CN102957761B - 一种通信网络连接装置、通信地址分配方法及总线接入器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信网络连接装置、通信地址分配方法及总线接入器。其中一种通信网络连接装置，具有通信网络连接线以及多个通信节点，该通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线和地址分配线；所述收发数据线，用于传输数据信息；所述地址分配线具有供地址分配线与多个通信节点分别信号连接的连接部分，相邻的连接部分之间能产生相等的电气参数变化；所述通信节点，当其与地址分配线和收发数据线信号连接时，能够与收发数据线交换数据信息，并能够实现修改或检测地址分配线的电气参数的功能。

Description

一种通信网络连接装置、通信地址分配方法及总线接入器

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种通信地址分配方法、一种通信网络连接装置，以及一种总线接入器。

背景技术

现有的通信网络之中的通信节点一旦发生损坏往往不能快速地断开与网络连接线的连接，而是通过网络故障检测设备检测到网络通信发生故障时才会提醒使用者或维护人员维修网络，容易导致网络故障，甚至造成硬件损坏，因此，亟需一种能够在通信节点损坏时使得通信节点与网络连接线断开连接的总线接入器以及通信网络连接装置。

地址分配是任何信息交互的基础，终端的地址分配规则决定了上层应用的寻址方式，而地址分配错误则会导致整个系统的崩溃。目前，常规的通信系统通常采用静态地址配置或者动态地址分配的方式来管理地址，对于某些具有序列化特征的网络结构采用静态配置的方式而对于变化较快的网络结构采用动态分配的方式。然而，不论是采用静态配置的方式还是采用动态分配的方式都存在各自的缺点。具体而言，静态地址配置需要人为地或者提前地将地址写入，使得配置过程工作量极大或者显著增加系统投入前的生产成本，同时当网络中的设备损坏时，网络节点更换以及重新配置地址的操作复杂；常规的动态分配方式如果遇到节点故障时容易出现地址与终端间的对应关系发生变化，这使得某些需要地址与物理节点完全一一对应，而又需要自动化分配的应用难以实现。因此，亟需一种能够自动分配地址，并且在设备发生通信节点损坏、接入、断开等情况时，各通信节点的通信地址不发生变化的通信网络连接装置以及通信地址分配方法。

发明内容

本发明提供了一种通信网络连接装置、一种通信地址分配方法和一种总线接入器，以使得通信节点与网络连接线能够在通信节点损坏时断开连接，令通信地址与物理单元间拥有固定的一一对应关系并且在通信节点发生损坏、接入、断开等情况时，各通信节点的通信地址不发生变化。

为达到上述目的，本发明实施例采用了如下技术方案：

本发明实施例公开了一种通信网络连接装置，具有通信网络连接线以及多个通信节点，该通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线和地址分配线；所述收发数据线，用于传输数据信息；所述地址分配线具有供地址分配线与多个通信节点分别信号连接的连接部分，相邻的连接部分之间能产生相等的电气参数变化；所述通信节点，当其与地址分配线和收发数据线信号连接时，能够与收发数据线交换数据信息，并能够实现修改或检测地址分配线的电气参数的功能。

其中，所述通信节点，用于通过检测地址分配线的电气参数而检测其与相邻的通信节点之间是否存在未连接通信节点的连接部分，以及如果存在未连接通信节点的连接部分，则进一步计算未连接通信节点的数目。

其中，相邻连接部分之间，能产生相等的电压下降量。

其中，所述连接部分，具有串联于地址分配线的降压二极管。

其中，该装置还包括连接于该通信网络连接线与各通信节点之间的总线接入器，用于控制通信节点与地址分配线和收发数据线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与地址分配线和收发数据线信号连接。

其中，所述总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与地址分配线和收发数据线信号连接。

本发明实施例还公开了一种通信地址分配方法，适用于使用上述的通信网络连接装置连接得到的通信网络，包括：

A、与地址分配线和收发数据线信号连接的广播通信节点，分配自身的通信地址后，将地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数修改为预设的电气参数，并向收发数据线上广播包含自身的通信地址的地址分配指令；

B、当未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点侦听到地址分配指令时，检测该地址分配线与该邻居通信节点连接的连接部分的电气参数；

C、根据测得的电气参数和预设的电气参数的差值判断邻居通信节点与广播通信节点之间的地址分配线是否存在未连接通信节点的连接部分，以及如果存在未连接通信节点的连接部分，则进一步计算未连接通信节点的连接部分的数目；

