CN103918225A - 环形网络中的节点设备和路径切换控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为了提供一种节点设备和用于节点设备中的路径切换控制方法，它们能够促进网络管理、减少网络上的负载、以及当问题发生时实现更高速的路径切换。配置环形网络的节点设备存储：转发表(FDB)和管理表(RDB)，转发表使转发数据目的地节点设备与所述目的地节点设备的网络地址相关联，管理表使目的地节点设备与用于将数据转发到所述目的地节点设备的端口信息相关联。当改变转发数据的转发路径到转发路径(602)时，在不改变转发表的情况下，所述节点设备更新管理表(RDB)中的目的地节点设备与管理表(RDB)中的端口信息之间的关联。

Description

环形网络中的节点设备和路径切换控制的方法

技术领域

本发明涉及环形网络中的路径切换技术，并且更特别地，涉及用于故障的情况下的路径切换控制的方法和包括这样的功能的节点设备。

背景技术

对于环形网络中的通信故障的情况下的路径切换技术，已知在ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组)G.8032中限定的以太网环网保护(在此，“以太网(Ethernet)”是注册商标；此后同样应用)。根据以太网环网保护，当环形网络上的主节点从邻近故障位置的节点接收到故障消息时，主节点使正常阻塞端口解除阻塞(unblock)，并且发布指令，以清除到环形网络上的所有节点的MAC(媒体访问控制)地址表。因为由于该操作造成的清除MAC表的节点无法知晓目的地节点，直到MAC表重新学习为止，所以节点使到达数据帧溢出到环形网络上。

而且，PTL1公开了一种方法，通过该方法，多段路径信息分别被预先设置用于正常操作的时间并且用于故障的情况，并且当接收到作为触发的故障发生通知时，备份路径被识别，并且进行到备份路径的切换。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL1]日本专利申请未审查公开No.2011-066564

发明内容

[技术问题]

然而，根据ITU-T中的上述以太网环网保护，当在环形网络上发生故障时，由于所有节点的MAC地址表都被清除，所以必须执行溢出，直到MAC地址表重新学习以与路径被切换之前相同为止，导致增加网络上的业务并且给网络资源增加负担的问题。而且，由于要求用于MAC地址表重新学习的时间，所以可能很难满足所允许路径切换时间，如在ITU-T G8032中限定的50ms。

而且，根据PTL1中公开的路径切换方法，维护人员需要分别预先设置用于正常操作的时间和用于故障的情况的路径信息。从而，在环形网络中，其中，对普通基础结构执行节点的添加以扩展网络，网络维护是复杂的，并且维护人员的负担增加。而且，在PTL1的方法中，如在上述以太网环网保护中，存在当故障发生时，执行用于在两个方向上使数据流动(溢出)的处理，直到经过特定时间段为止的一些情况，并且更多地，必须使控制帧流向所有路径，这是因为在故障情况下切换路径的确定取决于来自主节点的路径切换控制帧。

从而，本发明的目标在于提供一种节点设备和用于环形网络中的路径切换控制的方法，其可以实现更容易网络维护、减少网络上的负载、以及故障情况下的更快路径切换。

[问题的解决方案]

根据本发明的节点设备是包括在环形网络中的节点设备，其特征在于包括：多个端口，所述多个端口连接到环形网络；存储装置，用于分别存储转发表和管理表，在转发表中，被转发数据的目的地节点设备和其在环形网络上的地址相互关联，在管理表中，目的地节点设备与关于将被用于将数据转发到目的地节点设备的端口的信息相互关联；以及控制部，当被转发数据的转发路径改变时，在不更新转发表的情况下，更新目的地节点设备与管理表中的端口信息的关联。

根据本发明的用于路径切换控制的方法是用于多个节点设备以环形拓扑连接的环形网络中的路径切换控制的方法，其特征在于包括：通过每个节点，将转发表和管理表存储在存储装置中，在转发表中，被转发数据的目的地节点设备与其在环形网络上的地址相互关联，在管理表中，目的地节点设备与关于将被用于将数据转发到目的地节点设备的端口的信息相互关联；以及当被转发数据的转发路径改变时，通过每个节点，在不改变转发表的情况下，更新目的地节点设备与管理表中的端口信息的关联。

