VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER NETZWERKANORDNUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerkes oder einer Netzwerkanordnung wie beispielsweise im Intranet/Internet, welche als TCP/IP-Netze implementiert sind, vernetzte Industriegeräte in Automatisierungssystemen. Ferner wird eine Netzwerkanordnung mit Netzwerkeinrichtungen oder Netzwerkknoten vorgestellt.

Insbesondere das Intranet/Internet als Kommunikationsmedium findet immer mehr Anwendung in Automatisierungsanwendungen der Gebäudetechnik oder auch Energienetzwerken. Dabei erfolgt eine Ansteuerung von an das Netzwerk gekoppelten Einrichtungen aus der Ferne. Der jeweilige Standort einer Netzwerkeinrichtung ist dabei ein wichtiges Datum, da bestimmte Funktionen oder Steuerungsmechanismen vom Standort des jeweiligen Gerätes abhängen können. Beispielsweise können standardisierte Automatisierungseinrichtungen, wie Motoren, unterschiedliche Aufgaben in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Einsatzort erfüllen . In der Vergangenheit mussten diese Orte händisch in Konfigurationstabellen für das Automatisierungsnetzwerk eingepflegt werden. Eine entsprechend aufwändige Konfigurationsänderung bei Austausch oder veränderter räumlicher Anordnung der Geräte erfolgte in der Regel durch Techniker vor Ort, was Zeit und Aufwand kostet.

Es ist daher wünschenswert, auch entsprechende Lokalisierungen automatisch vornehmen zu können. Aus der Vergangenheit sind dabei Netzwerkanwendungen wie GSM mit Unterstützung durch GPS und Funknetzen mit Hilfe Nahfeldkommunikation, wie Bluetooth-, WLAN-, Infrarot- oder RFID- Kommunikationen, bekannt. In der Vergangenheit hat man dazu beispielsweise GPS- Koordinaten in dezidierten Protokollen und Diensten der An- wendungsschicht (Layer 7) bereitgestellt. Ortsangaben zu erkennen und bereitzustellen war daher aufwändig.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen.

Demgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerks mit mindestens einer Netzwerkeinrichtung vorgeschlagen. Der Netzwerkeinrichtung ist dabei eine Ortsinformation zugeordnet, und die Ortsinformation wird in eine der Netzwerkeinrichtung zugewiesene Netzwerkadresse für ein Internetprotokoll eingefügt.

Die Ortsinformation, wie beispielsweise der Standort der jeweiligen Netzwerkeinrichtung, in die für die Adressierung im Kommunikationsnetzwerk, wie dem Internet, notwendige Netzwerkadresse einzufügen, hat den Vorteil, dass ein transparenter Zugriff möglich ist. Man kann auch von einer Protokollerweiterung für das Internetprotokoll, insbesondere von IPv6, sprechen. Durch das Einfügungen von Informationen, beispielsweise in der Art von Koordinaten, welche in entsprechende Bitpositionen der Netzwerkadresse integriert werden, ist es nicht nötig, beim Verändern der Netzwerkeinrichtung, beispielsweise bei einem Versetzen an eine andere Stelle im Netzwerk, die Ortsinformation händisch neu zu erfassen. Durch das Einfügen der Ortsinformation bei der Netzwerkadressvergabe muss auch der jeweilige Techniker, welcher die Netzwerkanordnung betreut, welche eine Automatisierungseinrichtung sein kann, nicht auf Protokollebene beherrschen.

Als Netzwerkeinrichtung kann insbesondere eine Einrichtung für die Automatisierungstechnik verstanden werden, welche über das Internet vernetzt ist.

Bei Ausführungsformen des Verfahrens erfolgt das Zuweisen der Ortsinformation in einer Kommunikations- oder Sitzungsschicht eines zugrunde liegenden Netzwerkprotokolls. Insofern wird die Ortsinformation bereits in Schicht bzw. Layer 5 nach dem OSI-Schichtenmodell für Kommunikationsprotokolle verarbeitet und festgelegt. Die Ortsinformation selbst kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Netzwerkeinrichtung beispielsweise über GPS oder andere Lokalisierungsmechanismen erfolgen. Die Netzwerkeinrichtung wird dann derart ausgestaltet, dass die Ortsinformation in einem vorgegebenen Format bei der Netzwerkadressanfrage dem jeweiligen Adressserver mitgeteilt wird .

Es ist insbesondere denkbar, dass die Ortsinformation in eine IPv6-Adresse für die Netzwerkeinrichtung eingefügt wird. Bei der Verwendung von IPv6-Adressen , welche eine Länge von 128 Bit haben können, werden an vorgegebener Stelle der Netzwerkadresse die Ortsinformation eingefügt.

