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Title:
COMMUNICATION SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD USING A STATUS MESSAGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/052088
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a communication system (1) having a communication network (2) and to a communication method for operating a communication network (2). The communication network (2) comprises a first group (20) of network components (51, 61, 71, 81, 91) and a second group (30) of network components (52, 62, 72, 82, 92). The network components each comprise a port (P1) and a further port (P3), each of which is used to connect a network component of the same first or second group (20, 30) for data interchange purposes, and a cross port (PQ), which is used to connect a network component of the respective other group (30, 20) for data interchange purposes. To improve the communication system (1), the network components (51, 52, 61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92) are configured to each transmit (A) a status message (ST) at regular intervals of time. The status message (ST) contains port state information representing a port state (F, D) of the port (P1), a port state of the further port (P3) and a port state of the cross port (PQ).

Inventors:
NEITE RUDOLF (DE)
SCHWERING WOLFGANG (DE)
DAHMS FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/075155
Publication Date:
April 06, 2023
Filing Date:
September 09, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS MOBILITY GMBH (DE)
International Classes:
H04L12/46
Foreign References:
EP0045067A11982-02-03
US20180164767A12018-06-14
US20090225766A12009-09-10
DE102004030561B42009-12-03
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Claims:
Patentansprüche

1. Kommunikationssystem mit einem Kommunikationsnetzwerk (2) , welches eine erste Gruppe (20) von Netzwerkkomponenten (51, 61, 71, 81, 91) und eine zweite Gruppe (30) von Netzwerkkomponenten (52, 62, 72, 82, 92) umfasst, wobei die Netzwerkkomponenten jeweils einen Port (PI) und einen weiteren Port (P3) , über die jeweils eine Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe (20, 30) datentechnisch verbunden ist, und einen Querport (PQ) , über den eine Netzwerkkomponente der jeweiligen anderen Gruppe (30, 20) datentechnisch verbunden ist, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkomponenten (51, 52, 61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92) eingerichtet sind, jeweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht (ST) auszusenden (A) , wobei die Statusnachricht (ST) eine Port zustandsinformation (PZ) enthält, welche einen Portzustand (F, D) des Ports (PI) , einen Portzustand des weiteren Ports (P3) und einen Portzustand des Querports (PQ) repräsentiert.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Netzwerkkomponente eingerichtet ist, die Statusnachricht an dem Port (PI) , an dem weiteren Port (P3) und dem Querport (PQ) auszusenden und die Statusnachricht (ST)

- eine Netzwerkkomponentennummer, welche die Netzwerkkomponente identifiziert, und

- eine Portnummer, welche den Port (PI) , den weiteren Port (P3) oder Querport (PQ) der Netzwerkkomponente, von dem die Statusnachricht ausgeht, identifiziert, enthält .

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkomponenten gemäß einer Leiterstruktur datentechnisch miteinander verbunden sind, wobei die erste Gruppe nach Art eines ersten Leiterholms

(200) der Leiterstruktur (100) und die zweite Gruppe nach Art eines zweiten Leiterholms (300) der Leiterstruktur (100) datentechnisch miteinander verbunden sind und wobei die erste Gruppe (20) und zweite Gruppe (30) über die jeweiligen Querports (PQ) nach Art einer Leitersprosse (500, 600, 700, 800, 900) der Leiterstruktur (100) datentechnisch miteinander verbunden sind.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkomponenten eingerichtet sind, eine Redundanzumschaltung anhand einer empfangenen Statusnachricht auszuführen (C) , bei welcher mittels der Netzwerkkomponenten ein Kommunikationspfad (13) für eine datentechnische Verbindung zwischen zwei Netzwerkkomponenten (61, 71) gewählt wird (Gl) , welcher eine ausgefallene datentechnische Verbindung zwischen den zwei Netzwerkkomponente über die Leiterstruktur (100) umgeht .

5. Kommunikationssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsnetzwerk (2) ein Netzwerk eines spurgebundenen Fahrzeugs (3) , welches mehrere Wagen (5, 6, 7, 8, 9) umfasst, ist, in jedem Wagen (5, 6, 7, 8, 9) ist ein Paar (50, 60, 70, 80, 90) von Netzwerkkomponenten angeordnet ist, wobei das jeweilige Paar eine Netzwerkkomponente der ersten Gruppe (20) und eine Netzwerkkomponente der zweiten Gruppe (30) umfasst, die über die Querports (PQ) datentechnisch miteinander verbunden sind . 18

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsnetz als Steuerungsnetz sowie als Betreibernetz des spurgebundenen Fahrzeugs (3) dient.

