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Title:
METHOD FOR DETERMINING A PROPAGATION TIME OF A TELEGRAM IN A COMMUNICATION NETWORK, AND CORRESPONDING NETWORK COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/037645
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a propagation time of a telegram in a communication network (10). A telegram is transmitted from a first network component (11d) to a second network component (12b) along a communication connection, and the first network component (11d) detects a transmission time of the telegram and stores corresponding transmission time information of the telegram. The propagation time of the telegram along the communication connection is determined using the transmission time information. The aim of the invention is to improve the accuracy when determining the propagation time. This is achieved in that the second network component (12b) returns the telegram to the first network component (11d) immediately after the telegram is encountered in the second network component (12b); the first network component (11d) detects a reception time of the telegram upon receiving the returned telegram and stores corresponding reception time information of the telegram; and the propagation time of the telegram along the communication connection is determined using the transmission time information of the telegram and the reception time information of the telegram. The invention also relates to correspondingly designed network components (11d, 12b) in a communication network (10).

Inventors:
HEINE HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/069263
Publication Date:
March 17, 2016
Filing Date:
September 10, 2014
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H04L12/26; H04J3/06
Foreign References:
US20110141922A12011-06-16
US8289858B22012-10-16
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungszeit eines Telegramms in einem Kommunikationsnetzwerk (10), bei dem

- ein Telegramm von einer ersten Netzwerkkomponente (lld) an eine zweite Netzwerkkomponente (12b) entlang einer Kommunika¬ tionsverbindung übertragen wird, wobei die erste Netzwerkkomponente (lld) einen Sendezeitpunkt des Telegramms erfasst und eine entsprechende Sendezeitpunkt-Information des Telegramms abspeichert, und

- unter Verwendung der Sendezeitpunkt-Information die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikationsverbindung bestimmt wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die zweite Netzwerkkomponente (12b) das Telegramm unmittel¬ bar nach seinem Eintreffen bei der zweiten Netzwerkkomponente (12b) an die erste Netzwerkkomponente (lld) zurücksendet,

- die erste Netzwerkkomponente (lld) bei Empfang des zurück¬ gesendeten Telegramms einen Empfangszeitpunkt des Telegramms erfasst und eine entsprechende Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms abspeichert, und

- die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunika¬ tionsverbindung unter Verwendung der Sendezeitpunkt- Information des Telegramms und der Empfangszeitpunkt- Information des Telegramms bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunika- tionsverbindung gemäß der Gleichung ~ tn

bestimmt wird, mit Ti i Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommu¬ nikationsverbindung zwischen Netzwerkkomponente i und Netzwerkkomponente j ;

tu: Sendezeitpunkt-Information, die den Sendezeitpunkt des Telegramms bei Netzwerkkomponente i angibt;

t±2 : Empfangszeitpunkt-Information, die den Empfangs¬ zeitpunkt des Telegramms bei Netzwerkkomponente i angibt . 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die zweite Netzwerkkomponente (12b) das Telegramm lediglich auf einer physikalischen Bitübertragungsebene empfängt und nach dem Empfang direkt an die erste Netzwerkkomponente (lld) zurücksendet.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die erste Netzwerkkomponente (lld) den Zeitpunkt des Ver- sendens des Telegramms mit einem für eine interne Zeitstempe- lung verwendeten Zeitstempeltakt synchronisiert.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- das Telegramm eine Testdatenfolge enthält.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- auch die zweite Netzwerkkomponente (12b) eine Übertragungs- zeit eines weiteren Telegramms zwischen der zweiten Netzwerkkomponente und der ersten Netzwerkkomponente (lld) bestimmt, indem das weitere Telegramm von der zweiten Netzwerkkomponente (12b) an die erste Netzwerkkomponente (lld) entlang der Kommunikationsverbindung übertragen wird, wobei die zweite Netzwerkkomponente (12b) einen Sendezeitpunkt des weiteren Telegramms erfasst und eine entsprechende Sendezeitpunkt- Information des weiteren Telegramms abspeichert, - die erste Netzwerkkomponente (lld) das weitere Telegramm unmittelbar nach seinem Eintreffen bei der ersten Netzwerkkomponente (lld) an die zweite Netzwerkkomponente (12b) zu¬ rücksendet,

- die zweite Netzwerkkomponente (12b) bei Empfang des zurück¬ gesendeten weiteren Telegramms einen Empfangszeitpunkt des weiteren Telegramms erfasst und eine entsprechende Empfangs¬ zeitpunkt-Information des weiteren Telegramms abspeichert, und

- die Übertragungszeit des weiteren Telegramms entlang der

Kommunikationsverbindung unter Verwendung der Sendezeitpunkt- Information des weiteren Telegramms und der Empfangszeit¬ punkt-Information des weiteren Telegramms bestimmt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die von der ersten Netzwerkkomponente (lld) bestimmte Über¬ tragungszeit des Telegramms und die von der zweiten Netzwerk¬ komponente (12b) bestimmte Übertragungszeit des weiteren Te- legramms miteinander verglichen werden, und

- bei einer vorliegenden Abweichung, die einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, die bestimmten Übertragungszeiten verworfen werden. 8. Netzwerkkomponenten (lld, 12b) zum Betrieb in einem Kommunikationsnetz (10) mit mehreren zeitlich miteinander zu synchronisierenden anderen Netzwerkkomponenten (lla-f, 12a-b) , wobei die Netzwerkkomponenten (lld, 12b) dazu eingerichtet sind, zum Bestimmen einer Übertragungszeit eines Telegramms entlang einer Kommunikationsverbindung zwischen einer ersten Netzwerkkomponente (lld) und einer zweiten Netzwerkkomponente (12b)

- ein Telegramm von der ersten Netzwerkkomponente (lld) an die zweite Netzwerkkomponente (12b) entlang der Kommunikati- onsverbindung zu versenden und einen Sendezeitpunkt des Te¬ legramms zu erfassen und eine entsprechende Sendezeitpunkt- Information des Telegramms abzuspeichern, und - unter Verwendung der Sendezeitpunkt-Information die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikationsverbindung zu bestimmen,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die zweite Netzwerkkomponente (12b) dazu eingerichtet ist, das das Telegramm unmittelbar nach seinem Eintreffen bei der zweiten Netzwerkkomponente (12b) an die erste Netzwerkkompo¬ nente (lld) zurückzusenden,

- die erste Netzwerkkomponente (lld) dazu eingerichtet ist, bei Empfang des zurückgesendeten Telegramms einen Empfangszeitpunkt des Telegramms zu erfassen und eine entsprechende Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms abzuspeichern, und

- die erste Netzwerkkomponente (lld) dazu eingerichtet ist, die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikati¬ onsverbindung unter Verwendung der Sendezeitpunkt-Information des Telegramms und der Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms zu bestimmen.

