CN103119400B - 用于跨ip网络连接的串行数据链路会话的状态同步的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，路由器维持本地终端单元和远程终端单元之间的通信会话，所述本地终端单元通过本地串行数据链路互连到所述路由器，以及所述远程终端单元通过因特网协议（IP）会话经由远程路由器和对应的远程串行数据链路互连到所述路由器。所述路由器然后可以监测本地串行数据链路的状态，并通过IP会话与远程路由器传达这种状态，以及远程串行数据链路的远程状态。所述路由器然后可以相应地控制本地串行数据链路的状态，以匹配远程串行数据链路的远程状态。

Description

用于跨IP网络连接的串行数据链路会话的状态同步的方法和设备

相关申请

本申请要求Chandrasekaran等人在2010年7月30日提交的，题为“StateSynchronizationofSerialDataLinkSessionsConnectedAcrossanIPNetworks”的序号为1796/DEL/2010的共同所有的印度专利申请的优先权，在此通过引用将其内容并入。

技术领域

本公开一般涉及计算机网络，并且更具体而言，涉及由因特网协议（IP）网络所分离的串行数据链路。

背景技术

出于各种众所周知的原因，近来已经在异类因特网协议（IP）网络上（例如，由其分离）传送两个端点之间的很多串行数据链路，例如调制调解器连接。例如，已经使用IP-就绪协议（例如IEC-60870-5-104，也称为“IEC-104”或“T-104”）在IP网络上传送已经传统上通过串行协议（例如IEC-60870-5-101，也称为“IEC-101”或“T-101”）互连的实用设备（例如仪表、传感器等）。通常，这是通过将端点与相应的路由器进行互连来实现的，路由器可以将串行传输变换成IP传输，反之亦然，从而向端点模拟它们似乎是与彼此直接通信的。

与这种方式相关联的一个问题是，很多串行链路的常规操作在遇到问题的情况下将关联的会话重新初始化（例如关机、重新启动等）。不过，在未直接连接时，这种初始化/重新启动序列在变换中丢失，因为通信是由串行（例如IEC-101）远程端点的路由器仿真所缓冲的。换言之，如果在第一端点处有问题，另一个端点可能意识不到同样的问题，从而不知道第一端点是可用（up）还是不可用（down）。这可能导致时间和资源的浪费，试图利用模拟路由器（而非相对的端点）来重新启动会话，消耗可能对没有问题的会话有益的资源（例如，以致于不减小路由器的可用速度或带宽以服务其他端点）。

附图说明

通过结合附图参考以下描述可以更好地理解本文中的实施例，在附图中，同样的附图标记指示相同或功能上类似的元件，其中：

图1图示了范例计算机网络；

图2图示了范例网络装置/节点；

图3图示了范例状态机；

图4图示了用于跨过中介IP网络同步串行数据链路状态的范例过程；

图5图示了在跨过中介IP网络同步串行数据链路状态时用于管理本地不可用状态的范例过程；以及

图6图示了在跨过中介IP网络同步串行数据链路状态时用于管理远程不可用状态的范例过程。

具体实施方式

概述

根据本公开的实施例，路由器维持着本地终端单元和远程终端单元之间的通信会话，本地终端单元通过本地串行数据链路互连到路由器，以及远程终端单元通过因特网协议（IP）会话，经由远程路由器和对应的远程串行数据链路互连到路由器。路由器然后可以监测本地串行数据链路的状态，并通过IP会话与远程路由器传达这种状态，以及远程串行数据链路的远程状态。路由器然后可以在可控制时对应地控制本地串行数据链路的状态，以匹配远程串行数据链路的远程状态。通过这种方式，可以对IP连接的任一端上的串行通信状态进行同步，以便避免与单独的串行会话相关联的问题。

描述

计算机网络是由通信链路所互连的节点和用于在端节点（例如个人计算机和工作站）之间传输数据的段的地理上分布的集合。很多类型的网络是可用的，其中类型从局域网（LAN）到广域网（WAN）的范围变化。LAN通常通过位于相同的普通物理位置（例如楼宇或校园）的私有通信链路来连接节点。另一方面，WAN通常通过长距离通信链路，例如公用载波电话线路、光学光路径、同步光学网络（SONET）或同步数字体系（SDH）链路，来连接地理上分散的节点。因特网是WAN的范例，其连接世界范围的异类网络，在各种网络上的节点之间提供全球通信。节点通常在网络上通过根据预定义的协议，例如传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）来交换数据的离散帧或分组而进行通信。在此情境中，协议由定义节点如何彼此交互的一组规则构成。计算机网络还可以由中间网络节点（例如路由器）所互连，以扩展每个网络的有效“尺寸”（例如容量和性能）。

