DE102013208845A1

DE102013208845A1 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern und/oder zum Überwachen eines Verkehrsnetzwerks und Verkehrsnetzwerk

Info

Publication number: DE102013208845A1
Application number: DE201310208845
Authority: DE
Inventors: Oliver Schulz; Matthias Seifert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2014183958A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder zum Überwachen eines Verkehrsnetzwerks (1) mit einem übergeordneten Steuerungssystem (2), das Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) zu mindestens einem Streckenelement (7) des Verkehrsnetzwerks (1) sendet und Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) von dem mindestens einen Streckenelement (7) empfängt, und mit einem redundant ausgebildeten Datentransportnetzwerk (3), mit dem das übergeordnete Steuerungssystem (2) über einen steuerungssystemseitigen Netzzugang (14, 15) und das mindestens eine Streckenelement (7) über einen ersten und einen zweiten Netzzugangspunkt (12, 13) verbunden ist; dabei steht das mindestens eine Streckenelement (7) über ein Übertragungsmodul (6) einerseits mit dem ersten Netzzugangspunkt (12) und andererseits mit dem zweiten Netzzugangspunkt (13) in Verbindung. Um ein solches Verfahren so auszugestalten, dass es besonders gute Übertragungsmöglichkeiten für die in einem Verkehrsnetz zu transportierenden Daten bzw. Daten-Telegramme bietet, werden erfindungsgemäß die Steuerdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) redundant unter Organisation der Redundanzfunktionalitäten in einer Schicht oberhalb der Schicht 4 des Open-Systems-Interconnection (OSI) Schichtenmodells zwischen dem übergeordneten Steuerungssystem (2) und dem Streckenelement (7) über das Datentransportnetzwerk (3) übertragen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verkehrsnetzwerk.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder zum Überwachen eines Verkehrsnetzwerks mit einem übergeordneten Steuerungssystem, das Steuerungsdaten-Telegramme zu mindestens einem Streckenelement des Verkehrsnetzwerks sendet und Meldedaten-Telegramme von dem mindestens einen Streckenelement empfängt, und einem redundant ausgebildeten Datentransportnetzwerk, mit dem das übergeordnete Steuerungssystem über einen steuerungssystemseitigen Netzzugang und das mindestens eine Streckenelement über einen ersten und einen zweiten Netzzugangspunkt verbunden ist, wobei das mindestens eine Streckenelement über ein Übertragungsmodul einerseits mit dem ersten Netzzugangspunkt und andererseits mit dem zweiten Netzzugangspunkt in Verbindung steht.
Ein Verfahren dieser Art ist der internationalen Patentanmeldung WO 2008/141706 A1 entnehmbar. Bei diesem bekannten Verfahren werden Streckenelemente als dezentrale Funktionseinheiten zu Untergruppen zusammengefasst, wobei die Zusammenfassung über Übertragungsmodule erfolgt, die jeweils einer oder mehreren dezentralen Funktionseinheiten zugeordnet sind. Die jeweils endseitigen Übertragungsmodule einer jeden Untergruppe sind über jeweils eine Kommunikationseinrichtung mit jeweils einem Netzzugangspunkt verbunden. Die Kommunikationseinrichtungen sind also redundant vorhanden, so dass jede dezentrale Funktionseinheit beim Ausfall einer Kommunikationseinheit noch von der weiteren Kommunikationseinheit ansprechbar ist. Die Netzzugangspunkte gehören zu einem redundanten Datentransportnetzwerk, das auch einen Netzzugang für ein übergeordnetes Steuerungssystem aufweist. Dieser steuerungssystemseitige Netzzugang besteht aus zwei steuerungssystemseitigen Netzzugangspunkten; über einen dieser Netzzugangspunkte ist eine Leitstelle und ein Stellwerksrechner des übergeordneten Steuerungssystems an das Datentransportnetzwerk angeschlossen, während über den weiteren Netzzugangspunkt eine Achszähleinrichtung und eine Service/Diagnose-Einheit mit dem Datentransportnetzwerk verbunden ist.
Bei dem bekannten Verfahren kann der Datentransport unter Erzielung einer redundanten Funktionsweise zu und von den Streckenelementen über beide Enden der Untergruppen gleichzeitig erfolgen. Ein zuerst an dem Streckenelement eintreffendes Steuerungsdaten-Telegramm und ein zuerst an dem übergeordneten Steuerungssystem eintreffendes Meldedaten-Telegramm wird ausgewertet, während das auf redundantem Wege später eintreffende Steuerungsdaten-Telegramm bzw. Meldedaten-Telegramm verworfen wird.