根据本发明的环形网络是多个节点设备以环形拓扑连接的环形网络，其特征在于，每个节点设备都包括：多个端口，所述多个端口连接到环形网络；以及存储装置，用于分别存储转发表和管理表，在转发表中，被转发数据的目的地节点设备与其在环形网络上的地址相互关联，在管理表中，目的地节点设备与关于将被用于将数据转发到目的地节点设备的端口的信息相互关联，并且当被转发数据的转发路径改变时，每个节点设备在不改变转发表的情况下，更新目的地节点设备与管理表中的端口信息的关联。

根据本发明的程序是使计算机用作节点设备的程序，所述节点设备被包括在环形网络中并且具有连接到环形网络的多个端口，特征在于使计算机实现：分别存储转发表和管理表的功能，在转发表中，被转发数据的目的地节点设备与其在环形网络上的地址相互关联，在管理表中，目的地节点设备与关于将被用于将数据转发到目的地节点设备的端口的信息相互关联；以及当被转发数据的转发路径改变时，在不改变转发表的情况下，更新目的地节点设备与管理表中的端口信息的关联的功能。

[本发明的有益效果]

根据本发明，可以实现更容易网络维护，减少网络上的负载，以及故障情况下的更快路径切换。

附图说明

图1A是根据本发明的示例性实施例的用于解释在环形网络中的正常操作期间的操作的示意性网络拓扑图，并且图1B是本示例性实施例中的数据帧的格式图。

图2是示出根据本示例性实施例的节点设备的示意性配置的框图。

图3是示出根据本示例性实施例的用于解释路径切换控制的概要的转发数据库和环形数据库的更新操作的时序图。

图4是示出根据本发明的实例的在正常时间在节点设备中的帧转发操作的流程图。

图5是示出根据本实例的在正常时间在节点设备中的转发数据库和环形数据库的更新操作的流程图。

图6是示出根据本实例的在环形网络的每个节点中在正常时间的转发数据库和环形数据库的学习结果的实例的示意图。

图7A是根据本实例的用于解释故障情况下的路径切换控制的概要的示意性网络拓扑图，以及图7B是在本示例性实施例中的故障通知消息的格式图。

图8A是示出在故障情况下由节点N2发送的图7中所示的故障通知消息的格式的视图，以及图8B是示出在故障情况下由节点N3发送的图7中所示的故障通知消息的格式的视图。

图9是示出在故障情况下由节点N1发送的图7中所示的故障通知消息的格式的视图。

图10是示出在故障情况下由节点N4发送的图7中所示的故障通知消息的格式的视图。

图11是示出根据本实例的故障情况下的节点设备的帧转发操作的流程图。

图12A是示出在为根据本实例的节点设备并且邻近故障发生的位置的节点处，故障情况下的环形数据库的更新操作的流程图，以及图12B是示出在为根据本实例的节点设备并且为中继节点的节点处，在故障情况下的环形数据库的更新操作的流程图。

图13是示出根据本实例的在环形网络中的每个节点处发生故障之后的转发数据库和环形数据库的更新结果的实例的示意图。

图14A是示出在为根据本实例的节点设备并且邻近故障发生的位置的节点处，从故障恢复时的环形数据库的更新操作的流程图，以及图14B是示出在为根据本实例的节点设备并且为中继节点的节点处，从故障恢复时的环形数据库的更新操作的流程图。

图15是根据本发明的另一个实例的数据帧的格式图。

具体实施方式

如上所述，在根据背景技术的环形网络中，当在网络上发生故障并且拓扑改变时，必须清除网络上的各个节点的转发表，每个转发表都包括目的地节点的MAC地址。然而，实际上，在环形网络中的拓扑改变之前和之后，目的地节点不改变，并且足以适当地确定目的地节点位于每个节点的哪个端口侧并且进行到其的切换。

本发明根据该观点作出。当切换发生时，转发表被保持而不被清除，并且仅示出目的地节点位于每个节点的哪个端口侧的管理表被更新，由此可以实现更快路径切换，而不在网络上强加负载。

更特别地，根据本发明的环形网络上的每个节点都包括学习目的地节点的地址的转发表和用于识别目的地节点侧上的传输端口的管理表，并且转发表和管理表被如下管理。即，当在环形网络上发生故障时，转发表被保持而不被清除，并且通过使添加到所接收的故障通知消息的源节点号和中继节点号与接收故障通知消息的端口相关联，来更新管理表。该控制基于一操作，使得在单个环形网络中，在路径被切换并且仅管理表改变之前和之后，转发表中的信息不改变。