Description:
Beschreibung

VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINER ÜBERTRAGUNGSZEIT EINES TELEGRAMMS IN EINEM KOMMUNIKATIONSNETZWERK UND ENTSPRECHENDE NETZWERKKOMPONENTEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungszeit eines Telegramms in einem Kom ¬ munikationsnetzwerk, bei dem ein Telegramm von einer ersten Netzwerkkomponente an eine zweite Netzwerkkomponente entlang einer Kommunikationsverbindung übertragen wird, wobei die erste Netzwerkkomponente einen Sendezeitpunkt des Telegramms erfasst und eine entsprechende Sendezeitpunkt-Information des Telegramms abspeichert, und unter Verwendung der Sendezeit ¬ punkt-Information die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikationsverbindung bestimmt wird.

Die Erfindung betrifft auch entsprechend eingerichtete Netz ¬ werkkomponenten zum Betrieb in einem Kommunikationsnetzwerk.

In Kommunikationsnetzwerken besteht häufig die Anforderung, mit dem Kommunikationsnetzwerk verbundene Netzwerkkomponenten zeitlich miteinander zu synchronisieren. Dazu beinhalten die einzelnen Netzwerkkomponenten üblicherweise eigene Uhren, die mittels spezieller Verfahren aufeinander zu synchronisieren sind. Als Netzwerkkomponenten werden in diesem Zusammenhang beispielsweise Endgeräte in einem Kommunikationsnetzwerk oder den Netzwerkverkehr steuernde und regelnde Geräte, z.B. Swit ¬ ches, Bridges, Router, angesehen. Auch Endgeräte mit einem integrierten Gerät zum Steuern und Regeln des Netzwerkverkehrs, z.B. ein Endgerät mit integrierten Switch, werden nachfolgend als Netzwerkkomponenten bezeichnet.

Besonders wichtig ist eine genaue Zeitsynchronisation in Automatisierungs- und Steueranlagen für technische Anlagen und Prozesse, die räumlich verteilte Automatisierungsgeräte aufweisen, die über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. Anforderungen, die eine zeitliche Synchroni- sation voraussetzen, bestehen hierbei beispielsweise darin, Messwerte mit mehreren Automatisierungsgeräten zeitlich synchron erfassen zu können oder Messwerte von mehreren Automatisierungsgeräten aufgrund von Zeitstempeln miteinander ver- gleichen zu können. Außerdem müssen Überwachungs- , Steuer- und Regelaufgaben häufig zeitlich exakt miteinander synchronisiert ausgeführt werden. In solchen Automatisierungs- und Steueranlagen müssen die Uhren verschiedener Automatisierungsgeräte üblicherweise im Mikrosekundenbereich aufeinander synchronisiert sein. Ein Beispiel einer Automatisierungsanla ¬ ge ist eine Energieautomatisierungsanlage zur Steuerung und Überwachung und zum Schutz elektrischer Energieversorgungsnetze und Schaltstationen („Substation Automation System"). Eine Möglichkeit zur Synchronisation von Uhren verteilter

Netzwerkkomponenten besteht darin, in jeder Netzwerkkomponente einen mittels eines Funksenders verteilten Zeittakt zu empfangen und die jeweilige geräteinterne Uhr an den Zeittakt anzupassen. Beispielsweise kann hierfür das von dem satelli- tengestützten GPS-System (GPS - Global Positioning System) ausgesandte Zeitsignal verwendet werden. Diese Lösung ist aufgrund der hierfür notwendigen Empfänger in allen zu synchronisierenden Netzwerkkomponenten vergleichsweise teuer; außerdem ist nicht überall ein ausreichender Empfang des GPS- Zeitsignals gewährleistet.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Kommunikationsnetz selbst zur Zeitsynchronisation zu verwenden. In diesem Fall werden innerhalb des Kommunikationsnetzes Zeitsynchronisati- onsnachrichten übertragen und zur Zeitsynchronisation herangezogen .

Eine Methode zur Durchführung einer Zeitsynchronisation mittels Zeitsynchronisationsnachrichten ist beispielsweise im internationalen Standard IEEE 1588-2008 festgelegt und wird als „Precision Time Protocol" (PTP) bezeichnet. Gemäß dem PTP-Standard wird innerhalb eines Kommunikationsnetzwerks ei ¬ ne Netzwerkkomponente mittels eines sogenannten „Best Master Clock" Algorithmus als sogenannte „Grandmaster-Uhr" (nachfol ¬ gend auch als „Grandmaster" bezeichnet) ausgewählt, auf des ¬ sen Uhr alle anderen Netzwerkkomponenten (Slave-Uhren bzw. „Ordinary Clocks", nachfolgend auch als „Slaves" bezeichnet) zu synchronisieren sind. Dazu sendet der Grandmaster Zeitsynchronisationsnachrichten zu einem gemäß der eigenen Uhr bestimmten Absendezeitpunkt tsynci an die Slaves. Dieser Zeitpunkt tsynci wird entweder direkt in der Zeitsynchronisa ¬ tionsnachricht eingetragen oder in einer Folgenachricht an die Slaves übermittelt. Der jeweilige Slave empfängt die

Zeitsynchronisationsnachricht zum Zeitpunkt tsync 2 und kann bei bekannter Laufzeit der Zeitsynchronisationsnachricht zwi ¬ schen dem Absendezeitpunkt tsynci beim Grandmaster und dem Empfangszeitpunkt tsync 2 seine eigene Uhr entsprechend nach- führen.

