DE-102025103590-B3 - Vorrichtungen zum Überbrücken einer fehlenden Synchronisierungsdomäne

Abstract

Eine Vorrichtung zur Kommunikation in einem Datennetzwerk, das eine erste Synchronisierungsdomäne und eine zweite Synchronisierungsdomäne aufweist, umfasst eine Empfangsschnittstelle zum Empfangen einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne von einem ersten Netzwerkteilnehmer. Eine Auswahleinrichtung der Vorrichtung ist ausgebildet, um eine der ersten oder zweiten Zeitinformation als ausgewählte Zeitinformation einer ausgewählten Synchronisierungsdomäne auszuwählen, wobei die andere Zeitinformation eine unausgewählte Zeitinformation einer unausgewählten Synchronisierungsdomäne ist. Die Vorrichtung umfasst eine Sendeschnittstelle, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um mit der Sendeschnittstelle einem mit der Sendeschnittstelle gekoppelten zweiten Netzwerkteilnehmer die ausgewählte Zeitinformation in der zugehörigen Synchronisierungsdomäne bereitzustellen und die unausgewählte Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne bereitzustellen.

Inventors

• Alexander Biendarra
• Sebastian Schriegel

Assignees

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250131

Claims (20)

1. Vorrichtung (10) zur Kommunikation in einem Datennetzwerk (30), das eine erste Synchronisierungsdomäne (12) und eine zweite Synchronisierungsdomäne (14) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) umfasst: eine Empfangsschnittstelle zum Empfangen einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne (12) und einer zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne (14) von einem ersten Netzwerkteilnehmer; und eine Auswahleinrichtung (22), die ausgebildet ist, um eine der ersten oder zweiten Zeitinformation als ausgewählte Zeitinformation einer ausgewählten Synchronisierungsdomäne (34) auszuwählen, wobei die andere Zeitinformation eine unausgewählte Zeitinformation einer unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36) ist; und eine Sendeschnittstelle (24), wobei die Vorrichtung (10) ausgebildet ist, um mit der Sendeschnittstelle (24) einem mit der Sendeschnittstelle (24) gekoppeltem zweiten Netzwerkteilnehmer die ausgewählte Zeitinformation in der ausgewählten Synchronisierungsdomäne (34) bereitzustellen; und die unausgewählte Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne (34) bereitzustellen.
2. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , die eine Nachrichtenerzeugungseinrichtung (28) umfasst, die ausgebildet ist, um basierend auf der unausgewählten Zeitinformation eine Synchronisierungsinformation (32) zu erstellen und dem zweiten Netzwerkteilnehmer bereitzustellen; wobei die Synchronisierungsinformation (32) mit der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36) assoziiert ist.
3. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 2 , die ausgebildet ist, um die Synchronisierungsinformation (32) zu erstellen, wobei die Synchronisierungsinformation (32) für eine Berechnung einer Zeitdauer einer Übertragung von der Synchronisierungsinformation (32) ausgehend von der Vorrichtung (10) hin zu einer Vorrichtung zur Wiederherstellung der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36) eingerichtet ist.
4. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3 , bei der die Synchronisierungsinformation (32) zumindest eines aus • einer Netzwerkadresse eines Synchronisierungsmasters der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36); • einer Uhr-Identifikation der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36); und • einer Domänenkennung der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36); umfasst.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 , bei der die Synchronisierungsinformation (32) ferner eine Sequenz-ID der unausgewählten Synchronisierungsdomäne (36) und/oder einen Absendezeitstempel der Synchronisierungsinformation (32) umfasst.
6. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 , die ausgebildet ist, um basierend auf der ausgewählten Zeitinformation einen Zeitstempel für eine Synchronisierungsnachricht zu erstellen und die Synchronisierungsnachricht dem zweiten Netzwerkteilnehmer zumindest als Teil der Synchronisierungsinformation (32) bereitzustellen.
7. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Datennetzwerk (30) ein drahtgebundenes Datennetzwerk (30) ist.
8. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Auswahleinrichtung (22) ausgebildet ist, um die ausgewählte Zeitinformation basierend auf einer Anzahl und/oder Art einer von dem zweiten Netzwerkteilnehmer unterstützten Synchronisierungsdomäne auszuwählen.
9. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die für die Übertragung der ersten und/oder zweiten Zeitinformation in Übereinstimmung mit zumindest einem aus: • einem IEEE 1588-Protokoll; • einem IEEE 802.1AS-Protokoll; • einem Präzisions-Zeitsteuerungs-Protokoll, PTCP, eingerichtet ist.
10. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um eine ausgewählte Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne (12) von einem dritten Netzwerkteilnehmer mit der Empfangsschnittstelle zu empfangen; und wobei die Vorrichtung eine Berechnungseinrichtung (46) umfasst, die zum Ableiten der zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne (14) aus der ersten Zeitinformation eingerichtet ist; wobei die Vorrichtung (10) ausgebildet ist, um die erste Zeitinformation und die zweite Zeitinformation einem vierten Netzwerkteilnehmer mit der Ausgangsschnittstelle bereitzustellen.
11. Vorrichtung (20) zur Kommunikation in einem Datennetzwerk (30), das eine erste Synchronisierungsdomäne (12) und eine zweite Synchronisierungsdomäne (14) aufweist: eine Eingangsschnittstelle (42) zum Empfangen einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne (12) von einem ersten Netzwerkteilnehmer; einer Berechnungseinrichtung (46), die ausgebildet ist, um eine zweite Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne (14) aus der ersten Zeitinformation abzuleiten; und eine Ausgangsschnittstelle (54) zum Bereitstellen der ersten Zeitinformation und der zweiten Zeitinformation für einen zweiten Netzwerkteilnehmer in dem Datennetzwerk (30); oder einer Datenverarbeitungseinrichtung zum Verwenden der zweiten Zeitinformation.
12. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 11 , die ausgebildet ist, um eine Synchronisierungsinformation (32) zu empfangen, die mit der zweiten Synchronisierungsdomäne (14) assoziiert ist; und wobei die Vorrichtung (20) ausgebildet ist, um die zweite Zeitinformation basierend auf der ersten Zeitinformation und der Synchronisierungsinformation (32) abzuleiten.
13. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 11 oder 12 , ferner mit: wobei die Empfangsschnittstelle (42) zum Empfangen einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne (12) und einer zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne (14) von einem dritten Netzwerkteilnehmer eingerichtet ist; wobei die Vorrichtung (20) eine Auswahleinrichtung (22) umfasst, die ausgebildet ist, um eine der ersten oder zweiten Zeitinformation als ausgewählte Zeitinformation auszuwählen; und wobei die Sendeschnittstelle (24) ausgebildet ist, um einem mit der Sendeschnittstelle (24) gekoppeltem vierten Netzwerkteilnehmer die ausgewählte Zeitinformation in der zugehörigen Synchronisierungsdomäne bereitzustellen; und die unausgewählte Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne (34) bereitzustellen.
14. Datennetzwerk (30) mit: einer ersten Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ; und einer zweiten Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 11 bis 13 ; einer dritten Vorrichtung (64 D , 64 E ), die zwischen die erste und die zweite Vorrichtung gekoppelt ist und ausgebildet ist, um die ausgewählte Zeitinformation der ersten Vorrichtung als erste Zeitinformation der zweiten Vorrichtung weiterzuleiten.
15. Datennetzwerk (30) gemäß Anspruch 14 , bei dem die dritte Vorrichtung (64 D , 64 E ) bezüglich einer unausgewählten Zeitinformation durch die erste Vorrichtung (10) und die zweite Vorrichtung (20) überbrückt wird.
