CN102857377B - 一种列车网络在线拓扑自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车网络在线拓扑自动生成方法，该方法主要包括：通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息；基于每一管理型设备获取的邻居设备的拓扑信息，获取整个列车网络的拓扑信息。由于本发明提供的方法中，列车网络中管理型设备之间在获取其邻居设备的拓扑信息时，是基于广播报文的方式，即通过发送——接收广播报文来获取邻居设备的拓扑信息，而广播报文能够被非管理型设备进行转发，从而本发明在基于每一管理型设备的邻居设备的拓扑信息，获取整个列车网络的拓扑信息时，能够获取通过非管理型设备连接的设备的拓扑信息，可见，本发明实现了能够发现比较完整的列车网络在线拓扑的目的。

Description

一种列车网络在线拓扑自动生成方法

技术领域

本发明属于列车网络管理技术领域，尤其涉及一种列车网络在线拓扑自动生成方法。

背景技术

列车通信网络（TCN，Train Communication Network）简称列车网络，是列车的重要组成部分，是现代列车的核心技术之一。

在列车通信网络中，涉及到的网络设备分为管理型设备和非管理型设备，其中，管理型设备包括GWM（Gateway Module，网关模块）、VCM（VehicleControl Module，列车控制模块）、ERM（Event Record Module，事件记录模块）、IDD(Intelligence Display Device，智能显示器)、I/O（Input/Output，输入/输出）模块、管理型交换机、无线设备等，非管理型设备包括非管理型交换机和中继器。网络维护人员为了对列车通信网络进行网络管理，需要对整个网络的拓扑结构有整体上的了解和认识，因此如何在线发现上述设备以及上述设备之间的拓扑结构，显得尤为重要。更进一步地，列车网络在线拓扑发现是进行网络故障定位、故障分析、性能管理和配置管理的基础，是列车网络管理的一个重要组成部分。

目前，列车网络在线拓扑发现比较常见的方法为基于LLDP（Link LayerDiscovery Protocol，链路层发现协议）的方法，其原理为：列车网络中每一管理型设备将自己的信息封装成LLDP报文向邻居设备发送，之后，列车网络中的管理型设备接收邻居设备发送的LLDP报文并存储；在此基础上，以列车网络中某一管理型设备为种子节点，根据种子节点的信息获取其邻居设备的信息并记录，然后以每个获取的邻居设备为新的种子节点获取其邻居设备的信息，如此反复，直至获取整个列车通信网络的拓扑信息。但该方法存在如下缺点：由于LLDP报文为多播报文，有些非管理型设备（例如非管理型交换机）不会转发该类型的报文，从而导致某些管理型设备无法接受及存储其通过上述非管理型设备连接的邻居管理型设备的信息，进而导致无法发现完整的列车网络在线拓扑信息。因此，如何发现比较完整的列车网络在线拓扑，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种列车网络在线拓扑自动生成方法，以克服上述问题，发现比较完整的列车网络在线拓扑。

为解决上述问题，本发明实施例提供如下技术方案：

一种列车网络在线拓扑自动生成方法，包括：

通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息并存储，其中，某一管理型设备的邻居设备为与所述某一管理型设备直接连接的管理型设备或通过非管理型设备与所述某一管理型设备连接的管理型设备；

选取所述列车网络中任意一个管理型设备作为种子设备；

依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息；

判断是否已获取整个列车网络的拓扑信息；

若判断结果为未获取整个列车网络的拓扑信息，则将所述种子设备的每一邻居设备作为新的种子设备替换原种子设备，之后，转至执行步骤：依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息；若判断结果为已获取整个列车网络的拓扑信息，则结束。

优选的，所述通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息并存储具体包括：

列车网络中每一管理型设备分别将自己的拓扑信息以广播报文的方式发送给自己的邻居设备；

所述每一管理型设备接收其邻居设备发送的包括自身拓扑信息的广播报文，并对所述广播报文以列表的形式进行存储，形成邻居设备信息列表。

优选的，所述列车网络中每一管理型设备的拓扑信息包括介质访问控制MAC地址、互联网协议IP地址、设备类型和本地端口。

优选的，所述选取所述列车网络中任意一个管理型设备作为种子设备具体为：网络管理软件接收来自列车网络中与所述网络管理软件所在设备直接相邻的管理型设备的广播报文，并选取发送该广播报文的管理型设备为种子设备。

优选的，所述依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息具体为:

网络管理软件根据所述种子设备的拓扑信息中的MAC地址获取所述种子设备的邻居设备信息列表，并根据所述邻居设备信息列表获取其中所有邻居设备的拓扑信息。

由于本发明实施例提供的列车网络在线拓扑自动生成方法中，列车网络中管理型设备之间在获取其邻居设备的拓扑信息时，是基于广播报文的方式，即通过发送——接收广播报文来获取邻居设备的拓扑信息，而广播报文能够被非管理型设备进行转发，从而通过非管理型设备连接的管理型设备之间在向对方发送广播报文时，所述广播报文能够通过非管理型设备的中转被对方接收并存储，故本发明在基于每一管理型设备获取的邻居设备的拓扑信息，来获取整个列车网络的拓扑信息时，能够获取通过非管理型设备连接的邻居设备的拓扑信息，可见，本发明解决了上述问题，实现了能够发现比较完整的列车网络在线拓扑的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的列车网络在线拓扑自动生成方法的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的列车网络中设备获取邻居设备的拓扑信息的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的网络管理软件获取整个列车网络的拓扑信息的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种列车网络在线拓扑自动生成方法，请参见图1，所述方法包括如下步骤：

