(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワーク（６）に接続されているネットワーク装置（１００）を有するネットワークシステム（１０１）の動作方法において、
第１の制御装置（２）と、該第１の制御装置（２）に対応付けられている第１のスイッチ装置（４）と、第２の制御装置（３）と、該第２の制御装置（３）に対応付けられている第２のスイッチ装置（５）とをそれぞれ一つずつ有しているネットワーク装置（１００）を準備するステップであって、但し、前記スイッチ装置（４，５）は、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送信するための送信ポート（９，１３）と、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを受信するための受信ポート（１０，１４）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを送信するための第１の内部送信ポート（１６，１８）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを受信するための第１の内部受信ポート（１５，１７）と、前記制御装置（２，３）にデータを送信するための第２の内部送信ポート（８，１２）と、前記制御装置（２，３）からデータを受信するための第２の内部受信ポート（７，１１）とをそれぞれ一つずつ有しているステップと、
前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送受信するための、前記受信ポート（１０，１４）のデータ交換よりも、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与するステップとを備えている、
ことを特徴とする、ネットワークシステム（１０１）の動作方法。
【請求項２】
前記第１の内部受信ポート（１５，１７）のデータ交換よりも、前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与するステップを更に備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の制御装置（２）によって第１のデータ（Ｄ１）を形成し、且つ、前記第２の制御装置（３）によって第２のデータ（Ｄ２）を形成するステップであって、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は所定のコーディングによって相互に関連付けられているステップと、
前記第１の制御装置（２）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第２の制御装置（３）に前記第１のデータ（Ｄ１）を送信し、且つ、前記第２の制御装置（３）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第１の制御装置（２）に前記第２のデータ（Ｄ２）を送信するステップであって、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は、前記第１の内部送信ポート（１６，１８）、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）、前記第２の内部送信ポート（８，１２）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）を通過するステップと、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第１の通信パス（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３）を介して、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記送信ポート（９）から、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記受信ポート（１４）へと送信するステップと、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第２の通信パス（ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３）を介して、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記送信ポート（１３）から、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記受信ポート（１０）へと送信するステップとを更に備えており、
但し、前記第１の通信パス（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３）のデータ及び前記第２の通信パス（ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３）のデータは、同一のネットワーク装置（２００，３００）において反対方向に通過する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記送信ポート（９）を介して、第１の制御装置（２０２）及び第２の制御装置（２０３）を備えている別のネットワーク装置（２００）の少なくとも一つの別のスイッチ装置（２０４）を経由させて、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記受信ポート（１４）へと送信するステップと、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記送信ポート（１３）を介して、第１の制御装置（２０２）及び第２の制御装置（２０３）を備えている別のネットワーク装置（２００）の少なくとも一つの別のスイッチ装置（２０４，２０５）を経由させて、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記受信ポート（１０）へと送信するステップとを更に備えており、
但し、各別のスイッチ装置（２０４，２０５）においては、前記別のスイッチ装置（２０４，２０５）の前記第２の制御装置（２０３）のための受信ポート（２１４）において受信したデータを、前記別のスイッチ装置（２０４，２０５）の前記第１の制御装置（２０２）のための送信ポート（２０９）へと転送し、且つ、前記別のスイッチ装置（２０４，２０５）の前記第１の制御装置（２０２）のための受信ポート（２１０）において受信したデータを、前記別のスイッチ装置（２０４，２０５）の前記第２の制御装置（２０３）のための送信ポート（２１３）へと転送する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも一つのネットワーク装置（１００）において、前記第１のスイッチ装置（４）及び前記第２のスイッチ装置（５）は一つのスイッチ装置（１０４）に統合されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の制御装置（２）及び／又は前記第２の制御装置（３）において、前記第１のデータ（Ｄ１）と前記第２のデータ（Ｄ２）とを比較し、比較結果を形成するステップと、
前記比較結果に依存して前記ネットワーク装置（１００）をパッシブ状態にするステップとを更に備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の通信パス（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３）及び前記第２の通信パス（ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３）を介して、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を再び送信するステップを更に備えている、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
別のネットワーク装置（２００）における、異なる制御装置（２０２，２０３）のための入力ポート（２１０，２１４）において、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を受信するステップと、
前記受信したデータを比較するステップとを更に備えている、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記通信ネットワーク（６）はイーサネットネットワークである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
一つ又は複数のプログラム制御式の装置（１，１００，２００，３００）において、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法を実行させることを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
一つ又は複数のプログラム制御式の装置（１，１００，２００，３００）において、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を有しているコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とする、記録媒体。
【請求項１２】
通信ネットワーク（６）に接続されている複数のネットワーク装置（１，２０１，３０１）を含むネットワークシステム（１０１）において、
