Beitragstyp: FAQ, Beitrags-ID: 26484229, Beitragsdatum: 10.09.2007
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Welche Eigenschaften, Vorteile und Besonderheiten bietet das UDP-Protokoll?

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Beschreibung:
Das UDP-Protokoll wurde eingeführt, um Daten schnell und unkompliziert zu übertragen. Das UDP-Protokoll befindet sich auf Ebene 4 (Transport Layer) des ISO-OSI-Referenzmodells und setzt somit ebenfalls auf die IP-Schicht (Layer 3) auf. Der Empfänger der Daten wird also mit Hilfe von IP-Adressen adressiert. Das zu sendende Datenpaket wird nur durch minimale Verwaltungsinformationen vergrößert, so dass sich ein höher Datendurchsatz im Vergleich zu TCP/IP ergibt.


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Bild 01 - Einordnung in ISO-OSI Referenzmodell

Eigenschaften des UDP-Protokolls:
Das UDP-Protokoll stellt aufgrund der Forderung, dass Daten schnell übertragen werden, lediglich grundlegende Funktionen zur Verfügung. Somit können mit minimalem Aufwand Daten zwischen kommunizierenden Partnern ausgetauscht werden. Auf Sicherheitsmechanismen, wie sie bei TCP/IP vorhanden sind, wird dabei verzichtet. Das UDP-Protokoll ist verbindungslos und paketorientiert.


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Bild 02 - Aufbau eines UDP-Telegramms

Socket und Ports:
Auf Multitasking-Betriebssystemen können mehrere Prozesse gleichzeitig laufen, wobei jeder Prozess auch mehrere Dienste zur Verfügung stellen kann. Diese sollten separat adressierbar sein.
Aus diesem Grund werden sowohl beim TCP/IP- als auch beim UDP-Protokoll spezielle Schnittstellen für die Datenkommunikation definiert, die sogenannten Ports. Diese Erweiterung der Host-zu-Host- auf eine Prozess-zu-Prozess-Übertragung wird als Anwendungsmultiplexen und -demultiplexen bezeichnet.

Zusammen mit der IP-Adresse einer Station bilden die Portnummern (lokal und remote) einen sog. Socket, der als eindeutige Adresse des Anwenderprogramms im gesamten Netzwerk definiert ist. Mit einem Socket kann also ein beliebiger Dienst eines Prozesses auf einer Station innerhalb eines Netzwerkes adressiert werden.

Im SIMATIC Umfeld können auf einer CPU nicht mehrere "gleichzeitig" laufende Prozesse bzw. Anwenderprogramme erstellt werden. Dennoch können mehrere Kommunikationsaufträge gleichzeitig angestoßen werden. Damit auch hier eine eindeutige Adressierung möglich ist, muss eine Zuordnung über die Verbindungsprojektierung erfolgen. Kopplungsarten (in der SIMATIC Projektierung NetPro):
 

Kopplungsart Beschreibung
Spezifizierte UDP-Verbindung
(Punkt-zu-Punkt)
- lokaler Teilnehmer und Verbindungspartner sind fest projektiert
- der Verbindungspartner kann innerhalb oder außerhalb des STEP7 Projektes liegen
Unspezifizierte UDP-Verbindung 1) - nur der lokale Teilnehmer ist in der Verbindungsprojektierung festgelegt
- Adressierung des Partners erfolgt über Port und IP-Adresse bei Bausteinaufruf
Broadcast 1) - ein aktiver Teilnehmer sendet Daten an alle anderen Teilnehmer
Multicast 1) - ein aktiver Teilnehmer sendet Daten an eine fest projektierte Gruppe von Teilnehmern
 1) bei CPUs für offene Ethernetkommunikation nicht projektierbar

Leistungseckdaten und Mengengerüst des UDP-Protokolls:
 
Kriterium Leistungseckdaten zusätzlicher Hinweis
Definition RFC 768 Herstellerneutral
Übertragungsmedium Kabel, Lichtwellenleiter, Funk  
Übertragungsgeschwindigkeit abhängig von Netzphysik, bis zu 1 Gbit  
anschließbare Geräte und Zugriffsverfahren - Punkt-zu-Punkt
- Broadcast
- Multicast
zulässige Verfahren:
- CSMA/CD
- CSMA/CA
Quittierung Das Protokoll quittiert lediglich das erfolgreiche Senden der Daten in das Netz und nicht die Ankunft der Daten in der Zielstation. Das Anwenderprogramm muss für die Konsistenzsicherung und Datenaufbereitung sorgen  
Datenvolumen 1 - 2048 Byte  
Anzahl mögl. Verbindungen bis zu 16 pro S7-300 CP
bis zu 64 pro S7-400 CP
 

Vorteile des UDP-Protokolls:

  • sehr schnelle Datenübertragung
  • sehr flexibel, gut mit Fremdsystemen einsetzbar
  • routingfähig
  • Multicast / Broadcast fähig
  • geeignet für kleine bis mittlere Datenmengen (<= 2048 Byte)

Nachteile des UDP-Protokolls.

  • verlorene Datenpakete werden nicht neu gesendet
  • Datenpakete mit fehlerhafter Prüfsumme werden verworfen und nicht neu angefordert
  • Mehrfachzustellungen einzelner Pakete sind möglich
  • die Ankunftsreihenfolge der Pakete beim Empfänger kann nicht vorhergesagt werden
  • Daten werden paketorientiert übertragen (nicht streamorientiert)
  • Broadcast-Funktion nur in Senderichtung nutzbar

Hinweise:

  • Unter der BeitragsID 20983558 finden Sie ein komplettes Beispiel zu einer UDP-Multicast-Kommunikation.
  • Allgemeine Informationen zur Kommunikation über SIMATIC S7 finden Sie unter der BeitragsID 20982954.

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