图1是范例计算机网络100的示意方框图，例示性地包括节点/装置，例如分别是第一和第二终端单元110和115，如所示的，分别经由第一和第二路由器120和125进行互连。例如，例示性终端单元可以包括“远程终端单元”（RTU，示为110）和或“主控终端单元”（MTU，示为115），该远程终端单元一般被配置为实用装置，其意图互连到各种致动器、仪表、传感器等，该主终端单元一般位于监视控制和数据采集（SCADA）中心处。如在这里更详细地所述，每个终端单元可以经由串行数据链路和对应的串行数据链路（统称为102）互连到变换路由器。变换路由器可以进而通过因特网130经由IP会话103与彼此互连。于是，如所示的两个端点可以通过通信会话145而进行通信，如下文更详细所述。本领域的技术人员将理解，可以在计算机网络中使用任意数量的节点、装置、链路等，且在这里所示的视图是为了简单起见。

可以在计算机网络100的节点/装置之间，根据通信装置之间的接口/网络的类型，使用预定义的网络通信协议来交换数据140（例如分组、流量、消息、信号等）。例如，数据140a可以是使用各种串行通信协议（例如调制调解器）串行发送的信号，而数据/分组140b可以使用各种IP协议或本领域的技术人员所理解的其他适当协议（例如TCP/IP、用户数据报协议（UDP）、异步传输模式（ATM）协议、帧中继协议、因特网分组交换（IPX）协议等）来进行交换。例示地，可以根据底层物理协议和期望的功能来选择在底层物理传输协议之上操作的会话协议。例如，如在这里所述，用于实用装置（仪表、传感器等）的范例串行数据链路协议是IEC-101，而用以互连串行数据链路的范例IP会话协议是IEC-104。可以使用其他类型的会话协议，并且在这里提到的那些仅仅是例示性的。

图2是可与在这里所述的一个或多个实施例一起使用的范例节点/装置200（例如路由器120和125）的示意方框图。装置包括多个网络接口210、一个或多个处理器220和由系统总线250互连的存储器240。网络接口210包含机械、电气和信令电路，用于通过耦合到网络的物理或无线链路传达数据。网络接口210可以被配置成使用各种不同的通信协议，例如在IP网络接口212上使用IP协议以及在串行数据链路网络接口214上使用串行数据链路协议，来专门发送和/或接收数据。

存储器240包括可以由一个或多个处理器220寻址的多个存储位置，用于存储与在这里所述的实施例相关联的软件程序和数据结构。处理器220可以包括适于执行软件程序并操纵数据结构的必要元件或逻辑。操作系统242（例如CiscoSystems,Inc.的网络互连操作系统或IOS^?）通过尤其是调用支持在装置上执行的软件进程和/或服务的网络操作来在功能上组织节点，所述操作系统的一些部分通常驻留于存储器240中并由一个或多个处理器所执行。这些软件进程和/或服务可以包括路由过程/服务244以及“串行到IP变换”过程248，例示性地包括如下所述的一个或多个状态机300。对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以使用其他类型的处理器和存储器，包括各种计算机可读介质，来存储和执行与在这里所述的技术相关的程序指令。

如本领域的技术人员将理解的，路由服务244包含计算机可执行指令，由处理器220执行该计算机可执行指令以执行由一个或多个路由协议提供的功能，路由协议例如是内部网关协议（IGP）（例如开放最短路径优先，“OSPF”，和中间系统到中间系统，“IS-IS”）、边界网关协议（BGP）等。可以配置这些功能以管理转发信息数据库，其包含例如用于做出转发决定的数据。具体而言，可以使用路由协议，例如常规的OSPF和IS-IS链路状态协议，来在路由器200之间传达网络拓扑中的改变（例如，以“收敛”到网络拓扑的相同视图）。值得注意的是，路由服务244也可以执行与虚拟路由协议相关的功能，例如维持虚拟路由和转发（VRF）实例或隧道协议，例如针对多协议标签交换等，每种协议都将是本领域的技术人员所理解的。