Alternativ kann das bekannte Verfahren auch so praktiziert werden, dass der Datentransport zu und von den Streckenelementen nur über ein Ende der jeweiligen Untergruppe erfolgt. Fällt dieser Übertragungsweg aus, dann wird auf einen Datentransport über das andere Ende dieser Untergruppe umgeschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen eines Verkehrsnetzwerks vorzuschlagen, das besonders gute Übertragungsmöglichkeiten für die in einem Verkehrsnetz zu transportierenden Daten bzw. Daten-Telegramme bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Steuerdaten-Telegramme und die Meldedaten-Telegramme redundant unter Organisation der Redundanzfunktionalitäten in einer Schicht oberhalb der Schicht 4 des Open-Systems-Interconnection (OSI) Schichtenmodells zwischen dem übergeordneten Steuerungssystem und dem Streckenelement übertragen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass nicht nur Steuerdaten-Telegramme und Meldedaten-Telegramme redundant übertragen werden können, sondern gleichzeitig auch andere weniger wichtige Daten nicht-redundant übermittelt werden können.
Dabei wird es als besonders erachtet, wenn die Redundanzfunktionalitäten in der Schicht 7 des Open-Systems-Interconnection OSI Schichtenmodells organisiert werden.
Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuerdaten-Telegramme und die Meldedaten-Telegramme mit den Basis-Mechanismen des Transmission Control Protocol (TCP)-Protokolls oder des User Datagram Protocol(UDP)-Protokolls übertragen werden. Bekannte Redundanz-Mechanismen, wie MRP(Media Redundancy Protocol, RSTP (Rapid Scanning Tree Protocol), etc. werden somit nicht benutzt.
Bei einem Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen eines Verkehrsnetzwerks sind in der Regel nicht nur die Steuerungsdaten und Meldedaten zu übertragen und zu verarbeiten, sondern auch weniger wichtige Daten, wie insbesondere Diagnosedaten der Streckenelemente. Solche Daten müssen nicht redundant übertragen werden, aber vorteilhafterweise gleichzeitig und zusammen mit den Verkehrsprozessdaten. Erfindungsgemäß werden daher Diagnosedaten-Telegramme des Streckenelements entweder mit dem TCP-Protokoll oder mit einem Stream Control Transmission Protocol(SCTP)-Protokoll übertragen.
Als besonders vorteilhaft wird es dabei angesehen, wenn die Steuerungsdaten-Telegramme und die Meldedaten-Telegramme jeweils parallel mindestens über ein erstes und ein zweites virtuelles logisches Netz des Datentransportnetzwerks übertragen werden, weil die Übertragung von Telegrammen über logische Netze eine an sich bekannte, eingeführte Prozedur ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einer vorteilhaften Ausführungsform die Steuerungsdaten des übergeordneten Steuerungssystems in erste und gleiche zweite Steuerungsdaten-Telegrammen umgewandelt, die Steuerungsdaten-Telegramme jeweils dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Steuerungsdaten-Telegrammen zugeordnet und zu dem Streckenelement hin übertragen; die VLAN-Steuerungsdaten-Telegramme werden nach ihrer Übertragung in die Steuerungsdaten-Telegramme umgewandelt; außerdem wird ein Ausgangssignal des Streckenelements in erste und gleiche zweite Meldedaten-Telegramme umgesetzt, und es werden die Meldedaten-Telegramme jeweils dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Meldedaten-Telegrammen zugeordnet und zu dem übergeordneten Steuerungssystem hin übertragen; die VLAN-Meldedaten-Telegramme werden in die Meldedaten-Telegramme für das übergeordnete Steuerungssystem umgesetzt. Dabei kann die Umsetzung so erfolgen, dass nur das jeweils zuerst eingehenden der beiden Meldedaten-Telegramme berücksichtigt und das später eingehende verworfen wird.
Zur Überprüfung des Streckenelements im Hinblick auf seine ordnungsgemäße Wirkungsweise ist es vorteilhaft, ein Diagnosesignal des Streckenelements in die Diagnosedaten-Telegramme umzusetzen, die Diagnosedaten-Telegramme jeweils entweder einem dritten oder einem vierten virtuellen lokalen Netz unter Erzeugung von VLAN-Diagnosedaten-Telegrammen zuzuordnen und die VLAN-Diagnosedaten-Telegramme nach ihrer Übertragung in die Diagnose-Telegramme rückumzusetzen. Dadurch ist in vorteilhafterweise sichergestellt, dass eine Diagnose durchgeführt wird, wobei diese gleichzeitig mit der Übertragung und Verarbeitung der Verkehrsprozessdaten (Steuerungsdaten und Meldedaten) erfolgt. Dies alles bei relativ geringer benötigter Bandbreite des Datentransportnetzwerks.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können der steuerungssystemseitige Netzzugang und die Netzzugangspunkte jeweils gemeinsam unterschiedlich ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn als Netzzugangspunkte ein Managed-Layer-2-Switch und ein anderer Managed-Layer-2-Switch und als steuerungssystemseitiger Netzzugang ein weiterer Layer-2-Switch und ein ergänzender Layer-2-Switch verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zuordnung der zu dem übergeordneten Steuerungssystem zu übertragenden Telegramme zu den virtuellen lokalen Netzen in verschiedener Weise erfolgen. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuerdaten-Telegramme bzw. die Meldedaten-Telegramme in den Managed-Layer-2-Switches dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz zugeordnet werden. Dies erfolgt unter Vergabe von VLAN-Tags.
Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch vorteilhaft sein, die Meldedaten-Telegramme in dem Übertragungsmodul dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz unter Erzeugung der VLAN-Meldedaten-Telegramme durch Vergabe von VLAN-Tags zuzuordnen.
Ferner hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft erwiesen, wenn über einen Switch und den einen Managed-Layer-2-Switch die ersten VLAN-Meldedaten-Telegramme von dem Übertragungsmodul in das Datentransportnetzwerk und über den Switch und den anderen Managed-Layer-2-Switch die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme von dem Übertragungsmodul in das Datentransportnetzwerk übertragen werden. Die Switches können unterschiedlich ausgebildet sein, also als Unmanaged- oder als Managed-Switches ausgeführt sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme nicht unmittelbar von dem einen Switch zu dem weiteren Managed-Layer-2-Switch übertragen werden. Vielmehr ist es vorteilhaft, die anderen VLAN-Meldedaten-Telegramme der VLAN-Meldedaten-Telegramme zwischen mindestens einem mit dem einen Switch verbundenen weiteren Switch und dem anderen Managed-Layer-2-Switch zu übertragen. Dabei kann der weitere Switch über mindestens ein weiteres Übertragungsmodul mit einem weiteren Streckenelement in Verbindung stehen. So lassen sich in vorteilhafter Weise eine ganze Reihe von Streckenelementen über das Datentransportnetzwerk an das übergeordnete Steuerungssystem anschließen. Die den Streckenelementen zugeordneten Switches sind hierbei also kettenartig zwischen den einen und den anderen Managed-2-Layer-Switch „aufgehängt“, wobei die Kette durchaus auch eine Datenübertragungsstrecke, beispielsweise in Form einer Modem-Übertragungsstrecke, aufweisen kann, wenn nur Kupferkabel zur Verfügung stehen. Bei Glasfaserübertragungen sind keine Modems erforderlich, und es sind auch größere Entfernungen überbrückbar.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verkehrsnetzwerk mit einem übergeordneten Steuerungssystem, das Steuerungsdaten-Telegramme zu mindestens einem Streckenelement des Verkehrsnetzwerks sendet und Meldedaten-Telegramme von dem mindestens einen Streckenelement empfängt, und mit einem redundant ausgebildeten Datentransportnetzwerk, mit dem das übergeordnete Steuerungssystem über einen steuerungssystemseitigen Netzzugang und das mindestens eine Streckenelement über einen ersten und einen zweiten Netzzugangspunkt verbunden ist, wobei das mindestens eine Streckenelement über ein Übertragungsmodul einerseits mit dem ersten Netzzugangspunkt und andererseits mit dem zweiten Netzzugangspunkt in Verbindung steht. Eine solche Einrichtung ist in der oben behandelten internationalen Patenanmeldung beschrieben.
Um ein solches Verkehrsnetzwerk so weiter zu entwickeln, dass es besonders gute Übertragungsmöglichkeiten für die in einem Verkehrsnetz zu transportierenden Daten bzw. Daten-Telegramme aufweist, sind erfindungsgemäß das übergeordnete Steuerungssystem und das Übertragungsmodul derart ausgebildet, dass die Steuerdaten-Telegramme und die Meldedaten-Telegramme redundant unter Organisation der Redundanzfunktionalitäten in einer Schicht oberhalb der Schicht 4 des Open-Systems-Interconnection OSI zwischen dem übergeordneten Steuerungssystem und dem Streckenelement übertragbar sind.