S1：通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息并存储，其中，某一管理型设备的邻居设备为与所述某一管理型设备直接连接的管理型设备或通过非管理型设备与所述某一管理型设备连接的管理型设备。

本实施例中，列车网络中的管理型设备对邻居设备的拓扑信息的存储具体采用邻居设备信息列表的形式，且上述邻居设备信息列表具体通过在列车网络的管理型设备之间发送——接收广播报文建立，请参见图2，上述步骤S1包括：

S11：列车网络中每一管理型设备分别将自己的拓扑信息以广播报文的方式发送给自己的邻居设备。

S12：所述每一管理型设备接收其邻居设备发送的包括自身拓扑信息的广播报文，并对所述广播报文以列表的形式进行存储，形成邻居设备信息列表。

更进一步地，本发明实施例中，列车网络中每一管理型设备的拓扑信息包括该设备的MAC（MediaAccess Control，介质访问控制）地址、IP地址、设备类型以及本地端口。列车网络中的每一管理型设备按照设定的频率，定时将自己的MAC地址、IP地址、设备类型和本地端口组成拓扑信息广播报文，并将所述广播报文发送给自己的邻居设备，其中，若管理型设备收到所述广播报文，则知道了发送广播报文的管理型设备的存在，并对所述广播报文进行存储，若非管理型设备收到所述广播报文，则将其转发至与该非管理型设备相连的管理型设备，这样每个管理型设备就获取了自己的邻居设备的拓扑信息。

在列车网络中每一管理型设备获取了其邻居设备的拓扑信息的基础上，可依据每一管理型设备获取的其邻居设备的拓扑信息，获取整个列车网络的拓扑信息。以下各步骤即是对获取整个列车网络拓扑信息的详细描述。本实施例中，对整个列车网络的拓扑信息的获取具体由网络管理软件实现，所述网络管理软件可以运行在PDA（Personal Digital Assistant，掌上电脑）、显示器或者PC（personal computer，个人计算机）等设备上。

S2：选取所述列车网络中任意一个管理型设备作为种子设备。

具体地，网络管理软件接收来自列车网络中与所述网络管理软件所在设备直接相邻的管理型设备的广播报文，并选取发送该广播报文的管理型设备为种子设备。

S3：依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息。

请参见图3，本发明中，网络管理软件与列车网络的管理型设备之间采用基于MAC地址的管理报文，通过依据列车网络中管理型设备的拓扑信息中的MAC地址获取该管理型设备的邻居设备的拓扑信息，进而获取整个列车网络的拓扑信息。

相应地，步骤S3的具体实现方式为：网络管理软件从接收的种子设备的广播报文中获取该种子设备的MAC地址，并根据所述种子设备的MAC地址获取所述种子设备的邻居设备信息列表，之后根据所述邻居设备信息列表获取其中所有邻居设备的拓扑信息。

S4：判断是否已获取整个列车网络的拓扑信息。

S5：若判断结果为未获取整个列车网络的拓扑信息，则将所述种子设备的每一邻居设备作为新的种子设备替换原种子设备，并转至S3；若判断结果为已获取整个列车网络的拓扑信息，则结束。

其中，本实施例中基于建立的邻居设备信息列表获取整个列车网络拓扑信息的的具体算法如下：

（1）获取列车网络中第一个管理型设备（种子设备）的信息。

a、网络管理软件接收来自列车网络中管理型设备的广播报文，以发送该广播报文的管理型设备作为种子设备、作为列车网络拓扑信息发现的起点，并从上述广播报文中获取该种子设备的MAC地址、IP地址、设备类型等信息。

b、将上述种子设备添加到扫描设备列表中，并将该种子设备的扫描标志位置为False。

本实施例中，对列车网络的拓扑信息的获取由网络管理软件对列车网络中的管理型设备实施“扫描”操作来实现。具体地，对列车网络中某一管理型设备M的扫描是指：获取管理型设备M的邻居设备列表，计算该邻居设备列表中邻居设备的个数，并逐一处理每个邻居设备。

其中，扫描设备列表具体存储在网络管理软件中，且网络管理软件为每一管理型设备配以一扫描标志位，所述扫描标志位共有两种状态：false和true。当扫描标志位为false时，表示该扫描标志位所属的管理型设备未经扫描，仍需进行后续的扫描操作；相反，当扫描标志位为true时，则表示该扫描标志位所属的管理型设备已被扫描或该设备为终端节点，无需扫描。