Die Laufzeit zwischen dem Grandmaster und der jeweiligen Sla- ve-Uhr wird insbesondere durch die Übertragungszeit der Zeit ¬ synchronisationsnachricht entlang der zwischen dem Grandmas- ter und der Slave-Uhr vorhandenen Kommunikationsverbindungen, z.B. kabelgebundenen Kommunikationsleitungen, bestimmt. Liegen auf dem Übertragungspfad der Zeitsynchronisationsnachricht zwischen der Grandmaster-Uhr und der Slave-Uhr noch weitere Netzwerkkomponenten (z.B. Switche, die als sogenannte „Transparent Clocks" gemäß IEEE 1588:2008 eingerichtet sind), so wird die Laufzeit auch durch die Verweilzeit der Zeit ¬ synchronisationsnachricht in diesen zwischen dem Grandmaster und der Slave-Uhr liegenden Netzwerkkomponenten bestimmt. Während die Verweilzeit in den fraglichen Netzwerkkomponenten mit den jeweiligen lokalen Uhren erfasst werden kann, muss die Übertragungszeit entlang der Kommunikationsverbindungen durch Messung bestimmt werden. Hierzu wird gemäß dem Standard IEEE 1588:2008 jeweils zwischen zwei benachbarten Netzwerkkomponenten das sogenannte „Pdelay-Verfahren" eingesetzt. Da- bei sendet eine erste Netzwerkkomponente i, z.B. die Slave- Uhr, zum Zeitpunkt ti ein Telegramm („Pdelay_Req" ) an eine benachbarte zweite Netzwerkkomponente j, z.B. einen Switch. Diese benachbarte Netzwerkkomponente j empfängt das Telegramm und speichert dessen Eingangszeitpunkt t 2 . Daraufhin sendet die benachbarte Netzwerkkomponente j selbst ein weiteres Te ¬ legramm („Pdelay_Resp" ) an die erste Netzwerkkomponente i und erfasst dessen Absendezeitpunkt t 3 . Dieser Absendezeitpunkt t 3 sowie der Empfangszeitpunkt t 2 werden in dem Telegramm selbst oder einem Folgetelegramm an die erste Netzwerkkompo ¬ nente i übertragen. Die erste Netzwerkkomponente i empfängt dieses Telegramm und speichert dessen Empfangszeitpunkt t 4 . Bei der ersten Netzwerkkomponente i liegen nunmehr die Zeit- punkte ti bis t 4 vor. Daraus kann diese unter Verwendung der Gleichung die Übertragungszeit T± j eines Telegramms zwischen der Netz ¬ werkkomponente i und der Netzwerkkomponente j berechnen.

Um eine möglichst genaue Zeitsynchronisation zu gewährleis ¬ ten, ist es notwendig, die Übertragungszeit zwischen zwei Netzwerkkomponenten möglichst genau zu bestimmen. Die Bestim mung der jeweiligen Sende- und Empfangszeitpunkte findet in ¬ nerhalb der jeweiligen Netzwerkkomponenten durch eine Zeit- stempelung statt. Zur Zeitstempelung stellt jede Netzwerkkom ponente einen Zeitstempeltakt zur Verfügung, der von der jeweiligen geräteinternen Uhr abgeleitet ist und zur Vergabe der Zeitstempel für die Sende- und Empfangszeitpunkte heran ¬ gezogen wird. Je schneller der Zeitstempeltakt hierbei bemes sen ist, desto genauer können Zeitstempel für bestimmte Er ¬ eignisse vergeben werden.

Jedoch besteht auch bei vergleichsweise schnell laufenden Zeitstempeltakten die Möglichkeit, dass ein Ereignis zwischen zwei Taktimpulsen des Zeitstempeltaktes auftritt, so dass ei ¬ ne Vergabe des Zeitstempels für ein solches Ereignis ungenau ¬ er stattfinden kann und damit beispielsweise bei Anwendung des oben genannten Algorithmus zur Pdelay-Bestimmung zu Unge- nauigkeiten führen kann. Insbesondere in komplexen Kommunikationsnetzwerken mit vielen hintereinanderliegenden Netzwerkkomponenten (z.B. in ringförmig aufgebauten Kommunikationsnetzwerken, wie sie aus Redun- danzgründen häufiger für Automatisierungssysteme eingesetzt werden), können sich solche zwischen jeweils benachbarten Netzwerkkomponenten ermittelten Ungenauigkeiten schnell zu Werten akkumulieren, die wegen ihres Einflusses auf die Anpassung der einzelnen Uhren an die Grandmaster-Uhr eine exak- te Zeitsynchronisation der einzelnen Netzwerkkomponenten im Netzwerk erschweren können.

Der Erfindung liegt daher ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit bei der Bestimmung der Übertragungszeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die zweite Netzwerkkomponente das Tele ¬ gramm unmittelbar nach seinem Eintreffen bei der zweiten Netzwerkkomponente an die erste Netzwerkkomponente zurücksen ¬ det, die erste Netzwerkkomponente bei Empfang des zurückge ¬ sendeten Telegramms einen Empfangszeitpunkt des Telegramms erfasst und eine entsprechende Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms abspeichert, und die Übertragungszeit des Te- legramms entlang der Kommunikationsverbindung unter Verwendung der Sendezeitpunkt-Information des Telegramms und der Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Unge- nauigkeiten bei der Bestimmung der Übertragungszeit zu einem großen Teil auf die Vergabe eines Zeitstempels zu den Sende ¬ bzw. Empfangszeitpunkten zurückzuführen sind. Insbesondere die Vergabe eines Zeitstempels für einen Empfangszeitpunkt kann nämlich mit vergleichbar größeren Ungenauigkeiten ver- bunden sein. Die Erfindung nutzt diese Erkenntnis und redu ¬ ziert daher die Anzahl der für die Bestimmung der Übertragungszeit notwendigen Zeitstempel von vier Zeitstempeln, die gemäß dem bekannten Pdelay-Verfahren vergeben werden müssen, auf nur noch zwei Zeitstempel. Hierzu wird von der zweiten Netzwerkkomponente das empfangene Telegramm unmittelbar, also ohne zeitliche Verzögerung, wieder an die erste Netzwerkkomponente zurückgesendet, so dass von der zweiten Netzwerkkom- ponente überhaupt keine Zeitstempelungen mehr vergeben werden müssen. Da die Zeitstempel somit nur noch von der ersten Netzwerkkomponente vergeben werden müssen, sind auch etwaige Zeit- oder Gangunterschiede zwischen den lokalen Uhren der beiden Netzwerkkomponenten unerheblich. Insbesondere fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einer der beiden gemäß dem bekannten Verfahren benötigten Zeitstempel für den Empfangszeitpunkt weg, nämlich derjenige Zeitstempel, der den Empfangszeitpunkt des von der ersten Netzwerkkomponente aus ¬ gesendeten Telegramms bei der zweiten Netzwerkkomponente an- gibt. Insgesamt kann daher eine deutliche Erhöhung der Genau ¬ igkeit bei der Bestimmung der Übertragungszeit des Telegramms erreicht werden.

