CN102118266A - 工业以太网双链路冗余技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业以太网双链路冗余的一种技术，用于工业以太网设备间稳定、健壮的通信。主要包括以下步骤：在主控交换设备中预设备份链路相对应的端口，并禁用；一旦故障发生时如链路中断，故障相邻的交换机节点或端口上会通过中断立刻检测到链路变化，并立刻向主控交换机发送链路变化(RLC)报文；当主控交换机一旦收到链路变化(RLC)报文，就启用备份链路相对应的端口。
Description
所属技术领域
本实用技术涉及一种工业以太网双链路冗余技术，为链路冗余提供一种快速自愈方法。
背景技术
随着交换技术在网络中的普遍应用，保证各种网络终端包括服务器在内的设备间正常通信成为一项重要的任务，在骨干网设备连接中，单一链路的连接很容易实现，但一个简单的故障就会造成网络的中断，绝大多数情况下我们在交换网络中采用交换设备之间多条链路连接，形成冗余链路来保证线路上的单点故障不会影响正常网络通信。
通常构建冗余网络的方式主要有两种，一种是遗传了传统以太网的冗余自愈方式，如STP、RSTP、TRUNKING；另一种是专门针对工业自动化实时可靠性而从传统以太网变异出的厂家私有环路冗余协议。
但交换机的基本工作原理导致了这样的设计会在交换网络中产生严重的广播风暴、多帧复制、地址表的不稳定等问题，另一方面冗余自愈时间达不到工业应用的标准。本章将介绍在交换网络中既能保证冗余链路提供链路备份，又能够快速自愈，同时避免产生上述问题的技术-工业以太网双链路冗余技术。
发明内容
在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题，但也导致了交换回路的产生，它会带来如下问题：
A.广播风暴
B.同一帧的多份拷贝
C.不稳定的MAC地址表
因此，在交换网络中必须有一个机制来阻止回路，而工业以太网双链路冗余技术的作用正在于此。
工业以太网双链路冗余技术是从机到主机报告链路管理的协议(RLC)，它在防止产生自循环的基础上提供路径冗余。为使以太网更好地工作，两个交换机之间只能有一条活动路径。网络环路的发生有多种原因，最常见的一种是故意生成的冗余，万一一个链路或交换机失败，会有另一个链路或交换机替代。
所以，工业以太网双链路冗余技术的主要思想就是当网络中存在备份链路时，只允许主链路激活，如果主链路因故障而被断开后，备用链路才会被打开。
本发明的技术方案如下：
(1)工业以太网双链路冗余技术基于以下几点：①有一个主控的边缘交换机(Switch Identifier)。这个交换机收集所有从交换机链路变化的信息。②每个环网有一个唯一的环网标识(Ring Identifier)。以识别是哪个环网的交换机发生链路变化。③每个交换机的端口有一个唯一的端口标识(Port Identifier)。对环网的配置进行管理需要。
收集从交换机链路变化信息的边缘交换机被称为主交换机。主控交换机处于边缘位置，它有主链路，也有备份链路，但它只激活主链路。主控交换机收集来自从交换机链路变化的信息，发现主链路因故障而被断开后，根据环网标识启用备份链路所指定的端口。
(2)网络中所有交换机链路变化能够发送链路变化(RLC)报文到主控交换机。这样，可以确认哪些链路中断，以启用对应的备份链路。链路变化(RLC)报文格式如图1所示。
主要字段解释如下：
(3)此方案的机制是通知报告-确认机制。链路变化(RLC)报文的处理如图2所示。主链路因故障而被断开后，从交换机就产生链路变化(RLC)报文，并且链路变化(RLC)报文信息(连接状态变化报文)只发送给主控交换机，主控交换机收到后，首先检测环网Id，然后找到此环网备份链路对应的端口，并且启用它，然后发送收到链路变化确认报文给从交换机，如果链路变化确认报文没有收到，从交换机就会定时发送链路变化(RLC)报文给主控交换机。
本工业以太网双链路冗余技术具有以下优点：
(1)通信流量开销小
链路变化(RLC)报文比较简洁、短小，减少了对交换机性能的消耗，并且链路变化(RLC)报文只向主控交换机发送一次，通信流量少，响应速度快。
(2)自愈速度快
一旦故障发生时如链路中断，故障相邻的交换机节点或端口上会通过中断立刻检测到链路变化，并立刻向主控交换机发送链路变化(RLC)报文，主控交换机接收到该报文则认为环处于故障状态，立刻启用备份链路对应的端口。
(3)不受环网拓扑结构的限制
环网可以任意连接，主要是要确定主控交换机和从交换机的关系，以及备份链路所对应的端口。
附图说明
图1是链路变化(RLC)报文图。
图2是链路变化(RLC)报文处理图。
Claims (4)
1.工业以太网双链路冗余技术，其特征在于：
a)有一个主控的边缘交换机来收集所有从交换机的链路变化的信息；
b)主控交换机事先已确定备份链路相对应的端口，并且此端口事先禁用；
c)一旦故障发生时如链路中断，故障相邻的交换机节点或端口上会通过中断立刻检测到链路变化，并立刻向主控交换机发送链路变化RLC报文。
d)当主控交换机一旦收到链路变化RLC报文，就启用备份链路相对应的端口，然后发送确认报文。
2.如权利要求1所述的链路变化的信息，其特征在于，步骤a)信息包括：Master Switch Id主控交换机标识，Ring Id环网标识，PortId端口标识，通过环网标识能找到备份链路相对应的端口。
3.如权利要求1所述的备份链路相对应的端口，其特征在于，步骤b)确定主控交换机后，事先确定备份链路对应的端口，并禁用。
4.如权利要求1所述的从交换机检测链路变化，其特征在于，步骤c)一旦从交换机检测到链路变化，就立刻向主控交换机发送链路变化RLC报文。
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| CN2011100216572A CN102118266A (zh) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | 工业以太网双链路冗余技术 |
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| CN (1) | CN102118266A (zh) |
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