各ネットワーク装置（１）は、第１の制御装置（２）と、該第１の制御装置（２）に対応付けられている第１のスイッチ装置（４）と、第２の制御装置（３）と、該第２の制御装置（３）に対応付けられている第２のスイッチ装置（５）とを一つずつ有しており、
前記スイッチ装置（４，５）は、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送信するための送信ポート（９，１３）と、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを受信するための受信ポート（１０，１４）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを送信するための第１の内部送信ポート（１６，１８）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを受信するための第１の内部受信ポート（１５，１７）と、前記制御装置（２，３）にデータを送信するための第２の内部送信ポート（８，１２）と、前記制御装置（２，３）からデータを受信するための第２の内部受信ポート（７，１１）とをそれぞれ一つずつ有しており、
前記ネットワーク装置（１，１００，２００，３００）は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、
ことを特徴とする、ネットワークシステム（１０１）。
【請求項１３】
少なくとも一つのネットワーク装置（１００）において、前記第１のスイッチ装置（４）及び前記第２のスイッチ装置（５）は一つのスイッチ装置（１０４）に統合されている、請求項１２に記載のネットワークシステム（１０１）。
【請求項１４】
少なくとも一つのスイッチ装置（４）は、分類装置（３０）、キュー装置（４０）及びスケジューラ装置（３１）を含んでいる、請求項１２又は１３に記載のネットワークシステム（１０１）。
【請求項１５】
制御装置及びスイッチ装置をそれぞれ一つずつ有している単純なネットワーク装置（４００）が前記ネットワークシステム内に設けられている、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のネットワークシステム（１０２）。
【請求項１６】
前記ネットワーク装置（１，１００，２００，３００）はそれぞれ、個別のＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＩＣチップ又は固定配線の超小型回路として実施されている、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のネットワークシステム（１０１）。
【請求項１７】
通信ネットワーク（６）に接続されているネットワーク装置（１００）において、
前記ネットワーク装置（１００）は、
第１の制御装置（２）と、該第１の制御装置（２）に対応付けられている第１のスイッチ装置（４）と、第２の制御装置（３）と、該第２の制御装置（３）に対応付けられている第２のスイッチ装置（５）とをそれぞれ一つずつ有しており、
但し、前記スイッチ装置（４，５）は、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送信するための送信ポート（９，１３）と、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを受信するための受信ポート（１０，１４）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを送信するための第１の内部送信ポート（１６，１８）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを受信するための第１の内部受信ポート（１５，１７）と、前記制御装置（２，３）にデータを送信するための第２の内部送信ポート（８，１２）と、前記制御装置（２，３）からデータを受信するための第２の内部受信ポート（７，１１）とをそれぞれ一つずつ有しており、
前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送受信するための、前記受信ポート（１０，１４）のデータ交換よりも、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与する、
ことを特徴とする、ネットワーク装置（１００）。
【請求項１８】
更に、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）のデータ交換よりも、前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与する、請求項１７に記載のネットワーク装置（１００）。
【請求項１９】
前記第１の制御装置（２）によって第１のデータ（Ｄ１）を形成し、且つ、前記第２の制御装置（３）によって第２のデータ（Ｄ２）を形成し、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は所定のコーディングによって相互に関連付けられており、
前記第１の制御装置（２）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第２の制御装置（３）に前記第１のデータ（Ｄ１）を送信し、且つ、前記第２の制御装置（３）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第１の制御装置（２）に前記第２のデータ（Ｄ２）を送信し、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は、前記第１の内部送信ポート（１６，１８）、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）、前記第２の内部送信ポート（８，１２）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）を通過し、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第１の通信パス（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３）を介して、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記送信ポート（９）から、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記受信ポート（１４）へと送信し、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第２の通信パス（ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３）を介して、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記送信ポート（１３）から、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記受信ポート（１０）へと送信する、
但し、前記第１の通信パス（ＣＢ１）のデータ及び前記第２の通信パス（ＣＲ３）のデータは、前記ネットワーク装置（１００）において反対方向に通過する、請求項１７又は１８に記載のネットワーク装置（１００）。
【請求項２０】
前記第１の制御装置（２）及び／又は前記第２の制御装置（３）において、前記第１のデータ（Ｄ１）と前記第２のデータ（Ｄ２）とを比較し、比較結果を形成し、
前記比較結果に依存して前記ネットワーク装置（１００）をパッシブ状態にする、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載のネットワーク装置（１００）。
【請求項２１】
通信ネットワーク（６）に接続されているネットワーク装置（１００）に設置されたコンピュータのためのコンピュータプログラムにおいて、
但し、前記ネットワーク装置（１００）は、
第１の制御装置（２）と、該第１の制御装置（２）に対応付けられている第１のスイッチ装置（４）と、第２の制御装置（３）と、該第２の制御装置（３）に対応付けられている第２のスイッチ装置（５）とをそれぞれ一つずつ有しており、
但し、前記スイッチ装置（４，５）は、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送信するための送信ポート（９，１３）と、前記通信ネットワーク（６）を介してデータを受信するための受信ポート（１０，１４）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを送信するための第１の内部送信ポート（１６，１８）と、前記スイッチ装置（４，５）間でデータを受信するための第１の内部受信ポート（１５，１７）と、前記制御装置（２，３）にデータを送信するための第２の内部送信ポート（８，１２）と、前記制御装置（２，３）からデータを受信するための第２の内部受信ポート（７，１１）とをそれぞれ一つずつ有しており、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、
前記通信ネットワーク（６）を介してデータを送受信するための、前記受信ポート（１０，１４）のデータ交換よりも、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与するステップを実行させる、
ことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【請求項２２】