7. Spurgebundenes Fahrzeug (3) mit einem Kommunikationsnetzwerk (2) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6.

8. Netzwerkkomponente einer ersten oder zweiten Gruppe von Netzwerkkomponenten, umfassend: einen Port (PI) und einen weiteren Port (P3) , welche jeweils eingerichtet sind, eine datentechnische Verbindung mit einer Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe (20, 30) bereitzustellen, einen Querport (PQ) , welcher eingerichtet ist, eine datentechnische Verbindung mit einer Netzwerkkomponente der jeweiligen anderen Gruppe (30, 20) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkomponente (51, 52, 61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92) eingerichtet ist, jeweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht (ST) auszusenden (A) , wobei die Statusnachricht (ST) eine Port zustandsinformation enthält, welche einen Portzustand (F, D) des Ports (PI) , einen Portzustand des weiteren Ports (P3) und einen Portzustand des Querports (PQ) repräsentiert.

19

9. Kommunikationsverfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerks (2) , welches eine erste Gruppe (20) von Netzwerkkomponenten (51, 61, 71, 81, 91) und eine zweite Gruppe (30) von Netzwerkkomponenten (52, 62, 72, 82, 92) umfasst, wobei die Netzwerkkomponenten jeweils einen Port (PI) und einen weiteren Port (P3) , über die jeweils eine Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe (20, 30) datentechnisch verbunden ist, und einen Querport, über den eine Netzwerkkomponente der jeweiligen anderen Gruppe (30, 20) datentechnisch verbunden ist, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkkomponenten jeweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht aussenden (A) , wobei die Statusnachricht (ST) eine Port zustandsinformation (PZ) enthält, welche einen Portzustand (F, D) des Ports (PI) , einen Portzustand des weiteren Ports (P3) und einen Portzustand des Querports (PQ) repräsentiert.

10. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Recheneinrichtung diese veranlassen, das Kommunikationsverfahren nach Anspruch 9 auszuführen.

11. Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt .

Description:
Beschreibung

Kommunikationssystem und Kommunikationsverfahren mit einer Statusnachricht

Die Erfindung betri f ft ein Kommunikationssystem mit einem Kommunikationsnetzwerk sowie ein Kommunikationsverfahren zum Betreiben des Kommunikationsnetzwerks . Die Erfindung betri f ft ferner eine Netzwerkkomponente . Das Kommunikationsnetzwerk umfasst eine erste Gruppe von Netzwerkkomponenten und eine zweite Gruppe von Netzwerkkomponenten . Die Netzwerkkomponenten weisen j eweils einen Port und einen weiteren Port auf , über die j eweils eine Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe datentechnisch verbunden ist . Die Netzwerkkomponenten weisen ferner j eweils einen Querport auf , über den eine Netzwerkkomponente der j eweiligen anderen Gruppe datentechnisch verbunden ist .