而且，在故障发生之后，更新用于目的地节点的转发端口时，采用一种方法，其中，故障通知消息被转发到环形中的所有节点，它们本身的节点号被放入该消息，由此可以抑制从故障发生开始直到转发表重新学习为止不可避免地发生的溢出，并且还可以实现更快路径切换操作。

如上所述，根据本发明，可以仅通过参考所保持的转发表和更新后的管理表，执行路径切换，允许减少用于路径切换的时间，并且因为溢出被抑制，还有效地使用网络资源。此后，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。

1.示例性实施例

在根据本发明的环形网络中，可以连接期望数目的通信设备(节点)。然而，在本示例性实施例中，为了避免使说明书变复杂，连接四个节点的环形网络此后将被图示为实例。

在本示例性实施例中，提供给每个节点的转发表和管理表将分别被称为FDB(转发数据库)表和RDB(环形数据库)表。FDB表是学习以MAC地址(此后称为节点号)为单位的目的地节点具有的唯一编号的表，并且RDB表是学习哪个端口侧连接到目的地节点所在的环形网络的表。

1.1)环形网络

参考图1A，根据本示例性实施例的环形网络包括以环形拓扑连接的多个节点N1至N4，并且节点N1在此是主节点。而且，在每个节点处，顺时针发送数据的端口由P1表示，而逆时针发送数据的端口由P2表示，并且主节点N1的端口P2在正常操作期间被阻塞。从而，假设用户A的终端101(MAC地址＝a)连接到节点N1，并且用户B的终端102(MAC地址＝b)连接到节点N4，用户终端101和102可以通过单个路径110执行数据通信。

在用于传输和接收的数据帧中，除了在以太网中使用的普通字段之外，使用添加源节点号的报头格式。特别是，在源MAC地址字段和VLAN标签之间，将源节点号添加到报头区域。当节点N1从用户终端101接收到具有报头111(目的地MAC地址DA＝b，源MAC地址SA＝a)的普通数据帧时，节点N1将源节点号(其本身节点号N1)添加到帧报头区域，并且从端口P1发送具有报头112的数据帧。当具有报头112的数据帧经由节点N2和N3进入节点N4的端口P2时，节点N4将具有报头113(目的地MAC地址DA＝b，源MAC地址SA＝a)的普通数据帧发送至目的地用户终端102。类似地，当节点N4从用户终端102接收到具有报头121(目的地MAC地址DA＝a，源MAC地址SA＝b)的普通数据帧时，节点N4将源节点号(其本身节点号N4)添加到帧报头区域，并且从端口P2发送具有报头122的数据帧。当具有报头122的数据帧经由节点N3和N2进入节点N1的端口P1时，节点N1将具有报头123(目的地MAC地址DA＝a，源MAC地址SA＝b)的普通数据帧发送至目的地用户终端101。

1.2)节点配置

参考图2，包括在环形网络中的每个节点Ni(在此，i＝1，2，3，或4)具有分别与连接到环形网络的端口P1和P2相对应的环网侧通信部201和202。节点Ni能够通过用户侧通信部203与用户终端通信。节点Ni进一步包括切换处理部204、存储FDB表的转发数据库(FDB)205、存储RDB表的管理数据库(RDB)206、以及控制节点的整体操作的控制部207。如已经描述的，FDB205学习以MAC地址为单位的目的地节点号，而RDB206学习目的地节点位于哪一个环网侧通信部201和202上。当环形网络上发生故障时，控制部207保持FDB205，并且通过使添加到所接收的故障通知消息的源节点号和中继节点号与接收故障通知消息的端口相关联，更新RDB206，这将在随后描述。在控制部207的控制下，切换处理部204执行将源节点号添加到所接收的数据帧/从所接收的数据帧删除源节点号并且通过参考FDB205和RDB206转发的操作。

注意，以下描述的控制部207的功能还通过执行存储在计算机上的存储器(未示出)中的程序被实现。

1.3)操作

参考图3，每个节点Ni的FDB205中的FDB表都存储相互相关联的MAC地址和目的地节点号，而RDB206存储相互相关联的目的地节点号和将被用于将数据转发到该目的地节点的转发端口。