当前很多公用事业公司已经在其配电网中通过电话/调制调解器连接部署了串行通信链路（例如IEC-101），配电网例如是为了变电站自动化目的的电力设施。由于这些通信链路被升级以使用IP作为优选的传送，导致很多公用事业公司部署IEC-104来在IP网络上传送直接串行链路，特别是用于仅支持串行通信的装置（例如，旧式装置）。

如图1中所示，假定终端单元1为远程终端单元（RTU），其充当位于终端单元2上的主控终端单元（MTU）的从属设备。应当指出，提出以下内容仅仅作为范例，并且同样的解释同样适用于平衡模式，其中RTU以对等（peer-to-peer）关系进行通信。（值得注意的是，如在这里使用的，“本地终端单元”意味着在本地附着到路由器的任何类型的终端单元，而“远程终端单元”意味着超过IP网络位于远程地点中的任何类型的终端单元。同样地，“RTU”应当被用来仅意味着根据在这里给出的特定设施范例的终端单元的特定名称。）根据例示性用于通过IP网络互连串行数据链路的变换，路由器1（RTU路由器）120可以通过数据链路1（“DL1”）充当RTU的主控设备，并充当服务器/客户端关系中路由器2（路由器125）的从属设备。该MTU路由器然后可以通过数据链路2（DL2）充当主控MTU115的从属设备。

在这种设置中，路由器1（120）的变换过程248变换来自RTU110（从属设备）的串行（例如IEC-101）消息，并将它们作为IP分组（例如IEC-104消息）发送到路由器2（125）。路由器2（125）然后可以将那些IP分组变换回串行消息（例如，IEC-101），并通过DL2向MTU115发送那些消息（例如SCADA控制）。这种双重变换允许MTU115接收本地的串行流量。诸如这一点的协议变换的下侧是端到端状态可见性的损失，并且具体而言，是链路故障等的可见性的损失。亦即，在本地发生链路层故障时，它们在远程是不可见的，并且同样地，它们可能使两个端点（例如RTU和MTU）失去同步，例如，导致总体电网操作的劣化。

在如上所例示的这种网络中，如果在RTU110和路由器1（在物理层处或在数据链路层处）之间存在通信故障，那么MTU115将看不到这一点，因为路由器2和MTU115之间的链路层保持可用。类似地，连接到路由器1的RTU将看不到MTU和路由器2（在物理层或数据链路层处）之间的任何数据链路层或物理层通信故障，因为路由器2终止了故障的数据链路会话。

在这种拓扑结构中，路由器1了解本地串行数据链路DL1及其与路由器2的IP会话的状态。但路由器1不具有到远程串行数据链路DL2的状态中的可见性。类似地，路由器2了解其本地串行会话DL2和与路由器1的IP会话的状态，但不具有到会话DLL的状态中的可见性。这产生了在对于设施的端到端方案的管理方面不能接受的缺陷，这可能影响到电网的操作，或者替代地，减缓向基于IP的技术的迁移。

在IP网络（例如IEC-104）上传送串行通信（例如IEC-101）的现有系统的另一个问题是，单个RTU或DL1链路的故障可能引起网络摇摆，导致了MTU115的高资源消耗（例如处理能力）。亦即，因为MTU通常服务多个RTU，RTU的单个故障可能劣化对等MTU的操作，于是影响多个其他RTU的操作。

为了解释摇摆问题，例如，假设链路DL1在延长的时间段内变得不可用。对于现有的系统，MTU115将周期性地发送消息，向RTU110轮询信息。假定链路DL2可用的事实，MTU115假设它与RTU110具有操作连接性。由于轮询消息未获答复，MTU115企图通过在DL2上发起重新启动序列来重新启动RTU110，导致路由器125中的状态机的重新启动。在状态机完成其重新启动时，它通知MTU125它已经被初始化，并且准备好重新开始通信。不过，MTU115向RTU110重新发送轮询消息，因为链路DL1任然不可用，轮询消息再一次未获答复，导致MTU125在该消息上超时并再次发起重新启动过程。即使RTU（DL1）仍然不可用，使DL2链路层可用也是成功的，因为其终止于路由器2处，这是完全完全可操作的。

由于RTU（DL1）仍然不可用（在延长时间段内），路由器2将经受重新启动过程（以由所配置参数确定的间隔）。以上描述例示了，被设计用于解决在RTU110（例如，通过PSTN调制调解器连接）直接连接到MTU115时的问题的重新启动过程，在RTU110通过中间IP网络连接到MTU115时是不充分的，中间IP网络在IP网络的两侧上都终止IEC-101协议。此外，这种摇摆情形可能会装满各种系统部件的错误日志，并且可能使得这些网络的调试和故障检修困难得多。