Die deutsche Patentschri ft DE 10 2004 030 561 B4 beschreibt eine Übertragungsvorrichtung für Schienenfahrzeugwagen . Ein primärer Repeater und ein sekundärer Repeater sind in j edem Schienenfahrzeugwagen installiert und j eweils konfiguriert , um von einem anderen Repeater übertragene Daten zu empfangen und um empfangene Daten an einen weiteren Repeater weiterzuleiten . Eine primäre Trunk-Leitung dient dazu, die primären Repeater miteinander zu verbinden . Eine sekundäre Trunk-Leitung dient dazu, die sekundären Repeater miteinander zu verbinden . Eine Trunk-Trunk-Leitung dient dazu, die primären und sekundären Repeater miteinander in j edem Schienenfahrzeugwagen zu verbinden . Ein Trunk-Sender-Empfänger ist in j edem Repeater installiert und konfiguriert , um Daten zu und von einem weiteren Repeater in einen anderen Schienenfahrzeugwagen zu übertragen und zu empfangen . Ein Trunk-Trunk-Sender- Empfänger ist in j edem Repeater installiert und konfiguriert , um Daten zu und von dem anderen Repeater in dem gleichen Schienenfahrzeugwagen zu übertragen und zu empfangen . Ein Repeater-Controller ist installiert und konfiguriert , um den Trunk-Sender-Empfänger und den Trunk-Trunk-Sender-Empfänger zu steuern und ein Netzwerk zu bilden . Ein Stations-Sender- Empfänger ist in j edem Repeater installiert und konfiguriert , um Daten zu und von dem Repeater-Controller zu übertragen und zu empfangen . Eine Station ist mit dem Stations-Sender-Empfänger verbunden und konfiguriert , um Daten zu und von dem Stations-Sender-Empfänger zu übertragen und zu empfangen, wobei die primäre Trunk-Leitung, die sekundäre Trunk-Leitung und die Trunk-Trunk-Leitungen ein leiterähnliches Übertragungsleitungsnetzwerk bilden . Jeder Repeater, der Daten von einem anderen Repeater empfängt , leitet die empfangenen Daten durch die Trunk-Trunk-Leitung zu einem weiteren Repeater in dem gleichen Schienenfahrzeugwagen und durch die Trunk-Leitung zu einem anderen Repeater in dem benachbarten Schienenfahrzeugwagen weiter . Jeder Repeater, der die gleichen Daten durch die Trunk-Leitung und durch die Trunk-Trunk-Leitung empfängt , leitet die zuerst empfangenen Daten weiter .

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kommunikationssystem, eine verbesserte Netzwerkkomponente und ein verbessertes Kommunikationsverfahren anzugeben .

Diese Aufgabe wird durch ein Kommunikationssystem der eingangs genannten Art gelöst , bei welchem die Netzwerkkomponenten eingerichtet sind, j eweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht aus zusenden . Die Statusnachricht enthält eine Port zustandsinformation, welche einen Portzustand des Ports , einen Portzustand des weiteren Ports und einen Portzustand des Querports repräsentiert .

Die Erfindung geht von Kommunikationssystemen aus , welche unter Anwendung des sogenannten Spanning-Tree-Protokolls ( STP ) , insbesondere unter Anwendung des Multiple-Spanning-Tree-Pro- tocol (MSTP ) , betrieben werden . Eine Besonderheit bei diesem Protokoll liegt darin, dass eine Netzwerkkomponente als sogenannte Root-Bridge bestimmt wird . Die Root-Bridge sendet sogenannte Bridge-Protocol-Data-Units (BPDUs ) an alle weiteren Netzwerkkomponenten und stellt über die in den BPDU- Datenpaketen enthaltenen Konfigurationsdaten die Netzkonfiguration fest . Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren liegt darin, dass die Dauer der Durchführung einer sogenannten Redundanzumschaltung vergleichsweise groß und hinsichtlich der Dauer nicht deterministisch ( d . h . vorhersagbar ) ist . Unter Redundanzumschaltung ist dabei zu verstehen, dass eine ausgefallene datentechnische Verbindung wieder verfügbar (beispielsweise durch Umgehung einer physikalischen Verbindung) gemacht wird . Demnach beruht die Erfindung zudem auf der Erkenntnis , dass kleine Redundanzumschaltzeiten ( d . h . die Zeitdauer zwischen Aus fall und Wiederverfügbarkeit einer datentechnischen Verbindung) wünschenswert sind .

Die erfindungsgemäße Lösung behebt dieses Problem, indem die Netzwerkkomponenten eingerichtet sind, j eweils eine Statusnachricht aus zusenden, welche die Portzustände der einzelnen Ports enthält . Auf Basis dieser Statusnachricht werden Netzwerkkomponenten, die die Statusnachricht empfangen, über die Portzustände der sendenden Netzwerkkomponenten in Kenntnis gesetzt . Diese Kenntnis kann für eine zeitnahe und deterministische Redundanzumschaltung genutzt werden .

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auf eine Root-Bridge (wie sie aus STP bekannt ist ) verzichtet werden kann . Stattdessen senden sämtliche Netzwerkkomponenten eine Statusnachricht , vorzugsweise nach Art einer Bridge-Pro- tocol-Data-Unit (BPDU) aus . Anhand dieser Statusnachricht können Netzwerkkomponenten, die die Statusnachricht empfangen, auf die Portzustände der aussendenden Netzwerkkomponente reagieren und beispielsweise eigene Portzustände ändern, um eine Redundanzumschaltung aus zulösen .