当环形网络正常操作时，每个节点Ni的控制部207都更新FDB205和RDB206，并且切换处理部204通过参考FDB205和RDB206执行转发操作(操作301)。特别是，切换处理部204基于所接收的数据帧的目的地MAC地址搜索FDB205以识别目的地节点，并且随后搜索RDB206以识别将被用于将数据转发到该目的地节点的转发端口。

当在环形网络上发生故障并且故障通知消息到达节点Ni(操作302)时，控制部207保持FDB205，并且基于被添加到所接收的故障通知消息的源节点和中继节点信息以及已经接收到故障通知消息的端口号，以目的地节点与可用转发端口相关联的方式，更新RDB206的RDB表(操作303)。当检测到从故障恢复时(操作304)，控制部207恢复或更新RDB206(操作305)并且返回到正常操作操作(操作301)。

1.4)效果

如上所述，根据本示例性实施例，在维护人员不预先设置路径的情况下，基于在正常操作期间添加到数据帧的源节点号，或者基于在故障情况下添加到故障通知消息的源节点号和中继节点号(或多个中继节点号)，每个节点都可以学习用于目的地节点的转发端口。从而，网络维护在环形网络中特别容易，其中，对普通基础结构执行节点的添加，以扩展网络。

而且，根据本示例性实施例，由于FDB205被保持并且仅RDB206被更新，所以可以在不使数据溢出的情况下切换路径，避免不必要地加重网络的带宽的负载的情况。

而且，根据本示例性实施例，源节点号和每个中继节点号被添加到故障通知消息中，故障通知消息在故障情况下被通知给环形网络中的每个节点。从而，路径信息的更新和路径切换可以通过单个控制帧作出。

2.实例

此后，参考附图，将给出根据本发明的实例的故障情况下的每个节点的路径学习操作和路径切换控制的详细描述。

2.1)在正常时间的路径学习操作

参考图4，当节点Ni在一些端口处通过环网侧通信部接收帧(操作401)时，切换处理部204确定帧是否是来自由其本身控制的从属用户的帧(操作402)，并且当其是来自从属用户的帧时(操作402；是)，将指示其本身节点号的标签添加到所接收帧的源节点号字段(操作403)。如果该帧不是来自从属用户的帧(操作402；否)，则不执行操作403。

随后，切换处理部204通过使用所接收帧的报头中的目的地MAC地址作为关键字，搜索FDB205(操作404)。如果FDB205存储与该目的地MAC地址相关联的目的地节点(操作405；是)，则切换处理部204通过使用命中目的地节点的编号作为关键字，搜索RDB206(操作406)。如果RDB206存储与该目的地节点相关联的转发端口(操作407；是)，则切换处理部204在命中转发端口处通过环网侧通信部，将所接收的帧发送至环形网络上(操作408)。

如果RDB206不存储与目的地节点相关联的转发端口(操作407；否)，则切换处理部204从所接收帧的报头删除源节点号标签(操作409)，并且通过用户侧通信部203将所接收帧发送至从属用户终端(操作410)。如果FDB205不存储与所接收帧的目的地MAC地址相关联的目的地节点(操作405；否)，则切换处理部204从每个转发端口发送所接收帧(操作411)。

参考图5，当节点Ni在某个端口处通过环网侧通信部接收帧(操作501)时，切换处理部204通过使用所接收帧的报头中的目的地MAC地址作为关键字，搜索FDB205(操作502)。如果FDB205存储与该目的地MAC地址相关联的目的地节点(操作503；是)，则切换处理部204确定该帧是否是来自从属用户的帧(操作504)，并且当其是来自从属用户的帧(操作504；是)时，控制部207从所接收帧提取源MAC地址，并且更新FDB205，使得与该地址相关联的目的地节点是“我自己”(操作505)。

如果所接收帧不是来自从属用户的帧(操作504；否)，则控制部207从所接收帧提取源MAC地址和源节点号，并且更新FDB205，使得它们相互相关联(操作506)。而且，控制部207更新RDB206，使得所接收帧中的源节点号与已经接收到该所接收帧的端口号相关联(操作507)。注意，如果FDB205不存储与该所接收帧的目的地MAC地址相关联的目的地节点(操作503；否)，则不执行更新操作。

接下来，将参考图6描述环形网络中的路径学习操作的实例。

当在端口P1处接收将从用户终端102传输到用户终端101的帧时，节点N1基于其报头区域122中的信息执行学习操作。即，节点N1将用户终端102的MAC地址(b)和目的地节点号N4记录在FDB205的FDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作506)，并且将相互相关联的目的地节点号N4和转发端口号P1记录在RDB206的RDB表中(图5中的操作507)。

当在端口P1处接收将从用户终端102发送至用户终端101的上述帧时，节点N2将用户终端102的MAC地址(b)和目的地节点号N4记录在FDB205的FDB表中，基于其报头122使它们相互相关联(图5中的操作506)，并且将目的地节点号N4和转发端口号P1记录在RDB206的RDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作507)。当在端口P2处接收将从用户终端101发送到用户终端102的帧时，节点N2从其报头区域112中的信息类似地学习。即，节点N2将用户终端101的MAC地址(a)和目的地节点号N1记录在FDB205的FDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作506)，并且将目的地节点号N1和转发端口号P2记录在RDB206的RDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作507)。

类似于节点N2，节点N3从报头区域122和112中的信息学习，并且更新如图6中所示的FDB表和RDB表。

当在端口P2处接收将从用户终端101发送至用户终端102的帧时，从其报头区域112中的信息类似地学习。即，节点N4将用户终端101的MAC地址(a)和目的地节点号N1记录在FDB205的FDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作506)，并且将目的地节点号N1和转发端口号P2记录在RDB206的RDB表中，使它们相互相关联(图5中的操作507)。

2.2)故障情况下的操作

参考图7A，假设在节点N2和N3之间的网络上发生故障，邻近故障位置600的节点N2和N3分别阻塞连接到故障发生的链路的端口P1和P2，并且每个都分别从端口P2和P1发送出故障通知消息601。当接收到故障通知消息601时，主节点N1使阻塞端口P2解除阻塞，同时所有节点N1到N4都保持它们的FDB205的FDB表，并且基于关于故障通知消息601中的源节点以及关于接收端口的信息，更新它们的RDB206的RDB表。例如，节点N1的RDB表被更新，使得与目的地节点N4相关联的转发端口从P1改变为解除阻塞的端口P2，并且节点N4的RDB表被更新，使得与目的地节点N1相关联的转发端口从P2改变为端口P1。从而，用户终端101和102之间的通信从如图1中所示的路径110切换至新数据传输路径602。

故障通知消息601具有包括R-APS(环网自动保护切换)信息字段603的帧格式，如图7B中所示。如果存在，R-APS信息字段603包括故障检测信息字段701、源节点号字段702、以及中继节点号字段703，这将在接下来描述。已经接收到故障通知消息601的节点通过参考R-APS信息，可以学习故障的发生和故障通知消息到达的路径。此后，参考图8至图10将图示将从每个节点的端口发送或转发的故障通知消息的具体实例。

参考图8A，已经检测到故障的节点N2不从端口P1发送任何消息，并且从端口P2发送故障通知消息。作为源的该节点N2的故障检测信息和节点号被存储在该故障通知消息的P-APS信息字段中。参考图8B，已经检测到故障的节点N3从端口P1发送故障通知消息并且不从端口P2发送任何消息。作为源的该节点N3的故障检测信息和节点号被存储在该故障通知消息的P-APS信息字段中。

参考图9，节点N1分别在端口P2和P1处从邻近节点N4和N2接收故障通知消息，将其本身节点号添加到每个故障通知消息的中继节点字段703，并且分别从相对端口P1和P2发送故障通知消息。即，除了故障检测信息、源节点号N3、以及中继节点号N4之外，节点N1将其本身节点号N1作为中继节点添加到将从端口P1发送的故障通知消息的P-APS信息字段。类似地，除了故障检测信息和源节点号N2之外，节点N1将其本身节点号N1作为中继节点添加到将从端口P2发送的故障通知消息的P-APS信息字段。

参考图10，节点N4分别在端口P2和P1处从邻近节点N3和N1接收故障通知消息，将其本身节点号添加到每个故障通知消息的中继节点字段703，并且分别从相对端口P1和P2发送故障通知消息。即，除了故障检测信息和源节点号N3之外，节点N4将其本身节点号N4作为中继节点添加到将从端口P1发送的故障通知消息的P-APS信息字段。类似地，除了故障检测信息、源节点号N2、以及中继节点号N1之外，节点N4将其本身节点号N4作为中继节点添加到将从端口P2发送的故障通知消息的P-APS信息字段。