因此，根据本公开的实施例，可以通过路由器1和路由器2之间的IP会话（例如IEC-104会话），例如，使用OAM（操作、管理和维护/管理）消息150（图1），来传达端点的串行数据链路（例如包括IEC-101会话）的状态，并且可以基于远程串行数据链路的状态来使得本地串行数据链路可用或不可用。例如，可以在变换路由器200之内定义新的状态机300，在可控制时，该变换路由器200可以被用于对应地控制本地串行数据链路的状态，同时考虑到远程串行数据链路的远程状态。通过这种方式，可以对IP连接的任一端上的串行通信状态进行同步，以便避免与IP网络上的串行会话相关联的问题。（值得注意的是，如果IP会话103变得不可用，也可以使两个串行会话不可用）。

换言之，在本地路由器120向远程路由器125指出本地串行数据链路DL1可重新启动以及反之亦然之前，远程路由器125都可以阻止远程终端单元115企图重新启动和浪费资源。在使本地串行链路DL1变回可用时，于是向本地路由器120发送信号，表示它能够通信并重新启动串行会话，然后本地路由器能够通知远程路由器125该链路可重新启动。同样地，如果远程路由器能够使远程串行数据链路DL2可用，那么远程终端单元115发出重新启动，在两个端点之间重建通信会话145。亦即，除非两个路由器都假定串行会话可重新启动，否则任一个路由器都不相应地企图（或允许企图）重新启动会话。

例示地，可以由硬件、软件和/或固件，例如根据相应配置的串行到IP变换过程248，来执行在这里所述的技术，该过程包含由处理器220执行的计算机可执行指令，以结合也在这里参考图3所述的状态机300（例如有限状态机）来执行与在这里所述的新颖技术相关的功能。

在操作上，每个路由器200可以按照上文参考图1所述的方式来维持本地终端单元110或115与远程终端单元（115或110）之间的通信会话145。例如，通过本地串行数据链路102将本地终端单元互连到特定的路由器，而通过IP会话103经由远程路由器和对应的远程串行数据链路将（对于特定路由器是远程的）远程终端单元互连到特定的路由器。如上所述，例示性且非限制性的实施例可以是这样的一个实施例，使得IP会话符合IEC-104协议和/或串行数据链路符合IEC-101协议。

尽管现有的链路层协议一般定义了链路层DL1和DL2的“可用”状态305和“不可用”状态310，但根据实施例的系统在这里定义了新的状态，即“就绪”状态315。可以由两个路由器的状态机300跟踪这个新状态。如果可以使路由器自己的本地DL链路可用，但其对等路由器的远程DL不能（是不可用的），则将路由器定义为处于就绪状态。也可以将这称为“本地就绪_远程不可用”状态。例如，如果可以使DL2可用而路由器1通知其不可以使DL1可用，则路由器2处于就绪状态。类似地，如果可以使DL1可用而路由器2通知其不可以使DL2可用，则路由器1处于就绪状态。替代地，在两个串行数据链路都可用时，任一路由器都被认为处于可用状态，并且在至少其本地串行数据链路不可用时，处于不可用状态。（值得注意的是，在“不可用”状态310中，可以交替地维持两个单独的状态。具体而言，在本地链路和远程链路都不可用时，存在“本地不可用_远程不可用”状态，而如果本地链路不可用但远程链路就绪，则也可以维持单独的状态“本地不可用_远程就绪”。如在这里为简洁所示，“不可用”状态310被示为“本地不可用_远程任一”。

根据在这里的一个或多个实施例，路由器1和路由器2可以监测其相应的本地串行数据链路状态，并可以在IP会话上建立OAM会话（例如，对IEC-4协议的扩展，对OAM协议的扩展，或者替代地作为新的消息协议）。这个会话被用来在路由器之间传达串行数据链路的状态（OAM消息150），从而更新并允许这两个路由器的状态机300的同步。这种同步会话能够在建立的IEC-104会话上发生，作为带内通信，或作为路由器1和路由器2之间的专有带外OAM会话。例示地，OAM消息传输可以使用在IEC-104应用层处未由当前IEC-104标准所使用的IEC-104类型的标识符，以发送OAM消息，但除了传统的“可用”和“不可用”状态之外还具有第三状态“就绪”。注意，OAM通信消息150一般保持于路由器200之间，并且不被发送到终端单元110/115。