D、邻居通信节点向收发数据线发送应答信号，广播通信节点侦听到此应答信号，则不修改地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数；

E、邻居通信节点分配自身的通信地址，并作为新的广播通信节点返回步骤A。

步骤B之中，如果最接近的通信节点未正常工作或已经分配通信地址，则不能正常侦听到地址分配指令，至少在一个固定长度的时间延迟内，无法对地址分配指令做出反馈。当超时行为发生时，则此下一个通信节点会重复进行侦听的操作，直到未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点侦听到地址分配指令时做出反馈。

其中，所述邻居通信节点分配自身的通信地址，包括：如果邻居通信节点与广播通信节点之间存在未连接通信节点的连接部分，则按照广播通信节点的通信地址以及未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构为邻居通信节点分配通信地址。

本发明实施例还公开了一种总线接入器，连接于通信网络连接线与通信节点之间，该总线接入器用于控制通信节点与通信网络连接线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与通信网络连接线信号连接。

其中，该总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点非正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与通信网络连接线信号断开。

其中，通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线和地址分配线，该总线接入器用于令通信节点与收发数据线和地址分配线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与收发数据线和地址分配线信号连接。

本发明实施例还公开了一种通信网络连接装置，具有通信网络连接线、多个通信节点，以及连接于该通信网络连接线与各通信节点之间的总线接入器，该通信网络连接线具有多根能够接收数据信息的收发数据线；所述总线接入器用于控制通信节点与收发数据线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与收发数据线信号连接；所述通信节点，用于当其与收发数据线信号连接时，与收发数据线交换数据信息。

其中，所述总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与收发数据线信号连接。

本发明实施例的有益效果是：通过总线接入器，使得通信节点发生故障时与通信网络连接线断开，提高了网络使用的安全性；通过地址分配线的设置，使得通信节点可以检测电气参数，进一步地通过检测电气参数测得未连接通信节点的连接部分，按照未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构分配通信地址，可以自动分配地址，并且在设备发生损坏、接入、断开等情况时，各通信节点的通信地址不发生变化。

附图说明

图1为本发明较佳实施例提供的一种通信网络连接装置的示意图；

图2为本发明较佳实施例的总线接入器与地址分配线的放大示意图；

图3为图2所示的总线接入器的真值表；

图4为本发明较佳实施例提供的一种通信地址分配方法的流程图；

图5为本发明较佳实施例提供的一种能够在通信节点损坏时使通信节点与网络连接线断开连接的通信网络连接装置的示意图。

具体实施方式

为达到上述目的，本发明实施例采用了如下技术方案：

图1为本发明较佳实施例提供的一种通信网络连接装置的示意图。该通信网络连接装置具有通信网络连接线以及多个通信节点3。该通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线1和地址分配线2。所述收发数据线1，用于传输数据信息；所述地址分配线2具有供地址分配线2与多个通信节点3分别信号连接的连接部分21，相邻的连接部分21之间能产生相等的电气参数变化；所述通信节点3，当其与地址分配线2和收发数据线1信号连接时，能够与收发数据线1交换数据信息，并能够实现修改或检测地址分配线2的电气参数的功能。

所述通信节点3，可以根据其工作状态而与收发数据线1和地址分配线2信号连接或断开。本实施例的收发数据线1可以为RX数据线以及TX数据线。地址分配线2，则是预留了用于与通信节点3连接的连接部分21，而且不论地址分配线2是否与通信节点3信号连接，相邻的连接部分21之间均能产生相等的电气参数变化，需要说明的是，这里的相等，是指在可容许的误差范围内相等。

则通信节点3，通过检测地址分配线2的电气参数而能够检测其与相邻的通信节点3之间是否存在未连接通信节点的连接部分21，以及如果存在未连接通信节点的连接部分21，则进一步计算未连接通信节点的连接部分21的数目。

本实施例的通信网络连接装置，即可以用于如图4所示的通信地址分配。也可以应用于通信节点故障的监测和错误排查，由于通信节点损坏时相邻的通信节点会检测到未连接通信节点的连接部分21或检测到未连接通信节点的连接部分21的数目发生变化，或者是检测到电器参数发生变化，从而快速地检测错误的发生以及根据检测到上述变化的通信节点的位置推知发生错误的位置或可能存在错误的大致的范围，便于管理人员检查和排除错误。