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、更に、
前記第１の内部受信ポート（１５，１７）のデータ交換よりも、前記第２の内部受信ポート（７，１１）のデータ交換に対して優先権を付与するステップを実行させる、請求項２１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２３】
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、更に、
前記第１の制御装置（２）によって第１のデータ（Ｄ１）を形成し、且つ、前記第２の制御装置（３）によって第２のデータ（Ｄ２）を形成するステップであって、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は所定のコーディングによって相互に関連付けられているステップと、
前記第１の制御装置（２）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第２の制御装置（３）に前記第１のデータ（Ｄ１）を送信し、且つ、前記第２の制御装置（３）から所属の前記スイッチ装置（４，５）を介して前記第１の制御装置（２）に前記第２のデータ（Ｄ２）を送信するステップであって、但し、前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）は、前記第１の内部送信ポート（１６，１８）、前記第１の内部受信ポート（１５，１７）、前記第２の内部送信ポート（８，１２）及び前記第２の内部受信ポート（７，１１）を通過するステップと、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第１の通信パス（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３）を介して、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記送信ポート（９）から、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記受信ポート（１４）へと送信するステップと、
前記第１のデータ（Ｄ１）及び前記第２のデータ（Ｄ２）を、第２の通信パス（ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３）を介して、前記第２の制御装置（３）のための前記スイッチ装置（５）の前記送信ポート（１３）から、前記第１の制御装置（２）のための前記スイッチ装置（４）の前記受信ポート（１０）へと送信するステップとを実行させる、
但し、前記第１の通信パス（ＣＢ１）のデータ及び前記第２の通信パス（ＣＲ３）のデータは、前記ネットワーク装置（１００）において反対方向に通過する、請求項２１又は２２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２４】
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、更に、
前記第１の制御装置（２）及び／又は前記第２の制御装置（３）において、前記第１のデータ（Ｄ１）と前記第２のデータ（Ｄ２）とを比較し、比較結果を形成するステップと、
前記比較結果に依存して前記ネットワーク装置（１００）をパッシブ状態にするステップとを実行させる、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークの動作方法、並びに、当該方法によって動作するネットワークシステムに関する。本動作方法を特にイーサネット環境において使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワークは、複雑な技術システムの測定、制御及び調整のために益々広範に使用されている。例えば、車両制御システムを構成するために、自動車におけるネットワークの使用が増加している。安全性が重要な相応に複雑な技術システムにおいては、ネットワーク装置として設けられている制御エレメントの可用性に対して高い要求が課される。例えばセンサ又は制御装置のような個々のコンポーネントが故障した場合でも、それによってシステム全体が停止することは許されない。ドライブ・バイ・ワイヤシステム、例えばステア・バイ・ワイヤシステムでは安全性が極めて重要である。このドライブ・バイ・ワイヤシステムではネットワークを介して、センサ装置、制御装置及びアクチュエータ装置を接続することによって、ハンドル位置が電気モータにより車輪位置に変換される。
【０００３】
以前は、非常にクリティカルなコンポーネントが冗長的に設けられており、それによって、エラー発生時には各バックアップ又は冗長的なコンポーネントが各タスクを担っていた。冗長的なコンポーネントが複数設けられている場合には、二つ以上の制御装置の内の一つだけがその都度の制御の主権を有していることが保証されなければならない。更には、同一の制御機能に対して矛盾する複数の制御命令が発生することは許されない。従って、全ての制御コンポーネントが同一の情報又はデータをネットワーク内で有していることが必要になる。
【０００４】
その限りにおいて、例えば使用しているネットワークを介してデータを送信した際に壊れた可能性がある一貫性のないデータの形態のエラーが識別されなければならない。広く普及している標準的なネットワーク環境はイーサネットプロトコルを基礎としている。イーサネットインフラストラクチャを使用することにより、標準化されたネットワーク装置及び方法を使用することができるという利点が得られる。しかしながら以前は、内部的な冗長性を備えている、つまり二重に設計されている機能を備えている複数の制御コンポーネントを相互に結合させるためにプロプラエタリデータバスも使用されていた。
【０００５】
更には、ネットワークにおいて使用されるノードにエラーが存在することも考えられる。例えば、他の制御装置にとって有用なデータを含んでいないデータを、ネットワーク装置が高い頻度でネットワークに送信するタイプのエラーが公知である。このエラーを「バブリング・イディオット（Babbling Idiot）」とも称する。そのようなエラーが発生した際には、依然として機能しているネットワーク装置間において本物の制御データ又はセンサデータをもはや交換できなくなるほどに、高データレートによってネットワークインフラストラクチャに負荷が掛かる可能性がある。特にその種のエラーを安全性が重要なネットワークにおいて対処し、既存のデータを適切に処理し、それによってネットワーク内の関与しない装置の信頼性の高い動作を保証することが所望される。
【０００６】
以前は、所定の通信パートナ間でのデータ交換の帯域幅を制限する方法が提案されていた。もっとも、欠陥のあるネットワークノードは、適切でないアドレスデータを有するデータパケットを生成する可能性もあり、このことは、帯域幅を専用のものに制限するという枠内では、いずれのネットワークトポロジにおいても十分に処理できず、特にリング型ネットワークトポロジにおいて十分に処理できない。
【０００７】
更に、ネットワークノード相互の同期通信を基礎とする方法が公知である。この方法では、所定の通信パートナ間のデータ交換に対して特定のタイムスロットが規定される。その種のタイムスロット法は、煩雑な同期及び特別なハードウェア装置を必要とする。
刊行物US 2011/026411 A1及びUS 2008/107050 A1からは、本願のテーマに関する技術的な背景がそれぞれ開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、改善された方法及び／又は改善されたネットワークシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、通信ネットワークに接続されているネットワーク装置のための通信ネットワークの動作方法が提案される。本方法は以下のステップを備えている：
第１の制御装置と、その第１の制御装置に対応付けられている第１のスイッチ装置と、第２の制御装置と、その第２の制御装置に対応付けられている第２のスイッチ装置とをそれぞれ一つずつ有しているネットワーク装置を準備するステップ。ここで、スイッチ装置は、通信ネットワークを介してデータを送受信するための送信ポート及び受信ポートと、スイッチ装置間でデータを送受信するための第１の内部送信ポート及び第１の内部受信ポートと、制御装置へデータを送信するための第２の内部送信ポートと、制御装置からデータを受信するための第２の内部受信ポートとをそれぞれ一つずつ有している。
【００１０】
本方法においては、通信ネットワークを介してデータを送受信するための送信ポート及び受信ポートにおけるデータ交換よりも、第１の内部送信ポート、第１の内部受信ポート、第２の内部送信ポート及び第２の内部受信ポートにおけるデータ交換に対して優先権が付与され、特に第１の内部送信ポート及び第１の内部受信ポートよりも、第２の内部送信ポート及び第２の内部受信ポートに対して優先権が付与される。
【００１１】
特にイーサネット通信ネットワークとして構成されているネットワークによって、例えば、ネットワーク装置がリング型に構成されるか、又はネットワーク装置が相互にリング型に接続される。スイッチ装置及び制御装置を二重に備えるように、また、各ネットワーク装置内の内部通信を実現するように、ネットワーク装置を冗長的に実施することによって、通信ネットワーク内の確実で信頼性の高いデータ送信が提供される。外部から到来するデータ、即ち接続されている通信ネットワークを介して到来するデータよりも、ネットワーク装置内部でのデータ交換に対して優先権を付与することによって、ネットワーク内のバブリング・イディオットの存在も管理することができる。本発明において提案される優先権付与が行われなければ、高データレートで形成される無意味なデータパケットが、例えば制御データを含んでいる本来のデータパケットに重畳され、信頼性の高い通信が妨害される恐れがある。それにもかかわらず、例えばデータパケットのための適切なキュー又は待ち行列によって実施することができる優先権付与によって、バブリング・イディオットから送信されていないデータパケットは、そのデータパケットの目的地に確実に到達する。