在以上网络中，路由器1可以周期性通过IP会话向路由器2发送其本地连接DL1的状态。类似地，它还可以周期性地接收和处理来自路由器2的IP消息，该消息包含远程（通往路由器1的）连接DL2的连接状态。可以使这些消息的周期性能够在这些路由器的每个上可配置，并且一般可以利用相同的周期性来配置路由器1和路由器2两者。根据一个或多个额外的实施例，可以定义消息的系统范围的周期性并将其通过OAM消息在路由器之间动态地传播。

利用本地和远程串行数据链路状态的通信，在可控制的时候（即，在本地会话是不可控值地不可用时），可以控制相应本地串行数据链路的状态，同时考虑远程串行数据链路的远程状态，从而如在这里所述的同步端点的串行数据链路状态（例如，以匹配远程状态）。根据一个或多个实施例，无论何时将串行数据链路配置成具有OAM操作，就可以说串行数据链路具有将终止从跨过变换的IP会话接收的OAM消息的本地OAM端点。这种配置的本地OAM端点还发起OAM消息，其指示跨过IP会话的其串行数据链路的状态。

响应于检测到本地串行数据链路的不可用状态，本地路由器通过IP会话向远程路由器发送该不可用状态。相反，无论何时本地路由器（OAM端点）接收到指示远程串行数据链路不可用的消息，它都将使本地串行数据链路不可用，并向将本地状态机300移动到不可用状态310。替代地，“使本地会话不可用”的例示性动作可以意味着进入本地就绪状态315（本地就绪_远程不可用），而非首先进入不可用状态。

在不可用状态（或就绪状态）中的同时，本地路由器可以继续确定其本地终端单元对等体的存在。例示地，路由器可以被配置成根据其对于对应的串行数据链路的角色作为“主控”装置或“从属”装置而进行操作，或者在串行数据链路处于对等布置中时可以替代地是同等的对等体。例如，响应于路由器充当主控站，它可以向本地（从属）终端单元发送周期性链路状态请求，并等待响应（其中值得注意的是，请求和响应可以是选择管脚上的简单电压电平，如本领域的技术人员可以理解的）。如果在接收肯定响应时探测结果，则本地会话将被视为（确定为）“就绪”，并且向远程路由器（OAM端点）发送指示该状态的OAM消息150。不过，值得注意的是，本地状态机不进展到使本地串行数据链路可用，从而使其在这种本地就绪_远程不可用状态中保持等待，直到其从远程路由器串行数据链路接收到类似的“就绪”（或“可用”）消息。在接收到就绪或可用消息时，然后可以使本地串行数据链路可用。在来自从属本地终端单元的否定响应或缺乏响应的情况下，OAM消息通信可以继续宣布本地会话为不可用，或如果处于就绪状态则过渡到不可用状态，直到获得肯定响应为止。

替代地，响应于路由器充当从属站，它可以等候从本地（主控）终端单元接收链路状态请求。在接收到这样的链路状态请求时，路由器可以确定本地串行数据链路就绪，并且可以认为其自己在就绪状态之内。因此，可以在OAM消息150中向远程路由器发送就绪状态。本地状态机可以反映本地就绪_远程不可用状态并被保持在该状态中（其中会话不可用，但就绪），直到从远程路由器接收到指示远程串行数据链路是可用的通信。还要注意，本地路由器可以被配置成不对以上链路状态请求做出响应，直到接收到来自远程路由器的通信，其指示远程串行数据链路可用，这是因为该响应一般将被用于使本地串行数据链路可用。

作为进一步的替代方式，如果路由器在对等布置中起作用，则路由器可以仅等待来自终端单元的指示本地链路“就绪”的通知（例如，指定的串行链路管脚上的指定电压），并且作为响应，向远程路由器发送指示该状态的OAM消息150。再者，本地状态机可以不进展到使本地串行数据链路可用，直到其从远程路由器接收到关于远程串行数据链路的类似的“就绪”（或“可用”）消息，并可以不对该通知（例如，利用答复电压）做出响应，直到从远程路由器接收到指示远程串行数据链路是可用的通信。

换言之，在以上任何状况下，无论何时本地串行数据链路处于就绪状态（本地就绪_远程不可用）中，在接收“就绪”或“可用”的远程串行链路状态时，对应的路由器使本地串行数据链路可用并将该状态过渡到可用状态305。通过同步末端会话状态，以上技术从而避免了在另一个末端会话在延长的时间段内不可用时在一个末端处的摇摆问题。