Dadurch ergibt sich sinngemäß der gleiche Vorteil, wie er oben im Zusammenhang mit der Behandlung des Anspruchs 1 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verkehrsnetzwerks ergeben sich aus den Ansprüchen 16 bis 31. Die mit diesen Ausgestaltungen sich einstellenden Vorteile entsprechen sinngemäß denen, die oben zu den verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgeführt worden sind.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verkehrsnetzwerks mit seinen im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Komponenten dargestellt, wobei
1 den Grundaufbau mit dem für die redundante Übertragung von Steuerungsdaten-Telegramme und Meldedaten-Telegramme wesentlichen Elementen und
2 die für die Übertragung von Diagnosedaten-Telegrammen notwendigen, ergänzenden Einheiten zeigt.
Das in den 1 und 2 gezeigte Verkehrsnetzwerk 1 weist ein übergeordnetes Steuerungssystem 2 auf, das über ein redundant ausgebildetes Datentransportnetzwerk 3 mit einer ersten Verbindungsleitung 4 und einer zweiten Verbindungsleitung 5 über Übertragungsmodule mit Streckenelementen verbunden ist, von denen der besseren Übersichtlichkeit halber in 1 nur ein Übertragungsmodul 6 mit zugeordnetem Streckenelement 7 gezeigt ist. Die Streckenelemente sind verkehrssteuernde Funktionseinheiten und können Aktoren und auch Sensoren sein, also beispielsweise Signale, Weichen, Achszähler usw.
Das Übertragungsmodul 6 enthält eine Applikationseinrichtung 8, in der ein Ausgangssignal Sa des Streckenelements 7 in erste Meldedaten-Telegramm Tem1 und gleiche zweite Meldedaten-Telegramme Tem2 umgesetzt wird. Der Applikationseinrichtung 8 ist eine Kommunikationseinrichtung 9 nachgeordnet, in der die Meldedaten-Telegramme Tem1 und Tem2 einem Transmission Control Protocol(TCP)-rotokoll oder einem User Datagram Protocol(UDP)-rotokoll unterworfen werden. Danach werden die Meldedaten-Telegramme jeweils einem virtuellen lokalen Netz VLAN1 und VLAN2 unter Gewinnung von ersten VLAN-Meldedaten-Telegrammen Tvm1 und zweiten gleichen VLAN-Meldedaten-Telegrammen Tvm2 zugeordnet, indem die Meldedaten-Telegramme mit entsprechenden Tags versehen werden. Über ein Ethernet-Interface 10 werden die so mit Tags versehenen VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm1 und Tvm2 einem an das Übertragungsmodul 6 angeschlossenen Switch 11 zugeführt, der als Managed- oder Unmanaged-Switch ausgeführt sein kann. Der Switch 11 leitet die ersten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm1 einem Managed-Layer-2-Switch 12 und die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm2 in unten noch näher beschriebener Weise einem anderen Managed-Layer-2-Switch 13 zu. Diese Switches 12 und 13 bilden Netzzugangspunkte für das Streckenelement 7, indem der eine Managed-Layer-2-Switch 12 in der einen Verbindungsleitung 4 und der andere Managed-Layer-2-Switch 13 in der weiteren Verbindungsleitung 5 des Datentransportnetzwerks 3 angeordnet ist.
Der eine Managed-Layer-2-Switch 12 ist so eingestellt, dass er nur die ersten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm1 passieren lässt, während der andere Managed-Layer-2-Switch 13 so ausgebildet ist, dass er nur die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm2 weiterleitet. Dem einen Managed-Layer-2-Switch 12 ist auf der einen Verbindungsleitung 4 ein ergänzender Managed-Layer-2-Switch 14 zugeordnet, um einen Übergang von dem virtuellen lokalen Netz VLAN1 zum übergeordneten Steuerungssystem 2 mit Rückumwandlung der zu ihm übertragenen ersten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm1 in die Meldedaten-Telegramme Tem1 der OSI-Transportschicht vorzunehmen und dem übergeordneten Steuerungssystem 2 zu- zuleiten.
Ein ergänzender Managed-Layer-2-Switch 15 ist auf der zweiten Verbindungsleitung 5 vorhanden; von ihm werden die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm2 des virtuellen lokalen Netzes VLAN2 in entsprechender Weise behandelt und als zweite Meldedaten-Telegramme Tem2 dem übergeordneten Steuerungssystem 2 zugeführt. Der weitere Managed-Layer-2-Switch 14 bildet mit dem ergänzenden Managed-Layer-2-Switch 15 dabei einen steuerungsseitigen Netzzugang.