Das Verfahren umfasst beispielsweise ferner: Senden einer Netzwerkadressanfrage von der Netzwerkeinrichtung an eine Adress-Servereinrichtung, wobei die Netzwerkadressanfrage die Ortsinformation umfasst. Bei der entsprechenden Netzwerkadressanfrage kann eine DHCPv6-Anfrage erfolgen, wobei die Ortsangabe dann Teil des Optionsfeldes der DHCPv6-Anfrage ist .

Durch Implementierung eines DHCPv6-Clients und eines entsprechenden DHCPv6-Servers kann eine automatische Einbindung der Netzwerkeinrichtung in ein bestehendes IP-Netzwerk erfolgen. Dazu sind keine manuellen Konfigurationen notwendig. Außerdem ist ein DHCPv6-Paket derart aufgebaut, dass in bestimmten Feldern zusätzliche Parameter, wie insbesondere die Ortsinformation der Netzwerkeinrichtung, eingefügt werden können. Da DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protokoll Version 6) aufwandsgünstig eingesetzt werden kann, eignet sich die Einbettung der Ortsinformation in eine entsprechende Anfrage.

Denkbar ist, dass in Ausführungsformen des Verfahrens die Ortsinformation in einer Router- oder Switch-Einrichtung, an welche die Netzwerkeinrichtung gekoppelt ist, in die Netzwerkadressanfrage eingefügt wird. Beispielsweise kann die Router- oder Switch-Einrichtung, sofern sie insbesondere als DHCPv6-kompatibler Router ausgeführt ist, die Ortsangabe in das Optionsfeld oder an anderer geeigneter Stelle der DHCPv6- Anfrage einfügen. In Ausführungsformen umfasst die Ortsinformation eine Portidentifikation für den Port, an dem die Netzwerkeinrichtung an die Router- oder Switch-Einrichtung gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Ortsinformation durch eine Nahfeldbestimmung, beispielsweise über RFID, erfolgen. Wird beispielsweise die Netzwerkeinrichtung des aufzubauenden Automatisierungsnetzwerkes jeweils ein RFID-Tag zugeordnet, kann die Lokalisierung durch eine Server- oder Lokalisierungseinrichtung erfolgen, welche dann bei der Netzwerkadressanfrage die entsprechenden Felder der Anfragedaten mit der Ortsinformation füllt.

In Ausführungsformen wird das Einfügen der Ortsinformation in die Netzwerkadresse in der jeweiligen Adress- Servereinrichtung vorgenommen. Dabei ist die Adress- Servereinrichtung vorzugsweise ein DHCPv6-Server . Die Ortsinformation umfasst vorzugsweise genau zwei Bytes. Insbesondere bei Einsatz von EUI-64-Identifiern können an geeigneter Stelle, nämlich in Byte 4 und 5, die zwei Bytes für die Ortsinformation eingefügt werden. EUI steht für Extended Unique Identifier, welcher durch die IEEE-Registration Authority vergeben wird. Die EUI-64 umfasst 64 Bit und kann als Teil des Host-Anteils einer IPv6-Adresse verwendet werden.

Es wird ferner eine Netzwerkanordnung mit mindestens einer Netzwerkeinrichtung und einer Adress-Servereinrichtung vorgeschlagen. Die Netzwerkeinrichtung und die Adress- Servereinrichtung sind derart ausgestaltet, dass ein Verfahren wie vorbeschrieben durchgeführt wird.

Die Netzwerkeinrichtung, welche auch als Netzwerkknoten oder Netzwerk-Client bezeichnet werden kann, ist dabei insbesondere IPv6-konform ausgestaltet. Vorzugsweise umfasst die Netzwerkeinrichtung eine DHCPv6-Client-Einrichtung . Ferner um- fasst die Adress-Servereinrichtung eine DHCPv6- Servereinrichtung .

Entsprechende Client- oder Servereinrichtungen können als ablaufbare Programme oder in Hardware implementiert eingesetzt werden. Dem Client wird die Standort- oder Ortsinforma tion beispielsweise vorkonfiguriert oder durch GPS oder ande re Lokalisierungsverfahren mitgeteilt. Beim Initialisieren der Netzwerkeinrichtung erfolgt ein Bootstrapping, so dass die Ortsinformation mit der DHCPv6-Anfrage mitgeteilt wird. Ein entsprechend ausgestalteter oder erweiterter DHCP-Server integriert dann die Ortsinformation in die IPv6-Adresse für die Netzwerkeinrichtung.

Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer oder mehrerer programmgesteuerten Einrichtungen die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens zum Betreiben einer Netzwerkanordnung veranlasst.

Ein Computerprogramm-Produkt wie ein Computerprogramm-Mittel kann beispielsweise als Speichermedium, wie Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD oder auch in Form einer herunterladba ren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem draht losen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer ent sprechenden Datei mit dem Computerprogramm-Produkt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen. Als programmgesteuerte Ein richtung kommt insbesondere einen in einer wie vorbeschriebe nen Netzwerkanordnung eingesetzte Netzwerkeinrichtung in Fra ge .

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen der Netzwerkeinrichtung oder eines Netzwerkknotens. Dabei wird der Fachmann auch Einzelas pekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden .

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Netzwerkanordnung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer

Netzwerkanordnung zur Erläuterung einer Adresszuweisung;

Fig. 3 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispie- len für ein Adressanfragepaket und eine Netzwerkad- resse mit Ortsinformation;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines modifizierten

EUI-64-Pakets mit eingebetteter Ortsinformation; und

Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung eines Teils einer Netzwerkanordnung zur Erläuterung einer Ad- ressZuweisung .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Netzwerkanordnung 1, die beispielsweise als Automatisierungsnetzwerk als Teil des Intranets/Internets implementiert ist. Zur Kommunikation zwischen Automatisierungseinrichtungen, die beispielsweise in der Gebäudetechnik oder Energietechnik; eingesetzt werden, eignet sich insbesondere das Intranet/ Internet als Übertragungsweg. Die Fig. 1 zeigt beispielsweise Netzwerkeinrichtungen 2, 3, 4, 5, welche jeweils über einen Switch oder einen Router 6, 7 an die Intra-/Internetstruktur 8 gekoppelt sind. Die Netzwerkanordnung 1 der Fig. 1 zeigt lediglich schematisch den Datenaustausch 9, der durch das zu Grunde liegende Internetprotokoll IPv6 ermöglicht wird. Damit die Netzwerkeinrichtungen 2, 3, 4, 5 adressiert werden können, sind Adress-Server vorgesehen, die beispielsweise als DHCPv6-Server 10 ausgestattet sind. Das DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocol Version 6) ermöglicht die Zuweisung der Netzwerkkonfiguration an die Netzwerkeinrichtungen oder Clients 2, 3, 4, 5 durch einen jeweiligen Server 10, wovon nur beispielhaft einer dargestellt ist .

Beispielsweise ist die Netzwerkeinrichtung 2 Teil eines Automatisierungsnetzwerkes und wird an einem bestimmten Ort eingesetzt. Es kann sich beispielsweise um einen Motor oder Aktor handeln, der aus der Ferne gesteuert ist. Es können beispielsweise standardisierte Motoren mit Netzwerkanbindungen eingesetzt werden, so dass der tatsächliche Einsatzort, also die Ortsinformation oder der Standort für die tatsächliche Ansteuerung relevant ist. Anstelle üblicherweise auf Applikationsebene, also in der Anwendungsschicht (Layer 7), entsprechende Ortsinformationen auszutauschen oder zu konfigurieren, wird vorgeschlagen, die Ortsinformation in die Netzwerkadresse für die Netzwerkeinrichtung 2 einzubetten.

In IPv6-Netzwerken, wie dem üblichen Internet, haben Netzwerkadressen eine Länge von 128 Bit. Dabei ist in der Regel ein Netzanteil zwischen 48 und 64 Bit lang und der Host- Anteil 64 oder 76 Bit. Insofern ermöglicht insbesondere IPv6 die Einbettung von zusätzlichen Informationen wie der Ortsinformation. Vorliegend soll die Ortsinformation im Rahmen des Adressvergabeprotokolls der Netzwerkadresse und damit der Netzwerkeinrichtung 2 zugewiesen werden. Dies ist in der Fig. 2 schematisch angedeutet. Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Netzwerkanordnung mit einer Netzwerkeinrichtung 2 und einem kommunikativ koppelbaren Adress- Server 10. Bei Initialisieren der Netzwerkeinrichtung 2 wird eine Netzwerkadresseanfrage 91 an den zuständigen Adressserver 10 versendet. Besonders günstig hat sich das DHCPv6- Adressvergabeprotokoll erwiesen. Die Fig. 3A zeigt ein entsprechendes Adressanfragepaket 91 gemäß DHCPv6. Die DHCPv6- Adressanfragenachricht 91 hat dabei das Format wie ein

Bootstrap-Protokoll (BOOTP) . Ein entsprechendes DHCPv6-Paket 91 umfasst dabei insbesondere ein Optionsfeld 94 mit variabler aber häufig 312 Bit Länge. Darüber hinaus sind weitere Felder 93 in einer entsprechenden Adressanfragenachricht 91 vorgesehen .