（2）循环扫描上述扫描设备列表中每一个需被扫描的管理型设备，直至得出整个列车网络的拓扑信息。

本实施例实现步骤（2）的具体过程为：

上述端口对即是由管理型设备N的本地端口和第i个邻居设备的本地端口组成的端口对。

上述算法中的步骤:如果nDevNumber等于当前扫描设备列表中管理型设备的数目，具体是对本发明提供的方法中步骤：判断是否已获取整个列车网络的拓扑信息的实现。若nDevNumber等于当前扫描设备列表中管理型设备的数目，则表示网络管理软件已获取整个列车网络的拓扑信息，结束扫描；否则若nDevNumber不等于当前扫描设备列表中管理型设备的数目，则表示未获取整个列车网络的拓扑信息，需继续对扫描设备列表中的管理型设备进行扫描。

上述算法通过对扫描设备列表以及对扫描设备列表中每一管理型设备的扫描标志位的应用，实现了本发明的方法中对列车网络中管理型设备的拓扑信息的循环获取。即更具体地，对管理型设备N扫描过程中，管理型设备N的邻居设备的扫描标志位被置为为false，且将该邻居设备添加至扫描设备列表中，实现了本发明方法中的步骤：将所述种子设备的每一邻居设备作为新的种子设备替换原种子设备。

由于本发明实施例提供的列车网络在线拓扑自动生成方法中，列车网络中管理型设备之间在获取其邻居设备的拓扑信息时，是基于广播报文的方式，即通过发送——接收广播报文来获取邻居设备的拓扑信息，而广播报文能够被非管理型设备进行转发，从而通过非管理型设备连接的管理型设备之间在向对方发送广播报文时，所述广播报文能够通过非管理型设备的中转被对方接收并存储，故本发明在基于每一管理型设备获取的邻居设备的拓扑信息，来获取整个列车网络的拓扑信息时，能够获取通过非管理型设备连接的邻居设备的拓扑信息，可见，本发明解决了上述问题，实现了能够发现比较完整的列车网络在线拓扑的目的。

此处，需要说明的是，现有技术的网络拓扑结构的自动发现中存在基于管理型设备的IP地址获取该管理型设备的邻居设备的信息，最终获取整个列车网络的拓扑信息的方法，但该方法在列车网络中管理型设备存在IP地址冲突时，无法获取正确的拓扑信息。而本发明的网络管理软件与管理型设备之间采用基于MAC地址的管理报文，通过管理型设备的MAC地址获取与该管理型设备的邻居设备的信息，进而获取整个列车网络的拓扑信息，从而本发明在IP地址冲突的情况下，也能发现正确的拓扑信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种列车网络在线拓扑自动生成方法，其特征在于，包括：

通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息并存储，其中，某一管理型设备的邻居设备为与所述某一管理型设备直接连接的管理型设备或通过非管理型设备与所述某一管理型设备连接的管理型设备；

选取所述列车网络中任意一个管理型设备作为种子设备；

依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息；

判断是否已获取整个列车网络的拓扑信息；

若判断结果为未获取整个列车网络的拓扑信息，则将所述种子设备的每一邻居设备作为新的种子设备替换原种子设备，之后，转至执行步骤：依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息；若判断结果为已获取整个列车网络的拓扑信息，则结束；

其中，所述通过广播报文的方式，列车网络中每一管理型设备分别获取自己所有邻居设备的拓扑信息并存储具体包括：

列车网络中每一管理型设备分别将自己的拓扑信息以广播报文的方式发送给自己的邻居设备；

所述每一管理型设备接收其邻居设备发送的包括自身拓扑信息的广播报文，并对所述广播报文以列表的形式进行存储，形成邻居设备信息列表；

其中，若管理型设备收到所述广播报文，则知道了发送所述广播报文的管理型设备的存在，并对所述广播报文进行存储，若非管理型设备收到所述广播报文，则将其转发至与该非管理型设备相连的管理型设备，这样每个管理型设备就获取了自己的邻居设备的拓扑信息。

2.根据权利要求1所述的列车网络在线拓扑自动生成方法，其特征在于，所述列车网络中每一管理型设备的拓扑信息包括介质访问控制MAC地址、互联网协议IP地址、设备类型和本地端口。

3.根据权利要求2所述的列车网络在线拓扑自动生成方法，其特征在于，所述选取所述列车网络中任意一个管理型设备作为种子设备具体为：网络管理软件接收来自列车网络中与所述网络管理软件所在设备直接相邻的管理型设备的广播报文，并选取发送该广播报文的管理型设备为种子设备。

4.根据权利要求3所述的列车网络在线拓扑自动生成方法，其特征在于，所述依据所述种子设备的拓扑信息获取所述种子设备的所有邻居设备的拓扑信息具体为:

网络管理软件根据所述种子设备的拓扑信息中的MAC地址获取所述种子设备的邻居设备信息列表，并根据所述邻居设备信息列表获取其中所有邻居设备的拓扑信息。