本实施例中，相邻的连接部分21之间，能产生相等的电压下降量。产生相等的电压下降量的方法可以是于地址分配线上串联降压二极管，例如，可以通过串联硅二极管以获得约0.7V的压降。

本实施例中，通信网络连接装置还包括连接于该通信网络连接线与各通信节点3之间的总线接入器4，用于控制通信节点3与地址分配线2和收发数据线1是否信号连接，在通信节点3正常工作时，令通信节点3与地址分配线2和收发数据线1信号连接，在通信节点3非正常工作时，令通信节点3与收发数据线1和地址分配线2信号断开。当然，本领域技术人员应清楚的是，总线接入器的功效在于控制通信节点与通信网络连接线的信号连接，而非直接用于地址分配。

本实施例中的总线接入器4为数字逻辑单元，当通信节点3正常工作时，总线接入器4自通信节点3获得的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器4则会令通信节点3与地址分配线2和收发数据线1信号连接。需要说明的是，总线接入器4的结构，可以根据实际的通信节点3的结构设计，使得通信节点3正常工作时才会与地址分配线2和收发数据线1信号连接，总线接入器4，可以是单独的物理结构，也可以一体地设置在通信网络连接线上或通信节点中，具体的实施方式不以本实施例的公开为限。

图2为本发明较佳实施例的总线接入器4与地址分配线2的放大示意图。图2之中，仅以总线接入器4连接地址分配线2为例来说明，总线接入器4与收发数据线1的连接方法类似，不再赘述。图2之中，IO2接口、IO3接口和IO4接口为总线接入器4的输入端，其中IO2接口和IO3接口为与门的输入端，IO4接口为非门的输入端，控制开关S1和S2的状态，当然，IO2接口、IO3接口和IO4接口控制开关S1和S2状态的方式根据通信节点的结构而定。图3为图2所示的总线接入器的真值表，由真值表可知，当IO2和IO3的输入为1，IO4的输入为0时，开关S1和S2闭合，总线接入器4令通信节点和地址分配线2信号连接。

图2之中的地址分配线2上的连接部分21之间，具体地，标注为10和11的连接点之间存在降压二极管，使得相邻的连接部分21之间的压降相等。图2之中的IO5接口，是通过测量电压来检测降压二极管的工作状态。

图4为本发明较佳实施例提供的一种通信地址分配方法的流程图。包括以下步骤：

S100：与地址分配线和收发数据线信号连接的广播通信节点，分配自身的通信地址后，将地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数修改为预设的电气参数，并向收发数据线上广播包含自身的通信地址的地址分配指令；

S200：当未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点侦听到地址分配指令时，检测该地址分配线与该邻居通信节点连接的连接部分的电气参数；

S300：根据测得的电气参数和预设的电气参数的差值判断邻居通信节点与广播通信节点之间的地址分配线是否存在未连接通信节点的连接部分，以及如果存在未连接通信节点的连接部分，则进一步计算未连接通信节点的连接部分的数目；

S400：邻居通信节点分配自身的通信地址，并向收发数据线发送应答信号，广播通信节点侦听到此应答信号，则不修改地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数；

S500：邻居通信节点作为新的广播通信节点返回步骤S100。

上述广播通信节点，表示已经分配了通信地址且尚未广播地址分配指令的通信节点；未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点，表示与广播通信节点最近的正常工作且尚未分配通信地址的通信节点。

步骤S200之中，如果最接近的通信节点未正常工作或已经分配通信地址，则不能正常侦听到地址分配指令，至少在一个固定长度的时间延迟内，无法对地址分配指令做出反馈。当超时行为发生时，则此下一个通信节点会重复进行侦听的操作，直到未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点侦听到地址分配指令时做出反馈。

其中，步骤S400之中，邻居通信节点分配自身的通信地址的操作，包括：如果邻居通信节点与广播通信节点之间存在未连接通信节点的连接部分，则按照广播通信节点的地址以及未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构为邻居通信节点分配通信地址。换言之，本发明通过检测地址分配线的电气参数，测得相邻的正常工作的通信节点之间是否存在连接部分以及连接部分的数目，从而假设未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点并按照此时的假想的网络结构分配通信地址，这样即可实现按照由连接部分形成的物理网络结构而相对应地分配通信地址，即便发生通信节点损坏、接入、断开等情况，由于通信地址是依据连接部分来对应地分配的，因此正常工作的各通信节点的通信地址也不发生变化。本实施例中的广播通信节点表示向收发数据线广播自身地址的通信节点，邻居通信节点表示与广播通信节点相邻的正常工作且与通信网络连接线信号连接的通信节点。

