有技术还公知，可开关数据网络的部件借助动态地址表确定通过耦合节点的哪个端口发送数据电报。动态地址表分别存储网络部件的站地址和通过其向该网络用户发送数据电报的端口的规格。由于可以动态改变网络配置(例如通过激活/无效或断开或重新布线)，且基于有限的存储容量不能同时在一个地址表中存储所有的站地址，因此可以动态改变由网络部件、即例如由一个耦合节点管理的表目。

由于数据网络的部件可能例如断开或重新布线，因此，具有如果所选择的老化方法的确定条件得到满足的话，可以将地址表目解释为无效的老化机制。

由EP-A-0993156公开了相应的老化方法，其中在可参数化的时间间隔内必须从具有地址表中记录的站地址的有关网络部件接收数据电报，以便一直标记为有效。

图1中示出了由现有技术公知的相应的数据网络。数据网络1包括具有端口A、B、C和D的耦合节点2，以及具有端口E、F、G和H的耦合节点3。耦合节点2的端口C与自动化部件4连接，端口B与另一个为清楚起见没有在图1中示出的耦合节点连接。

此外，端口D与耦合节点3的端口E连接。耦合节点3的端口F、G和H与自动化部件5、6和7连接。

每个耦合节点2和3都包含一个地址表8。地址表8的每一行都包含数据网络1的一个部件、即例如自动化部件4、5、6或7其中一个的站地址。此外，耦合节点的地址表8的有关行还包括该耦合节点的端口说明，由该端口传送从该耦合节点接收的、具有作为目标地址的站地址的数据电报。此外，地址表8的这种行还包括一个表目关于在有关行中的该表目的老化，即关于该表目的有效性。

如果例如在耦合节点2的端口A接收具有源地址和目标地址的数据电报9，则在地址表8的一行中创建一条表目。在此，该数据电报可以例如是以太网数据电报。

在端口A接收了具有有关源地址的数据电报的事实作为地址表一行中的表目记录到地址表8中。在地址表8的有关行中的老化位例如设置为0，以便显示该表目的现状。

每个耦合节点2和3都具有分别对地址表8全局有效的时间基础。该时间基础可以利用分别计数到一个阈值的计数器实现。

当在地址表8中产生当前表目，且计数器复位之后，将老化位例如从0设置为1。然后该表目仍旧有效。如果在将老化位设置为1的时刻接收另一条数据电报9，则老化位重新复位为例如0。如果不是这种情况，则在计数器下次复位时将老化位设置为例如2，其显示该表目无效。

在此，借助程序10管理地址表8。

该方法的缺点尤其是，必须周期性地完整读出地址表8，以便检查一条表目是否被标记为无效。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，实现一种用于产生动态地址表的改善方法以及一种用于传送数据电报的改善方法，和一种改善的耦合节点、一种相应的数据网络和一种计算机程序。

本发明的上述技术问题是分别通过独立权利要求的特征解决的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的老化机制特别有利，因为根据地址表中的有关表目对该机制进行事件控制。这与现有技术中公知的基于时间的老化机制相比特别有利，因为无需通过周期性地完整读出地址表来检查一条表目是否被标记为无效。

根据本发明的一种优选实施方式，如果自最后一次从其站地址记录在地址表中的网络用户接收的数据电报开始，向该网络用户发送的数据电报数量大于一个参数化的值，则将地址表中的表目解释为无效。

根据本发明的另一优选实施方式，当重新从网络用户接收数据电报时，将向该网络用户发送的数据电报的计数复位。

根据本发明另一优选实施方式，当网络部件借助地址表确定通过哪个端口发送数据电报，并将数据电报确定的网络部件的站地址记录在地址表中后，更新和检查一条表目的有效性是事件控制地进行的，也就是对于每个发送过程都进行。这与时间控制的老化方法相比，显著减少了对地址表的存储器访问。

附图说明

下面借助附图详细解释本发明的优选实施例。其中，

图1示出了根据现有技术的数据网络中的一段，

图2示出了根据本发明实施方式的数据网络的一段，

图3示出了根据本发明方法的一种实施方式的流程图。

具体实施方式

在图2中，用相同的附图标记表示了与图1中元件对应的元件。

耦合节点2和3分别具有根据本发明的地址表11以及用于管理该地址表11的部件12。该表管理部件12可以用软件和硬件实现。

当例如耦合节点2在其端口A接收到数据电报9时，基于此在地址表11中生成一条表目。地址表11中的该表目包含数据电报9的源地址以及接收端口，即在本例中是端口A的输入。

此外，有关表目还包含计数器初始值。该值可以针对数据网络1或各耦合节点参数化，并可以例如选择为128。

如果现在由耦合节点2在端口C例如从自动化部件4接收另一条数据电报，该电报将数据电报9的源地址作为目标地址，则访问地址表11中的相应表目。

然后，首先由程序12检查有关表目的当前计数器值是否大于0。如果大于0，则将该表目视为有效，并通过耦合节点2的在表目中给出的端口、即通过端口A传递从自动化部件4接收的数据电报。此外，根据在耦合节点2中对向源地址发送的数据电报的接收，由表管理部件12对当前的计数器值进行减一。