Den Managed-Layer-2-Switches 14 und 15 zugewandt weist das übergeordnete Steuerungssystem 2 eine Kommunikationsanordnung 16 mit einer ersten Kommunikationseinheit 17 und einer zweiten Kommunikationseinheit 18 mit jeweils einem Ethernet-Interface auf. Hier werden die durch Rückumwandlung wieder gewonnenen Meldedaten-Telegramme Tem1 und Tem2 wieder entsprechend dem TCP- oder UDP-Protokoll als Verarbeitungs-Telegramme Tam1 und Tam2 ausgestaltet. Aus den so gewonnenen Telegrammen Tam1 und Tam2 wird in einer Applikationsanordnung 19 ein Meldesignal Sm gebildet wird, indem beim Vorliegen der ersten und der zweiten Meldedaten-Telegramme Tem1 und Tem2 z.B. die zweiten Meldedaten-Telegramme Tem2, verworfen bzw. beim Eintreffen nur der einen Meldedaten-Telegramm Tem1 diese zur Bildung des Meldesignals Sm benutzt werden. Das Meldesignal Sm wird einem zentralen Rechner 20 zugeführt und dort ausgewertet.
Es ist aber auch möglich, die Rückumwandlung der VLAN-Meldedaten-Telegramme Tvm1 und Tvm2 in die Meldedaten-Telegramme Tem1 und Tem2 bzw. das Entfernen der Tags erst in der Kommunikationsanordnung 16 durchzuführen, wenn diese dazu entsprechend ausgestaltet ist. Dann dürfen die Switches 14 und 15 auch Unmanaged Switches sein.
Wie 1 ferner zeigt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Switch 11 nicht direkt mit dem anderen Managed-Layer-2-Switch 13 verbunden, sondern unter Zwischenschaltung zweier weiterer Switches 21 und 22, die jeweils für sich über nicht dargestellte Übertragungsmodule entsprechend dem Übertragungsmodul 6 mit ebenfalls nicht gezeigten weiteren Streckenelementen entsprechend dem Streckenelement 7 in Verbindung stehen können. Dabei kann zwischen den beiden Switches 21 und 22 auch eine mit Modems 23 und 24 versehene Datenübertragungsstrecke 25 verlaufen.
Ferner ist es möglich, in die Verbindungsleitungen 4 und 5 jeweils ein standardmäßiges Internet-Backbone 26 bzw. 27 über Ankopplungseinheiten 28 anzuordnen.
Das in 1 beschriebene Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verkehrsnetzwerks ist nicht nur zur Übertragung von Informationen in einer Richtung vom Streckenelement 7 zum übergeordneten Steuerungssystem 2 geeignet, sondern lässt sich auch bidirektional betreiben, um Steuerungsdaten-Telegramme Tst1 und Tst2 für das Streckenelement 7 vom übergeordneten Steuerungssystem 2 her zu übertragen. Dabei erfolgt hier die Umsetzung in erste und zweite VLAN-Steuerungsdaten-Telegramme Tvs1 und Tvs2 mit Tags mittels des weiteren Managed-Layer-2-Switch 14 und des ergänzenden Managed-Layer-2-Switch 15.
Der 2, in der mit der 1 übereinstimmende Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind, lässt sich entnehmen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verkehrsnetzwerk auch Diagnose-Daten von dem Streckenelement 7 zum übergeordneten Steuerungssystem 2 übertragbar sind. Dazu ist das Übertragungsmodul 6 mit einer weiteren Applikationseinrichtung 30 versehen, die ein Diagnose-Signal Sd in Diagnosedaten-Telegramme Tsd umsetzt. In einer nachgeordneten weiteren Kommunikationseinrichtung 31 werden diese Telegramme mit Hilfe des Stream Control Transmission Protocol in (SCTP)-Telegramme umgesetzt und einem dritten virtuellen lokalen Netz VLAN3 und einem vierten virtuellen lokalen Netz VLAN4 durch Hinzufügen von entsprechenden Tags zugeordnet. Die dadurch erzeugten VLAN-Diagnosedaten-Telegramme Tvd werden über den Switch 11 und den einen Managed-Layer-2-Switch 12 in die Verbindungsleitung 5 des Datentransportnetzwerks 3 eingekoppelt und zu dem einen ergänzenden Managed-Layer-2-Switch 14 übertragen.
Bei nicht redundanter Übertragung der Diagnose-Daten braucht eine Zuordnung der Diagnose-Telegramme beispielsweise nur zu dem dritten virtuellen lokalen Netz VLAN3 vorgenommen werden.
Die Übertragung kann dann entweder mit dem SCTP-Protokoll oder mit dem TCP/IP-Protokoll erfolgen.
Von dem weiteren Managed-Layer-2-Switch 14 wird ein Übergang von dem virtuellen lokalen Netz VLAN3 zum übergeordneten Steuerungssystem 2 mit Rückumwandlung der zu ihm übertragenen VLAN-Diagnosedaten-Telegramme Tvd des virtuellen lokalen Netzes VLAN3 durch Tag-Entfernen in die Diagnosedaten-Telegramme Ted der OSI-Transportschicht vorgenommen, und es werden diese Telegramme dem übergeordneten Steuerungssystem 2 zugeleitet.
