CN103916318A

CN103916318A - 一种单环网实现方法

Info

Publication number: CN103916318A
Application number: CN201310002231.1A
Authority: CN
Inventors: 杨贵; 王文龙; 周旭峰; 刘明慧; 胡绍谦; 汤震宇
Original assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明公开一种单环网实现方法，在单环网的每个环网装置的网口前增加接口处理模块，该接口处理模块同时驱动两个PHY接口。此方法采用报文热备用的方式构成单环网，当单环网上的一条链路发生故障时，可有效避免报文丢失现象发生，有效解决了环网协议存在的缺陷，可解决目前STP、RSTP、MSTP协议、MRP协议在链路切换时的丢包问题。

Description

一种单环网实现方法

技术领域

本发明涉及一种通信网络冗余技术，特别涉及单环网且要求环网故障零报文丢失的情况。

背景技术

目前，构成单环网的协议有STP、RSTP、MSTP协议、MRP协议等。

生成树协议（STP）、快速生成树协议（RSTP）和多生成树协议（MSTP）是应用于二层通信网络的拓扑管理协议。具有二层交换功能的装置上运行生成树协议，相互发送桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU），BPDU中的主要信息包括，STP版本、BPDU类型、标识字段、根桥ID、根路径开销、指定桥ID、指定端口ID以及各时间值，其中根桥ID、根路径开销、指定桥ID、指定端口ID构成消息优先级向量，是RSTP进行比较、计算的主要依据。装置获取BPDU中的信息，通过生成树算法（SPA），裁剪网络拓扑，达到消除环路，同时形成冗余路径的目的。当有网络链路发生故障时，STP可以使用冗余路径恢复正常的通讯业务。通过具有二层交换功能的装置运行生成树协议可以消除通信网络中的环路避免网络风暴，同时实现链路的冗余备份功能。由于在网络链路发生故障后，需要通过装置间发送报文来进行拓扑结构的改变，在链路故障到备用链路启动之间存在一定的时间部分装置通信中断，无法实现零报文丢失。

基于单环网的媒体冗余协议（MRP）是在RSTP的基础上发展起来的一种基于单环网的媒体冗余协议，该协议同样存在链路故障到备用链路启动时存在一定时间部分装置通信中断问题，无法实现零报文丢失。

根据上面的描述，现有的单环网技术均存在一定的问题，STP、RSTP、MSTP协议和MRP协议无法解决链路切换时的丢包问题，导致不允许报文丢失的场合无法使用单环网进行组网，限制了单环网技术的应用。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种单环网实现方法，其可解决目前STP、RSTP、MSTP协议、MRP协议在链路切换时的丢包问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种单环网实现方法，在单环网的每个环网装置的网口前增加接口处理模块，该接口处理模块同时驱动两个PHY接口，所述接口处理模块处理报文流程如下：

发送处理：首先通过网口发送报文到接口处理模块，接口处理模块通过发送接口将帧接收到，通过插入序号在该帧帧头部分插入发送序号及装置标识，然后同时送入2个发送队列中等待发送，发送队列直接将该帧报文发送到相应的PHY中，通过物理层传输到相连装置的PHY接口；

接收处理：当PHY接收到一帧报文时，首先送入接收队列中进行缓冲，等待检索学习处理，检索学习对输入帧按装置标识进行序号表查找，当在序号表检索失败时，则将该序号保存到序号表中，将该帧报文送入MII接口进行交换处理，同时送入另一PHY的发送队列中；反之，则丢弃该帧报文并删除序号表中的对应序号；

异常处理：当单环网内的某条网线出现故障而导致该网线连接中断，由装置发送帧将通过两个PHY分别到达连接中断处，最终实现网络报文到达网络上的所有装置，且该过程不存在协商和丢包问题。

上述网口的接口类型是MII、GMII、RGMII或SGMII。

上述接口处理模块中的装置标识采用32bit标识，防止网络接入装置过多导致装置标识重复，所述装置标识至少包含接口处理模块装置自身的标识和该装置接入的装置标识两部分。

上述接口处理模块中的发送序号采用32bit标识，防止单环网的环路上节点过多而导致两侧报文环回的时间差较大时，发送序号发送重复。

采用上述方案后，本发明通过在网口前增加接口处理模块，采用网口同时驱动两个PHY接口的方式构成环网，当环网中的一条链路断掉以后，由于报文热备用发送的关系，不会导致网络报文丢失现象出现，实现单环网链路内的一条链路中断时的零报文丢失的环网技术。