Beim Einschalten der Netzwerkeinrichtung 2 übersendet dieselbe nun eine Adressanfragenachricht 91 an den entsprechenden DHCPv6-Server 10, wobei in dem Optionsfeld 94 die Ortsinformationen eingesetzt sind. Als Ortsinformation kommt bei- spielsweise eine Koordinatenangabe in geeigneten Formaten in Frage. Anschließend erfolgt eine Netzwerkadresszuteilung durch den DHCPv6-Server 10, wobei die Ortsinformation 100 dann in der zugewiesenen IPv6-Adresse eingebettet ist. Die Fig. 3B zeigt schematisch eine entsprechende IPv6-Adresse 108 für die Netzwerkeinrichtung 2. Die Netzwerkadresse umfasst dabei ein Präfix 107 und den Interface Identifier 106, in den die Ortsinformation 100 eingebettet ist. Die Ortsinformation 100 kann beispielsweise in Form von 2 Bytes codiert werden und als Teil einer EUI-64-Identifikationsnummer verwendet werden.

EUI-64 ist eine von der IEEE-Registrierungsbehörde vergebene eindeutige Nummer (Extended Unique Identifier) , die 64 Bit umfasst. In der Fig. 4 ist schematisch ein EUI-64 Interface Identifier dargestellt. Dabei ist zunächst eine 48 Bit IEEE- MAC-Adresse 101 mit 48 Bit Länge angegeben. EUI-64 sieht vor, dass, wie in der Fig. 4 angedeutet ist, die MAC-Adresse 102 an der Bitposition 24 aufgespalten wird. Dies erkennt man in der Zeile 102. Dort werden zwei Byte, also 16 Bit eingefügt. In der Zeile 103 erkennt man, wie hexadezimal FFFE, also die Bitfolge 1111111111111110 eingefügt ist. Der EUI-64- Identifier sieht vor, dass das siebte Bit auf 1 gesetzt wird. Dies ist in der Zeile 104 zu erkennen. Dadurch ergibt sich, wie in der Zeile 105 angegeben, in hexadezimaler Form ein modifizierter EUI-64-Identifier 3B A7 94 FF FE 07 CB DO. Die Zeile 106 zeigt den entsprechenden IPv6-Identifier in hexadezimaler Notation mit Doppelpunkten als Trennsymbole.

Die Ortsinformation für die adressanfragende Netzwerkeinrichtung 2 kann nun insbesondere an den Stellen zwischen 24 und 40 Bit, also an der FFFE-Position eincodiert werden. Insofern umfasst der modifizierte IPv6-Identifier im EUI-64-Format die MAC-Adresse, welche eindeutig die Hardware der Netzwerkeinrichtung 2 identifiziert und deren Ortsinformation. Dabei hat die Ortsinformation genau zwei Byte Länge. Insgesamt ergibt sich eine Adresszuweisung, wie sie in der Fig. 3B bereits angedeutet ist, mit einem Präfix 107 von 64 Bit Länge und dem Interface Identifier 106, der die MAC-Adresse, also Hardware identifiziert, sowie eine eingebettete Ortsinformation 100 umfasst. Damit ergibt sich transparent auf Kommunikationsebene eine Lokalisierung der Netzwerkeinrichtung 2. Dies ist insbesondere ein Vorteil, wenn die Netzwerkeinrichtung 2 als Industriegerät oder in Automatisierungsnetzwerken als Knoten eingesetzt wird.

In der Fig. 5 ist eine weitere schematische Darstellung eines Teils einer Netzwerkanordnung, beispielsweise Teil eines Au- tomatisierungssystems dargestellt. In der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist eine Netzwerkeinrichtung 2 über eine Switch- oder Routereinrichtung 6 mit dem jeweiligen DHCPv6-Server 10 gekoppelt. Während in Ausführungsformen die Netzwerkeinrichtung 2 mit einem modifizierten DHCPv6-Client ausgestattet ist, der die Ortsinformation, wie in der Fig. 3A angedeutet ist, mit der Adressanfrage mit versendet, kann dies auch auf Router-Ebene erfolgen. Bei der modifizierten Ausführungsform der Fig. 5 sendet die Netzwerkeinrichtung 2 eine Netzwerkadressanfrage 95 über die Router-Einrichtung 6. Dabei ist die Netzwerkeinrichtung 2 an einen bestimmten Port der Router-Einrichtung 6 gekoppelt. Die Router-Einrichtung 6 füllt nun das Optionsfeld der DHCPv6-Anfrage 91 mit der Portnummer oder Portidentifizierung, an die die Netzwerkeinrichtung 2 mit der Router-Einrichtung 6 verbunden ist. Dadurch lässt sich eine gewisse Lokalisierung für die Netzwerkeinrichtung 2 erzielen.

