[實用新型]一種以太環網快速自愈裝置及設備

有效

• 申請號: 201020119818.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN201663607U
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 徐連香;周勇達;陳茂軍
• 申請（專利權）人: 上海埃德電子股份有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/42;H04L12/26
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本實用新型涉及一種以太網環形組網鏈路故障快速自愈裝置及設備，屬于以太環網保護技術領域。

背景技術

隨著我國數字化變電站自動化系統的蓬勃發展，以太網設備的應用有著越來越廣泛的需求。這些設備組成的網絡是連接站內各種智能電子設備的紐帶，是數字化變電站自動化系統的命脈，其可靠性是系統可用性的重要決定因素。

由于長距離組網應用的需求，在數字化變電站中通常可見使用光纖互連的環形拓撲結構網絡。例如風電站的監控和管理，站間距離非常長，采用環形拓撲可使布線最為經濟。但是，普通環網在其中某個節點或鏈路發生故障時即會造成通信中斷，可靠性較差。而具有快速自愈功能的以太環網可大幅提高通信網絡的可靠性，滿足變電站系統對網絡可靠性的要求。

由于以太網交換機組成環網后，如果存在二層環路，會造成數據包在網絡中循環轉發，導致交換機不堪重負，網絡癱瘓。快速生成樹協議(RSTP)是一種能阻塞網絡冗余來達到消除網絡二層環路目的的協議，通過網橋控制協議包的交換，將網絡配置成邏輯上不成環的樹狀拓撲結構。在這種結構的網絡中，任意兩個通信終端只有一條有效路徑，其余的路徑作為冗余備份路徑，邏輯上的連接處于斷開狀態。在物理拓撲發生變化時，網絡重新計算生成樹配置，調整相關交換機的端口狀態，例如接通處于斷開狀態的備份路徑，同時還要更新各臺交換機中的轉發地址表。原理上，這種協議具有通用性，適用于任意物理拓撲結構的網絡。對于環網拓撲，RSTP算法過于復雜，使環網的自愈速度較慢，一旦環網中的通信鏈路發生故障，大量的數據包會由于鏈路倒換遲緩而丟失，因此一般無法滿足數字化變電站自動化系統對網絡可靠性的要求。

為了解決以太環網快速自愈的問題，一種快速環網保護協議(RRPP)被用于以太環網中，防止二層環路，當以太環網上的一條通信鏈路斷開時，迅速啟用備份鏈路以恢復環網上各個節點之間的通信。其故障檢測主要通過告警機制和輪詢機制實現，當環網中的主節點檢測到鏈路故障時，釋放其副端口使其能夠收發業務報文，同時發送轉發地址表更新報文。當故障恢復時，曾發生故障的節點臨時阻塞故障端口，但能透傳協議報文，主節點檢測到自己發送的協議報文后阻塞副端口，并發送報文通知其他節點打開臨時阻塞端口，刷新轉發地址表。這種故障自愈方式提供了較完善的環網故障自愈功能，能在較短時間內將備份鏈路倒換到工作狀態。而其故障恢復倒換機制較為繁瑣，其間還存在短暫的兩處斷環狀態，這樣，故障恢復時也會造成數據包丟失。另外，這種故障自愈方式在某條鏈路由于工作條件惡劣而頻繁發生故障時，會發生網絡拓撲狀態來回變換的現象，影響網絡的穩定，從而降低了環網的可靠性。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種高效的冗余阻塞和網絡自愈裝置及設備，既可滿足網絡快速自愈的需求，還能有效抵御同一處鏈路頻繁故障對網絡運行穩定性的破壞，盡可能地減少各種因素造成的數據包丟失，更好得適應數字化變電站自動化系統環形組網的應用需求。

為了達到上述目的，本實用新型的一個技術方案是提供了一種以太網環形組網鏈路故障快速自愈裝置，其特征在于，包括一個具有發信端口TP和備用端口BP的駐守節點設備和至少一個具有發信端口TP和監控端口MP的協同節點設備，駐守節點設備和各個協同節點設備之間通過將上述端口相連形成環，駐守節點的發信端口TP連接第一個協同節點的監控端口MP，第一個協同節點的發信端口TP連接下一個協同節點的監控端口MP，以此類推，最后一個協同節點的發信端口TP連接駐守節點的備用端口BP。

本實用新型另一個技術方案是提供了一種具有駐守節點和協同節點功能，并能在故障自愈時實現功能角色切換的以太環網快速自愈的設備，其特征在于，包括CPU模塊，CPU模塊通過以太網控制接口與以太網交換芯片相連，在CPU模塊內設有以太網控制管理單元、以太網數據收發單元和鏈路故障中斷處理單元，交換芯片提供n個端口。

本實用新型的技術方案引入中斷處理機制，能將數據鏈路的故障事件迅速通告CPU模塊，同時便于CPU處理程序快速地判斷處理，以最短的時間完成響應動作。

本實用新型中的協同節點只檢測監控端口的鏈路故障，這種方式比檢測兩個成環端口所需的時間少，有利于盡可能提高故障自愈速度。