【００１２】
本方法は更に、第１の内部送信ポート及び第１の内部受信ポートのデータ交換よりも、通信ネットワークにデータを送信するための送信ポートと第２の内部受信ポートのデータ交換に対して優先権を付与するステップを備えることができる。このような拡張された優先権付与によって、複数のネットワーク装置によって形成されているネットワークは、バブリング・イディオットによるエラーに対して更にロバストになる。
【００１３】
優先権付与は、有利には、スイッチ装置において受信したデータのデータコンテンツに依存して行われるのではなく、ポートベースで行われる。例えば、バブリング・イディオットから送信されたデータが誤ったアドレス情報又は優先権情報を含んでいる可能性があり、それによって、パケットに含まれる情報に基づく優先権付与が失敗する恐れがある。しかしながらこのことは、ポートベースの優先権付与によって排除される。
【００１４】
通信ネットワーク自体がイーサネットインフラストラクチャを含むこともできる。スイッチ装置をブリッジ装置又はルータ装置と称することもできる。ネットワーク装置は、ネットワークノード、ネットワークコンポーネント又はネットワークエレメントとも称する。
【００１５】
ネットワーク装置に設けられている制御装置には、例えばＣＰＵ、マイクロプロセッサ又は他のプログラミング可能な回路が該当する。更に、制御装置とはセンサ装置又はアクチュエータ装置であると解することができる。
【００１６】
通信ネットワーク又はネットワークプロトコルは有利には、一方の加入者又はネットワーク装置から他方の加入者又はネットワーク装置へのポイント・ツー・ポイントコネクションを予定している。この場合、双方向通信又は二重通信を実現することができる。
【００１７】
複数の実施の形態において、本方法は更に以下のステップを備えている：
第１の制御装置によって第１のデータを形成し、且つ、第２の制御装置によって第２のデータを形成するステップ。但し、第１のデータ及び第２のデータは所定のコーディングによって相互に関連付けられている；
第１の制御装置から所属のスイッチ装置を介して第２の制御装置に第１のデータを送信し、且つ、第２の制御装置から所属のスイッチ装置を介して第１の制御装置に第２のデータを送信するステップ。但し、第１のデータ及び第２のデータは、第１の内部送信ポート、第１の内部受信ポート、第２の内部送信ポート及び第２の内部受信ポートを通過する；
第１のデータ及び第２のデータを、第１の通信パスを介して、第１の制御装置のためのスイッチ装置の送信ポートから、第２の制御装置のためのスイッチ装置の受信ポートへと送信するステップ；
第１のデータ及び第２のデータを、第２の通信パスを介して、第２の制御装置のためのスイッチ装置の送信ポートから、第１の制御装置のためのスイッチ装置の受信ポートへと送信するステップ。第１の通信パスのデータ及び第２の通信パスのデータは同一のネットワーク装置を逆向きの方向で通過する。
【００１８】
所定のコーディングを介して相互に関連付けられている第１のデータ及び第２のデータを例えばビット反転によって形成することができる。所定のコーディングは、二つのデータ相互の一貫性検査を実現する。例えば、ネットワークを介するデータ送信によってデータ（データパケット）の内の一方が妨害された場合、各コーディングを考慮して、他方のデータ（データパケット）との比較によって、その妨害を識別することができる。
【００１９】
特に、イーサネットを基礎とする通信ネットワークにおいては、双方向通信（いわゆる多重通信）が実現される。その限りにおいて、第１の通信パスは第１の制御機器のスイッチ装置の送信ポートから、第２の制御機器のスイッチ装置の受信ポートへと延びており、また、第２の通信パスは第２の制御機器のスイッチ装置の送信ポートから、第１の制御機器のスイッチ装置の受信ポートへと延びている。第１の通信パスは例えば、別のスイッチ装置又は別のネットワーク装置を介して通信ネットワークにわたりリング型に延びている。第２の通信パスは、反対方向においてネットワーク装置を通過する。その限りにおいて、冗長的な送信及び関与する全てのネットワーク装置の機能の検査が実現される。有利には、第１のデータ及び第２のデータが第１の制御装置から第２の制御装置へと、又はその逆に第２の制御装置から第１の制御装置へと、専らネットワーク装置内のスイッチ装置を介して送信される。
【００２０】
特にイーサネットを基礎とする通信ネットワークの動作方法ではリング構造が得られ、それにより生じる、イーサネットリングの通信方向が使用される。制御ユニットと接続されている、ネットワーク装置のスイッチ装置の内の一つにエラーが生じた場合には、そのエラーは二方向の内の一方向にのみ関与していると考えられ、それによって、従前通り、一貫性のある一つ又は複数のデータが伝送される。種々の通信パスにおいて送信される、特にコーディングを介して相互に関連付けられているデータを比較することによって、フレキシブルで信頼性の高いエラー分析を実施することができる。エラーを生じさせた制御コンポーネント又は装置を簡単に発見することができる。そのような制御コンポーネント又は装置は有利にはパッシブ状態にされるか又は停止される。
【００２１】
その他に、バブリング・イディオットによって発生するエラーは、データ伝送率の検査によって、また必要に応じて、受信をブロックすることによって、障害のないデータ又は欠陥のある装置から送信されたものではないデータに対して、エラーなく伝送が行われている少なくとも一つの通信パスが存在するように処理される。
【００２２】
本方法の実施の形態において、本方法は更に以下のステップを備えている：
第１のデータ及び第２のデータを、第１の制御装置のためのスイッチ装置の送信ポートを介して、第１の制御装置及び第２の制御装置を備えている別のネットワーク装置の少なくとも一つの別のスイッチ装置を経由させて、第２の制御装置のためのスイッチ装置の受信ポートへと送信するステップ；
第１のデータ及び第２のデータを、第２の制御装置のためのスイッチ装置の送信ポートを介して、第１の制御装置及び第２の制御装置を備えている別のネットワーク装置の少なくとも一つの別のスイッチ装置を経由させて、第１の制御装置のためのスイッチ装置の受信ポートへと送信するステップ。
【００２３】
この際、各別のスイッチ装置においては、別のスイッチ装置の第２の制御装置のための受信ポートにおいて受信したデータが、別のスイッチ装置の第１の制御装置のための送信ポートへと転送される。別のスイッチ装置の第１の制御装置のための受信ポートにおいて受信したデータが、別のスイッチ装置の第２の制御装置のための送信ポートへと転送される。
【００２４】
従って、コーディングされていないデータ又はコーディングされたデータが、第１の制御装置から出発する第１のチャネルから、第２の制御装置に対応付けられているチャネルへと送信される。このことは反対方向においても行われ、これによって、送信側の制御コンポーネントは、第２の（冗長的な）制御装置に対応付けられている他方の各チャネルが同一のデータ結果を有しているか否かを確認することができる。その限りにおいて、対応付けられているイーサネットスイッチ又はスイッチ装置は確実に機能しているか否かを確認することができる。制御装置に対応付けられているスイッチ装置の内の少なくとも一つにエラーがあることが識別されると、有利には送信側の制御装置がパッシブ状態にされる。
【００２５】
本方法は更に以下のステップを備えている：
第１の制御装置及び／又は第２の制御装置において第１のデータを第２のデータと比較し、比較結果を形成するステップ；
比較結果に依存してネットワーク装置をパッシブ状態にするステップ。
【００２６】
第１のデータ及び第２のデータに相互に一貫性がないことが識別されると、即ち、第１のデータ及び第２のデータが所定のコーディングによって相互に関連付けられていないことが識別されると、データ伝送又はデータ形成におけるエラーを識別することができる。
【００２７】
本方法は更に以下のステップを備えることができる：
第１の通信パス及び第２の通信パスを介して第１のデータ及び第２のデータを再び送信するステップ。
【００２８】
例えば、データが一つの通信サイクルにおいて送信側の制御装置によって再び識別されないか、または受信されない場合には、複数回の送信によって、及び適切に受信したデータの検査によって、通信パス内に存在する、エラーのあるネットワークコンポーネントを推定することができる。
【００２９】
更に本方法においては、別のネットワーク装置において第１のデータ及び第２のデータを、異なる制御装置のための受信ポートにおいて受信することができ、また受信したデータを相互に比較することができる。
【００３０】
有利には、ネットワークシステムの動作方法は、更に、比較した第１のデータ及び第２のデータが所定のコーディングによって相互に関連付けられていない場合には、エラー通知を表示するステップを備えている。
【００３１】