图4图示了根据在这里所述一个或多个实施例的范例简化过程，用于同步跨过中介IP网络的串行数据链路状态。该过程400开始于步骤405，并且继续到步骤410，其中特定的路由器200（例如120或125）维持本地终端单元（相应地为110或115）和远程终端单元（相应地为115或110）之间的通信会话145，如图1中所示。每个路由器200然后可以在步骤415中监测其本地串行数据链路的状态，并且在步骤420中通过IP会话103与远程路由器传达本地串行数据链路的状态和远程串行数据链路的远程状态（即本地路由器向远程路由器传达本地状态，并且远程路由器向本地路由器传达远程状态）。如在这里详细所述，在步骤425中，在可控制时，可以控制本地串行数据链路的状态，以相应地匹配远程串行数据链路的远程状态，并且过程400在步骤430中结束。

图5图示了根据在这里所述一个或多个实施例的用于管理本地不可用状态的范例简化过程。例如，过程500开始于步骤505，并继续到步骤510，其中路由器200检测本地串行数据链路的不可用状态，例如缺少通信或指示不可用状态的明确方式，例如电压。同样地，在步骤515中，检测路由器可以通过IP会话103向远程路由器发送不可用状态，如在这里所述的。假定主控/从属关系（与对等关系相反），那么根据检测路由器在步骤520中是对应串行数据链路之内的主控装置还是从属装置，一旦检测到不可用状态，路由器就可以不同地起作用。例如，在是主控装置时，在步骤525中，路由器可以向本地终端单元发送链路状态请求，以便在步骤530中确定是否存在响应。如果是这样的话，则在步骤540中，路由器可以确定本地串行数据链路就绪。替代地，在路由器充当从属装置时，那么响应于在步骤535中从先前不可用的本地终端单元接收到链路状态请求，路由器可以在步骤540中确定本地串行数据链路就绪。

在确定本地串行数据链路就绪时，则在步骤545中，可以向远程路由器发送就绪状态，然而在步骤550中，保持本地串行数据链路不可用（例如本地就绪_远程不可用）。这种情况同样保持，直到在步骤555中，本地路由器从远程路由器接收到远程串行数据链路是可用的通信。在步骤560中，在那个时候，本地路由器可以使本地串行数据链路可用（例如，以及在充当从属装置时对链路状态请求做出响应），并且在步骤565中该过程500结束。

替代地，图6图示了根据在这里所述一个或多个实施例的用于管理远程不可用状态的范例简化过程。过程600开始于步骤605，并继续到步骤610，其中路由器从对应的远程路由器接收指示远程串行数据链路的不可用状态的通信。因此，在步骤615中，接收路由器使本地串行数据链路不可用，以使会话同步，并且在步骤620中，保持本地串行数据链路不可用，直到接收来自远程路由器的远程串行数据链路是可用的通信。此外，在步骤625中，接收路由器还可以响应于周期性链路状态请求探测，来将本地串行数据链路保持在就绪状态（例如本地就绪_远程不可用），以确保本地链路也尚未变得不可用。在这样的状况下，响应于否定的链路状态请求结果，本地状态可以过渡到不可用状态。假如本地串行数据链路就绪，在步骤630中从远程路由器接收远程串行数据链路是可用的通信时，接收路由器可以在步骤635中使本地串行数据链路可用（例如，以及可以向远程路由器传达回这种状态）。过程600在步骤640中结束。

在这里描述的新颖技术跨过中介IP网络同步串行数据链路状态。具体而言，通过定义要在路由器中实施的新的有限状态机，可以维持数据链路的状态，并且因此相应地将其进行同步。同样地，以上技术防止了在系统中任何数据链路变得不可用时数据链路的资源消耗摇摆（使其可用和不可用），并且还最小化了在链路恢复之后使系统可用的时间。通过防止系统摇摆，以上技术进一步防止了填充所有系统部件的错误记录（或在环形缓冲器上滚动），并因此改善了在该领域中调试问题的能力。

尽管已经示出和描述了跨IP网络同步串行数据链路状态的例示性实施例，但要理解，可以在这里的实施例的精神和范围之内做出各种其他调整和修改。例如，在这里已经示出和描述了IP会话符合IEC-104协议并且串行数据链路符合IEC-101协议的实施例。不过，实施例在其更宽意义上不被如此限制，并且实际上可以与其他适当协议一起使用，例如操作于IP网络上的专有协议。而且，尽管以上实施例针对在IP网络的任一端处的两个路由器，但其也可能具有单个变换情形，例如一个路由器从用于RTU的串行数据链路（例如IEC-101连接）变换到附着于IP网络的MTU（例如能够进行IEC-104通信的MTU）。在这种情况下，唯一的路由器可以被配置成将串行数据链路与IP会话通过自身进行同步，而不是向另一个路由器传达同步信息以使两个串行数据链路同步。此外，如上所述，已经参考主控和从属通信一般地描述了在这里的技术。不过，在这里的实施例同样适用于主控/从属配置两者以及串行链路上两个实体之间的平衡（对等）关系。

还应当指出，终端单元之一，特别是被分配有SCSDA控制的MTU，可以终止多重会话，并且因此对应的路由器（例如路由器2）125可以托管多个状态机（每个状态机用于其终止的一个串行末端会话）或采用能够代表多个相应数据链路的状态的多线程状态机。换言之，每个路由器可以包括多个状态机300，每个都被配置成维持与每个本地串行数据链路和相应的远程串行数据链路相对应的特定状态，或包括多线程状态机300，其被配置成维持本地串行数据链路和相应远程串行数据链路的状态。在这种情况下，每个路由器还可以包括一个或多个串行数据链路网络接口，其被配置成通过一个或多个对应的串行数据链路与一个或多个对应的本地终端单元进行通信。亦即，每个路由器然后可以维护并监测多个通信链路，传达每个链路的状态，并在可控制时，控制每个本地串行数据链路的状态，以匹配相应远程串行数据链路的远程状态。

前述描述已经针对特定实施例。不过，将显而易见的是，在获得其优点中的一些或全部的情况下，可以对所描述的实施例做出其他变化和修改。例如，明确想到的是，这里所述的部件和/或元件可以被实现为被存储于有形计算机可读介质（例如磁盘/CD/等）上的软件，该介质具有在计算机、硬件、固件或其组合上执行的程序指令。因此，本描述仅以范例的方式进行，并且不以其他方式限制在这里的实施例的范围。因此，所附权利要求的目的是覆盖如来自在这里的实施例的真实精神和范围之内的所有这种变化和修改。

Claims (19)

1.一种通信方法，包括：

由路由器维持本地终端单元和远程终端单元之间的通信会话，所述本地终端单元通过利用IEC-101协议的本地串行数据链路互连到所述路由器，所述远程终端单元通过因特网协议（IP）会话经由远程路由器和利用IEC-101协议的对应的远程串行数据链路互连到所述路由器；

由所述路由器监测所述本地串行数据链路的状态；

在所述路由器和远程路由器之间通过IP会话传达所述本地串行数据链路的状态和所述远程串行数据链路的远程状态；以及

由所述路由器控制所述本地串行数据链路的状态以匹配所述远程串行数据链路的远程状态。

2.如权利要求1中所述的方法，还包括：响应于检测所述本地串行数据链路的不可用状态，通过IP会话向所述远程路由器发送所述不可用状态。

3.如权利要求2中所述的方法，还包括：

响应于所述路由器是用于所述本地串行数据链路的主控装置，向所述本地终端单元发送链路状态请求；

如果存在对来自所述本地终端单元的链路状态请求的响应，则确定所述本地串行数据链路就绪；以及作为响应，

向所述远程路由器发送所述本地串行数据链路的就绪状态。

4.如权利要求3中所述的方法，还包括：

保持所述本地串行数据链路不可用，直到从所述远程路由器接收远程串行数据链路是可用或就绪的至少一种的通信；以及

响应于从所述远程路由器接收到所述远程串行数据链路是可用或就绪的通信，使所述本地串行数据链路可用。

5.如权利要求2中所述的方法，还包括：

响应于所述路由器是用于所述本地串行数据链路的从属装置，从所述本地终端单元接收链路状态请求；响应于来自所述本地终端单元的链路状态请求，确定所述本地串行数据链路就绪；以及作为响应，

向所述远程路由器发送所述本地串行数据链路的就绪状态。

6.如权利要求5中所述的方法，还包括：

保持所述本地串行数据链路不可用，直到从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路是可用或就绪的至少一种的通信；以及