Die ermittelte Übertragungszeit kann für die fragliche Kommu- nikationsverbindung als Parameter für die Zeitsynchronisation unter Verwendung von Zeitsynchronisationsnachrichten verwendet werden. Sollten zwischen einer Grandmaster-Uhr und einer Slave-Uhr mehrere Kommunikationsverbindungen liegen, so sind deren Übertragungszeiten entsprechend zu bestimmen und für die Gesamtstrecke zu addieren. Zudem sind die Verweilzeiten der Zeitsynchronisationsnachrichten in den jeweiligen Netzwerkkomponenten zu berücksichtigen, die von den Netzwerkkomponenten jedoch selbst bestimmt werden können. Im Falle einer sogenannten „Transparent Clock" gemäß der Norm IEEE 1588:2008 trägt die fragliche Netzwerkkomponente die Verweilzeit des Telegramms jeweils direkt in die Zeitsynchronisationsnachricht ein.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es sich leicht innerhalb eines Schaltungsbau ¬ steins mit Hardwarecodierung (z.B. FPGA, ASIC) implementieren lässt und keine Änderung der Betriebssoftware einer Netzwerk ¬ komponente erfordert. Das erfindungsgemäße Verfahren sollte bei oder vor der Inbe ¬ triebnahme eines Kommunikationsnetzwerks durchgeführt werden, um für die im Betrieb des Kommunikationsnetzwerks durchzufüh ¬ rende Zeitsynchronisation alle notwendigen Parameter vorhalten zu können. Es empfiehlt sich zudem, das Verfahren in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen und/oder auf ereignisgesteuert (z.B. bei Änderung der Netzwerktopologie) und/oder auf Anforderung durch einen Betreiber (z.B. nach Austausch einer Kommunikationsverbindung) des Kommunikationsnetzwerks wiederholt durchzuführen, um die aktuellen Werte der Übertragungszeiten zu überprüfen und ggf. anzupassen.

Konkret kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter der Annahme symmetrischer Laufzeiten des Telegramms in Hin- und Rückrichtung entlang der Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Netzwerkkomponenten die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kom ¬ munikationsverbindung gemäß der Gleichung bestimmt werden. Hierbei haben die einzelnen Ausdrücke fol ¬ gende Bedeutung:

Ti j : Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommu ¬ nikationsverbindung zwischen Netzwerkkomponente i und Netzwerkkomponente j ;

tu: Sendezeitpunkt-Information, die den Sendezeitpunkt des Telegramms bei Netzwerkkomponente i angibt;

Empfangszeitpunkt-Information, die den Empfangs

Zeitpunkt des Telegramms bei Netzwerkkomponente i angibt .

Die oben genannte Annahme symmetrischer Laufzeiten ist in Automatisierungssystemen üblicherweise hinreichend genau füllt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass die zweite Netzwerkkomponente das Telegramm lediglich auf einer physikalischen Bitübertragungsebene empfängt und nach dem Empfang direkt an die erste Netzwerkkomponente zurücksendet.

Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Tele ¬ gramm quasi ohne Verweildauer in der zweiten Netzwerkkomponente an die erste Netzwerkkomponente zurückgesendet wird, da von der zweiten Netzwerkkomponente keinerlei lokale Bearbei ¬ tungsschritte bezüglich des Telegramms ausgeführt werden und die Weiterleitung rein auf der physikalischen Schaltungsebene (Hardware) stattfindet, ohne hierzu programmgesteuerte Verar ¬ beitungen (Software) ausführen zu müssen. Der beschriebene Kommunikationsmodus wird auch als „Schleifenbetrieb" oder „Loop Mode" bezeichnet. Als physikalische Bitübertragungsebe ¬ ne wird hierbei die gemäß dem OSI-Modell (Open Systems Inter- connection Model) unterste Übertragungsschicht angesehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass die erste Netzwerkkomponente den Zeit ¬ punkt des Versendens des Telegramms mit einem für eine inter ¬ ne Zeitstempelung verwendeten Zeitstempeltakt synchronisiert.

Hierdurch kann die Genauigkeit der Bestimmung der Übertragungszeit nochmals erhöht werden, da durch die Synchronisie ¬ rung des Versende-Zeitpunkts des Telegramms mit dem Zeitstem ¬ peltakt das Telegramm exakt zum Zeitpunkt des Auftretens ei ¬ nes Zeitstempelimpulses versendet werden kann. Somit bildet nur noch der nicht mit einem Zeitstempeltakt synchronisierbare, da nicht vorhersagbare, Empfangszeitpunkt eine mögliche Unsicherheit bei der Bestimmung der Übertragungszeit. Bei hinreichend schnell gewähltem Zeitstempeltakt können diese Unsicherheiten jedoch in Grenzen gehalten werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens sieht zudem vor, dass das Telegramm eine Test- datenfolge enthält. Hierdurch kann einerseits das Telegramm hinsichtlich seines Aufbaus an durchschnittliche, in dem Kommunikationsnetzwerk zu übertragende Telegramme, insbesondere die für die Zeitsyn- chronisation erforderlichen Zeitsynchronisationsnachrichten, angenähert werden. Andererseits kann das Telegramm hierdurch leicht von etwaigen anderen Telegrammen unterschieden werden, so dass sichergestellt ist, dass zur Bestimmung der Übertra ¬ gungszeit auch wirklich das richtige Telegramm herangezogen wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zudem vorgesehen, dass auch die zweite Netzwerkkomponente eine Übertragungszeit eines weiteren Telegramms zwischen der zwei- ten Netzwerkkomponente und der ersten Netzwerkkomponente be ¬ stimmt, indem das weitere Telegramm von der zweiten Netzwerkkomponente an die erste Netzwerkkomponente entlang der Kommu ¬ nikationsverbindung übertragen wird, wobei die zweite Netzwerkkomponente einen Sendezeitpunkt des weiteren Telegramms erfasst und eine entsprechende Sendezeitpunkt-Information des weiteren Telegramms abspeichert, die erste Netzwerkkomponente das weitere Telegramm unmittelbar nach seinem Eintreffen bei der ersten Netzwerkkomponente an die zweite Netzwerkkomponente zurücksendet, die zweite Netzwerkkomponente bei Empfang des zurückgesendeten weiteren Telegramms einen Empfangszeitpunkt des weiteren Telegramms erfasst und eine entsprechende Empfangszeitpunkt-Information des weiteren Telegramms abspeichert, und die Übertragungszeit des weiteren Telegramms ent ¬ lang der Kommunikationsverbindung unter Verwendung der Sende- zeitpunkt-Information des weiteren Telegramms und der Empfangszeitpunkt-Information des weiteren Telegramms bestimmt wird .