Das übergeordnete Steuerungssystem 2 weist eine weitere Kommunikationsanordnung 32 auf, in der Diagnose-Daten direkt entnommen oder als SCTP-Telegramme Tid gemäß dem SCTP-Protokoll auf Diagnosedaten reduziert und als Diagnosedaten entnommen werden. Aus diesen Telegrammen Tid wird in einer weiteren Applikationsanordnung 33 ein Diagnose-Signal De für den zentralen Rechner 20 gebildet.
Ist der eben beschriebene Übertragungsweg gestört, wird auf eine Übertragung des Diagnose-Signals Sd über das andere virtuelle lokale Netz VLAN4 umgeschaltet. Die VLAN-Diagnosedaten-Telegramme Tvd werden dann über den anderen Managed-Layer-2-Switches 13 und den ergänzenden Managed-Layer-2-Switch 15 übertragen und vom ergänzenden Managed-Layer-2-Switch 15 als Diagnosedaten-Telegramme Ted dem übergeordneten Steuerungssystem 2 zugeführt. Dort erfolgt die Bildung eines Diagnose-Signals De in einer Weise, wie es oben bereits beschrieben worden ist.
Es ist aber auch möglich, bei der angenommenen Störung des Übertragungsweges den Redundanz-Mechanismus im SCTP-Protokoll zu nutzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/141706 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Steuern und/oder zum Überwachen eines Verkehrsnetzwerks (1) mit • einem übergeordneten Steuerungssystem (2), das Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) zu mindestens einem Streckenelement (7) des Verkehrsnetzwerks (1) sendet und Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) von dem mindestens einen Streckenelement (7) empfängt und • einem redundant ausgebildeten Datentransportnetzwerk (3), mit dem das übergeordnete Steuerungssystem (2) über einen steuerungssystemseitigen Netzzugang (14, 15) und das mindestens eine Streckenelement (7) über einen ersten und einen zweiten Netzzugangspunkt (12, 13) verbunden ist, wobei • das mindestens eine Streckenelement (7) über ein Übertragungsmodul (6) einerseits mit dem ersten Netzzugangspunkt (12) und andererseits mit dem zweiten Netzzugangspunkt (13) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) redundant unter Organisation der Redundanzfunktionalitäten in einer Schicht oberhalb der Schicht 4 des Open-Systems-Interconnection (OSI) Schichtenmodells zwischen dem übergeordneten Steuerungssystem (2) und dem Streckenelement (7) über das Datentransportnetzwerk (3) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • die Redundanzfunktionalitäten in der Schicht 7 des Open-Systems-Interconnection (OSI) Schichtenmodells organisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass • die Steuerdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) mit dem Transmission Control Protocol(TCP)-Protokoll oder dem User Datagram Protocol(UDP)-Protokoll übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass • Diagnosedaten-Telegramme (Tvd) des Streckenelements (7) entweder mit dem TCP-Protokoll oder mit einem Stream Control Transmission Protocol(SCTP)-Protokoll übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • die Steuerdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) jeweils parallel mindestens über ein erstes und ein zweites virtuelles logisches Netz (VLAN1, VLAN2) des Datentransportnetzwerks (3) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass • Steuerungsdaten (Tst) des übergeordneten Steuerungssystems (2) in erste und gleiche zweite Steuerungsdaten-Telegrammen (Tst1, Tst2) umgewandelt werden, • die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) jeweils dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz (VLAN1, VLAN2) unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Steuerungsdaten-Telegrammen (Tvs1, Tvs2) zugeordnet und zu dem Streckenelement (7) hin übertragen werden und • die VLAN-Steuerungsdaten-Telegramme (Tvs1, Tvs2) nach ihrer Übertragung in die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) für das Streckenelement (7) umgewandelt werden sowie • ein Ausgangssignal (Sa) des Streckenelements (7) in erste und gleiche zweite Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) umgesetzt wird, • die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) jeweils dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz (VLAN1, VLAN2) unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Meldedaten-Telegrammen (Tvm1, Tvm2) zugeordnet und zu dem übergeordneten Steuerungssystem (2) hin übertragen werden und • die VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) in die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) für das übergeordnete Steuerungssystem (2) rückumgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass • ein Diagnosesignal (Sd) des Streckenelements (7) in die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) umgesetzt wird, • die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) jeweils entweder einem dritten und oder einem vierten virtuellen lokalen Netz (VLAN3, VLAN4) unter Erzeugung von VLAN-Diagnosedaten-Telegrammen (Tvd) zugeordnet werden und • die VLAN-Diagnosedaten-Telegramme (Tvd) nach ihrer Übertragung in