Das Kommunikationsnetzwerk ist vorzugsweise ein Local-Area- Network ( LAN) und weiter vorzugsweise als Ethernet-Netzwerk ausgebildet . Die Netzwerkkomponenten der ersten bzw . zweiten Gruppen sind vorzugsweise nach Art einer linienförmigen Netzwerktopologie miteinander verbunden .

Die j eweilige Netzwerkkomponente ist vorzugsweise ein Switch, weiter vorzugsweise ein Ethernet-Switch . Der j eweilige Port der Netzwerkkomponente bildet insbesondere einen Eingang für den Empfang von Daten und Ausgang für das Aussenden von Daten .

Die über den ersten und weiteren Port bereitgestellte datentechnische Verbindung zu der Netzwerkkomponente derselben Gruppe und die über den Querport bereitgestellte datentechnische Verbindung zu der Netzwerkkomponente der anderen Gruppe erfolgt beispielsweise durch einen kabelgebundenen Anschluss der Netzwerkkomponente derselben oder anderen Gruppe an den Port .

Die Statusnachricht ist vorzugsweise nach Art einer Bridge- Protocol-Data-Unit (BPDU) auf gebaut .

Der Portzustand kann beispielsweise ein erster Zustand sein, in dem eingehende oder ausgehende Datenframes verworfen werden und eine eingehende Statusnachricht nicht empfangen und verarbeitet wird . Diese Art des Portzustands wird fachmännisch häufig als „Discarding" bezeichnet . Der Portzustand kann beispielsweise ein zweiter Zustand sein, in dem eingehende oder ausgehende Datenframes weitergeleitet werden und eine eingehende Statusnachricht empfangen, verarbeitet und übertragen wird . Diese Art des Portzustands wird fachmännisch häufig als „Forwarding" bezeichnet . Die Ports können weitere nicht beschriebene Portzustände einnehmen .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ist die j eweilige Netzwerkkomponente eingerichtet , die Statusnachricht an dem Port , an dem weiteren Port und an dem Querport aus zusenden . Die Statusnachricht enthält eine Netzwerkkomponentennummer, welche die Netzwerkkomponente identi fi ziert . Die Statusnachricht enthält ferner eine Portnummer, welche den Port , den weiteren Port oder den Querport der Netzwerkkomponente , von dem die Statusnachricht ausgeht , identi fi ziert .

Dies stellt eine besonders zweckmäßige Aus führung der Statusnachricht dar, anhand derer die empfangenden Netzwerkkomponenten eine Redundanzumschaltung auslösen und/oder durchführen können .

Die Portnummer umfasst beispielsweise eine logische Portnummer, welche den ersten Port , den weiteren Port und den Querport identi fi ziert . Zusätzlich umfasst die Portnummer beispielsweise eine reale Portnummer .

Nach einer weiteren bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems sind die Netzwerkkomponenten gemäß einer Leiterstruktur datentechnisch miteinander verbunden . Die erste Gruppe ist nach Art eines ersten Leiterholms der Leiterstruktur und die zweite Gruppe nach Art eines zweiten Leiterholms der Leiterstruktur datentechnisch miteinander verbunden . Die erste Gruppe und zweite Gruppe sind datentechnisch miteinander über die j eweiligen Querports nach Art einer Leitersprosse der Leiterstruktur verbunden .

Die Leiterstruktur ist insbesondere die Netzwerktopologie , nach der die Netzwerkkomponenten miteinander verbunden sind .

D . h . die Netzwerkkomponenten müssen nicht räumlich gemäß der Leiterstruktur angeordnet sein, um diese Netzwerktopologie aus zubilden .

Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die Netzwerkkomponenten eingerichtet , eine Redundanzumschaltung anhand einer empfangenen Statusnachricht aus zuführen, bei welcher mittels der Netzwerkkomponenten ein Kommunikationspfad für eine datentechnische Verbindung zwischen zwei Netzwerkkomponenten gewählt wird . Der Kommunikationspfad umgeht eine ausgefallene datentechnische Verbindung zwischen den zwei Netzwerkkomponenten über die Leiterstruktur .