Gemäß dieser Ausführungsform lässt sich die Übertragungszeit in redundanter Weise bestimmen, da sie nämlich in entsprechender Weise einmal von der ersten Netzwerkkomponente und einmal von der zweiten Netzwerkkomponente bestimmt wird. Besonders gut lässt sich in diesem Zusammenhang die Korrekt ¬ heit der bestimmten Übertragungszeit überprüfen, indem die von der ersten Netzwerkkomponente bestimmte Übertragungszeit des Telegramms und die von der zweiten Netzwerkkomponente be- stimmte Übertragungszeit des weiteren Telegramms miteinander verglichen werden, und bei einer vorliegenden Abweichung, die einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, die bestimmten Übertragungszeiten verworfen werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass lediglich plausible Werte von Übertragungszeiten für die weitere Zeitsynchronisation verwendet werden. Da nämlich angenommen werden kann, dass die Bestimmungen der Übertragungszeit unabhängig von der Versenderichtung des Telegramms bzw. des weiteren Telegramms hin- reichend gleiche Werte ergibt, kann bei signifikanten Unter ¬ schieden der bestimmten Übertragungszeiten auf einen Messfehler geschlossen werden, so dass die bestimmten Übertragungszeiten verworfen werden müssen. Die Messung kann nachfolgend erneut durchgeführt werden. Bei einer oder mehreren fehlge- schlagenen Bestimmungen der Übertragungszeit kann zudem eine Fehlermeldung an den Betreiber des Kommunikationsnetzwerks abgesetzt werden, um ggf. eine Wartung oder Überprüfung der Netzwerkkomponenten und/oder der Kommunikationsverbindung zu veranlassen. Entsprechend kann im Fall einer hinreichend ge- nauen Übereinstimmung entweder einer der beiden bestimmten Werte der Übertragungszeiten oder ein Mittelwert daraus als endgültiger Wert für die Übertragungszeit entlang der Kommu ¬ nikationsverbindung abgespeichert und für die Zeitsynchronisation verwendet werden.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch mindestens zwei Netzwerkkomponenten zum Betrieb in einem Kommunikationsnetz mit mehreren zeitlich miteinander zu synchronisierenden Netzwerkkomponenten gelöst, wobei die Netzwerkkomponenten dazu eingerichtet sind, zum Bestimmen einer Übertragungszeit eines Telegramms entlang einer Kommunikationsverbindung zwischen einer ersten Netzwerkkomponente und einer zweiten Netzwerkkomponente ein Telegramm von der ersten Netzwerkkomponente an die zweite Netzwerkkomponente entlang der Kommunikationsverbindung zu versenden und einen Sendezeitpunkt des Telegramms zu erfassen und eine entsprechende Sendezeitpunkt-Information des Telegramms abzuspeichern, und unter Verwendung der Sende- zeitpunkt-Information die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikationsverbindung zu bestimmen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Netzwerkkom ¬ ponente dazu eingerichtet ist, das Telegramm unmittelbar nach seinem Eintreffen bei der zweiten Netzwerkkomponente an die erste Netzwerkkomponente zurückzusenden, die erste Netzwerk ¬ komponente dazu eingerichtet ist, bei Empfang des zurückge ¬ sendeten Telegramms einen Empfangszeitpunkt des Telegramms zu erfassen und eine entsprechende Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms abzuspeichern, und die erste Netzwerkkomponente dazu eingerichtet ist, die Übertragungszeit des Telegramms entlang der Kommunikationsverbindung unter Verwendung der Sendezeitpunkt-Information des Telegramms und der Empfangszeitpunkt-Information des Telegramms zu bestimmen.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Netzwerkkomponenten gelten alle zu dem erfindungsgemäßen Verfahren voranstehend und nachfolgend gemachten Ausführungen und umgekehrt in entspre ¬ chender Weise, insbesondere sind die erfindungsgemäßen Netz- werkkomponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder beliebigen Ausführungsform oder einer Kombination beliebiger Ausführungsformen eingerichtet. Auch hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Netzwerkkomponenten wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren be- schriebenen Vorteile verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei ¬ spiels näher erläutert. Die spezifische Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist für die allgemeine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Netzwerkkomponente und des erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzwerks in keiner Weise einschränkend zu verstehen; vielmehr können einzelne Ausgestaltungsmerkmale des Ausführungsbeispiels in beliebiger Weise frei untereinander und mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen kombiniert werden.

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Korn munikationsnetzwerks mit mehreren Netz- werkkomponenten;

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines

Kommunikationsnetzwerks mit mehreren Netzwerkkomponenten,·

Figur 3 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung einer Übertragungszeit eines Telegramms entsprechend dem bekannten Pdelay-Verfahren nach IEEE 1588:2008; und Figur 4 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung einer Übertragungszeit eines Telegramms mit erhöhter Genauigkeit . Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht ein Kommunikations ¬ netzwerk 10, an das Netzwerkkomponenten lla-f angeschlossen sind. Die Netzwerkkomponenten lla-f können insbesondere Auto ¬ matisierungsgeräte einer Automatisierungsanlage, z.B. zur Au ¬ tomatisierung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, sein. Es kann sich dabei beispielsweise um Schutzgeräte, Messgeräte, Phasormessgeräte, Power Meter, Power Quality- Geräte, Leit- und Steuergeräte, Schaltersteuerungen etc. ei ¬ ner elektrischen Energieautomatisierungsanlage handeln. All ¬ gemein können solche Automatisierungsgeräte auch als Feldge- räte oder als IEDs („intelligent electronic devices") be ¬ zeichnet werden. Außerdem umfasst das Kommunikationsnetzwerk 10 Netzwerkkomponenten 12a-b, bei denen es sich beispielsweise um Switche, Bridges oder Router mit mehreren Ports handeln kann. Die Netzwerkkomponente 12a-b stellen in dem nachfolgend erläuter- ten Beispiel „Transparent Clocks" im Sinne der Norm IEEE 1588-2008 dar.

Die Netzwerkkomponenten lla-f sind über die Netzwerkkomponenten 12a-b miteinander über Kommunikationsverbindungen verbun- den, so dass jede Netzwerkkomponente mit jeder anderen Netz ¬ werkkomponente Nachrichten austauschen kann. Außerdem umfassen alle Netzwerkkomponenten lokale Uhren, die hinsichtlich ihrer jeweiligen lokalen Uhrzeiten miteinander zu synchronisieren sind. Beispielhaft sei angenommen, dass die lokale Uhr der Netzwerkkomponente IIa eine Grandmaster-Uhr darstellt, auf deren Uhrzeit die lokalen Uhren aller anderen Netzwerkkomponenten llb-f zu synchronisieren sind.

