Die Gigabit-Marke geknackt

Die Gigabit-Marke geknackt

Innerhalb eines Netzwerk-Zyklus wird jede Station mittels eines speziellen Frame (Poll Request) angesprochen und muss daraufhin mit einem Poll Response Frame antworten. Output-Daten werden im Poll Request und Input-Daten im Poll Response übertragen (Master-Slave-Prinzip). Zusätzlich werden Poll Response Frames als Broadcasts gesendet, so dass alle anderen Stationen diesen ebenfalls empfangen und verarbeiten können (Publisher-Subscriber-Prinzip); ein Umkopieren der Daten im Managing Node ist in diesem Fall nicht erforderlich, was sehr effiziente Systeme ermöglicht. Man spricht hier auch vom direkten oder echten Querverkehr.

In Poll Request und Poll Response werden zyklische Echtzeit-Daten übertragen, die asynchrone Kommunikation (etwa TCP/IP) findet in einem dafür reservierten Zeit-Slot, der vom Managing Node verwaltet wird, statt. Jede Station teilt im Poll Response mit, ob und wie viele asynchrone Frames zum Senden anstehen. Der Managing Node sammelt diese Information und gibt die asynchrone Sendeberechtigung mittels des Start of Asynchronous Frame an eine bestimmte Station. Innerhalb eines Netzwerk-Zyklus ist Platz reserviert für einen vollständigen asynchronen Frame, dies kann ein beliebiger Ethernet Frame sein.

100 Mbps kontra Gigabit

Die erzielbare, kleinstmögliche Zykluszeit bei Gigabit Powerlink ergibt sich aus der gegebenen Konfiguration, das heißt, aus der Anzahl der vorhandenen Stationen und ihrem Datenaufkommen sowie aus den Signallaufzeiten aufgrund der Netzwerk-Topologie. Es ergeben sich drei Fälle, die zu betrachten sind:

Fall 1: Die vom Managing Node gesendeten Frames bestimmen die Zykluszeit

Fall 2: Die von den Controlled Nodes gesendeten Frames bestimmen die Zykluszeit

Fall 3: Die Signallaufzeit des Controlled Node mit der längsten Laufzeit bestimmt die Zykluszeit.

Drei praxisnahe Beispiele sollen die erzielbaren Zykluszeiten der Gigabit-Variante im Vergleich mit der 100-MbPs-Veriante verdeutlichen:

Beispiel 1: Ein kleineres Netzwerk mit 10 Stationen; jeweils 36 Byte Input und 36 Byte Output. Die asynchrone Bandbreite beträgt 300 Byte je Zyklus.

Resultierende Zykluszeiten: 100 Mbps: 200 μs – Gigabit: 22 μs

Beispiel 2: ein mittleres Netzwerk mit 30 Stationen; jeweils 36 Byte Input und 36 Byte Output. Die asynchrone Bandbreite beträgt 300 Byte je Zyklus.

Resultierende Zykluszeiten: 100 Mbps: 533 μs – Gigabit: 36 μs

Beispiel 3: Ein großes Netzwerk mit 120 Stationen; jeweils 150 Byte Input und 100 Byte Output. Die asynchrone Bandbreite beträgt 300 Byte je Zyklus.

Resultierende Zykluszeiten: 100 Mbps: 3800 μs – Gigabit: 200 μs

1. Die Gigabit-Marke geknackt
2. Die Gigabit-Marke geknackt
3. Die Gigabit-Marke geknackt
4. Powerlink für Gigabit Ethernet