Diese Weiterbildung verdeutlicht , dass die Leiterstruktur besonders für eine Redundanzumschaltung bei einem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem geeignet ist . Zudem zeigt die Weiterbildung eine vorteilhafte Art und Weise der Redundanzumschaltung bei dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem auf .

Vorzugsweise wird im Fall des Aus falls einer datentechnischen Verbindung zwischen zwei Netzwerkkomponenten der ersten bzw . zweiten Gruppe ein alternativer Kommunikationspfad über Netzwerkkomponenten der zweiten bzw . ersten Gruppe gewählt .

Gemäß einer besonders bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ist das Kommunikationsnetzwerk ein Netzwerk eines spurgebundenen Fahrzeugs . Das spurgebundene Fahrzeug umfasst mehrere Wagen, wobei in j edem Wagen ein Paar von Netzwerkkomponenten angeordnet ist . Das j eweilige Paar umfasst eine Netzwerkkomponente der ersten Gruppe und eine Netzwerkkomponente der zweiten Gruppe , die über die Querports miteinander verbunden sind .

Diese Aus führungs form stellt eine besonders zweckmäßige und wünschenswerte Art des Einsatzes des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems dar .

Das Kommunikationsnetzwerk ist vorzugsweise ein Moving-Local- Area-Network (MLAN) des spurgebundenen Fahrzeugs .

Vorzugsweise enthält die Statusnachricht eine Wagennummer, die einen Wagen repräsentiert , in dem die Netzwerkkomponente , welche die Statusnachricht aussendet , angeordnet ist .

Vorzugsweise wird im Fall des Aus falls einer datentechnischen Verbindung zwischen zwei Netzwerkkomponenten, die ein Paar bilden, ein alternativer Kommunikationspfad über Netzwerkkomponenten, die ein weiteres Paar in einem anderen Wagen bilden, gewählt .

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dient das Kommunikationsnetz als Steuerungsnetz und als Betreibernetz des spurgebundenen Fahrzeugs .

Mit anderen Worten : Das Steuerungsnetz und das Betreibernetz werden von einem gemeinsamen Netzwerk gebildet . Im Unterschied dazu sind das Steuerungsnetz und das Betreibernetz bei bisherigen Lösungen physikalisch und/oder logisch voneinander getrennt .

Die Ausbildung des Steuerungsnetzwerks und des Betreibernetzwerks als ein gemeinsames Netzwerk reduziert die Kosten für die Verkabelung, die Anzahl an Netzwerkkomponenten und den Bauraum . Zudem wird der Aufwand für Netzwerkänderungen reduziert . Außerdem wird der Betrieb, die Administration und die Wartung ( OAM : Operation, Administration and Maintenance ) sowie die Konfiguration und Software-Updates vereinfacht . Schließlich können funktionale Neuerungen, beispielsweise Time Sensitive Networking ( TSN) , einfacher eingeführt werden, da diese nicht für j ede Netzwerkdomäne ( Steuerungsnetz und Betreibernetz ) einzeln erfolgen müssen .

Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem eignet sich besonders für die Ausbildung des Steuerungsnetzes und Betreibernetzes als ein gemeinsames Netzwerk ( d . h . konvergiert ) : Denn die Dauer der Redundanzumschaltung wird durch das erfindungsgemäße Kommunikationssystem verkürzt . Dadurch kann das erfindungsgemäße Kommunikationssystem besonders zweckmäßig für diese Art von konvergierten Kommunikationsnetzen eingesetzt werden . Denn die in Netzen dieser Art vorgegebenen Maximalwerte für Redundanzumschaltzeiten können durch das erfindungsgemäße Kommunikationssystem erfüllt werden . Diese Maximalwerte sind bei den unterschiedlichen an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Subsystemen - wie das Fahrgastinf or- mationssystem ( FIS ) , das Kameraüberwachungssystem ( CCTV : Closed Circuit Television) , die Fahrzeugsteuerung, etc . - j eweils unterschiedlich vorgegeben .