In dem Kommunikationsnetzwerk 10 werden Nachrichten ausge- tauscht, die beispielsweise Messwerte, Steuerbefehle, Zu- standsmeldungen, aufgezeichnete Messwertverläufe oder Soft ¬ wareaktualisierungen enthalten können. Um außerdem eine Zeitsynchronisation vorzunehmen, werden in dem Kommunikationsnetzwerk 10 zusätzlich auch Zeitsynchronisationsnachrichten ausgetauscht. Dies soll später genauer beschrieben werden.

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kommu ¬ nikationsnetzwerks 20 dargestellt, wobei das Kommunikations ¬ netzwerk 20 im Vergleich zum Kommunikationsnetzwerk 10 der Figur 1 eine ringförmige Topologie aufweist. Figur 2 zeigt in schematischer Ansicht ein Kommunikationsnetzwerk 20, an das mehrere Netzwerkkomponenten 21a-f angeschlossen sind.

Die Netzwerkkomponenten 21a-f umfassen integrierte Switche 22, bei denen es sich beispielsweise um 3-Port-Switche han ¬ deln kann. Auch die Netzwerkkomponenten 21a-f mit den integrierten Switchen stellen im Sinne der Norm IEEE 1588-2008 „Transparent Clocks" dar. Jede Netzwerkkomponente 21a-f weist überdies eine lokale Uhr auf.

In dem Kommunikationsnetzwerk 20 werden zur Synchronisation der lokalen Uhren Zeitsynchronisationsnachrichten ausgetauscht. Beispielhaft sei angenommen, dass die lokale Uhr der Netzwerkkomponente 21a eine Grandmaster-Uhr darstellt, auf deren Uhrzeit die lokalen Uhren aller anderen Netzwerkkomponenten 21b-f zu synchronisieren sind. Außerdem werden wie be- reits oben zu Figur 1 erläutert auch andere Nachrichten aus ¬ getauscht .

Anhand der Figur 1 soll nachfolgend beispielhaft ein Verfah ¬ ren zur Zeitsynchronisation anhand von in dem Kommunikations- netzwerk 10 übertragenen Zeitsynchronisationsnachrichten beschrieben werden. Das nachfolgend beschriebene Verfahren kann in entsprechender Weise auch auf das Kommunikationsnetzwerk 20 oder auf andere Kommunikationsnetzwerke, in denen eine Zeitsynchronisation durchgeführt wird, übertragen werden.

Beispielhaft soll nachfolgend beschrieben werden, wie die lo ¬ kale Uhr der Netzwerkkomponente lld mit der lokalen (Grand ¬ master-) Uhr der Netzwerkkomponente IIa synchronisiert wird. In regelmäßigen Abständen sendet die Netzwerkkomponente IIa eine Zeitsynchronisationsnachricht „Sync" als Broadcast- Nachricht an die anderen Netzwerkkomponenten llb-f, darunter auch an die Netzwerkkomponente lld. Der Versendezeitpunkt tsynci der Zeitsynchronisationsnachricht wird der Zeitsynch- ronisationsnachricht als Information beigefügt. Alternativ zum direkten Beifügen des Versendezeitpunktes könnte dieser auch mittels einer nachfolgenden Folge-Nachricht übertragen werden . Die Zeitsynchronisationsnachricht wird von der Netzwerkkompo ¬ nente IIa zunächst an die Netzwerkkomponente 12a (Switch) übertragen. Diese leitet die Zeitsynchronisationsnachricht an die Netzwerkkomponente 12b (Switch) weiter, die die Zeit- Synchronisationsnachricht ihrerseits an die Netzwerkkomponen ¬ te lld weiterleitet. Beim Empfang der Zeitsynchronisations ¬ nachricht ermittelt die Netzwerkkomponente einen Empfangs ¬ zeitpunkt tsync2- Für den Empfangszeitpunkt tsync2 gilt bei synchronisierten Uhrzeiten der lokalen Uhren der Netzwerkkomponente lld und der Netzwerkkomponente IIa tsync2 = tsynci + T(Sync), wobei T(Sync) hierbei die Laufzeit der Zeitsynchronisations ¬ nachricht zwischen der Netzwerkkomponente IIa und der Netz ¬ werkkomponente lld angibt. Bei Kenntnis der Laufzeit T(Sync) und des Versendezeitpunkts tsynci der Zeitsynchronisations ¬ nachricht kann somit die Uhrzeit der lokalen Uhr der Netz- werkkomponente lld überprüft und ggf. - bei Abweichungen zwi ¬ schen dem gemäß der lokalen Uhrzeit ermittelten Empfangszeitpunkt tsync 2 und der sich gemäß tsynci + T(Sync) ergebenden Soll-Uhrzeit - nachgeführt werden. Die Laufzeit T(Sync) setzt sich aus zwei Komponenten zusam ¬ men. Einerseits umfasst sie die Summe der Übertragungszeiten der Zeitsynchronisationsnachricht „Sync" entlang der einzel ¬ nen zwischen der zweiten und der ersten Netzwerkkomponente liegenden Kommunikationsverbindungen. Konkret setzt sich die- se gesamte Übertragungszeit also aus den einzelnen Übertra ¬ gungszeiten der Zeitsynchronisationsnachricht entlang der Kommunikationsverbindung zwischen der Netzwerkkomponente IIa und der Netzwerkkomponente 12a, entlang der Kommunikations ¬ verbindung zwischen der Netzwerkkomponente 12a und der Netz- werkkomponente 12b und entlang der Kommunikationsverbindung zwischen der Netzwerkkomponente 12b und der Netzwerkkomponente lld zusammen.

