Beispiel - Udo Matthias Munz

Kapitel 6
Rechnerkommunikation
Dezentralisierung
Grundlagen
Standardisierung
Netzkoppeleinrichtungen
Standardnetze
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Pressespiegel
Internet aus dem Orbit
Der Satellitenbetreiber Eutelsat und das
norwegische Unternehmen Nera
Broadband planen ein Pilotprojekt für eine
Satelliten-Infrastruktur mit Rückkanal für
Hochgeschwindigkeitszugänge zum
Internet.
Microsofts
Superserver im
Anmarsch
Erste Bluetooth-Lösung zur Druckeranbindung
Schluss mit Kabelsalat dank Bluetooth
Größter Linux-Cluster
der Welt
Während die meisten Fachleute bei Linux
zuerst an kleinere Webserver denken,
etabliert...
Wettlauf um Notebooks
mit Funk-LAN
Ethernet mit 10 Gigabit/s
macht (langsam)
Fortschritte
Anfang dieses Jahres begann die
Entwicklung von Ethernet mit einer
Datenrate von 10 Gigabit/s –
inzwischen macht der
Standardisierungsprozess unter der
Ägide der IEEE-Taskforce 802.3ae und
der 10-Gigabit Ethernet Alliance
langsam Fortschritte...
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Dezentralisierung
Leitebene
Betriebsebene
Zellenebene
Steuerungsebene
Datenbank
Feld-/ Aktor-/ Sensorebene
= Kommunikationsbedürfnisse
Kommerzielle
Datenverarbeitung
Produktionsleitrechner
Zellenrechner
Steuerungen,
Betriebsdatenerfassung
Aktoren, Sensoren
Antriebe
Geschäftsführung, Controlling,
Ein-/Verkauf, Personalwesen,
Produktionsplanung und
steuerung, Produktentwicklung
Überwachung der
Auftragsdurchführung,
Materialflusskoordination,
Maschinenbelegungsplanung
Steuerdatenverteilung,
Koordination der Zellenkomponenten,Betriebsdatenerfassung
Ablaufsteuerung,
Bahnerzeugung,
Fehlerdiagnose
Messen und Stellen von
Prozessgrößen
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Dezentralisierung
Zentrale Datenverarbeitungsorganisation
Personalabteilung
Ein-/ Verkauf
Terminals
Terminals
DV-Abteilung/Rechenzentrum
Großrechner
Konstruktionsabteilung
Anschlussleitungen (V.24 o.ä.)
CAD-
Terminals
Zentraldrucker
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Dezentralisierung
Personalabteilung
Arbeitsplatzrechner
Abteilungsdrucker
dezentrale DV-Organisation
Ein-/ Verkauf
Arbeitsplatzrechner
Abteilungsdrucker
Kommunikationsnetz (z.B. Ethernet)
Konstruktionsabteilung
Grafik-Workstations
Abteilungs-
Plotter
Abteilungsdrucker
Seite 6.5

Dezentralisierung
Dezentralisierung
Lastenverbund mehrere gleichartige Rechner
Teilaufgaben gleichzeitig lösen
Verfügbarkeitsverbund Hardware-Redundanz
Ausfallsicherheit
Funktionsverbund spezielle Peripherie einmal für alle
gemeinsame Nutzung der Peripherie
Datenverbund zentrale Datenhaltung bzw. koordinierte
dezentrale Datenhaltung
gemeinsame Nutzung der Dokumente
effizienter Austausch
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Grundlagen
Unternehmensleitung
Produktion
Einzelprozess
Netzklassen
Betriebsebene
Leitebene
Zellebene
Steuerungsebene
Aktor-Sensor-Ebene
WAN
LAN
Feldbusse
Maschinenbusse
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Grundlagen
Anwendungsdienst "Drucken"
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Grundlagen
Benutzer
drucken (Datei)
"Papier nachlegen"
"Druck beendet"
Protokoll zum Dienst "Drucken"
Meldung
Meldung
Rechner Drucker
Datei
Zerlegen in Pakete
D A T E I
Anfrage, ob Drucker bereit
1. Paket senden
D
2. Paket senden
A
Fehler melden
2. Paket erneut senden
A
5.Paket senden
Abschluß melden
I
"prüft Anfrage"
Bestätigen
"druckt"
Bestätigen
Papierende
Bestätigen
Bestätigen
"Papierende"
"druckt"
"druckt"
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Grundlagen
Twisted pair:
Kupferdraht
Koaxial:
Kunststoffmantel
Kommunikationsmedien
Kupferdraht
Isolator
Drahtgeflecht
Kunststoffmantel
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Grundlagen
Lichtwellenleiter:
Kern
Mantel
Glasfaser
Kommunikationsmedien
äußerer Kunststoffmantel
Lichtstrahl
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Grundlagen
Ring
Bus
Baum
Topologien
Stern
vermaschtes
Netz
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Grundlagen
Master-Slave-Verfahren (Polling)
Zugriffsverfahren
– eine ausgezeichnete aktive Station ("Master")
– restliche Teilnehmer passiv ("Slaves")
– Master fragt Slaves in bestimmter Reihenfolge ab ("Polling")
– Slaves dürfen nur nach Aufforderung durch Master Daten senden
Bus
Master
Quittung (mit Daten des Slaves)
Anfrage (eventuell mit Daten an Slave)
Slave 1,..., n
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Grundlagen
Zugriffsverfahren
CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect,
– Medium beobachten; senden wenn frei; bei Kollision Rückzug;
Sendeversuche bis erfolgreich gesendet wurde
– + schnell bis ca. 10% der Gesamtkapazität
- ab 35 % Auslastung starker Leistungseinbruch
– Reaktionszeit nicht deterministisch
Bus
Kollision
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Grundlagen
Token Ring
Zugriffsverfahren
– physikalische Ringstruktur, Token immer an Nachfolger
– Ausfall einer Station kann ganzes System lahmlegen
– Zugriffszeit abhängig von Teilnehmerzahl
– Reaktionszeit ist deterministisch
Ring
Token
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Grundlagen
Token passing (Token Bus)
Zugriffsverfahren
– Festlegung der Stationsreihenfolge am Bus ergibt logischen Ring
– Buszugriffsrecht (TOKEN) wird reihum weitergegeben
– Station mit Token setzt Nachricht(en) ab und gibt Token weiter
– Auch bei hoher Last kein Leistungseinbruch
– Reaktionszeit ist deterministisch
1 2
Bus logischer Ring
physikalischer Bus
3
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Standardisierung
Schicht 7
Schicht 6
Schicht 5
Schicht 4
Schicht 3
Schicht 2
Schicht 1
Das ISO/OSI-Basisreferenzmodell
A
Darstellung Darstellung
B
Sitzung
Transport
Vermittlung
10111111010010110
Start Adresse Sicherung
Bitübertragung
Anwendungsschicht
– Modell zur Strukturierung offener Kommunikationssysteme
– Rahmen zur Einordnung vorhandener und zur Entwicklung neuer
Protokolle und Schnittstellen für die Kommunikation
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Anwendung 1
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Komm.steuerschicht
Transportschicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
physikalische
Schicht
Protokolltransformation
Anwendungsprotokoll
Präsentationsprotokoll
Sitzungsprotokoll
Transportprotokoll
Sicherungsschicht
physikalische
Schicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
physikalische
Schicht
Anwendung 2
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Komm.steuerschicht
Transportschicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
physikalische
Schicht
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Netzkoppeleinrichtungen
7. Anwendungsschicht
6. Darstellungsschicht
5. Kommunikationssteuerungsschicht
4. Transportschicht
3. Vermittlungsschicht
2. Sicherungsschicht
1. Physikalische Schicht
Inter Networking Units
Medium Access Control
Logical Link Control
Schicht N-Gateway
Router
Bridge
Repeater
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Standardnetze
Sprache
Bild
Daten
ISDN = Integrated Services Digital Network
ISDN
◆ Übergang zum digitalen Telefon
◆ Einheitliche Schnittstelle für verschiedene Anwendungsdienste
◆ WAN 1989 in Dienst gestellt
◆ Datenrate: 64 KBit/s bei Nutzung vorhandener Infrastruktur
Telefon
Telefax
Rechner
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TAE-Dose
ADSL = Asymmetrical Digital Subscriber Line
◆ asymmetrische digitale Teilnehmeranschlußleitung
◆ Hochgeschwindigkeitsanbindung über Kupferleitung
◆ Datenrate: ADSL bis zu 9 MBit/s realisierbar
Splitter ISDN Telefonanlage Fax
ADSL- Modem
PC
VDSL bis zu 52 MBit/s realisierbar
Telefon
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Standardnetze
Ethernet
◆ Topologie: Bus
◆ Medium: verdrilltes Kupfer
◆ Zugriffsverfahren: CSMA/CD
◆ Datenrate: bis 1000 MBit/s
◆ Einsatzgebiet: Bürokommunikation
◆ Normung: gemäß IEEE 802.3
Netzwerkkarte
Hub / Switch
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Standardnetze
Anforderungen an Feldbusse:
Process Field Bus = PROFIBUS
⇒ schnelle Antwortzeiten
⇒ preisgünstige Lösungen
⇒ Standards
⇒ Echtzeitfähigkeit
◆ Topologie: Bus
◆ Medium: Twisted Pair, Glasfaser
◆ bis 122 Teilnehmer
◆ bis 4,8 km Leitungslänge
◆ standardisiert nach DIN 19245
◆ Datenrate bis 12 MBit/s
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Standardnetze
Controller Area Network = CAN
◆ low-cost Feldbus für verteilte, zeitkritische Anwendungen
◆ hohe Zuverlässigkeit
◆ Architektur: Multimaster CSMA/CR (Collision Resolve)
nachrichtenorientiert
◆ Datenrate: 10 kBit/s - 1Mbit/s
◆ Netzausdehnung: 40m bis 1000 m
◆ Knoten: unbegrenzt
◆ Fehlerbehandlung: Erkennung, Korrektur
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Standardnetze
Aktor/Sensor Interface (ASI)
◆ Aufwandsarmes, schnelles Bussystem für den untersten Feldbereich
◆ Vernetzung binärer Sensoren und Aktoren in der Maschine
◆ Topologie: Bus / Baum
◆ Medium: eine gemeinsame Zweidrahtleitung
für Energie und Daten
◆ Leitungslänge: bis 100m
◆ Zugriffsverfahren: Master/Slave
◆ Stationen: 1 Master, bis zu 31 Slaves
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