die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) rückumgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass • als Netzzugangspunkte ein Managed-Layer-2-Switch (12) und ein anderer Managed-Layer-2-Switch (13) und als steuerungssystemseitiger Netzzugang ein weiterer Managed-Layer-2-Switch (14) und ein ergänzender Managed-Layer-2-Switch (15) verwendet werden oder die VLAN-Tags der VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) und der VLAN-Diagnosedaten-Telegramme ((Tvd) in einer Kommunikationsanordnung (16) des übergeordneten Steuerungssystems (2) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass • die Steuerdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) bzw. die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) in den Managed-Layer-2-Switches (14, 15 bzw. 12, 13) dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz (VLAN1, VLAN2) zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass • die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) in dem Übertragungsmodul (6) dem ersten und dem zweiten virtuellen lokalen Netz (VLAN1, VLAN2) unter Erzeugung der VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass • über einen Switch (11) und den einen Managed-Layer-2-Switch (12) die ersten VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1) von dem Übertragungsmodul (6) in das Datentransportnetzwerk (3) und über den Switch (11) und den anderen Managed-Layer-2-Switch (13) die zweiten VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm2) von dem Übertragungsmodul (6) in das Datentransportnetzwerk (3) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass • die anderen VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm2) der VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) zwischen mindestens einem mit dem einen Switch (11) verbundenen weiteren Switch (21, 22) und dem anderen Managed-Layer-2-Switch (13) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Switch (21, 22) über mindestens ein weiteres Übertragungsmodul mit einem weiteren Streckenelement in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass • die einen VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm2) über eine zwischen zwei weiteren Switches (21, 22) verlaufende Datenübertragungsstrecke (25) übertragen werden.
Verkehrsnetzwerk (1) mit • einem übergeordneten Steuerungssystem (2), das Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) zu mindestens einem Streckenelement (7) des Verkehrsnetzwerks (1) sendet und Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) von dem mindestens einen Streckenelement (7) empfängt, und • einem redundant ausgebildeten Datentransportnetzwerk (3), mit dem das übergeordnete Steuerungssystem (2) über einen steuerungssystemseitigen Netzzugang (14, 15) und das mindestens eine Streckenelement (7) über einen ersten und einen zweiten Netzzugangspunkt (12, 13) verbunden ist, wobei • das mindestens eine Streckenelement (7) über ein Übertragungsmodul (6) einerseits mit dem ersten Netzzugangspunkt (12) und andererseits mit dem zweiten Netzzugangspunkt (13) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass • das übergeordnete Steuerungssystem (2) und das Übertragungsmodul (6) derart ausgebildet sind, dass die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) redundant zwischen dem übergeordneten Steuerungssystem (2) und dem Streckenelement (7) über das Datentransportnetzwerk (3) übertragbar sind, wobei die Redundanzfunktionalitäten in einer Schicht oberhalb der Schicht 4 des Open-Systems-Interconnection organisiert sind.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass • die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) mit dem Transmission Control Protocol(TCP)-Protokoll oder dem User Datagram Protocol(UDP)-Protokoll übertragbar sind.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass • es so ausgebildet ist, dass Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) des Streckenelements (7) entweder mit dem TCP-Protokoll oder mit einem SCTP-Protokoll übertragbar sind.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass • die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) und die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) jeweils parallel mindestens über ein erstes und ein zweites virtuelles logisches Netz (VLAN1, VLAN2) des Datentransportnetzwerks (3) übertragbar sind.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass • das übergeordnete Steuerungssystem (2) aufweist • eine Applikationsanordnung (19), die die Steuerungsdaten (Dst) des übergeordneten Steuerungssystems (2) in erste und gleiche zweite Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) umsetzt bzw. erste und zweite gleiche Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) in ein Meldesignal (Sm) für das übergeordnete Steuerungssystem (2) umsetzt, und • eine Kommunikationsanordnung (16), die die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) jeweils einem virtuellen lokalen Netz (VLAN1, VLAN2) unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Steuerungsdaten-Telegrammen zuordnet und zur Übertragung vorsieht bzw. VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) in die Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) rückumwandelt, und • das Übertragungsmodul (6) enthält • eine Kommunikationseinrichtung (9) zum Verbinden mit den Netzzugangspunkten (12, 13) und • eine Applikationseinrichtung (8), die ein Ausgangssignal (Sa) des Streckenelements (7) in die ersten und die gleichen zweiten Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) umsetzt bzw. die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst2) in die Steuerungsdaten (Dst) für das Streckenelement (7) rückumsetzt.