Als zweite Komponente geht in die Laufzeit T(Sync) der Zeit- Synchronisationsnachricht in dem hier gezeigten Beispiel auch die Verweilzeit der Zeitsynchronisationsnachricht in den je ¬ weiligen Netzwerkkomponenten, die zwischen der zweiten und der ersten Netzwerkkomponente liegen, ein. Eine solche Ver- weilzeit kann beispielsweise dadurch entstehen, dass vor dem Versand der Zeitsynchronisationsnachricht von der fraglichen Netzwerkkomponente noch andere Nachrichten versendet werden. Konkret setzt sich die gesamte Verweilzeit also aus den ein- zelnen Verweilzeiten der Zeitsynchronisationsnachricht in der Netzwerkkomponente 12a und in der Netzwerkkomponente 12b zu ¬ sammen. Die Netzwerkkomponenten 12a und 12b stellen in diesem Beispiel Transparent Clocks gemäß IEEE 1588:2008 dar. Sofern zwischen der Netzwerkkomponente mit der Grandmaster- Uhr und der Netzwerkkomponente mit der Slave-Uhr keine weite ¬ ren Netzwerkkomponenten angeordnet sind, fällt diese zweite Komponente der Laufzeit natürlich weg. Außerdem besteht die Möglichkeit, anstelle von „Transparent Clocks" nach IEEE 1588:2008, die die Zeitsynchronisationsnachrichten sozusagen durchreichen und zu diesem Zweck die eigene Verweilzeit der Zeitsynchronisationsnachricht erfassen, auch sogenannte „Boundary Clocks" nach IEEE 1588:2008 zu verwenden, die gegenüber dem Grandmaster eine Slave-Rolle einnehmen und gegen- über der nächstfolgenden zu synchronisierenden Netzwerkkomponente eine Master-Rolle übernehmen und selbst Zeitsynchroni ¬ sationsnachrichten aussenden. Auch in diesem Fall liegen zwischen zwei zu synchronisierenden Netzwerkkomponenten üblicherweise keine weiteren Netzwerkkomponenten, die eine jewei- lige Verweilzeit der Zeitsynchronisationsnachricht hervorru ¬ fen könnten, so dass auch hierbei die zweite Komponente der Laufzeit wegfallen würde.

Während die Verweilzeit - sofern vorhanden - von der jewei- ligen Netzwerkkomponente durch Messung der Zeit zwischen dem Empfang und der Weiterleitung der Zeitsynchronisationsnachricht ermittelt und üblicherweise der Zeitsynchronisations ¬ nachricht als Information beigefügt bzw. als Folgenachricht versendet wird, müssen die Übertragungszeiten entlang der einzelnen Kommunikationsverbindungen einzeln bestimmt werden.

Anhand von Figur 3 soll nachfolgend zunächst erläutert wer ¬ den, wie die Übertragungszeit zwischen zwei Netzwerkkomponen- ten gemäß dem bekannten „Pdelay-Verfahren" bestimmt wird. Nachfolgend wird anhand von Figur 4 ein Verfahren zum Bestimmen der Übertragungszeit mit erhöhter Genauigkeit beschrie ¬ ben. Beispielhaft soll sowohl für das Verfahren gemäß Figur 3 als auch für das Verfahren gemäß Figur 4 die Bestimmung der Übertragungszeit eines Telegramms zwischen der Netzwerkkompo ¬ nente lld (nachfolgend auch als „erste Netzwerkkomponente be ¬ zeichnet") und der Netzwerkkomponente 12b (nachfolgend auch als „zweite Netzwerkkomponente bezeichnet") erläutert werden. Zur Ermittlung der gesamten Übertragungszeit eines Telegramms zwischen der Netzwerkkomponente IIa und der Netzwerkkomponente lld muss die fragliche Bestimmung in entsprechender Weise für alle Teilstrecken zwischen jeweils zwei benachbarten Netzwerkkomponenten gesondert durchgeführt werden.

Dazu ist in Figur 3 ein Ablaufdiagramm angegeben, in dem die Übertragung der für die Bestimmung der Übertragungszeit notwendigen Telegramme entlang von Zeitstrahlen 31 und 32 schematisch eingetragen ist. Dabei repräsentiert der Zeitstrahl 31 die Ereignisse auf Seiten der ersten Netzwerkkomponente lld und der Zeitstrahl 32 repräsentiert die Ereignisse auf Seiten der zweiten Netzwerkkomponente 12b.

Um gemäß dem bekannten Pdelay-Verfahren die Übertragungszeit eines Telegramms zwischen der ersten Netzwerkkomponente lld und der zweiten Netzwerkkomponente 12b zu bestimmen, sendet die erste Netzwerkkomponente lld zu einem Zeitpunkt ti ein Telegramm „Pdelay_Req" an die zweite Netzwerkkomponente 12b. Der Zeitpunkt ti wird per Zeitstempelung auf Basis der loka- len Uhr der ersten Netzwerkkomponente lld bestimmt.

Die zweite Netzwerkkomponente 12b empfängt das Telegramm „Pdelay_Req" , erfasst den zugehörigen Empfangszeitpunkt t 2 per Zeitstempelung auf Basis ihrer lokalen Uhr und speichert diesen Empfangszeitpunkt t 2 . Zum Zeitpunkt t3 sendet die zweite Netzwerkkomponente 12b als Antwort auf das Telegramm „Pdelay_Req" ein weiteres Telegramm „Pdelay_Resp" an die ers ¬ te Netzwerkkomponente lld. Dabei erfasst sie den Sendezeit- punkt t 3 per Zeitstempelung auf Basis ihrer lokalen Uhr und übermittelt die Zeitpunkte t 2 und t 3 an die erste Netzwerk ¬ komponente lld. Diese Übermittlung kann mit dem Telegramm „PDelay_Resp" erfolgen oder mit einem Folgetelegramm statt- finden, wie es in Figur 3 mit einer gestrichelten Linie schematisch angedeutet ist. Außerdem können die Zeitpunkte t 2 und t 3 auch als ein Wert (z.B. t 3 ~t 2 ) übertragen werden.

Die erste Netzwerkkomponente lld empfängt das Telegramm „Pdelay_Resp" und erfasst den Empfangszeitpunkt t 4 per Zeit ¬ stempelung auf Basis ihrer lokalen Uhr. Damit verfügt die erste Netzwerkkomponente über die Information über die Zeit ¬ punkte ti bis t 4 und kann gemäß der eingangs genannten Glei ¬ chung die Übertragungszeit eines Telegramms entlang der Kommunika ¬ tionsverbindung zwischen der ersten Netzwerkkomponente lld (Index i) und der zweiten Netzwerkkomponente 12b (Index j) bestimmen .

Nachteilig hieran ist, dass für die Bestimmung der Übertra ¬ gungszeit insgesamt vier Zeitstempel benötigt werden, die je- weils mit Ungenauigkeiten behaftet sein können. Insbesondere diejenigen Zeitstempel, die beim Empfang eines Telegramms vergeben werden, können merklich zu den Ungenauigkeiten beitragen, da bei ihnen nicht die Möglichkeit besteht, das Er ¬ eignis - den Empfang des Telegramms - mit dem Zeitstempeltakt zu synchronisieren.

