[發明專利]冗余和非冗余幀的接收

有效

• 申請號: 200580038914.6
• 申請日: 2005-11-15
• 公開（公告）號: CN101057483A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 休伯特·基爾曼;達克費·朱
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H04L29/14
• 分類號: H04L29/14;H04B1/74;G06F11/20;H04L1/22;H04L12/413
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊生平;朱勝

技術領域

本發明涉及諸如交通工具控制、驅動控制或變電站自動化的應用中的 通信網絡領域。其出自根據權利要求1的前序的通過通信網絡中的接收設 備來接收幀的方法，所述通信網絡包括至少兩個用于傳輸冗余幀的物理鏈 路或者基本網絡。

背景技術

為了增加重要的數據網絡或者如交通工具控制、驅動控制或變電站自 動化等關鍵應用的可用性，需要冗余。基本上，冗余可以通過復制通信線 路例如電或光傳輸線路以及對應協議棧的至少物理層來提供。盡管復制信 息的發送通常不是直接實施的主要障礙，但是對復制信息的接收和處理可 要求特殊的設備。

通信標準IEC?61375規定了兩個物理上獨立的基本網絡，并引入了逐 幀冗余，其目的是改進可用性以使其能夠用于軌道交通工具，其中，發送 器同時通過兩個線路來發送冗余幀，而接收器主要通過一個線路來接收數 據而對另一個進行觀察。美國專利申請公開US?2003/0147377?A1將該原 理應用于冗余的交換式全雙工以太網類型的通信網絡中。為了過濾副本， 在兩個基本網絡上發送同樣的幀之前，發送器將標識符字段添加到幀中。 只有當幀的標識符先前沒有通過另一網絡被接收到時，即副本在鏈路層被 拒絕時，接收器才接受該幀。標識符是相繼幀的連續的幀號或序列計數器 值，所述幀號或序列計數器值在預定的計數之后從0重新開始，如IEEE標 準802.2所揭示的。給定的時間窗對接受幀的時間進行定界。為了保持標 準互聯網協議(IP)幀頭，優選地將序列計數器插入在凈荷和校驗序列之 間。

前面提到的方法在封閉環境中工作良好，其中，所有設備都被預期在 幀中插入序列計數器。然而，尤其是在變電站自動化區域中，第三方設備 和/或移動設備如工程用膝上型電腦經常只連接到兩個冗余線路中的一 個，且不具有由網絡中的大多數設備所使用的特定的冗余協議知識。在這 種情況下，接收器會遇到攜帶有序列計數器的幀和未攜帶有序列計數器的 幀。在這種情況下，接收器可將包括序列計數器并附加到前面的幀的字段 解釋為錯誤，或者將其作為填充而忽略掉。傳輸控制協議(TCP)和用戶 數據報協議(UDP)能夠處理這種情況，而其它協議實際上會拒絕該幀。 為避免這種情況，在任何數據通信之前，需要擴展的網絡和設備配置過程， 該過程針對每個設備來確定該設備是遵守還是不遵守冗余協議。另外，以 太網幀的普遍問題在于這樣的事實，即在某些情況下，沒有有關幀長度的 可靠信息。因此，將幀截短在某些情況下可能會得出正確的校驗和，從而 導致未檢測出的錯誤。

EP?854?610公開了一種以太網冗余方法，其無需進行用于交換測量 數據和控制命令的切換。該方法借助于數據標識符在接收設備的低層控制 部分將副本(即冗余幀)丟棄，但是并未提供對剝離了所述數據標識符的 單獨幀(singular?frames)的主動檢測。具體地，尋址到接收設備的單 獨傳輸數據存儲在緩存器部分的接收區域中。在檢查是否已通過冗余系統 的通信線路接收了同樣的數據的后續步驟中，沒有發現這樣的同樣的數 據，而單獨數據(singular?data)實際上被轉發到相應的接收隊列以及 上層應用。一些時間后，異常處理將從接收隊列中去除單獨數據，就此而 言，在預定的超時時段內將不會接收到副本。單獨數據的出現被當作異常 行為的罕見情況來處理，該方法固有地將單獨數據給上層應用來處理，甚 至不考慮在接收設備的低層控制部分去識別該單獨數據。

發明內容

因此，本發明的目的是，通過有限的配置或不進行配置，使發送設備 能夠連接到冗余通信網絡的兩個線路之一，并向接收設備發送幀，該接收 設備連接到兩個線路并準備好接收通過兩個線路所發送的冗余幀。該目的 通過根據權利要求1和11的接收幀的方法和用于數據幀的數據格式來實 現。根據從屬的專利權利要求，進一步的優選實施例是易于理解的。

根據本發明，接收設備對只通過一個線路傳輸的非冗余即單獨幀以及 通過兩個線路傳輸或者至少打算傳輸的復制即冗余幀進行辨別或區分。識 別為單獨幀、沒有其副本存在的任何幀被直接轉發以進一步處理。針對預 先已接收的副本，識別為冗余幀、根據某冗余協議來傳輸的任何幀在后續 被檢查。如果后者不是該情況，則冗余幀被識別為第一幀，并被轉發以進 一步處理。否則，冗余幀被識別為第二幀或晚到的幀并被忽略，盡管如此， 從其接收中可得到某些信息。因此，接收設備能夠通過通信網絡與實施特 定冗余協議的發送設備以及不遵守特定冗余協議的發送設備進行通信。