Definition und Struktur:
Ein Frame (Rahmen) ist die Grundeinheit der Datenübertragung auf der Sicherungsschicht (Layer 2) in vielen Kommunikationsnetzwerken, insbesondere in Ethernet-basierten Systemen und Feldbussen. Es handelt sich um ein strukturiertes Datenpaket, das alle notwendigen Informationen für die Übertragung von Daten zwischen zwei angeschlossenen Geräten enthält.
Ein Frame besteht typischerweise aus mehreren Abschnitten:
- Header: Enthält Steuerinformationen wie Absender- und Empfängeradressen (z.B. MAC-Adressen bei Ethernet), Protokollinformationen, Frame-Länge.
- Nutzdaten (Payload): Die eigentlichen Daten, die übertragen werden sollen (z.B. SPS-Variablen, Messwerte, Steuerbefehle).
- Trailer/Prüfsumme (Frame Check Sequence – FCS): Enthält eine Prüfsumme (z.B. CRC), die zur Fehlererkennung am Empfänger dient.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Frames sind die Bausteine, über die Informationen in industriellen Kommunikationsnetzwerken transportiert werden:
- Ethernet und Industrial Ethernet: Ethernet-Frames sind die primären Einheiten für den Datenaustausch in Protokollen wie PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP oder Modbus/TCP. Die effiziente Verarbeitung von Frames ist entscheidend für die Echtzeitfähigkeit.
- Feldbusse: Auch viele klassische Feldbusse übertragen ihre Daten in Frames oder Telegrammen, die ähnliche Strukturen aufweisen.
- Kommunikationsmanagement: Das korrekte Formatieren, Senden und Empfangen von Frames ist grundlegend für die Funktion jeder Netzwerkverbindung.
- Fehlererkennung: Die im Trailer enthaltene Prüfsumme ist entscheidend für die Erkennung von Übertragungsfehlern, die durch Störungen in der Industrieumgebung entstehen können.
- Diagnose: Probleme auf Frame-Ebene (z.B. beschädigte Frames, verlorene Frames) sind wichtige Diagnoseinformationen für die Fehlersuche.
Die Größe und Struktur eines Frames sind durch die jeweiligen Netzwerkstandards (z.B. IEEE 802.3 für Ethernet) definiert. Die Kenntnis der Frame-Struktur ist für Netzwerkexperten und bei der Fehlersuche auf niedriger Ebene relevant.
→ Siehe auch: Ethernet, Industrial Ethernet, Feldbus, CRC, Kommunikation, Datenübertragung