该过程可以例如一直重复，直到当前计数值为0。然后，根据该值0将有关表目标记为无效。即，在有关表目被视为无效之前，计数器初始值对应于向源地址发送的、由耦合节点2接收的数据电报的最大数量。

也可以预先给出一个阈值来代替计数器初始值的减一，该阈值对应于向源地址发送的数据电报的数量，其中当前计数器值在每次接收这样的数据电报时都加一。

在此特别具有优点的是，仅事件控制地更改地址表11中各行的当前计数器值。在接收以数据电报的源地址作为目标地址的数据电报时，反正需要访问地址表11中的有关表目，以便获得传递有关数据电报的端口。在这样的访问发生的时候，同时访问当前计数器值，以便检查该值并在必要时对该值减一或加一。

如果由耦合节点2重新接收数据电报9，则将地址表11中有关表目的当前计数器值复位为计数器初始值。

相应的，耦合节点3的地址表11和其程序12以及其它图2中数据网络未示出的耦合节点也是这样的情况。

耦合节点2和3可以是单独的设备，或者也可以构成为自动化部件的一个集成元件。作为自动化部件，原则上可以采用自动化系统的所有调整部件、控制部件、传动部件和其它部件。

图3示出了相应的流程图。

在步骤30中，在数据网络的在此涉及的耦合节点的一个端口接收数据电报。该数据电报包含一源地址，也就是发送该数据电报的数据网络用户的站地址，以及该数据电报的一目标地址，也就是应当获得该数据电报的数据网络用户的站地址。

在步骤32中，将在步骤30中由耦合节点接收的数据电报的源地址记录到耦合节点的地址表中。在该地址表的相应表目中，源地址具有目标地址的功能，也就是说，如果由耦合节点在另一个端口接收以步骤30的数据电报的源地址作为目标地址的数据电报，则访问地址表中的相应表目。该表目除了发送步骤30的数据电报的用户的站地址之外，还包含由所涉及的耦合节点接收步骤30的数据电报的端口，以及一个计数器值。

在步骤32中在地址表中生成表目时，计数器值对应于计数器初始值。

在步骤34中，在耦合节点的另一个端口接收具有目标地址的数据电报。步骤34的数据电报的目标地址与步骤30的数据电报的源地址相同。

然后，在步骤36中访问地址表，并利用数据电报的目标地址读取地址表中的表目。然后在该表目中检查当前计数器值是否为0。

如果当前的计数器值等于0，则这意味着地址表中有关表目不是或不再是有效的。该确定在步骤38中进行。即，耦合节点不能确定通过其哪个端口传递数据电报，以便发送到期望的目标地址。因此，在步骤40中，将在步骤34中接收的数据电报作为广播数据电报传递，也就是说，该数据电报将通过耦合节点的所有端口传递，除了在步骤34中接收该数据电报的端口。

如果在步骤36中检查出当前计数器值大于0，则随后执行步骤42。在步骤42中，通过耦合节点的在地址表的有关表目中给出的端口发送数据电报。然后在步骤44中，将有关表目的当前计数器值减一。

在步骤46中，检查是否由所涉及的耦合节点在与步骤30相同的端口、并利用相同的源地址重新接收数据电报。如果是，则将地址表中有关表目的计数器值复位为步骤48中的计数器初始值。然后流程控制转回步骤34。

如果步骤46中检查出不具有这样的接收，则流程控制直接转向步骤34。

Claims (7)

1.一种在数据网络(1)中为耦合节点(2，3)生成动态地址表(11)的方法，具有以下步骤：

-在所述耦合节点(2，3)的第一端口接收具有源地址的第一数据电报(9)，

-在地址表(11)对应于作为目标地址的源地址的行中记录源地址、端口说明和计数器初始值，其中，当前计数器值给出该表目的有效性，并且当在所述耦合节点(2，3)的第二端口接收以第一数据电报的源地址作为目标地址的第二数据电报且该表目有效时，更改当前计数器值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，如果在所述端口接收到具有所述源地址的第三数据电报，则将当前计数器值复位到计数器初始值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，如果接收到以源地址作为目标地址的所述第二数据电报且所述表目有效，则在每次接收该第二数据电报时将所述当前计数器值加一。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，如果接收到以源地址作为目标地址的所述第二数据电报且所述表目有效，则在每次接收该第二数据电报时将所述当前计数器值减一。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述源地址和目标地址是单点传送地址。

6.一种通过数据网络(1)的耦合节点(2，3)传送具有目标地址的数据电报(9)的方法，所述耦合节点具有一种根据权利要求1至5中任一项所述方法生成的地址表(11)，所述方法具有以下步骤：

-通过所述耦合节点(2，3)接收所述数据电报(9)，

-访问所述地址表(11)中对应于该数据电报(9)的目标地址的行，

-借助当前计数器值检查所述行中的表目是否有效，

-如果该表目有效，则将所述数据电报(9)传递到在所述行中给出的端口。

7.如权利要求6所述的方法，其中，如果所述表目无效，则由所述耦合节点(2，3)将所述数据电报(9)作为广播数据电报传递。

Images