Anschließend erteilt die Adressvergabe-Servereinrichtung 10, welche nach DHCPv6 eingerichtet ist, die zugehörige Netzwerkadresse mit der Nachricht 92 an die Netzwerkeinrichtung 2.

Alternativ oder zusätzlich zu der Portadresse als Standortangabe für die Netzwerkeinrichtung 2 kann die Netzwerkeinrichtung 2 auch mit einem RFID-Tag zur Lokalisierung im Nahbereich ausgestattet werden. Beispielsweise ist die Switch- Einrichtung 6 dann mit einem Transponder und/oder Lesegerät ausgestattet, der das RFID-Tag erkennt und somit die Ortsinformation, also die Position des Tags, bei der Adressanfrage 91 in die entsprechenden Optionsfelder einschreibt. Dazu kann die Router-Einrichtung zusätzlich mit einem GPS-Modul ausgestattet werden, um entsprechende Koordinaten für die Netzwerkeinrichtung 2 zu bestimmen.

Es ist ferner denkbar, dass eine zusätzliche Lokalisierungseinrichtung 11, welche in der Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist, vorgesehen wird. Eine Lokalisierungseinrichtung 11 kann beispielsweise ein Zwischenstecker sein, der so ausgestaltet ist, dass bei einer Adressanfrage, also beim Booten der Netzwerkeinrichtung 2 der entsprechende DHCPv6-Request mit einer Ortsinformation der Lokalisierungseinrichtung 11 versehen wird. Dazu kann die Lokalisierungseinrichtung 11 über ein Nahfeldlokalisierungssystem verfügen oder auch GPS oder andere den Ort kennzeichnende Daten erzeugen. Anschließend erfolgt die Adressvergabe durch den DHCPv6-Server 10, so dass in der Netzwerkadresse, wie beispielsweise in den Fig. 3B und 4 angedeutet ist, die Lokalisierungs- oder Ortsinformation für die Netzwerkeinrichtung 2 vorliegt.

Vorzugsweise wird ein Gerät im Netzwerk neu gebootet, wenn der Standort verändert wird. Das heißt, wird eine Netzwerkeinrichtung 2 versetzt, beispielsweise an einen neuen Port einer Switch-Einrichtung angekoppelt oder in einem Automatisierungssystem anders eingesetzt, erhält diese auch eine neue Netzwerkadresse mit den aktualisierten Lokalisierungs- oder Ortsdaten .

Das vorgeschlagene Verfahren und eine entsprechend ausgestaltete Netzwerkanordnung, wie ein Kommunikationsnetz, ein Automatisierungsnetz oder eine Gebäude- oder Industriesteuerung, ermöglicht eine einfache Zugriffsmöglichkeit auf die Ortsinformation der beteiligten Netzwerkeinrichtungen oder Knoten. Oberhalb des Kommunikationslayers ist es der Applikation jeweils möglich, einfach über den IPv6-Stack die Ortsinformation abzugreifen. Dabei können Funktionen, Methoden, Interfaces oder auch Shared-Memory-Anwendungen eingesetzt werden.

Die Einbettung oder Einfügung von Ortsinformationen in die tatsächliche Netzwerkadresse der verwendeten Netzwerkeinrichtung hat den Vorteil, dass aus der Ferne die Netzwerkeinrichtung lokalisiert und hinsichtlich ihrer Funktion angepasst werden kann. Somit wird eine Steuerung aus vielen Netzwerkeinrichtungen, die entsprechend eingerichtet sind, vereinfacht. Techniker müssen vor Ort keine Konfigurationsänderungen vornehmen, wenn ein Umbau, beispielsweise der Einsatz eines Motors an einem anderen Standort erfolgt. Die Konfiguration kann aus der Ferne in Kenntnis der Netzwerkadressen des jeweiligen Motors angepasst werden. Insofern ist eine einfache Protokollerweiterung von der DHCPv6 bei IPv6-Anwendungen leicht zu bewerkstelligen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .