专利名称：用于将电子装置连接在以太网通讯网络上的插接连接模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将电子装置连接在以太网通讯网络上的插接连接模块。
背景技术：
现有技术已经公开了这种插接连接模块。因此例如有所谓的RJ45插头，其用于将以太网导线和电子装置的相应的RJ45接口或RJ45插口连接，以便将该装置连接在以太网中。例如由欧洲专利文件EP 1062787B1公开了一种工业以太网网络，在该工业以太网网络中电子装置经过两个以太网接口和两个相应的插接连接器集成在环形设计的以太网网络中。因此这样在网络内部组织通讯，即每个保持在环中的电子装置转发这些对于自身不确定的以太帧。以这种方式可以将以太帧发送给通讯环中的全部用户。然而在集成到环中的装置发生故障时，通过该装置由此中断通讯连接。虽然环形结构被允许，但对于每个装置来说还总是提供一个通讯路径。现有技术的缺点在于，特别在工业设备中经常沿着较长的生产线构造相应地经过以太网连接的装置，并且经常消耗非常大地确保在工业以太网中经过环形结构的通讯流的安全。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种方案，其改善和/或简化了以太网网络的可靠性。该目的由具有权利要求1的特征的一种插接连接模块来实现。这种用于将电子装置连接到以太网通讯网上的插接连接模块包括第一以太网端口和第二以太网端口，该第一和第二以太网端口用于连接一个或多个以太网网络或以太网子网；和用于与电子装置连接的装置端口，其中该插接连接模块还包括开关-网络节点-模块，并且两个以太网端口以及装置端口经过开关-网络节点-模块这样耦合，即经过端口中任一个进入的以太网帧可以继续输送或被转发给其他端口中的至少一个。这样的插接连接模块类似地具有简化的、或减少到主要部分的开关-网络节点功能性(专业用语^Switching”功能性)，借助于这样的插接连接模块可能的是，例如构造相对简单线性以太网通信网络，其也在一个或甚至多个装置发生故障时保持高效能，这是因为经过插接连接模块的Switching功能性可以对此负责，即尽管装置发生故障但仍可以沿着总的线路传输信息。例如可以根据IEEE802. 3的标准设计以太网通讯网络。此外以太网通讯网络例如可以设计为所谓的“工业以太网”、PR0FINET也或者其他类似的以太网通讯网络。插接连接模块的以太网端口例如可以设计为和插接连接模块连接的以太网导线。 此外以太网端口可以例如设计为用于插装在以太网导线上的连接器或插口(例如设计为 RJ45插头或插口)也或者设计为用于固定并且例如通过夹紧连接或焊接连接持续连接以太网导线的连接器。特别地，插接连接模块例如这样设计，即将一个以太网端口设计为和插接连接模块连接的以太网电缆，并且另一个以太网端口设计为用于以太网导线的插口。以这种方式可以利用相同类型的插接连接模块构造例如线形的网络部段。例如可以这样设置以太网端口，即第一以太网端口可以和第一以太网子网或第一以太网网络连接，而第二以太网端口可以和第二以太网子网或第二以太网网络连接。此外这种插接连接模块例如也能集成在以太网网络中，例如环形的、线形的、分支的、结网的或类似的以太网网络中。电子装置可以是各种类型的装置，其设置并且布置用于发送和/或接受以太网帧或用于接合在以太网网络上。这些装置例如可以是不同的网络节点、通讯终端设备、数据处理装置(计算机、显示器......)、自动化装置或控制装置、测量装置或类似物。开关-网络节点-模块例如可以具有功能性、基础功能性也或者所谓的 “Switchs”、所谓的“Bridge”、所谓的“Hubs”和/或所谓的“Routers”的部分功能性。开关-网络节点-模块例如可以在硬件或部分地在硬件和软件中也或者仅仅在软件中实现。 开关-网络节点-模块例如可以包括所谓的Switching-、Routing-和/或Hub-Asic。开关-网络节点模块的功能性例如可以作为相应布置的逻辑电路来实现，例如作为所谓的现场可编程门阵列 FPGA(Field Programmable Gate Array)。插接连接模块例如可以这样设计，即除了两个以太网端口和装置端口以外还设置有通讯端口或连接可能性。在有利的实施方式中，插接连接模块仅仅具有两个以太网端口以及装置端口。在该实施方式中，除此之外不存在或未设置另外的通讯端口。以这种方式可以实现特别简单并且省电的插接连接模块，其具有开关-网络节点-模块，这是因为通过少量的并且数量固定确定的通讯端口可以实现和相对少量的资源进行内部连接。在有利的实施方式中，开关-网络节点-模块这样设计，即进入的以太网帧被转发到插接连接模块的端口，该端口和为以太网帧预设的接收器连接。通过这种相对强有力的“交换(Switching)功能性”，也使简单网络的可靠性得到进一步提高，这是因为以这种方式例如可以实现将信息经过在网络中的插接连接模块进行转发，该信息并不设置用于出故障的或损坏的装置。在此可以例如通过包括在以太网帧中的、所谓的MAC地址(MAC :Medium Access Layer ；这是所谓的OSI层模型中的一个层)预设为以太网帧预设的接收器。此外可以提出，将没有专用MAC地址的信息、例如所谓的多播信息或广播信息发送给所有剩余的(特别是除了这些使信息由此进入的端口以外的)端口。例如也可以这样设计开关-网络节点-模块，即经过以太网端口进入的、并且连接到装置端口上的电子装置寻址的、或者为所连接的电子设备预设的以太网帧被转发至装置端口。此外对此也可以提出，即未在所连接的装置上寻址的或并不预设用于所连接的装置的以太网帧被转发到其他的以太网端口。在此例如可以再次经过所谓的MAC地址来实现在电子装置上寻址。未包括具体装置地址的以太网帧例如是提到的广播帧或多播帧，对于这种以太网帧例如可以提出，将其不仅转发到装置端口，也转发到其他以太网端口。在前面提到的方法中，仅仅迫切需要的是，在插接连接模块中公开连接在装置端口上的装置的地址。该方法在此情况下例如这样设计，即包括专用MAC地址的信息总被转发到其他的以太网端口上，该MAC地址并非所连接的电子装置的地址。以这种方式实现了进一步简化的、具有开关-网络节点-模块的插接连接模块，这是因为例如也用于确定和存储装置地址的资源因此可以进一步减少。此外也可以提出，插接连接模块识别了以太网中存在的、尽可能多的或全部装置的地址，以便可以分别决定将信息转发到哪个出口。该实施方式具有的优点是，这种插接连接模块可以较灵活地集成在完全不同的其他网络中。在有利的实施方式中可以这样设计和布置插接连接模块，即经过第一以太网端口和/或第二以太网端口和/或装置端口实现对开关-网络节点-模块的电能供给。此外可以提出，经过第一以太网端口和/或第二以太网端口和/或装置端口实现对全部插接连接模块供给运行所需的电能。以这种方式可以简化插接连接模块的运行，这是因为不再需要单独的能量供给。 在此可以这样设计插接连接模块，即能量供给不仅能经过提到的端口、而且也经过两个或者甚至全部三个提到的端口进行。在本发明有利的实施方式中，经过以太网端口中任一个的供给足以对于开关-网络节点-模块和/或总的插接连接模块进行供给。此外可以这样设计插接连接模块和/或开关-网络节点-模块，即对于运行所需的功率消耗最大为1瓦特，优选的最大为500毫瓦并且进一步优选的最大为100毫瓦。以这种方式利用当今可用的资源和装备已经获得对于这种开关-网络节点-模块所需的能量，并且因此在应用这种插接连接模块的条件下构造相对简单并且成本低廉的以太网网络。此外也可以提出，对于开关-网络节点-模块和/或插接连接模块的能量供给部分地经过第一以太网端口和/或第二以太网端口和/或装置端口来实现。以这种方式例如可以实现“备用电源运行”形式，其中利用附加的能量供给实现模块的全部功能性，并且例如在局部断电时经过通讯端口-能量供给可以维持模块的基本运行。有利地，可以根据“Power over Ethernet”(PoE)标准或类似的标准实现对于开关-网络节点-模块和/或插接连接模块的电能供给。以这种方式可能的是，例如利用当今可用的以太网电缆和以太网网络节点和其他的装置在应用在本说明书中提到的插接连接模块的条件下一起构造以太网网络。在此例如可以根据例如PoE标准IEEE802. 3af或类似标准或其改进方案实现对插接连接模块供给电能。在另一个有利的实施方式中可以这样设计和布置插接连接模块，即经过一个或多个端口输送的电能至少部分地被转发到剩余的端口上。在此例如可以提出，通过端口中任一个所获得的电能、即在一定条件下在获取对于插接连接模块运行所需的能量后的剩余的能量均勻地或以确定的比例传输给剩余的两个端口。相应地可以提出，在其中经过两个端口已经将能量传输到插接连接模块的情况下，在获取对于插接连接模块运行所需的能量后，将组合的能量传输给剩余的端口。此外插接连接模块例如也可以包括能量管理单元，其例如通过插接连接模块或开关-网络节点-模块以及在一定条件下将能量传输给确定端口来调节能量获取。以这种方式根据本说明书在应用插接连接模块的条件下可以实现以进一步简化的以太网网络，这是因为也在多个依次耦合的插接连接模块中以这种方式可以实现对单个的插接连接模块和在一定条件下甚至对连接在其上的装置进行供给。此外也可以这样设计和布置插接连接模块，即经过第一以太网端口输送的电能至
6少部分地传输到第二以太网端口上，和/或反向进行。插接连接模块可以根据该实施方式例如这样设计，即经过第一以太网端口传输的电能部分地用于使插接连接模块或开关-网络节点-模块运行，并且在第二以太网端口上的剩余能量例如可用于其他连接在其上的装置、例如其他的插接连接模块。以这种方式例如可以在应用一列这种插接连接模块的条件下相对简单地构造线形的以太网网络，其中仅仅强制需要能量供给装置，并且该能量供给装置尽管相对于故障例如确保分别耦合在插接连接模块上的单个电子装置的安全。例如可以经过类似于并联电路的内部连接对全部连接在插接连接模块上的电源或用电器布置电能的传输。此外例如也可以在一个、多个或全部插接连接模块中设置能量管理模块，其调节电能的获取和传输。例如可以通过以太网网络组件实现能量供给，该能量供给除了作为通讯节点的特性外还支持对连接在其上的以太网导线的能量供给(例如能以太网供电的交换
PoE-fahiger Switch) 0此外对于一种以太网网络的能量供给也可以在单独的能量供给
单元中、特别是电流源中进行，以便集成在一个这种网络中，该能量供给的任务仅仅是例如根据PoE标准将电能供给到一个或多个所连接的以太网导线中。在一个有利的实施方式中，插接连接模块具有壳体，并且装置端口设计为插接连接器。此外壳体和插接连接器例如可以彼此刚性连接和/或一体地设计。此外可以这样对壳体和插接连接器进行设计和确定尺寸，即在插入电子装置的插接连接器中无需插接连接模块的其他机械固定物。在此情况下例如可以这样设计插接连接模块，即通过该插接连接足以承受负载和/或通过相应连接的电缆连接足以承受负载，以便保持或固定插接连接模块。以这种方式使网络构造进一步简化，这是因为不必关注单独的构造或装配问题，而是必须将插接连接模块仅仅近似简单地插入各个电子装置中。在其中壳体和插接连接器彼此刚性连接或插接连接模块一体设计的实施方式中， 对于用户来说操作插接连接模块相应于对连接器的、在一定条件下略微较大地设计的正常连接器的简单操作。以这种方式在应用根据本说明书的插接连接模块的条件下使这种以太网网络的构造进一步简化，这是因为通过这种连接插接模块的简单可操作性为用户简化了这种网络的构造。这种模块的操作是特别简单的，即其中前述提到的机械实施方式利用其他前面说明的可能性之一，通过数据接口中的任一个给插接连接模块供给能量(例如 PoE)，这是因为然后也不必再关注外部能源上的单独的端口。壳体可以这样设计和布置，即其至少包围开关-网络节点-模块。因此也可能保护该模块和插接连接模块的其他组件例如电子组件例如防止环境影响。插接连接器在此可以设计为用于插入电子装置的相应插口中的连接器或设计为用于插在电子装置的相应连接器上的插口。特别地可以将插接连接器设计为经常被用于以太网导线的RJ45插头。此外前述目的通过线形的以太网网络来实现，该以太网网络具有多个经过以太网导线连接的插接连接模块，其分别根据本说明来设计。插接连接模块分别和一个电子装置连接并且经过其各自的以太网端口接入线形的以太网网络中，其中线形的以太网网络还包括网络节点和用于将电能馈入以太网网络中的电压源。通过将根据本说明书的插接连接模块用于构建这种线形网络得出了这种网络的简单结构，然而该网络的安全被确保，防止单个的也或者多个经过插接连接模块连接在其上的电子装置中断。网络节点或用于将电能馈入以太网网络中的电压源可以例如是PeO-Switch、 PoE-Router, PoE-Bridge或PeO-Hub，也或者是电压源，其仅仅设置用于将电能馈入一个或多个以太网电缆中。在从属权利要求中具有其他有利的实施方式。
以下参照附图示例性地详细说明本发明。图中示出图1是用于连接在外部装置上的以太网T形连接器的实例，图2是在应用多个根据图1的以太网T形连接器的情况下的线形以太网网络部段的实例。
具体实施例方式图1示出了用于将具有以太网接口 190的终端装置连接在工业以太网上的以太网 T形连接器100，该工业以太网具有第一以太网导线120和第二以太网导线130。以太网T 形连接器具有第一以太网端口 102，其连接在第一以太网导线120上，并且此外具有第二以太网端口 104，其连接在第二以太网导线130上。为了连接在终端装置190上，以太网T形连接器100包括用于插入终端装置190的相应的插口中的RJ45插头，以便将终端装置190 因此连接在以太网导线120，130上。以太网T形连接器100在此是根据本说明书的插接连接模块的一个实例。以太网连接器100还包括交换机模块150，以太网端口 102，104以及装置连接器 110与该交换机模块连接。该交换机模块150分析例如经过以太网导线120，130中任一个进入的以太网帧。如果这种以太网帧包括作为目标地址的终端装置190的MAC地址，那么交换机模块150将该帧经过装置连接器110转发到终端装置190上。如果进来的以太网帧包括作为所连接的装置的另一个终端装置的MAC地址，那么该以太网帧由交换机模块150 经过其他的以太网端口 102，104转发到相应的其他以太网导线120，130上。如果经过以太网导线120，130中任一个获得广播信息或多播信息，那么这些信息不仅经过装置连接器 110传输给所连接的终端装置190，而且也经过其他的以太网端口 102，104传输给其他的以太网电缆120，130。在图1中经过左边的以太网导线120实现交换机模块150的能量供给，在该以太网导线上根据POE标准连接有能量供给装置。根据POE标准，至少两个在以太网电缆120 内部的导线用于能量供给。经过这两个导线，交换机模块150获取对其运行所需的能量并且将剩余的电能经过右边的以太网端口 104馈入继续输送的以太网导线130中，因此在一定条件下挂在其上的装置或其他类型相同的以太网T形连接器同样仍被供给这些剩余的电能。图2示出了由四个以太网T形连接器100，200，300，400构成的线形以太网子网。 在此，以太网T形连接器100，200，300,400分别根据在图1中示出的以太网T形连接器100来设计。图2中的参考符号相应于那些在图1中的参考符号，在此它们是一致的。在以太网T形连接器100，200，300,400上分别连接了终端装置190，290, 390，490，经过以太网给它们提供数据和信息，和/或它们经过以太网传输数据和信息。在图2中示出的以太网网络部段由以太网导线120，130，220，320，420构成，它们经过以太网T形连接器100，200，300，400组成直线。全部在左边示出的以太网导线220例如和一个交换机连接，因此在图2中示出的直线子网例如经过左边的以太网导线220可以传输以太网帧。然后以太网帧由单个的以太网T形连接器100，200，300，400或其交换机模块150进行分析，并且或者在例如以太网帧的MAC地址相应于所连接的装置190，290, 390， 490的MAC地址时转发到分别连接的装置190，四0，390，490上，或者转发到后续的以太网导线120，130，320，420上，在此分别后续布置的T形连接器100，300，400然后承担对相应的以太网帧进行类似的检验。在图1中通过在图2中全部左边示出的装置四0引起对以太网T形连接器100， 200,300,400的能量供给，该装置根据PoE标准802. 3af设计为根据PoE标准的电压源。插装在外部装置290上的T形连接器200获取对其运行所需的电能，并且将剩余的电能馈入向右延伸的以太网导线120中，并且在一定条件下也馈入向左延伸的以太网导线220中。后续的T形连接器100从以太网导线120中再次获取对于其运行所需的电能，并且然后将剩余的电能传输给继续向右延伸的以太网导线130。根据该原理给全部四个T形连接器100， 200，300,400供给电能，而无需其他的电压供给装置或电流端口。以这种方式可以在一定条件下使直至10个、20个也或者30个这种T形连接器100，200，300,400和在单个的连接器之间直至30m的以太网电缆彼此连接。在图2中作为实例示出了这种情况，其中所连接的装置中的一个、在此情况下是左边第二个装置190发生故障或由网络移除。在该情况下继续经过示出的机构使全部以太网帧到达其各自的接收器，这些以太网帧在剩余的装置四0，390，490中的任一个上被寻址。因此在网络中除了装置190的故障外，没有其他的干扰出现。因此在此情况下例如可以避开在通常的以太网网络中必须的环形网络结构，以便防止通过装置的故障使网络崩溃。 根据图2构造的网络例如相对于环形网络附加地具有本质上的优点，即其他的装置也可以发生故障，而并不中断直线以太网并且并不干扰网络的可靠性。本发明说明了一种用于将电子装置连接在以太网上的以太网T形连接器，其例如具有Switching功能性，以便仅仅将设置用于所连接的装置的信息转发到该装置没，并且将剩余的信息经过由T形连接器离开的以太网导线继续发送。附加地同样可以经过以太网导线进行对T形连接器的能量供给，因此无需对于T形连接器运行所需的附加电流源，并且因此保持了相对简单并且能良好安装的并且尽管相对而言有故障安全性的以太网网络结构。
权利要求
1.一种用于将电子装置(190,290,390,490)连接到以太网通讯网(120，130，220，320， 420)上的插接连接模块(100，200，300，400)，其特征在于，所述插接连接模块(100,200, 300,400)包括第一以太网端口(10 和第二以太网端口(104)，所述第一和第二以太网端口用于连接一个或多个以太网网络(120,130,220,320,420)或以太网子网(120，130)；和用于与所述电子装置(190，四0，390，490)连接的装置端口(110)，所述插接连接模块(100， 200,300,400)还包括开关-网络节点-模块(150)，并且所述两个以太网端口(102，104) 以及所述装置端口(110)经过所述开关-网络节点-模块(150)这样耦合，即经过所述端口(102，104)中任一个进入的以太网帧可以继续输送或被转发到所述其他端口(102，104， 110)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的插接连接模块，其特征在于，这样设计所述开关-网络节点-模块(150)，即接入的以太网帧被转发到所述插接连接模块(100，200，300，400)的所述端口(102，104，110)，所述端口和为所述以太网帧预设的接收器连接。
3.根据权利要求1或2所述的插接连接模块，其特征在于，这样设计所述开关-网络节点-模块(150)，即经过所述端口(102，104)中任一个进入的、并且在连接在所述装置端口(110)上的所述电子装置(190，四0，390，490)处寻址的、或为所述连接的电子装置(190， 290,390,490)预设的以太网帧被转发到所述装置端口(110)，并且在其他装置处寻址的或者为其他装置预设的以太网帧被转发到所述以太网端口(102，104)的其他端口上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的插接连接模块，其特征在于，经过所述第一以太网端口(102)和/或第二以太网端口(104)和/或所述装置端口(110)实现对所述开关-网络节点-模块(150)的电能供给。
5.根据权利要求4所述的插接连接模块，其特征在于，根据“Power-over-Ethernet”标准或类似的标准实现对所述开关-网络节点-模块(150)的电能供给。
6.根据权利要求4或5所述的插接连接模块，其特征在于，这样设计和布置所述插接连接模块，即经过一个或多个所述端口(102，104，110)输送的电能至少部分地被转发到剩余的所述端口 (102，104，110)上。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的插接连接模块，其特征在于，这样设计和布置所述插接连接模块(100，200，300，400)，即经过所述第一以太网端口(10 输送的电能至少部分地被输送到所述第二以太网端口(104)上和/或反向进行。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的插接连接模块，其特征在于，这样设计和布置所述插接连接模块(100，200，300，400)，即经过所述装置端口(110)输送的电能至少部分地被输送到所述第一以太网端口(102)和/或第二以太网端口(104)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的插接连接模块，其特征在于，所述插接连接模块 (100，200，300,400)设计为刚性连续构造的单元。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的插接连接模块，其特征在于，所述插接连接模块(100，200，300，400)具有壳体，并且所述装置端口(110)设计为插接连接器，特别地，所述壳体和所述插接连接器彼此刚性连接和/或一体地设计。
11.一种线形以太网网络，具有多个经过以太网导线(120，130，220，320，420)连接的插接连接模块，其中所述插接连接模块(100，200，300，400)分别根据权利要求1至10中任一项设计，并且其中所述插接连接模块(100，200，300，400)分别和一个电子装置(190，·290,390,490)连接，并且经过所述电子装置的以太网端口接入所述线形以太网网络中，并且其中所述线形以太网网络还包括网络节点(四0)或用于将供给电能馈入所述以太网网络中的电源。
全文摘要
本发明涉及一种用于将电子装置(190，290，390，490)连接到以太网通讯网上的插接连接模块(100，200，300，400)，其中插接连接模块(100，200，300，400)包括用于连接一个或多个以太网网络或以太网子网(120，130)的第一以太网端口(102)和第(104)以太网端口；和用于与电子装置(190，290，390，490)连接的装置端口(110)，其中此外插接连接模块(100，200，300，400)还包括开关-网络节点-模块(150)，并且两个以太网端口(102，104)以及装置端口(110)经过开关-网络节点-模块(150)这样耦合，即经过端口(102，104)中任一个进入的以太网帧可以继续输送或被转发到其他端口(102，104，110)中的至少一个。
文档编号H04L29/10GK102377624SQ20111023664
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者斯文·戈特瓦尔德, 米夏埃尔·卡斯佩尔 申请人:西门子公司