最後に、通信ネットワークに接続されている複数のネットワーク装置を備えているネットワークシステムが提案される。各ネットワーク装置は第１の制御装置と、その第１の制御装置に対応付けられている第１のスイッチ装置とを含んでいる。更に、各ネットワーク装置は第２の制御装置と、その第２の制御装置に対応付けられている第２のスイッチ装置とを含んでいる。スイッチ装置は、通信ネットワークを介してデータを送受信するための送信ポート及び受信ポートと、スイッチ装置間でデータを送受信するための第１の内部送信ポート及び第１の内部受信ポートと、制御装置へデータを送信するための第２の内部送信ポートと、制御装置からデータを受信するための第２の内部受信ポートとをそれぞれ一つずつ有している。ネットワーク装置は、特に、上記において説明したような方法を実施するために構成されている。
【００３２】
ネットワークシステムは特に車両の一部である。
【００３３】
ネットワーク装置としてセンサ装置又はアクチュエータ装置が考えられる。センサ装置として回転数センサ、ブレーキセンサ又は切換制御装置が考えられる。例えばドライブ・バイ・ワイヤを実現する制御装置も使用することができる。例えばハンドル衝撃又は加速衝撃が電子的にネットワークを介して相応のアクチュエータに伝送され、それにより車両の所望の応答が導入される。
【００３４】
総じて、複数の通信チャネルに障害が発生した場合であっても確実に機能する、非常に信頼性の高いネットワークシステムが形成される。冗長的なリング型の通信パス装置によって、一貫性のある制御機器通信、コスト的に有利なエラー分析及びエラー修正、並びに、バブリング・イディオットによって発生するエラーのコスト的に有利な処理が実現される。
【００３５】
ネットワークシステムの別の実施の形態においては、更に、制御装置及びスイッチ装置をそれぞれ一つずつ有している単純なネットワーク装置をネットワークシステム内に設けることができる。単純なネットワーク装置は冗長的な制御装置を有しておらず、また安全性が余り重要ではない機能のために設けることができる。
【００３６】
ネットワークシステムの実施の形態においては、少なくとも一つのスイッチ装置が、分類装置、キュー装置及び／又はスケジューラ装置を含んでいる。
【００３７】
例えばネットワーク装置内での所定のデータパケット又は所定のデータパスにおけるデータパケットへの優先権付与は、例えばキュー又は待ち行列を実施することによって行われる。キューでは、データパケットのようなデータオブジェクトが到来した順序で収容され、続いて再び出力される。これはキュー装置において行われる。分類装置は到来するデータパケットを相応に分類し、一つの優先権クラスに対応付けることができる。例えば、そのような優先権付与に従って、内部ＣＰＵポートからスイッチ装置へと到達するデータパケットに対しては、外部ポートから、即ち通信ネットワークからスイッチ装置へと到達するデータパケットよりも高い優先権が与えられる。分類装置は、ルーティング又はスイッチングすべきデータパケットをキュー装置において相応に整列する。スケジューラ装置はキュー装置からデータパケットを取り出し、それらのデータパケットをスイッチ装置の各出力ポートを介して送信する。
【００３８】
各ネットワーク装置は有利には個々のＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＩＣチップ又は固定的に結線されたマイクロ回路として実施されている。
【００３９】
更に、一つ又は複数のプログラム制御式の装置において、上述したネットワークシステムの動作方法を実行するコンピュータプログラム製品が提案される。
【００４０】
コンピュータプログラム媒体のようなコンピュータプログラム製品を、例えば、メモリカード、ＵＳＢスティック、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような記憶媒体として提供又は供給することができるか、又はサーバからネットワークにダウンロード可能なファイルの形態で提供又は供給することができる。このことは、例えば無線通信ネットワークにおいて、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラム媒体を有する相応のファイルの伝送によって行なうことができる。プログラム制御式の装置として、特に上記のようなネットワーク装置が該当する。
【００４１】
本発明の考えられる別の実施の形態は、種々の実施例に関して上記において説明した、又は下記において説明する方法ステップ、特徴の明示的には挙げていない組み合わせ、若しくは、方法、ネットワークシステム、ネットワーク装置又はネットワークノードの組み合わせも含む。その場合、当業者は個々の態様も、本発明の各基本形態についての改善形態又は補完形態として追加又は変更することができる。
【００４２】
本発明の上述の特性、特徴及び利点、並びにどのようにしてそれらが達成されるかは、複数の図面と関連させて詳細に説明する複数の実施例についての下記の説明との関係においてより明瞭且つ明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ネットワークシステムの第１の実施の形態の概略図を示す。
【図２】エラー処理に関する方法の態様を説明するための、通信シーケンスを有しているスイッチ装置の実施の形態の概略図を示す。
【図３】エラー処理に関する方法の態様を説明するための、通信シーケンスを有しているスイッチ装置の実施の形態の概略図を示す。
【図４】エラー処理に関する方法の態様を説明するための、通信シーケンスを有しているスイッチ装置の実施の形態の概略図を示す。
【図５】エラー処理に関する方法の態様を説明するための、通信シーケンスを有しているスイッチ装置の実施の形態の概略図を示す。
【図６】エラー処理に関する方法の態様を説明するための、通信シーケンスを有しているスイッチ装置の実施の形態の概略図を示す。
【図７】ネットワークシステムの第２の実施の形態の概略図を示す。
【図８】ネットワークシステムの第３の実施の形態の概略図を示す。
【図９】ネットワークシステムの第４の実施の形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図中、別個の記載がない限りは、同一の構成要素又は機能的に等しい構成要素には同一の参照符号を付している。
【００４５】
図１には、ネットワークシステムの第１の実施の形態の概略図が示されている。図面は更に、ネットワークシステムの動作方法を説明するために使用される。
【００４６】
図１には、例えば車両におけるイーサネットネットワークとして使用することができるネットワークシステム１が示されている。ここでは例示的に三つのネットワーク装置１００，２００，３００が示されている。それらのネットワーク装置として例えば制御コンポーネントが考えられる。以下ではネットワークノード又は制御コンポーネントとも称するネットワーク装置１００，２００，３００はそれぞれ冗長的な制御装置２，３，２０２，２０３，３０２，３０３を有している。これらの制御装置をＣＰＵとも称することができる。ネットワーク装置１００，２００，３００をネットワークの加入者と称することもできる。
【００４７】
制御装置２，３，２０２，２０３，３０２，３０３は所定のタスク又は機能を実行するように適合されている。制御装置として例えばセンサ検出部又はアクチュエータであると考えられる。それらの制御装置をＣＰＵ又はマイクロプロセッサとして実現することもできる。例えば、制御コンポーネント１００は車両におけるペダル状態又はハンドル移動を検出するために構成されていると考えられる。例えば、制御コンポーネント又はネットワーク装置１００が制御信号又は制御データを、ネットワーク内の別の制御コンポーネントに送信することが考えられる。その場合、特に自動車における安全性が重要な用途、例えばドライブ・バイ・ワイヤでは、制御データが全てのネットワークノードにおいて一貫性のあるように、即ち矛盾なく存在していることを保証しなければならない。
【００４８】
制御コンポーネント乃至ネットワークノード又はネットワーク装置１００，２００，３００には冗長的なイーサネットスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５が設けられている。イーサネットスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５はそれぞれ送信又は出力ポート９，１３，２０９，２１３，３０９，３１３及び受信又は入力ポート１０，１４，２１０，２１４，３１０，３１４を有しており、それらのポートを介して通信ネットワーク６への接続が行われている。更に、スイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５は、各ネットワーク装置１００，２００，３００のスイッチ装置間での内部データ交換のために、第１の内部送信又は出力ポート１６，１８，２１６，２１８，３１６，３１８及び第１の内部受信又は入力ポート１５，１７，２０７，２１１，３０７，３１１を有している。制御装置２，３，２０２，２０３，３０２，３０３とのデータ交換のために、スイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５は第２の内部送信又は出力ポート８，１２，２０８，２１２，３０８，３１２及び第２の内部受信又は入力ポート７，１１，２１５，２１９，３１５，３１９を有している。
【００４９】
ここでネットワーク装置１００は、ＣＰＵ２及びそのＣＰＵ２に割り当てられているイーサネットスイッチ装置４を含んでいる。イーサネットスイッチ装置４は受信ポート７及び送信ポート８を有しており、それらのポートはＣＰＵ２と通信を行うように接続されている。別の送信ポート９及び受信ポート１０はデータの送受信のためにネットワーク６に接続されている。同様に、ＣＰＵ３はイーサネットスイッチ装置５を有しており、このイーサネットスイッチ装置５はＣＰＵ３に接続するための受信ポート１１及び送信ポート１２を有している。イーサネットスイッチ装置５は更に、ネットワーク６に接続するための送信ポート１３及び受信ポート１４を有している。また、イーサネットスイッチ装置４，５には、それら二つのスイッチ装置４，５を相互に接続するための、送信ポート１６，１８及び受信ポート１５，１７が設けられている。二つのスイッチ装置４，５は別個のスイッチ装置であり、例えばＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ又はマイクロチップとして製造されている。