一并参考图2，可以更清楚地了解测量电气参数的方式，IO1接口即可以连接标准电压发生器(如3.3V电压发生器)，也可以连接电压测量电路，在步骤S100之中，不妨令图2之中两个通信节点均正常工作，与地址分配线2信号连接，左侧的通信节点的IO1接口连接标准电压发生器，将地址分配线2上标注为10的节点处的电压拉高为标准电压，经过连接部分降压，即经过降压二极管降压(例如0.7V)后，右侧的通信节点的IO1接口接电压测量电路，测得在地址分配线2上标注为11的节点处的电压为标准电压经降压所得的电压，明显可知，若图2所示的两个通信节点之间存在N个未连接通信节点的连接部分，则标注为11的节点处的电压为标准电压经(N+1)次降压所得的电压，因此可以根据测得的电气参数和预设的电气参数的差值测得是否存在未连接通信节点的连接部分，以及计算未连接通信节点的连接部分的数目，并以此为依据来分配邻居通信节点的地址，分配成功后向收发数据线上发送应答，则广播通信节点撤除标准电压，接由邻居通信节点作为新的广播通信节点将地址分配线上标准为11的节点处拉高为标准电压，如此往复直至地址完全分配完成。本发明实施例中所使用的作为测量基准的电气参数，可以是电压，也可以是频率、相位等。

参阅图2，可知本发明提供的总线接入器，连接于通信网络连接线与通信节点之间，用于控制通信节点与通信网络连接线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与通信网络连接线信号连接。当通信节点故障时令通信节点与通信网络连接线不会数据连接，无法对通信网络连接线输出任何信号，包括可能使通信网络连接线短路等任何可能干扰正常工作的动作。

总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与通信网络连接线信号连接。通信网络连接线，包括收发数据线或者包括收发数据线和地址分配线。具体地，本实施例中使用逻辑芯片和电子开关组合的方式，只有当节点自检完全正常时才向逻辑芯片输出合法的解锁密钥，当解锁密钥匹配时逻辑芯片将令电子开关导通。

图5为本发明较佳实施例提供的一种能够在通信节点损坏时使得通信节点与网络连接线断开连接的通信网络连接装置的示意图。

该通信网络连接装置具有通信网络连接线50、多个通信节点51，以及连接于该通信网络连接线50与各通信节点51之间的总线接入器52。该通信网络连接线50具有多根能够接收数据信息的收发数据线500；所述总线接入器52用于控制通信节点51与收发数据线50是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点51与收发数据线50信号连接。所述通信节点51，用于当其与收发数据线500信号连接时，与收发数据线500交换数据信息。

本实施例之中，收发数据线500可以为RX数据线以及TX数据线，总线接入器52为数字逻辑单元，当通信节点51正常工作时，总线接入器52的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器52令通信节点51与收发数据线500信号连接。

因此，一旦通信节点51损坏，总线接入器52令通信节点51和通信网络连接线50断开信号连接，有效地保护网络，避免硬件损坏。

本发明的实施例具有以下的优点：

(一)通过总线接入器，使得本发明实施例在通信节点损坏时，断开通信节点和通信网络连接线的信号连接，从而有效地保护网络，避免硬件损坏；

(二)通过地址分配线的设置，使得通信节点可以检测电气参数，从而快速地检测错误发生的位置，便于错误检测和排除；

(三)兼顾自动分配的便利性和静态分配的唯一性优点，通过地址分配线的设置，使得通信节点可以检测电气参数，进一步地通过检测电气参数测得未连接通信节点的连接部分。按照未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构分配通信地址，可以自动分配地址，并且在设备发生损坏、接入、断开等情况时，各通信节点的通信地址不发生变化。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种通信网络连接装置，具有通信网络连接线以及多个通信节点，其特征在于，