Der Fachmann versteht den Begri f f „Steuerungsnetz" als ein Netz , welches eine oder mehrere Komponenten zur Fahrzeugsteuerung umfasst . Dieses Verständnis basiert auf der Kenntnis , dass in heutigen Schienenfahrzeugen - neben den klassischen leittechnischen ( z . B . antriebs- und bremstechnischen) Funktionen - zahlreiche Aufgaben automatisiert durchgeführt werden . Dazu gehören z . B . der Betrieb und die Verwaltung eines Systems zur Ausgabe von Informationen an Fahrgäste und Bordpersonal , der automatisierte Betrieb einer Sanitärzelle , die Verwaltung einer Kommunikation zwischen dem Schienenfahrzeug und der Landseite , etc . Die entsprechenden Komponenten sind steuerungs- und kommunikationstechnisch über das Steuernetz miteinander verbunden .

Des Weiteren versteht der Fachmann den Begri f f „Betreibernetz" als ein physikalisch und/oder logisch von dem Steuernetz getrenntes Netz . Beispielsweise ist das Fahrgastinf orma- tionssystem ( FIS ) und/oder das Kameraüberwachungssystem zur Überwachung des Innen- und Außenbereichs des Schienenfahrzeugs ( CCTV) an das Betreibernetz datentechnisch angebunden . Die entsprechenden Komponenten des FISs bzw . Kameraüberwa- chungssystems sind kommunikationstechnisch über das Betreibernetz miteinander verbunden .

Die Erfindung betri f ft ferner ein spurgebundenes Fahrzeug mit einem Kommunikationsnetzwerk der vorstehend beschriebenen Art .

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Netzwerkkomponente einer ersten oder zweiten Gruppe von Netzwerkkomponenten gelöst . Die Netzwerkkomponente umfasst einen Port und einen weiteren Port , welche j eweils eingerichtet sind, eine datentechnische Verbindung mit einer Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe bereitzustellen . Die Netzwerkkomponente umfasst ferner einen Querport , welcher eingerichtet ist , eine datentechnische Verbindung mit einer Netzwerkkomponente der j eweiligen anderen Gruppe bereitzustellen . Die Netzwerkkomponente ist eingerichtet , j eweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht aus zusenden . Die Statusnachricht enthält eine Port zustandsinf orma- tion, welche einen Portzustand des Ports , einen Portzustand des weiteren Ports und einen Portzustand des Querports repräsentiert .

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Kommunikationsverfahren zum Betreiben eines Kommunikationsnetzwerks gelöst , welches eine erste Gruppe von Netzwerkkomponenten und eine zweite Gruppe von Netzwerkkomponenten umfasst . Die Netzwerkkomponenten weisen j eweils einen Port und einen weiteren Port auf , über die eine Netzwerkkomponente derselben ersten oder zweiten Gruppe datentechnisch verbunden ist . Die Netzwerkkomponenten weisen zudem einen Querport auf , über den eine Netzwerkkomponente der j eweiligen anderen Gruppe datentechnisch verbunden ist . Bei dem Kommunikationsverfahren senden die Netzwerkkomponenten j eweils in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Statusnachricht aus . Die Statusnachricht enthält eine Port zustandsinf ormation, welche einen Portzustand des Ports , einen Portzustand des weiteren Ports und einen Portzustand des Querports repräsentiert .

Die Erfindung betri f ft ferner ein Computerprogrammprodukt , umfassend Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch eine Recheneinrichtung diese veranlassen, das Kommunikationsverfahren der vorstehend beschriebenen Art aus zuführen .

Die Erfindung betri f ft ferner eine Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt der vorstehend beschriebenen Art , wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt . Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise eine Speichereinheit , die das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt . Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst , ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes , beispielsweise cloudbasiertes Computersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder be- reitstellt .

Die Bereitstellung erfolgt in Form eines Programmdatenblocks als Datei , insbesondere als Downloaddatei , oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des Computerprogramms . Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht . Ein solches Computerprogramm wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in ein System eingelesen, sodass das erfindungsgemäße Kommunikationsverfahren auf einem Computer zur Aus führung gebracht wird . Der Computer ist beispielsweise eine Recheneinrichtung der Netzwerkkomponente .

Zu Vorteilen, Aus führungs formen und Ausgestaltungsdetails des erfindungsgemäßen spurgebundenen Fahrzeugs , der erfindungsgemäßen Netzwerkkomponente , des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens , des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und der erfindungsgemäßen Bereitstellungsvorrichtung kann auf die vorstehende Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems verwiesen werden .

Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert . Es zeigen :

Figur 1 schematisch den Aufbau eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ,

Figur 2 schematisch den Ablauf eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens ,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Leiterstruktur gemäß dem Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems und Figur 4 eine weitere Darstellung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems .

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 1 mit einem Kommunikationsnetzwerk 2, welches in Bezug zu einem spurgebundenen Fahrzeug 3 gezeigt ist und physikalisch auf dem spurgebundenen Fahrzeug 3 installiert ist.

Das spurgebundene Fahrzeug 3 ist ein Schienenfahrzeug 4, beispielsweise ein Triebzug, mit mehreren Wagen 5 bis 9. Die Wagen 5 und 9 sind Endwagen. Die Wagen 6 bis 8 sind zwischen den Endwagen 5 und 9 angeordnet.

Das Kommunikationsnetzwerk 2 umfasst mehrere Netzwerkkomponenten 51, 52, 61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92, die physikalisch und datentechnisch miteinander verbunden und jeweils als Switch ausgebildet sind. Die Netzwerkkomponenten 51, 61, 71, 81 und 91 bilden eine erste Gruppe 20. Die Netzwerkkomponenten 52, 62, 72, 82 und 92 bilden eine zweite Gruppe 30.

Die Netzwerkkomponenten 51, 52, 61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92 weisen jeweils einen ersten Port PI, einen zweiten (Quer- ) Port PQ und einen dritten Port P3 auf.

Über den ersten Port PI ist die Netzwerkkomponente 61, 71, 81 bzw. 91 der ersten Gruppe 20 mit der Netzwerkkomponente 51, 61, 71 bzw. 81 der ersten Gruppe 20 datentechnisch verbunden. Zudem ist die Netzwerkkomponente 62, 72, 82 bzw. 92 der zweiten Gruppe 30 über den ersten Port PI mit der Netzwerkkomponente 52, 62, 72 bzw. 82 der zweiten Gruppe 30 datentechnisch verbunden.

Über den dritten Port P3 ist die Netzwerkkomponente 51, 61, 71 bzw. 81 der ersten Gruppe 20 mit der Netzwerkkomponente 61, 71, 81 bzw. 91 der ersten Gruppe 20 verbunden. Zudem ist die Netzwerkkomponente 52, 62, 72 bzw. 82 der zweiten Gruppe 30 über den dritten Port P3 mit der Netzwerkkomponente 62, 72, 82 bzw. 92 der zweiten Gruppe 30 verbunden.

Die Netzwerkkomponenten 51 und 52 bilden ein Paar 50, welches in dem Wagen 5 angeordnet ist. Die Netzwerkkomponenten 61 und 62 bilden ein Paar 60, welches in dem Wagen 6 angeordnet ist. Die Netzwerkkomponenten 71 und 72 bilden ein Paar 70, welches in dem Wagen 7 angeordnet ist. Die Netzwerkkomponenten 81 und 82 bilden ein Paar 80, welches in dem Wagen 8 angeordnet ist. Die Netzwerkkomponenten 91 und 92 bilden ein Paar 90, welches in dem Wagen 9 angeordnet ist.

Die Netzwerkkomponenten sind nach Art einer Leiterstruktur datentechnisch miteinander verbunden. Die in Figur 3 gezeigte Leiterstruktur 100 verdeutlicht diese Netzwerktopologie. Das in Figur 3 gezeigte Kommunikationsnetzwerk 2 ist in gleicher Weise wie das in Figur 1 gezeigte Kommunikationsnetzwerk 2 auf gebaut. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Gemäß Figur 3 sind die Netzwerkkomponenten 51, 61, 71, 81 und 91 entlang des Leiterholms 200 linienförmig miteinander verbunden. Die Netzwerkkomponenten 52, 62, 72, 82 und 92 sind entlang des Leiterholms 300 linienförmig miteinander verbunden. Das jeweilige Paar 50, 60, 70, 80 bzw. 90 ist über den jeweiligen Querport (zweiten Port) PQ nach Art einer Leitersprosse 500, 600, 700, 800 bzw. 900 datentechnisch miteinander verbunden.

Figur 2 zeigt schematisch den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens.