【００５０】
同様に、制御コンポーネント２００及び３００は、ネットワーク６に接続するための送信ポート２０９，２１３，３０９，３１３及び受信ポート２１０，２１４，３１０，３１４を備えている、相互に分離されたスイッチ装置２０４，２０５，３０４，３０５を有している。ネットワーク装置２００，３００にネットワーク装置１００と同じ構成要素、即ち更に内部ポートを有しているスイッチ装置を設けることもできる。
【００５１】
ネットワークコンポーネント内部では、冗長的に形成される制御データＤ１及びＤ２の照合が行われる。ＣＰＵ２はデータＤ１を供給し、ＣＰＵ３はデータＤ２を供給する。その場合、それらのデータはコーディングによって相互に関連付けられる。つまり、データＤ１はデータＤ２から得られ、また逆データＤ２は算術演算を介してデータＤ１から得られる。例えば、簡単なビット反転が考えられ、その場合、データＤ１はデータＤ２が反転されたものであり、またデータＤ２はデータＤ１が反転されたものである。
【００５２】
制御コンポーネント１００における内部一貫性検査は、データＤ１の形成、ポート７でのイーサネットスイッチ４への送信、及び、ポート１６，１７の組み合わせを介する、ＣＰＵ３にデータＤ１を供給するイーサネットスイッチ５への転送によって行われる。同様に、データＤ２はポート１１，１８，１５及び８を介してＣＰＵ２に送信される。この限りにおいて、内部一貫性検査をデータＤ１及びＤ２相互の一貫性のあるコーディングによって行うことができる。データが相互に一貫性のあるものである限り、即ち、所定のコーディングのモジュロ（Modulo）が一致する限り、例えばビット反転が一致する限り、ポート７及びポート１１を介するデータ受信、ポート８及びポート１２を介するデータ送信、それらのポート間のデータ交換のためのスイッチ装置４，５並びにＣＰＵ２，３もエラーなく機能しているとみなすことができる。これに対して、データＤ１及びデータＤ２は相互に一貫性がないという比較結果が示された場合、このことはＣＰＵ２，３又はスイッチ装置４，５におけるエラーを示唆しているので、それに基づいてデータの一貫性を保証するために考えられる応答として、制御コンポーネント１００をパッシブ状態にすること、即ち制御コンポーネント１００の停止が挙げられる。
【００５３】
同様の一貫性検査がネットワーク装置２０２，２０３においても行われる。図１において、二つのスイッチ２０４，２０５間及び３０４，３０５間で送信されるデータには参照符号を付していない。データＤ２Ｂ及びＤ１Ｂはそれぞれ上から下にポート２１８からポート２０７へと送信される。ポート２１６からポート２１１へはデータＤ１Ｒ及びＤ２Ｒが送信される。同様に、データＤ２Ｂ及びＤ１Ｂに対応する、ポート３１８からのデータがポート３０７によって受信される。データＤ１Ｒ及びＤ２Ｒに対応する、ポート３１６からのデータがポート３１１によって受信される。
【００５４】
ネットワークシステム１はリング型の通信パスのために設計されている。特にイーサネットインフラストラクチャにおいては、加入者又はネットワーク装置相互のポイント・ツー・ポイント接続が実現されることによって、相互に分離された二つの通信リングを形成することができる。それら二つの通信リングは各スイッチ装置だけを共有し、受信側及び送信側においては共通のポートを使用しない。図１の実施例においては、複数のセグメントＣＢ１，ＣＢ２及びＣＢ３から構成されている第１の通信パスが形成されている。それらのセグメントＣＢ１，ＣＢ２及びＣＢ３を介してデータＤ１及びＤ２が流れ、その流れが矢印Ｄ１Ｂ及びＤ２Ｂによって示唆されている。ここではサフィックスＢが通信経路Ｂを表している。
【００５５】
更に、逆向きの通信方向においては、複数のセグメントＣＲ１，ＣＲ２及びＣＲ３から構成されている通信パスが延びている。このパスを介して、同様にデータＤ１及びＤ２が送信され、このことは矢印Ｄ２Ｒ及びＤ１Ｒによって示唆されている。ここではサフィックスＲが通信パスＲを表している。
【００５６】
つまり、データＤ１及びＤ２は別個の通信パスを介して、ネットワーク内に存在する全ての制御コンポーネント２００，３００に送信される。各ＣＰＵ２０２，２０３，３０２，３０３はコーディングされたデータ並びにコーディングされていないデータＤ１，Ｄ２を異なる通信パスを介して、即ち、逆向きの通信方向を有している二つの論理的なリングを介して受信する。しかしながらここでは単一のハードウェアリングが存在する。各ＣＰＵ２０２，２０３，３０２，３０３は、一つの通信経路又は通信パスを介して受信した、データＤ１に関する値とデータＤ２に関する値とを比較する。
【００５７】
例えば、ＣＰＵ３０３は通信パスＣＢ１を介してデータＤ１Ｂ及びＤ２Ｂを受信する。スイッチ装置３０５は、受信ポート３１４において受信したデータＤ１Ｂ及びＤ２Ｂを、送信ポート３１２においてＣＰＵ３０３に送信する。ＣＰＵ３０３ではデータＤ１ＢとデータＤ２Ｂの比較が行われる。それらのデータＤ１Ｂ，Ｄ２Ｂが相互に一貫性のあるものである場合、これは通信パスＣＢ１にエラーがないことを表している。
【００５８】
ＣＰＵ３０３は更に、複数のセグメントＣＲ１及びＣＲ２から構成されている第２の通信パスを介して、データＤ１Ｒ及びデータＤ２Ｒを受信する。データＤ１Ｒ及びデータＤ２Ｒはスイッチ装置３０４によって受信ポート３１０において受信され、ＣＰＵ３０３に対応付けられている送信ポート３１２へと出力される。一貫性検査を再び実施することができる。更には、ＣＰＵ３０３はリングパスＣＢ１を介して受信したデータ並びにリングパスＣＲ１及びＣＲ２を介して受信したデータの比較又は投票（Voting）を実施することができる。障害がない場合には、データＤ１ＲとデータＤ２Ｒは相互に一貫性があり、またデータＤ１ＢとデータＤ２Ｂも相互に一貫性があり、更には、ＣＢ１及びＣＲ１，ＣＲ２を介して受信したデータと、既に一貫性があると確認された個々のデータも相互に一貫性がある。これにより、ＣＰＵ２又はＣＰＵ３によって形成された、基礎となるデータＤ１及びデータＤ２にエラーはないことが分かる。制御コンポーネント３００又はＣＰＵ３０２，３０３における、ＣＢ１及びＣＲ１，ＣＲ２を介して受信したデータと、既に一貫性があると確認された個々のデータとの比較又は投票において一貫性がないことが判明した場合には、通信エラーを推定することができる。
【００５９】
同様の一貫性検査は制御コンポーネント２００若しくはＣＰＵ又は制御装置２０２，２０３においても行われる。関与するスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５の内の一つの動作にエラーがあると推定される場合、又は関与するスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５の内の一つが故障した場合、データＤ１，Ｄ２が繰り返し送信される際に相応のネットワークエラーを識別することができる。通常の場合、複数回の通信サイクルにおいて種々の制御装置の種々のデータがネットワーク６に送信される。図１には図示していない他のデータに基づき、各制御コンポーネント２００，３００は、所属の固有のスイッチ２０４，２０５，３０４，３０５に欠陥があるか否かを確認することができる。その限りにおいて、種々のエラーシナリオを識別し、また処理することができる。
【００６０】
別個のデータパスＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３及びＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３によって、送信時のエラーは相互に独立的にしか生じない。ネットワークノード又は制御コンポーネント１００，２００，３００をイーサネットリングとして構成することによって、特に冗長的な制御装置２，３を有している制御機器間の十分に一貫性のある通信が保証されている。
【００６１】
更に、制御機器としてのネットワーク装置の特に安全な通信を介して、エラー源としてのバブリング・イディオットを処理することができる。バブリング・イディオットでは、ネットワーク内で接続されている装置又はノードの内の一つに欠陥があり、その欠陥のある装置又はノードが高データデータレートで無意味なデータパケットを送信する。それによって、有意味な情報、例えば制御情報又はステータス情報をもはや確実に送受信できないほどに、ネットワーク全体又はネットワークシステムに負荷が掛かる可能性がある。バブリング・イディオットは、特に、イーサネットワークとしてのネットワークに、有意味な目標アドレス又は受信アドレスも有していないネットワークデバイスにデータパケットを送信する可能性がある。その限りにおいて、無意味なデータがネットワークに溢れ、場合によってはネットワークがブロックされる恐れもある。
【００６２】
このようなエラー状況においても依然として信頼性の高いデータトラフィックを実現するために、外部から到来するデータ、即ち通信ネットワーク６から到来するデータよりも、内部データトラフィックに対して優先権が付与されるように、ネットワーク装置１００，２００，３００内にスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５が構成されている。そのような優先権の付与を、例えば、入力ポートに依存する優先権クラスを用いるキューイング（Queuing）プロセスによって行うことができる。図２から図６においては、第１のネットワーク装置１００のスイッチ装置４を例にして、特定のデータパケットの優先権付与に関して考えられる複数の実現形態を説明する。