16. Verfahren (400) zum Betrieben einer ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Synchronisierungsdomäne in einem Datennetzwerk mit folgenden Schritten: Bertreiben (410) einer ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Synchronisierungsdomäne in dem Datennetzwerk; Empfangen (420) einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne mit einem ersten Netzwerkteilnehmer; und Auswählen (430) einer der ersten oder zweiten Zeitinformation als ausgewählte Zeitinformation einer ausgewählten Synchronisierungsdomäne, so dass die andere Zeitinformation eine unausgewählte Zeitinformation einer unausgewählten Synchronisierungsdomäne ist; und Bereitstellen (440) der ausgewählten Zeitinformation in der zugehörigen Synchronisierungsdomäne und Bereitstellen der unausgewählten Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne für einen mit dem Netzwerkteilnehmer gekoppelten zweiten Netzwerkteilnehmer in dem Datennetzwerk.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16 , ferner mit: Weiterleiten der ausgewählten Zeitinformation an einen dritten Netzwerkteilnehmer zum Empfangen der ausgewählten Zeitinformation mit dem dritten Netzwerkteilnehmer; und Ableiten (530) einer von der ausgewählten Zeitinformation verschiedenen Zeitinformation aus der ausgewählten Zeitinformation, um die erste Zeitinformation und die zweite Zeitinformation zu erhalten; und Bereitstellen (540) der ersten Zeitinformation und der zweiten Zeitinformation für einen vierten Netzwerkteilnehmer in dem Datennetzwerk.
18. Verfahren (500) zum Betreiben einer ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Synchronisierungsdomäne in einem Datennetzwerk mit folgenden Schritten: Bertreiben (510) einer ersten Synchronisierungsdomäne und einer zweiten Synchronisierungsdomäne in dem Datennetzwerk; Empfangen (520) einer ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne mit einem ersten Netzwerkteilnehmer; und Ableiten (530) einer zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne aus der ersten Zeitinformation; und Bereitstellen (540) der ersten Zeitinformation und der zweiten Zeitinformation für einen zweiten Netzwerkteilnehmer in dem Datennetzwerk; oder Verwenden der zweiten Zeitinformation.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18 , ferner mit: Empfangen (420) der ersten Zeitinformation der ersten Synchronisierungsdomäne und der zweiten Zeitinformation der zweiten Synchronisierungsdomäne mit einem dritten Netzwerkteilnehmer; und Auswählen (430) einer der ersten oder zweiten Zeitinformation als ausgewählte Zeitinformation einer ausgewählten Synchronisierungsdomäne, so dass die andere Zeitinformation eine unausgewählte Zeitinformation einer unausgewählten Synchronisierungsdomäne ist; und Bereitstellen (440) der ausgewählten Zeitinformation in der zugehörigen Synchronisierungsdomäne und Bereitstellen der unausgewählten Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne für einen mit dem Netzwerkteilnehmer gekoppelten vierten Netzwerkteilnehmer in dem Datennetzwerk; so dass vermittels einer Übertragung der ausgewählten Zeitinformation von dem ersten Netzwerkteilnehmer zu dem vierten Netzwerkteilnehmer eine Überbrückung des zweiten Netzwerkteilnehmers bezüglich einer unausgewählten Zeitinformation erfolgt.
20. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 19 , wenn das Programm auf einem Computer läuft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Auswahl einer Zeitinformation einer Synchronisierungsdomäne aus einer Gruppe von zumindest einer ersten und einer zweiten Synchronisierungsdomäne zum Übermitteln der ausgewählten Information sowie auf eine Vorrichtung zur Wiederherstellung einer derartig komprimierten Information. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf korrespondierende Verfahren und auf ein Computerprogramm. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Sync-Brücke oder Synchronisationsbrücke für ein verteiltes, transparentes Clock Bridging, engl.: transparent Clock Bridging. Für die Übertragung einer hochgenauen Zeitinformation mit Protokollen wie IEEE 1588, IEEE 802.1AS, PTCP oder dergleichen ist es erforderlich, dass alle Gerät des Synchronisierungspfades über eine entsprechende Protokollimplementierung verfügen. Wenn zwei Synchronisierungsdomänen betrieben werden sollen, ist es bislang erforderlich, dass auch alle Geräte damit umgehen können. Dies ist häufig nicht der Fall, da die Geräte nicht über die Ressourcen verfügen oder es sich um Bestandsgeräte handelt, wobei auch andere Gründe gelten können. Dies führt dazu, dass bisher keine zwei Synchronisierungsdomänen in technischen Systemen implementiert werden oder wenn, nur mit vergleichsweise hohem Aufwand, etwa da alle Geräte neu installiert werden müssen. Das heißt, die alternative Lösung ist eine Implementierung der Funktion in allen Geräten des Gesamtsystems. In US 2006/0203851 A1 sind Anwendungsbeispiele für mehrere Synchronisationsdomänen eines Taktsynchronisationsprotokolls als die Verwendung mehrerer Synchronisationsdomänen zur Bewältigung der asymmetrischen Verzögerung bei der Nachrichtenübertragung in einer Dual-Ring-Netzwerktopologie beschrieben. US 2013/0107897 A1 beschreibt ein Verfahren zur Übertragung einer Ethernet-Synchronisierungsnachrichtenkanal-Nachricht („ESMC“) zwischen einer ersten und einer zweiten Synchronisierungs-Ethernet-Domäne („SyncE“), wobei die erste und zweite Domäne durch eine dritte Synchronisierungs-Optische-Netzwerk-/Synchronisierungs-Digitale-Hierarchie-Domäne („SONET/SDH“) miteinander verbunden sind. US 2024/0204898 A1 beschreibt ein Zeitsynchronisationsverfahren für eine Vielzahl von Zeitsynchronisationsdomänen, das das Erstellen einer Vielzahl von Präzisionszeitprotokollinstanzen (PTP) umfasst, die den Vielzahl von Zeitsynchronisationsdomänen entsprechen; das Bestimmen einer Hauptuhr; und das Synchronisieren der Zeitangaben der Vielzahl von Zeitsynchronisationsdomänen mit der Hauptuhr durch die Vielzahl von PTP-Instanzen. DE 10 2005 031 704 A1 beschreibt eine Vorrichtung für ein modularisiertes System mit dezentralen und funktionsausführenden Modulen, bestehend aus einem Modul mit zugehöriger Uhr, das so ausgelegt ist, dass es Ereignisse, die mit dem System verbunden sind, und Referenzereignisse, die aus diesen ausgewählt werden, mit einem Zeitstempel versieht. Wünschenswert wäre eine technisch einfache Nutzung zweier oder mehr Synchronisierungsdomänen in Datennetzwerken. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, die eine einfache Nutzung zweier oder mehrerer Synchronisierungsdomänen in Datennetzwerken ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass einer der Hinderungsgründe für die Verwendung mehrerer Synchronisierungsdomänen in realen Systemen darin besteht, dass bisherige Geräte lediglich mit einer Synchronisierungsdomäne arbeiten können und dies zu Inkompatibilitäten mit neueren Geräten oder Bridges mit der Fähigkeit zum Betrieb von zwei Synchronisierungsdomänen führt, die eine reale Implementierung verhindern, da bislang sämtliche bestehende Geräte ausgetauscht werden müssen, was dadurch umgangen werden kann, indem bisherige Geräte, die die erhöhte Anzahl von Synchronisierungsdomänen nicht unterstützen überbrückt werden, um Informationsverlust nicht unterstützter Synchronisierungsdomänen im Datennetzwerk zu vermeiden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Arbeitsweise derartiger eingeschränkter bestehender Geräte beibehalten werden kann und die entsprechende Information einer oder mehrerer zusätzlicher Synchronisierungsdomänen in die bereits unterstützte Synchronisierungsdomäne umgesetzt werden kann. Dies kann erreicht werden, indem eine der Synchronisierungsdomänen durch eine für den Betrieb beider Synchronisierungsdomänen eingerichtete Vorrichtung ausgewählt wird und unausgewählte Zeitinformation unter Verwendung der ausgewählten Synchronisierungsdomäne bereitgestellt wird, womit diese sich im Netzwerk weiterverbreiten kann und durch erfindungsgemäß implementierte Vorrichtungen wieder in eine gegenüber den eingeschränkten Vorrichtungen zusätzliche Synchronisierungsdomäne umgesetzt werden kann. Diese beiden Vorrichtungen können zusammen eine Zeit-Brücke, Clock-Br