In einem Verfahrensschritt A senden die in Figur 1 gezeigten Netzwerkkomponenten zu einen Zeitpunkt TI eine Statusnachricht aus. D. h. jede Netzwerkkomponente sendet die Statusnachricht über den ersten Port PI, den zweiten Port PQ und den dritten Port P3 aus. Die Statusnachricht enthält die folgenden Informationen :

- eine Wagennummer des Wagens , in dem die Netzwerkkomponente , die die Statusnachricht aussendet , angeordnet ist ,

- eine Netzwerkkomponentennummer, welche die Netzwerkkomponente identi fi ziert , welche die Statusnachricht aussendet ,

- eine Portnummer, welche den ersten Port PI , den zweiten Port PQ und den dritten Port P3 identi fi ziert , an dem die Statusnachricht ausgesendet wurde , und

- eine Port zustandsinformation PZ , welche den Portzustand des ersten Ports PI , den Portzustand des zweiten Ports PQ und den Portzustand des dritten Ports P3 repräsentiert .

Der Portzustand kann beispielsweise ein erster Zustand D sein, in dem eingehende oder ausgehende Datenframes verworfen werden und eine eingehende Statusnachricht nicht empfangen und verarbeitet wird . Diese Art des Portzustands wird fachmännisch häufig als „Discarding" bezeichnet . Der Portzustand kann beispielsweise ein zweiter Zustand F sein, in dem eingehende oder ausgehende Datenframes weitergeleitet werden und eine eigehende Statusnachricht empfangen, verarbeitet und übertragen wird . Dieser Art des Portzustands wird fachmännisch häufig als „Forwarding" bezeichnet .

Im Folgenden wird der beispielhafte Fall betrachtet , bei dem die datentechnische Verbindung zwischen dem dritten Port P3 der Netzwerkkomponente 61 und ersten Port PI der Netzwerkkomponente 71 aus fällt . Dieser Fall ist in Figur 4 dargestellt . Das in Figur 4 gezeigte Kommunikationsnetzwerk 2 ist in gleicher Weise wie das in den Figuren 1 und 3 gezeigte Kommunikationsnetzwerk 2 auf gebaut . Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind daher mit denselben Bezugs zeichen versehen .

In dem in Figur 4 gezeigten Fall hat der Port PI der Netzwerkkomponente 71 den Portzustand D nach Aus fall der Verbindung 14 eingenommen . Die Statusnachricht ST , welche die Netzwerkkomponente in dem Verfahrensschritt A aussendet , wird in einem Verfahrensschritt B von der Netzwerkkomponente 72 empfangen . Anhand der Statusnachricht kann die Netzwerkkomponente 72 ermitteln, dass der Port PI der Netzwerkkomponente 71 den Portzustand D hat .

Auf Basis der Kenntnis über die ausgefallene Verbindung wird in einem Verfahrensschritt C eine Redundanzumschaltung ausgeführt . Dabei wird in einem Verfahrensschritt CI mittels den Netzwerkkomponenten ein Kommunikationspfad 13 gewählt , welcher die ausgefallene Verbindung zwischen Netzwerkkomponenten

61 und 71 umgeht . Im genannten Fall wird der alternative Kommunikationspfad 13 über die Netzwerkkomponenten 62 und 72 gewählt . Mit anderen Worten : Für den Aus fall der Verbindung zwischen den Netzwerkkomponenten 61 und 71 der ersten Gruppe 20 wird ein alternativer Kommunikationspfad über die Netzwerkkomponenten 62 und 72 der zweiten Gruppe 30 gewählt . Die Leiterstruktur 100 schaf ft dabei die Grundlage für die Wahl des alternativen Kommunikationspfads .

Die Netzwerkkomponente 72 löst den Kommunikationspfad 13 beispielsweise dadurch aus , dass der Port PI der Netzwerkkomponente 72 in einem Verfahrensschritt C2 von dem Portzustand D nach F geschaltet wird, um die Kommunikation über den Kommunikationspfad 13 frei zugeben .

Ein weiterer nicht gezeigter Beispiel fall ist der Aus fall der datentechnischen Verbindung zwischen den Netzwerkkomponenten

62 und 72 . In diesem Fall wird der Port PI der Netzwerkkomponente 71 von dem Portzustand von D nach F geschaltet .

Ein weiterer nicht gezeigter Beispiel fall ist der Aus fall der Netzwerkkomponente 71 . In diesem Fall wird der Port PI der Netzwerkkomponente 72 von dem Portzustand D nach F geschaltet und der Port PI der Netzwerkkomponente 82 von dem Portzustand D nach F geschaltet . Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .