[發明專利]一種環形通信網絡增減從節點的方法、裝置及系統有效

申請號：	201410007128.0	申請日：	2014-01-07
公開（公告）號：	CN104767664B	公開（公告）日：	2018-01-12
發明（設計）人：	姚詹圖;周朝陽	申請（專利權）人：	維諦技術有限公司
主分類號：	H04L12/437	分類號：	H04L12/437
代理公司：	北京同達信恒知識產權代理有限公司11291	代理人：	黃志華
地址：	518055 廣東省深圳市***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種環形通信網絡增減節點方法裝置系統
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及通信技術，尤其涉及一種環形通信網絡增減從節點的方法、裝置及系統。

背景技術

在用于關鍵任務應用的工業通信系統中，由于可用性和可靠性是關鍵問題，因此，通信網絡冗余是要求高可用性的工業通信系統的重要特征。相對于并行冗余協議之類的冗余方案，環形拓撲能提供更低成本的技術方案。在環形網絡中，每個節點具有連接到兩個相鄰節點的兩個通信端口，因此該環形網絡可以在任一或兩個方向上操作從而提供抵御鏈路故障的彈性。

然而，在某些工業應用中，例如不間斷電源，除了要求高可用性和高通信效率以外，還要求在系統運行過程中可隨意的增減節點，以方便故障排除或更換新節點。在增減節點的過程中，要求通信系統的性能不能降低，包括不丟包、同步性能不下降、通信效率不降低。

環形通信網絡是一個封閉結構，在系統運行過程中增減從節點，將破壞這種環形結構，對現有使用環形拓撲的實時以太網而言，是個巨大的挑戰。例如EtherCAT，它的通信效率很高，當斷開環路其中一根網線時，其不可避免的將丟失至少一個通信周期的數據；在某種情況下，如斷開網線位置正好是主節點與從節點的連接處時，會導致通信周期增加一倍，極大的降低了通信效率；

另外，主節點如何在運行過程中識別新加入的節點也是一個難題。高度可用、無縫冗余的環形通信網絡（High-availability Seamless Redundancy，HSR）可以解決數據包丟失的問題，但環形通信網絡的轉發機制使得其通信效率較為低下，因為每個節點在接收數據包時都需要先判斷該數據包的類型以決定是轉發還是讓數據包就此停住，在100Mbit/s的以太網速率下，數據包經過每個節點的延遲時間至少在2us以上，當節點較多時，通信周期將隨之變長直至難以接受，因此環形通信網絡只適用于變電站自動化等應用場合，而對實時性要求較高的應用則無能為力，同樣的，對于如何在運行過程中識別新加入的節點，HSR也沒有提出相應的方法。

目前，還沒有合適的增減節點的方法適用于用于關鍵任務應用的工業通信系統的場景。

發明內容

本發明實施例提供一種環形通信網絡增減從節點的方法、裝置及系統，以實現在故障排除或更換新節點時，通信系統的性能不降低。

一種環形通信網絡增減從節點的方法，所述環形通信網絡在初始化時，主節點對順序連接的各網絡節點進行順序編碼，建立所有網絡節點的網絡標識和邏輯標識的對應關系；所述方法包括：

主節點依據接收的所有從節點的反饋幀中被修改的反饋幀，確定待加入的從節點加入網絡的位置，所述待加入的從節點在轉發其他從節點的反饋幀時，修改所述反饋幀；

主節點依據確定的所述位置，修改所述對應關系；

主節點向所述待加入的從節點發送攜帶有網絡標識的編碼幀，指示所述待加入的從節點將自身的網絡標識修改為所述編碼幀中攜帶的網絡標識并發送反饋幀，所述編碼幀中攜帶的網絡標識是主節點從修改后的所述對應關系中獲取的。

待加入的從節點在轉發其他從節點的反饋幀時，修改所述反饋幀，并

指示主節點依據接收的所有從節點的反饋幀中被修改的反饋幀，確定所述待加入的從節點加入網絡的位置，并修改所述對應關系；

所述待加入的從節點接收主節點發送的攜帶有網絡標識的編碼幀，將自身的網絡標識修改為所述編碼幀中攜帶的網絡標識，并向主節點發送反饋幀，所述編碼幀中攜帶的網絡標識是主節點從修改后的對應關系中獲取的。

一種環形通信網絡中的主節點，所述主節點包括：

對應關系建立單元，用于在所述環形通信網絡初始化時，對順序連接的各網絡節點進行順序編碼，建立所有網絡節點的網絡標識和邏輯標識的對應關系；