In Figur 4 wird daher ein Verfahren zum Bestimmen der Übertragungszeit eines Telegramms mit erhöhter Genauigkeit vorge ¬ stellt. Dazu ist auch in Figur 4 ein Ablaufdiagramm angege- ben, in dem die Übertragung der für die Bestimmung der Übertragungszeit notwendigen Telegramme entlang von Zeitstrahlen 41 und 42 schematisch eingetragen ist. Dabei repräsentiert der Zeitstrahl 41 die Ereignisse auf Seiten der ersten Netzwerkkomponente lld und der Zeitstrahl 42 repräsentiert die Ereignisse auf Seiten der zweiten Netzwerkkomponente 12b. Zum Zeitpunkt tu sendet die erste Netzwerkkomponente lld

(Index i) ein Telegramm an die zweite Netzwerkkomponente 12b (Index j) . Der Zeitpunkt tu wird hierbei von der ersten Netzwerkkomponente lld per Zeitstempelung auf Basis der loka ¬ len Uhr erfasst und als Sendezeitpunkt-Information abgespei- chert.

Die zweite Netzwerkkomponente 12b sendet dieses Telegramm un ¬ mittelbar nach dem Empfang - ohne überhaupt einen Zeitstempel zu vergeben oder andere Verarbeitungen hinsichtlich des Te- legramms durchzuführen - wieder an die erste Netzwerkkompo ¬ nente lld zurück. Dazu kann die zweite Netzwerkkomponente 12b beispielsweise vorübergehend in einen Schleifenbetrieb (Loop Mode) versetzt werden, in welchem sie Telegramme lediglich auf einer physikalischen Bitübertragungsebene, die der un- tersten Ebene im OSI-Modell entspricht, empfängt und direkt wieder zurücksendet.

Dass es sich bei dem eingetroffenen Telegramm um ein unmittelbar zurückzuleitendes Telegramm handelt, kann die zweite Netzwerkkomponente 12b beispielsweise an einem vorangestell ¬ ten Präfix im Telegramm erkennen. Alternativ dazu könnte die zweite Netzwerkkomponente 12b von der ersten Netzwerkkompo ¬ nente IIb über den Versand des fraglichen Telegramms mit ei ¬ ner Vorab-Nachricht informiert werden. Diese Vorabnachricht kann beispielsweise in einem festgelegten Zeitabstand vor dem Versand des fraglichen Telegramms versendet werden, so dass die zweite Netzwerkkomponente aus dem Empfang der Vorab- Nachricht den erwarteten Zeitpunkt des Eintreffens des frag ¬ lichen Telegramms ableiten kann. Weiter alternativ kann das Versenden des fraglichen Telegramms auch in regelmäßigen

Zeitabständen erfolgen, so dass sich die zweite Netzwerkkomponente 12b entsprechend auf das Eintreffen der fraglichen Telegramms einrichten und den Schleifenbetrieb vorübergehend aktivieren kann.

Die erste Netzwerkkomponente lld empfängt das zurückgesendete Telegramm und erfasst per Zeitstempelung den Empfangs- Zeitpunkt t±2. Dieser wird als Empfangszeitpunkt-Information abgespeichert. Aus den nunmehr vorliegenden Zeitpunkten tu und t±2 kann die erste Netzwerkkomponente lld gemäß der Glei ¬ chung

'- j ~ 2 die gesuchte Übertragungszeit ΤΊ j bestimmen. Der Wert der gemäß dem zuletzt beschriebenen Verfahren bestimmten Übertragungszeit ist genauer, da für seine Bestim ¬ mung anstelle von vier lediglich zwei Zeitstempel benötigt werden. Außerdem werden die beiden Zeitstempel mit derselben lokalen Uhr erfasst, nämlich der lokalen Uhr der ersten Netz- werkkomponente lld, so dass auch Unterschiede, z.B. Driften oder Gangungenauigkeiten, zwischen den beiden lokalen Uhren keine Rolle spielen.

Um die Genauigkeit des zuletzt beschriebenen Verfahrens wei- ter zu erhöhen, sollte das Versenden des Telegramms mit dem internen Zeitstempeltakt der ersten Netzwerkkomponente lld synchronisiert werden. Mit anderen Worten sollte der Sende ¬ zeitpunkt exakt auf einen Taktimpuls des Zeitstempeltaktes gelegt werden, so dass die Sendezeitpunkt-Information mit ho- her Genauigkeit festgelegt werden kann und die einzige Unge- nauigkeit nur noch durch die Zeitstempelung beim Empfang des Telegramms bei der ersten Netzwerkkomponente lld entstehen kann . Falls die Verweilzeit des Telegramms in der zweiten Netzwerk ¬ komponente 12b - trotz der unmittelbaren Zurücksendung - nicht vernachlässigbar sein sollte, kann sie vorab durch Mes- sung ermittelt und bei der Bestimmung der Übertragungszeit berücksichtigt werden.

Das für die Bestimmung der Übertragungszeit verwendete Tele- gramm kann beispielsweise eine bestimmte festgelegte Testda ¬ tenfolge enthalten. Damit kann einerseits das fragliche Tele ¬ gramm leicht erkannt und von anderen Nachrichten unterschie ¬ den werden, und andererseits kann ihr Aufbau an den einer typischen Zeitsynchronisationsnachricht angenähert werden, um möglichst dieselbe Kommunikationslast für die Messung zu er ¬ zeugen .

Das anhand von Figur 4 näher erläuterte Verfahren kann zusätzlich auch noch in entsprechender Weise in der Gegenrich- tung durchgeführt werden. Hierbei würde die zweite Netzwerk ¬ komponente 12b ein weiteres Telegramm versenden und die erste Netzwerkkomponente lld würde das empfangene weitere Telegramm unmittelbar zurücksenden. Die Bestimmung der Übertragungszeit erfolgt dann konsequenterweise in der zweiten Netzwerkkompo- nente 12b.

Die in beiden Netzwerkkomponenten ermittelten Werte der Übertragungszeiten können dann miteinander verglichen werden. Nur bei ausreichend guter Übereinstimmung beider Werte sollte die bestimmte Übertragungszeit als Parameter für die Zeitsynchro ¬ nisation verwendet werden. Sollten jedoch signifikante Abweichungen zwischen den beiden Werten bestehen, so sollten die bestimmten Werte verworfen werden und es sollte eine wiederholte Bestimmung durchgeführt werden. Außerdem kann eine Feh- lermeldung abgesetzt werden, die den Betreiber des Kommunikationsnetzwerks über die fehlerhafte Bestimmung der Übertra ¬ gungszeit unterrichtet.

Obwohl das Verfahren zur Bestimmung der Übertragungszeit oben beispielhaft nur für die beiden Netzwerkkomponenten lld und 12b erläutert worden ist, können die Übertragungszeiten zwischen den anderen jeweils benachbarten Netzwerkkomponenten in entsprechender Weise bestimmt werden.