[发明专利]通信网络和耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有第一和第二子网络的通信网络。在第一子网络中，第一数目的耦合元件经由相应的耦合端口以物理方式彼此连接。第一数目的耦合元件构成为参与到用于传输数据的冗余方法中。与之类似的是在第二子网络中，第二数目的耦合元件经由相应的耦合端口以物理方式彼此连接，其中第二数目的耦合元件构成为参与到用于传输数据的冗余方法中。

背景技术

为了能够在通信网络中保证高的可用性，以冗余方式设计该通信网络。在基于以太网的通信网络中，耦合元件（所谓的交换机）在此以合适的拓扑以物理方式彼此连接。作为用于数据通信的协议可以使用媒体冗余协议（Media Redundancy Protocol（MRP））或快速生长树协议（Rapid Spanning Tree Protocol（RSTP））。MRP和RSTP使一个耦合元件的故障或者两个耦合元件之间的线路中断能够得到补偿。冗余方法基于的原理是，当建立的通信路径故障或中断时，通信通过称为冗余路径的替选通信路径来继续。

在用于控制高度可用的工业或自动化设备的通信网络中存在如下要求，即也将多个、分别就其而言冗余的子网络彼此连接和特别是还以冗余方式彼此连接。通常，子网络构成用于在环形拓扑中提供冗余度，其中每个环形对通过两条线路彼此连接。子网络的耦合借助所谓的待机耦合来进行。在此符合逻辑地，两条线路之一是活动的，而两条线路中的另一条出于冗余目的而设置。符合逻辑地，只有当第一线路出现问题的时候，第二线路才接通。然而，至今该待机耦合还未能结合到设置在各子网络中的冗余机构中。

发明内容

本发明的目的是提出一种通信网络和耦合装置，所述耦合装置能够实现将多个设计为冗余的子网络耦合、尤其以冗余方式耦合，以便改善通信的灵活性以及通信网络的可用性。

所述目的通过根据本发明的通信网络和根据本发明的耦合装置来实现。有利的扩展方案由实施例中得到。

本发明实现了具有第一子网络和第二子网络的通信网络。在第一子网络中，第一数目的耦合元件经由相应的耦合端口以物理方式彼此连接。第一数目的耦合元件构成为参与到用于传输数据的冗余方法中。与之对应地，在第二子网络中，第二数目的耦合元件经由相应的耦合端口以物理方式彼此连接。第二数目的耦合元件也构成为参与到用于传输数据的冗余方法中。第一或者第二子网络的耦合元件的物理连接优选实现在环形拓扑中，以使从现有技术中已知的MRP或RSTP机构能够用作冗余方法。

根据本发明，通信网络还包括一个或多个用于耦合第一和第二子网络的耦合装置，其中耦合装置是或包括不仅第一子网络的耦合元件还有第二子网络的耦合元件。

本发明基于的基本思想是，每个耦合装置同时既是第一也是第二子网络的参与者。因此，耦合装置构建为参与到相应的子网络的冗余方法中。同时，相应的耦合装置用于两个子网络的数据技术连接，其中在多个耦合装置情况下，可以动用冗余方法的机构。因此，耦合装置是有冗余能力的路由器，该路由器是两个子网络的通信元件。

在设置了至少两个耦合装置的情况下，冗余方法的机构可以在由多个子网络组成的通信网络的所有通信连接上使用。特别是在两个子网络之间的通信中存在冗余度。这样的通信网络能够有利地在高度可用的工业或自动化设备中使用。如果使用仅一个根据本发明的耦合装置，则该耦合装置是两个子网络的通信元件，并且实现了两个子网络之间的通信。

在优选的扩展方案中，每个耦合装置具有至少四个耦合端口，其中相应的耦合装置借助两个第一耦合端口连接在第一子网络上和借助两个第二耦合端口连接在第二子网络上。因此，与相应的子网络的连接以对于耦合元件常见的方式实现。

此外提出，耦合装置构成为参与到用于在第一或第二子网络内部传输数据的冗余方法中。再则设置有，耦合装置构成为参与到用于在第一和第二子网络之间传输数据的冗余方法中。

此外，适宜的是耦合装置构成为在第一和第二子网络之间传输待交换的数据。数据传输（路由）例如能够在IP（Internet Protocol互联网协议）层上，就是说在通信网络的网络层和/或也在通信层3和/或更高的层上实现（在此，通信网络的所提及的层例如能够根据OSI（开放式通信系统互联参考模型）层模型的相应的层来构成和设置）。

根据另一适宜的扩展方案，耦合装置包括用于控制在第一和第二子网络之间的数据连接的机构。用于控制数据连接的机构例如能够包括防火墙，所述防火墙能够可选地以硬件或软件实现。典型地，这样的防火墙基于数据包过滤的原理，并且实现了子网络之间数据传输的控制和过滤。