附图说明

图1是本发明中单环网的结构示意图；

图2是本发明中接口处理模块的框图；

图3是本发明中接口处理模块在装置中的位置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

本发明提供一种单环网实现方法，通过对构成单环网的每个环网装置（如图1所示）上的网口进行特殊处理，在网口（接口类型可以是MII、GMII、RGMII、SGMII或其它接口类型）前增加接口处理模块，实现对两个PHY（OSI模型中的最底层）接口的驱动，如图1中的A位置，可结合图3所示。所述接口处理模块负责将网口发送的报文送入两个PHY接口同时输出，并负责将一个PHY接口接收到的报文转发给网口和另一个PHY接口；所述接口处理模块还负责删除重复接收的报文，防止网口重复接收相同的报文。本发明采用报文热备用的方式构成单环网，当单环网上的一条链路发生故障时，可有效避免报文丢失现象发生，有效解决了环网协议存在的缺陷。

所述接口处理模块具有报文缓存能力、插入序号、报文序号表及序号检索能力，解决报文发送时排队、报文重复等问题，主要实现功能如下（可结合图2所示），以下描述一MII接口为例进行介绍，其它接口类型实现功能同MII接口方式：

1、发送接口：实现MII的TX接口与处理模块的连接，主要进行不同接口型式转换。

2、插入序号：实现发送帧的发送序号插入，作为接收部分进行相同序号报文的处理依据。

3、发送队列1、发送队列2：实现MII发送报文和由PHY接收且需要转发报文的发送缓冲处理，防止产生发送冲突。

4、接收接口：实现处理模块与MII的RX接口连接，主要进行不同接口型式的转换。

5、删除序号：实现接收帧的序号删除，保证交换芯片接收到的帧为可识别的正确报文。

6、接收队列：由两个PHY接收到的帧首先送入接收队列中进行缓存并加入接收PHY的标识，防止接收帧同时送入“检索学习”而引起数据丢失或冲突现象发生。

7、检索学习：按照接收SWITCH标识在“序号表”中进行检索，按照检索结果对接收到的帧进行转发、接收、丢弃等处理，如果为第一次接收该帧数据则将该序号保存到序号表中，并将报文送到SWITCH并通过另一个PHY转发出去。如果为第二次接收，则删除序号表中的该序号，同时丢弃该帧报文。

8、序号表：用于保存各个装置发送帧的序号，按照SWITCH标识、帧序号的格式进行保存。

综上，接口处理模块为本发明的实现关键所在，在硬件实现中可以选择采用FPGA、FPGA+SDRAM等方式实现，各种方案实现在延时、处理能力等方面有很大区别，需要满足报文实时处理的性能要求。

本发明通过在环网装置的网口前面增加接口处理模块的方式，实现网口同时对两个PHY接口进行驱动，环网上的各个设备均由同一网口驱动的两个PHY接口来构成环网。当网口向环网发送报文时，实现网口发送的报文可同时从两个PHY接口向外发送，实现报文在环网上传输的热备用。具体处理过程如下所述。

发送处理：

具体工作过程如图2描述，当装置1有报文需要在环网上发送时，首先通过网口的TX发送报文到接口处理模块。接口处理模块通过发送接口将帧接收到，通过“插入序号”在该帧帧头部分插入发送序号及装置标识（为环网内每台装置的唯一标识，用8bit或指定长度字段表示，各装置配置应保持一致），为了避免重复序号长度选择16bit长度或更长的长度（各装置配置应保持一致），然后同时送入“发送队列1”、“发送队列2”中等待发送，发送队列直接将该帧报文发送到相应的PHY中，通过物理层传输到相连装置的PHY接口。

接收处理：

具体工作过程如图2描述，当PHY接收到一帧报文时，首先送入接收队列中进行缓冲，等待“检索学习”处理，“检索学习”对输入帧按装置标识进行序号表查找，当在“序号表”检索失败时，则将该序号保存到序号表中，将该帧报文送入MII接口进行交换处理，同时送入另一PHY的发送队列中；反之，则丢弃该帧报文并删除序号表中的对应序号。

异常处理：

当单环网内的某条网线出现故障而导致该网线连接中断，由装置1发送帧将通过两个PHY分别到达连接中断处，最终实现网络报文可以到达网络上的所有装置，且该过程不存在协商和丢包问题，因此，该方案解决了采用STP、RSTP、MSTP、MRP等环网协议无法实现的零丢包问题。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims

1.一种单环网实现方法，其特征在于：在单环网的每个环网装置的网口前增加接口处理模块，该接口处理模块同时驱动两个PHY接口，所述接口处理模块处理报文流程如下：

2.如权利要求1所述的一种单环网实现方法，其特征在于：所述网口的接口类型是MII、GMII、RGMII或SGMII。

3.如权利要求1所述的一种单环网实现方法，其特征在于：所述接口处理模块中的装置标识采用32bit标识，所述装置标识包含接口处理模块装置自身的标识和该装置接入的装置标识两部分。

4.如权利要求1所述的一种单环网实现方法，其特征在于：所述接口处理模块中的发送序号采用32bit标识。