响应于从所述远程路由器接收到所述远程串行数据链路是可用或就绪的通信，使所述本地串行数据链路可用。

7.如权利要求5中所述的方法，还包括：

响应于从所述远程路由器接收远程串行数据链路是可用的通信，对所述链路状态请求做出响应。

8.如权利要求1中所述的方法，还包括：

响应于通过所述IP会话从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路的不可用状态，使所述本地串行数据链路不可用。

9.如权利要求8中所述的方法，还包括：

保持所述本地串行数据链路不可用，直到从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路是可用或就绪的至少一种的通信；以及

响应于从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路是可用或就绪的通信，使所述本地串行数据链路可用。

10.如权利要求9中所述的方法，还包括：

响应于周期性链路状态请求探测，将所述本地串行数据链路保持在就绪状态中。

11.如权利要求10中所述的方法，还包括：

响应于所述路由器是用于所述本地串行数据链路的主控装置：

i)向所述本地终端单元发送周期性链路状态请求；以及

ii)如果存在对来自所述本地终端单元的链路状态请求的响应，则确定所述本地串行数据链路就绪；以及

响应于所述路由器是用于本地串行数据链路的从属装置：

i)从所述本地终端单元接收链路状态请求；以及

ii)响应于来自所述本地终端单元的链路状态请求，确定所述本地串行数据链路就绪。

12.如权利要求10中所述的方法，还包括：

响应于否定的链路状态请求结果，将所述本地串行数据链路过渡到不可用状态。

13.如权利要求1中所述的方法，其中所述IP会话符合IEC-104协议。

14.一种通信设备，包括：

串行数据链路网络接口，被配置成通过利用IEC-101协议的串行数据链路与本地终端单元通信；

因特网协议（IP）网络接口，被配置成通过IP会话与远程路由器通信；

处理器，被耦合到所述网络接口并适于执行一个或多个过程；以及

存储器，适于存储可由所述处理器执行的过程，所述过程在被执行时可操作成：

维持所述本地终端单元和远程终端单元之间的通信会话，所述远程终端单元经由所述远程路由器和利用IEC-101协议的对应的远程串行数据链路通过IP进行互连；

监测所述本地串行数据链路的状态；

与所述远程路由器通过IP会话传达所述本地串行数据链路的状态和所述远程串行数据链路的远程状态；以及

控制所述本地串行数据链路的状态以匹配所述远程串行数据链路的远程状态。

15.如权利要求14中所述的设备，其中所述过程在被执行时进一步可操作成：

响应于检测所述本地串行数据链路的不可用状态，通过IP会话向所述远程路由器发送所述不可用状态；以及

响应于通过所述IP会话从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路的不可用状态，使所述本地串行数据链路不可用。

16.如权利要求14中所述的设备，其中所述过程在被执行时进一步可操作成：

响应于所述设备是用于所述本地串行数据链路的主控装置：

i)向所述本地终端单元发送周期性链路状态请求；以及

ii)如果存在对来自所述本地终端单元的链路状态请求的响应，则确定所述本地串行数据链路就绪；以及

响应于所述设备是用于所述本地串行数据链路的从属装置：

i)从所述本地终端单元接收链路状态请求；以及

ii)响应于来自所述本地终端单元的链路状态请求，确定所述本地串行数据链路就绪。

17.如权利要求14中所述的设备，其中所述过程在被执行时进一步可操作成：

保持所述本地串行数据链路不可用，直到从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路是可用或就绪的至少一种的通信；以及

响应于从所述远程路由器接收所述远程串行数据链路是可用或就绪的通信，使所述本地串行数据链路可用。

18.如权利要求14中所述的设备，还包括：

多个串行数据链路网络接口，被配置成通过多个对应的串行数据链路与多个对应的本地终端单元通信；

其中所述过程在被执行时还可操作成：

维持针对每个本地终端单元到具有对应远程串行数据链路的一个或多个配置的远程终端单元的通信会话；

监测每个本地串行数据链路的状态；

传达每个本地串行数据链路的状态和一个或多个远程串行数据链路的每个的状态；以及

控制每个本地串行数据链路的状态以匹配相应远程串行数据链路的远程状态。

19.如权利要求18中所述的设备，还包括多个状态机或多线程状态机之一，所述多个状态机均被配置成维持与每个本地串行数据链路和相应的远程串行数据链路相对应的特定状态，所述多线程状态机被配置成维持针对本地串行数据链路和相应远程串行数据链路的状态。