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass • die Kommunikationseinrichtung (9) so ausgebildet ist, dass sie die ersten und die zweiten Meldedaten-Telegramme (Tem1, Tem2) jeweils einem virtuellen lokalen Netz unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Meldedaten-Telegrammen (Tvm1, Tvm2) zuordnet bzw. die die VLAN-Steuerungsdaten-Telegramme (Tvs1, Tvs2) in die Steuerungsdaten-Telegramme (Tst1, Tst1) rückumwandelt.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass • das Übertragungsmodul (6) eine weitere Applikationseinrichtung (30) aufweist, die ein Diagnosesignal (Sd) des Streckenelements (7) entweder in erste oder gleiche zweite Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) umsetzt, und eine weitere Kommunikationseinrichtung (31) zum Verbinden mit den Netzzugangspunkten (12, 13) enthält.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass • die weitere Kommunikationseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) jeweils entweder einem dritten (VLAN3) oder einem vierten virtuellen lokalen Netz (VLAN4) unter Erzeugung von ersten und zweiten VLAN-Diagnosedaten-Telegrammen (Tvd) zuordnet.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass • eine weitere Applikationsanordnung (33) des übergeordneten Steuerungssystems (2) derart ausgebildet ist, dass sie die eingehenden VLAN-Diagnosedaten-Telegramme in die Diagnose-Telegramme (Tsd) für das übergeordnete Steuerungssystem (2) umsetzt.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass • der eine Managed-Layer-2-Switch (12) und der andere Managed-Layer-2-Switch (13) so ausgebildet sind, sie die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) jeweils entweder dem dritten virtuellen lokalen Netz (VLAN3) oder dem vierten virtuellen lokalen Netz (VLAN4) unter Erzeugung von ersten oder zweiten VLAN-Diagnosedaten-Telegrammen zuordnen bzw. diagnosebezogene VLAN-Steuerungsdaten-Telegramme in diagnosebezogene Steuerungsdaten-Telegramme umwandeln.
Verkehrsnetzwerk nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass • der Netzzugang von einem weiteren Managed-Layer-2-Switch (14) und einem ergänzenden Managed-Layer-2-Switch (15) gebildet ist und • der weitere und der ergänzende Managed-Layer-2-Switch (14, 15) so ausgebildet sind, dass sie die eingehenden VLAN-Meldedaten-Telegramme (Tvm1, Tvm2) und die eingehenden VLAN-Diagnosedaten-Telegramme (Tvd) in die Diagnose-Telegramme (Tsd) für das übergeordnete Steuerungssystem (2) umsetzen.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass • das Übertragungsmodul (6) eine Diagnose-Applikationseinrichtung (30) enthält, die ein Diagnosesignal (Sd) des Streckenelements (7) in Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) umsetzt, und • eine weitere Kommunikationseinrichtung (31) aufweist, die die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) in SCTP- oder TCP-Diagnosedaten-Telegramme umsetzt und die Diagnosedaten-Telegramme jeweils dem dritten oder dem vierten virtuellen lokalen Netz (VLAN3, VLAN4) unter Erzeugung von VLAN-Diagnosedaten-Telegrammen (Tvd) zuordnet.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass • dem Übertragungsmodul (6) ein Switch (11) vorgeordnet ist, der die ersten Meldedaten-Telegramme (Tem2) und gegebenenfalls die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) vom Übertragungsmodul (6) zu einen Managed-Layer-2-Switch (12) und die zweiten Meldedaten-Telegramme (Tem2) und gegebenenfalls die Diagnosedaten-Telegramme (Tsd) vom Übertragungsmodul (6) zu dem anderen Managed-Layer-2-Switch (13) überträgt.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass • zwischen dem einen Switch (11) und dem anderen Managed-Layer-2-Switch (13) mindestens ein weiterer Switch (21, 22) angeordnet ist, der über mindestens einen weiteren Übertragungsmodul mit einem weiteren Streckenelement in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass • zwischen zwei weiteren Switches (21, 22) eine Datenübertragungsstrecke (25) verläuft.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass • das Verkehrsnetzwerk (1) ein Schienennetz für den Eisenbahnverkehr ist.
Verkehrsnetzwerk nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass • das Streckenelement (7) eine verkehrsüberwachende und/oder verkehrssteuernde Funktionseinheit, wie insbesondere ein Signal, eine Weiche, ein Achszähler, ein Gleisstromkreis, ein punkt- und linienförmiges Zugbeeinflussungselement ist.