【００６３】
図２には、内部データパケットに優先権が付与されないエラー状況が示されている。この図２では、図１において示唆されているように第２のスイッチ装置５に接続されている第１の内部送信ポート１６及び第１の内部受信ポート１５を備えているスイッチ装置４が示されている。以下ではＣＰＵポートとも称する第２の内部受信ポート７及び第２の内部送信ポート８は制御装置２に接続されている。更に図２からは、外部ポートと称する送信ポート９及び受信ポート１０が見て取れる。
【００６４】
ここで、ネットワークシステム１内でバブリング・イディオットが発生した場合には、例えば外部受信ポート１０において無意味なデータパケットが受信される。それらの無意味なデータパケットはＤ０で表されている。通常の場合、それらの無意味なデータパケットは高い頻度で発生し、ネットワークの帯域幅に負荷を掛ける。前段に接続されている選別器又は分類装置３０とスケジューラ装置３１とを備えているが従来のキュー装置４０が示されている。ＣＰＵ受信ポート７によって有意味な制御データＤが受信される。従来では、それらのデータパケットＤ０，Ｄが自身の優先権クラス（ここでは７個のクラス４１〜４７が存在する）に応じて更に処理される。分類装置３０は例えばデータパケットＤ及びＤ０に対して同一の優先権クラスを規定する。この例では優先権クラス４７が付与されている。従って通常の場合は、キュー装置及びスケジューラ又はスケジューラ装置３１によって、無意味なデータパケットＤ０は実際に有意味なデータＤと同じように処理される。即ち、高データレートで到来する無意味なデータパケットＤ０は主として送信ポート１６に転送される。隣接チャネルｂにおいては、特に、無意味なデータＤ０が信頼性の高い送信元アドレスを含んでいないことから、スイッチ装置はどこにバブリング・イディオットが存在するかを確認することはできない。
【００６５】
従って、特定のデータパケットに優先権を付与することが提案される。特に、スイッチ装置４とそのスイッチ装置４に属する制御装置２との間の内部通信、並びにスイッチ装置４と隣接する内部スイッチ装置５との間の内部通信は、外部から受信したデータパケットよりも優先的に処理される。この処理を図３において、キューイング及びスケジューリングに関する一つの実施例に基づき説明する。図２において既に示したように、スイッチ装置４にはＣＰＵポート７，８、内部ポート１５，１６及び外部ポート９，１０が設けられている。一例として、ＣＰＵ２からのデータＤが検査のためにＣＰＵ３へと送信されるケースを考察する。ただし、バブリング・イディオットがネットワーク内に存在していることから、スイッチ装置４は外部受信ポート１０において高データデータで無意味なデータパケットＤ０も受信している。
【００６６】
無意味なデータＤ０も、実際に有効な又は有意味な制御データＤも選別器３０に到達する。ここでキュー装置は、７個の優先権クラスを処理できるように構成されている。スケジューラ装置３１は、キュー装置によって処理されたデータパケットを、送信ポート１６を介してデータフローの下流側に送信する。慣例のイーサネットスイッチ装置においては７個の優先権クラスが考慮される。ＣＰＵポート７から到来したデータパケットを優先的に考慮するために、下から二つの優先権クラスが一つの優先権１／２に統合される。続いて、標準優先権クラス３〜７（４３〜４７）には内部優先権クラス、即ち内部キュー５０が補完される。分類装置３０はＣＰＵポート７から到来したデータＤを内部キューデータとして分類する。それらの内部キューデータはスケジューラによって優先的に転送される。例えば、高データレートで到来する無意味なデータパケットＤ０が優先権７を有しているにもかかわらず、有意味なデータＤを、内部出力ポート１６を介して隣接するスイッチ装置５に、従ってＣＰＵ３に確実に転送することができる。内部キュー５０を設けることによって、ネットワーク内にバブリング・イディオットが存在するにもかかわらず、各制御タスクを確実に遂行することができる。
【００６７】
図３には図示していない（図１を参照されたい）本発明による制御装置３は、制御装置乃至ＣＰＵ２から供給されるデータに基づき、例えばＣＰＵ２又はスイッチ装置４，５の内の一方のスイッチ装置自体がエラーを有しており、またバブリング・イディオットとして動作しているか否かを推定することができる。優先内部キューを備えたスイッチ装置４によって、チャネルａ、即ちＣＰＵ２から翻訳可能なデータＤが受信される場合、自身のネットワーク装置１００は確実に動作している可能性が高いことが推定される。内部の優先権付与が行われているにもかかわらず、ＣＰＵ３がＣＰＵ２から有意味なデータを受信しない場合には、エラー乃至バブリング・イディオットがＣＰＵ２又はスイッチ装置４，５の内の一方のスイッチ装置に存在することが推定される。その限りにおいて、相応のエラー処理措置、例えばネットワーク装置又は制御装置２を停止させることができる。
【００６８】
図４には、内部の優先権付与が行われるスイッチ装置に関する別の実施の形態が示されている。スイッチ装置４には三つの内部キュー５０が設けられており、それらの各内部キュー５０には一つの分類装置３０，３２，３４が前段に接続されており、且つ一つのスケジューラ装置３１，３３，３５が後段に接続されている。図４においては、下段、中段及び上段のキューについて言及する。
【００６９】
例えば、通信ネットワークに由来する無意味なデータＤ０が外部ポート９から到来する。それらの無意味なデータＤ０は分類装置３２，３４に供給される。接続されているＣＰＵ２からの有意味なデータＤはＣＰＵポート７を介して下段及び中段の分類装置３０，３２に到来する。内部ポート１６から到来するデータは、下段の分類装置３０及び上段の分類装置３４に供給される。
【００７０】
例えば、隣接するスイッチ装置５（図１を参照されたい）によって形成されたデータは、有意味なデータＤも無意味なデータＤ０も含んでいる場合を想定する。各キュー装置５０内には、最も高い転送優先権を有している内部キューがそれぞれ一つずつ設けられており、また標準優先権１〜７を有しているキューも設けられている。分類装置３０，３２，３４、キュー５０及びスケジューラ装置３１，３３，３５から構成されている三つの要素によって以下の優先権付与が行われる：
内部ポート１６からの内部受信データよりも、ＣＰＵ受信ポート７からのＣＰＵデータに対して優先権が付与される。
【００７１】
更に、ポート９における通信ネットワークからのデータよりも、ＣＰＵポート７からのＣＰＵデータに対して優先権が付与される。
【００７２】
更に、ポート９において通信ネットワークから受信したデータよりも、内部受信ポート１６からの内部データに対して優先権が付与される。
【００７３】
これによって、特に送信ポート８において無意味なデータパケットＤがあるにもかかわらず、例えば一貫性検査のために、有意味なデータＤが確実にＣＰＵ２へと供給される。同じことが、送信ポート１５に存在する、ＣＰＵ３へのデータについても当てはまる。
【００７４】
図５には、スイッチ装置４において優先権付与を実施するための更に別の実施の形態が示されている。スイッチ装置４は、図２に示したものと実質的に同じ構成要素を有している。キュー装置４０は７個の標準優先権クラス４１〜４７と、一つの付加的な内部優先権クラス５０とを有している。付加的な内部優先権クラスは常に優先される。キューは実質的にクラス分類装置３０によって構成され、これを特に、コンピュータプログラム又はルーチンの形式で実施することもできる。従来の分類モジュールとは異なり、この図５に示されているように、一つの付加的な優先権クラスが形成されるか、又は、図３及び図４に示したように、特定の優先権クラスが統合される。総じて、標準スイッチコンポーネントによる簡単な実施が実現される。例えば図５又は図３及び図４に示した優先権付与に応じて、パラメータを簡単に変更することができる。
【００７５】
最後に、図６には、スイッチ装置４に関する別の実施の形態と、優先権付与に関するネットワークシステムの動作方法の態様とが示されている。既に図２から図５に図示したスイッチ装置４の構成要素の他に、慣例の各優先権クラス４１〜４７に対して、それらの各優先権クラスよりも優先される内部キュー優先権クラス５１〜５７が設けられている。図６に示した例においては、受信ポート７に存在するＣＰＵ２からのデータＤが優先権クラス７に対応付けられている。同じことが外部受信ポート１０における無意味なデータＤ０についても当てはまる。優先権付与によって、又は優先権クラス７の内部優先権クラス５７及び慣例の優先権クラス４７への分割によって、特に、有意味なデータＤ又は制御データＤの確実な転送が行われる。図６に示したものと同様に、他の有意味なデータ、例えば優先権クラス１〜６もそれぞれ内部キュー５１〜５６を介して転送することができる。
【００７６】
更に、図６に示した優先権付与と、図４に示した優先権付与とを組み合わせることもできる。更には、優先権付与の別のパターンを実施することもできる。このために、例えば分類モジュール又は分類装置３０が相応にパラメータ化される。原則として、送信されるデータパケットのデータコンテンツに依存して分類を行うことも可能である。もっとも、優先権付与は有利には専らポートベースで行われる。
【００７７】
以下では、バブリング・イディオットによる種々のエラーケースを、図１に示したネットワークシステム１に基づき検討する。ここでは、相応の優先権付与プロセスがスイッチ装置４，５，２０４，２０５，３０４，３０５において実施されるものとする。
【００７８】
例えば、スイッチ装置２０５がエラーを有しており、バブリング・イディオットとして無意味なデータパケットを送信する場合、ＣＰＵ２０２にはポート２０７及び２０８を介して有意味のデータパケットは到来しない。ネットワーク装置２００内では、ＣＰＵ２０２が、ポート１２１及び２０７のデータトラフィックに優先権が付与されているにも係わらず、実際には専ら無意味なデータだけが受信されることを識別する。従って、ＣＰＵ２０２によって、隣接ＣＰＵ２０３若しくはスイッチ装置２０４又はスイッチ装置２０５の動作にエラーがあることが識別される。これと同様に、ＣＰＵ２０３は、ポート１０８及び２１１のデータトラフィックに優先権が付与されているにもかかわらず、実際には専ら無意味なデータだけを受信する。従って、ネットワーク装置２００は停止されるか、又はパッシブ状態になり、その結果、ネットワークはそれ以降もはや無意味なデータパケットによって負荷が掛けられることはなくなる。その時点で再び、ＣＢ１及びＣＲ３を介するネットワーク装置１００とネットワーク装置３００との間の信頼性の高い通信が実現される。
【００７９】
図７には、ネットワークシステム１０１に関する第２の実施例が示されている。ここで、ネットワークシステム１０１は、図１に示したものと実質的に同じ構成要素を有している。もっとも、通信パスセグメントＣＢ１及びＣＲ３には簡単なスイッチ装置４００が挿入されている。スイッチ装置４００は受信ポート４０１及び４０２及び送信ポート４０３，４０４を有している。その結果、通信パスセグメントＣＢ１，ＣＢ１’及びＣＲ３及びＣＲ３’が形成されている。
【００８０】
内部通信メカニズムを備えていないこのスイッチ装置４００がバブリング・イディオットになると、ポート３１４及び１０には無意味なデータが高データレートで到来する。それにもかかわらず、スイッチ４及びスイッチ３０５における内部データの優先権付与によって、ネットワーク装置１００において一貫性検査を実行することができる。ネットワーク装置１００，２００，３００において、ネットワークシステム内のどこにバブリング・イディオットが存在するかを実質的に識別することができる。その限りにおいて、各ネットワーク装置１００，２００，３００に、システム内で機能するＣＰＵに関する情報を含んでいるテーブルを格納することができる。スイッチ装置４００がバブリング・イディオットである、図５において説明したエラーシナリオによれば、ネットワーク装置１００は内部の優先付与によって、そのネットワーク装置１００自体はエラーなく動作していることを識別する。
【００８１】
この優先権付与によって送信ポート８，１２には、隣接ＣＰＵ２，３の各データが確実に到来する。ポート２０８には主として翻訳不可能なデータが存在し、そのような翻訳不可能なデータはスイッチ装置２０５によって内部で優先権が付与されたものであり、且つ、ポート２０７に供給されている。ポート２１２には、ネットワーク装置１００及びネットワーク装置３００に由来するデータも、スイッチ装置４００からの翻訳不可能なデータも存在する。スイッチ装置３０５からはスイッチ４００に由来する無意味なデータが転送されるので、ポート３０８では事実上、翻訳不可能なデータのみがＣＰＵ３０２に転送される。ポート３１２においては、スイッチ装置４００に由来する翻訳不可能なデータの他に、ネットワーク装置１００及び２００に由来するデータも存在する。
【００８２】
総じて、ネットワーク装置１００は、自身が機能していることを識別し、ネットワーク装置２００はネットワーク装置１００がバブリング・イディオットとしては動作していないことを識別し、またネットワーク装置３００はネットワーク装置２００がバブリング・イディオットではないことを識別する。
【００８３】
同様に、図７に示したようなバブリング・シンプレックス（Babbling Simplex）又は簡単なスイッチ装置４００では、内部一貫性検査が例えば相応に構成されたネットワーク装置２００又は３００において行われる場合には、ネットワーク内のどこにバブリング・イディオットが存在するかをやはり識別することができる。続いて、あるＣＰＵに同一のネットワークシステム内の隣接ＣＰＵの翻訳可能なデータの他に、専ら翻訳不可能なデータが到来する場合には、制御装置２，３，２０２，２０３，３０２，３０３において、直接隣接している装置がバブリング・イディオットとして識別される。続いて、別の各チャネルに接続されている隣接装置がバブリング・イディオットであることが推定される。
【００８４】
図８には、ネットワークシステム１０２の更に別の実施の形態が示されている。ここでは、ネットワークシステム１０２がスイッチ５００の他に、シンプレックス装置６０１，６０２を備えている支線を含んでいる。例えば、冗長的な制御装置及びスイッチ装置を備えていないシンプレックス装置６０２に欠陥がある場合には、そのようなシンプレックス装置６０２は高データレートで翻訳不可能なデータを支線ＣＴにおいてネットワークに送信する。ネットワーク内に相応の支線が複数存在する場合には、例えば、接続されているスイッチ５００は、レート制限方式によって、支線からリング線路ＣＢ１，ＣＢ１’，ＣＢ２，ＣＢ３又はＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ３’へと到達するデータのレートが大幅に制限されるように構成されている。更に、接続されているスイッチ装置５００に、支線においてバブリング・イディオットを識別する特別なセキュリティメカニズムを実装することができる。
【００８５】
図９には、ネットワークシステム１００１の別の実施の形態が示されている。このネットワークシステムは図１に示したものと実質的に同じ構成要素を含んでいる。従って、ここでは修正されたネットワークシステム１０００についてのみ言及する。ネットワーク装置１００，２００，３００とは異なりネットワーク装置１０００は、スイッチ装置４，５の機能を統合した単一のスイッチ装置１０４を有している。更に、ネットワークシステム１００１は、別の実施の形態を参照しながら上記において説明したように動作する。通信ネットワーク６からのデータよりも、内部データトラフィックに対して優先権が付与される。
【００８６】
総じて、優先権付与によって、非常に信頼請求項の高いネットワークシステムとその動作方法が得られる。内部データに優先権を付与することによって、ネットワーク内のバブリング・イディオットを識別することができ、その結果、ＣＰＵ又はネットワーク装置において、ネットワーク内で機能しているエレメントを挙げたテーブルを管理することができる。
【００８７】
従って、本方法と、リング型構造を備えている、本発明により提案されるネットワークシステムと、ネットワーク装置の内部ポートへの優先権付与とによって、安全性が重要な用途においての、非常に一貫性があり且つ信頼性の高い制御機器通信が提供される。考えられる全ての個々のエラーによっても、一つ又は複数のネットワーク装置において一貫性のないデータが形成される可能性はなく、またそのような全ての個々のエラーを一つの通信サイクル内で位置特定することができる。更に、バブリング・イディオットとしてのネットワーク装置の障害によって、即ち高データレートでのネットワークへのデータの制御不可能な送信によって、通信が停止する可能性もない。
【００８８】
本発明を有利な実施例に基づき詳細に図示及び説明したが、本発明は開示されているそれらの例に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の権利範囲から逸脱することなく他のヴァリエーションにも想到しうる。
【符号の説明】
【００８９】
１  ネットワークシステム
２，３  制御装置
４，５  スイッチ装置
６  通信ネットワーク
７，１０，１１，１４，１５，１７  入力ポート
８，９，１２，１３，１６，１８  出力ポート
１０１，１０２  ネットワークシステム
３０  分類装置
３１  スケジューラ装置
４０  キュー
４１〜４７  優先権クラス
５０  内部キュー
５１〜５７  優先権クラス
１００，２００  ネットワーク装置
２０２，２０３  制御装置
２０４，２０５  スイッチ装置
２０８，２０９，２１２，２１３，２１６，２１８  出力ポート
２０７，２１０，２１１，２１４，２１５，２１９  入力ポート
３００  ネットワーク装置
３０１  ネットワークシステム
３０２，３０３  制御装置
３０４，３０５  スイッチ装置
３０８，３０９，３１２，３１３，３１８  出力ポート
３０７，３１０，３１１，３１４，３１５，３１９  入力ポート
４００  スイッチ装置
４０１，４０２  入力ポート
４０３，４０４  出力ポート
５００  スイッチ装置
５０１，５０２  入力ポート
５０３，５０４  出力ポート
６０１，６０２  シンプレックスネットワーク装置
ＣＢ１〜ＣＢ３  通信パスセグメント
ＣＲ１〜ＣＲ３  通信パスセグメント
Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｂ  第１のデータ
Ｄ２Ｒ，Ｄ２Ｂ  第２のデータ
Ｄ  有意味なデータ
Ｄ０  無意味なデータ
【図１】
0005897149.tif 000002
【図２】
0005897149.tif 000003
【図３】
0005897149.tif 000004
【図４】
0005897149.tif 000005
【図５】
0005897149.tif 000006
【図６】
0005897149.tif 000007
【図７】
0005897149.tif 000008
【図８】
0005897149.tif 000009
【図９】
0005897149.tif 000010