该通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线和地址分配线；

所述收发数据线，用于传输数据信息；所述地址分配线具有供地址分配线与多个通信节点分别信号连接的连接部分，相邻的连接部分之间能产生相等的电气参数变化；

所述通信节点，当其与地址分配线和收发数据线信号连接时，能够与收发数据线交换数据信息，并能够实现修改或检测地址分配线的电气参数的功能；

所述通信节点，用于通过检测地址分配线的电气参数而检测其与相邻的通信节点之间是否存在未连接通信节点的连接部分，以及如果存在未连接通信节点的连接部分，则进一步根据相邻连接部分之间产生的相等的电气参数变化计算未连接通信节点的数目，从而使得相邻的通信节点按照所述通信节点的地址以及未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构分配通信地址。

2.根据权利要求1所述的通信网络连接装置，其特征在于，

相邻连接部分之间，能产生相等的电压下降量。

3.根据权利要求2所述的通信网络连接装置，其特征在于，

所述连接部分，具有串联于地址分配线的降压二极管。

4.根据权利要求1所述的通信网络连接装置，其特征在于，

该装置还包括连接于该通信网络连接线与各通信节点之间的总线接入器，用于控制通信节点与地址分配线和收发数据线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与地址分配线和收发数据线信号连接。

5.根据权利要求4所述的通信网络连接装置，其特征在于，

所述总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与地址分配线和收发数据线信号连接。

6.一种通信地址分配方法，适用于使用如权利要求1所述的通信网络连接装置连接得到的通信网络，包括：

A、与地址分配线和收发数据线信号连接的广播通信节点，分配自身的通信地址后，将地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数修改为预设的电气参数，并向收发数据线上广播包含自身的通信地址的地址分配指令；

B、当未分配通信地址的正常工作的邻居通信节点侦听到地址分配指令时，检测该地址分配线与该邻居通信节点连接的连接部分的电气参数；

C、根据测得的电气参数和预设的电气参数的差值判断邻居通信节点与广播通信节点之间的地址分配线是否存在未连接通信节点的连接部分，以及如果存在未连接通信节点的连接部分，则进一步根据相邻连接部分之间产生的相等的电气参数变化计算未连接通信节点的连接部分的数目；

D、邻居通信节点分配自身的通信地址后向收发数据线发送应答信号，广播通信节点侦听到此应答信号，则不修改地址分配线与该广播通信节点连接的连接部分的电气参数；

E、邻居通信节点作为新的广播通信节点返回步骤A；

所述广播通信节点表示已经分配了通信地址且尚未广播地址分配指令的通信节点。

7.根据权利要求6所述的通信地址分配方法，其特征在于，

所述邻居通信节点分配自身的通信地址，包括：如果邻居通信节点与广播通信节点之间存在未连接通信节点的连接部分，则按照广播通信节点的通信地址以及未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构为邻居通信节点分配通信地址。

8.一种总线接入器，连接于通信网络连接线与通信节点之间，其特征在于，该总线接入器用于控制通信节点与通信网络连接线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与通信网络连接线信号连接；

该通信网络连接线具有多根线缆，包括收发数据线和地址分配线，所述通信节点用于当其与收发数据线信号连接时，与收发数据线交换数据信息，还用于检测电气参数，通过检测电气参数测得未连接通信节点的连接部分，按照未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构分配通信地址，

该总线接入器用于令通信节点与收发数据线和地址分配线是否信号连接，在通信节点非正常工作时，令通信节点与收发数据线和地址分配线信号断开。

9.根据权利要求8所述的总线接入器，其特征在于，

该总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与通信网络连接线信号连接。

10.一种通信网络连接装置，其特征在于，该通信网络连接装置具有通信网络连接线、多个通信节点，以及连接于该通信网络连接线与各通信节点之间的总线接入器，

该通信网络连接线具有多根能够接收数据信息的收发数据线；

所述总线接入器用于控制通信节点与收发数据线是否信号连接，在通信节点正常工作时，令通信节点与收发数据线信号连接,一旦通信节点损坏，总线接入器令通信节点和通信网络连接线断开信号连接；

所述通信节点，用于当其与收发数据线信号连接时，与收发数据线交换数据信息，还用于检测电气参数，通过检测电气参数测得未连接通信节点的连接部分，按照未连接通信节点的连接部分连接正常工作的通信节点时的网络结构分配通信地址。

11.根据权利要求10所述的通信网络连接装置，其特征在于，

所述总线接入器为数字逻辑单元，当通信节点正常工作时，总线接入器的输入信号符合预设的输入逻辑，总线接入器令通信节点与收发数据线信号连接。