2.3)故障情况下的帧转发操作

参考图11，由于操作401至404与图4中所示的正常操作期间的帧转发操作相同，所以给予它们相同参考数字，并且将省略其说明。每个节点Ni的切换处理部204都通过使用在FDB的搜索中命中的目的地节点号作为关键字，搜索RDB206(操作801)。如果RDB206存储与该目的地节点相关联的转发端口(操作802；是)，则切换处理部204在命中转发端口处通过环网侧通信部将所接收帧发送至环形网络(操作803)。如果RDB206不存储与目的地节点相关联的转发端口(操作802；否)，则切换处理部204从所接收帧的报头删除源节点号标签(操作804)，并且通过用户侧通信部203将所接收帧发送至从属用户(操作805)。从而，例如，即使故障发生在如图7中所示的网络位置处，用户终端101和102也可以通过数据传输路径602相互通信。

2.4)故障情况下的路径切换控制(RDB更新)

故障情况下的RDB更新操作在邻近故障位置的节点和中继故障通知消息的节点之间不同。此后，将参考图12给出说明。

参考图12A，在邻近故障位置600的节点处(在此为节点N2和N3)，当环网侧通信部201或202检测到故障发生(操作901)时，控制部207确定其本身节点是否是主节点(操作902)。如果其本身节点是主节点(操作902；是)，则控制部207使阻塞端口解除阻塞(操作903)，并且如果其本身节点不是主节点(操作902；否)，则控制环网侧通信部，以便立即阻塞连接到故障链路的端口(操作904)。

随后，控制部207生成其本身节点号标签被添加到如图8中所示的R-APS信息字段的故障通知消息，并且从不连接到故障链路的一侧上的端口发送该消息(操作905)。

当接收到由邻近故障的其他节点发送的故障通知消息(操作906)时，控制部207更新RDB206，使得所接收故障通知消息中的R-APS信息(源节点号和中继节点号)与已经接收到该故障通知消息的端口号相关联(操作907)。然后，终止所接收通知消息(操作908)。

参考图12B，在节点是中继节点的情况下，当接收故障通知消息(操作909)时，控制部207确定其本身节点是否是主节点(操作910)。如果其本身节点是主节点(操作910；是)，则控制部207使阻塞端口解除阻塞(操作911)，并且如果其本身节点不是主节点(操作910；否)，则立即更新RDB206(操作912)。更特别地，控制部207更新RDB206，使得所接收故障通知消息中的R-APS信息(源节点号和中继节点号)与接收该故障通知消息的端口号相关联(操作912)。然后，控制部207将其本身节点号标签添加到如图9或图10中所示的所接收故障通知消息的R-APS信息字段，并且从与接收端口相对的端口发送该消息(操作913)。

以此方式，即使故障发生在如图7中所示的网络位置600处，也可以仅通过更新每个节点的RDB206，将在例如用户终端101和102之间的通信路径从图1中所示的路径110切换至图7中所示的路径602。

2.5)故障情况下的路径学习操作

接下来，将参考图13描述环形网络上的故障情况下的路径学习操作(RDB更新)的实例。

首先，将沿着每个节点描述从节点N2发送出的故障通知消息601的流。节点N2从端口P2发送出具有指示其本身节点号的源节点号标签的故障通知消息，其到达邻近节点N1。

节点N1在端口P1处接收到该故障通知消息，并且从故障通知消息中的故障信息标签701识别网络故障。由于节点N1是主节点，所以节点N1使端口P2解除阻塞。而且，节点N1从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N2相关联的转发端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头920处；参见节点N1的RDB表信息)。此后，节点N1从与接收故障通知消息的端口P1相对的端口P2转发故障通知消息。此时，节点N1在传输之前，将指示其本身节点号的中继节点号标签703放在故障信息标签701之后。故障通知消息到达邻近节点N4。

节点N4在端口P1处接收该故障通知消息，并且从故障通知消息中的故障信息标签701识别网络故障。节点N4从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N2相关联的转发端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头921处；参见节点N4的RDB表信息)。而且，节点N4从中继节点号标签703学习将与节点号N1相关联的转发目的地端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头922处；参见节点N4的RDB表信息)。此后，节点N4从与接收故障通知消息的端口P1相对的端口P2转发故障通知消息。此时，节点N4在传输之前，将指示其本身节点号的中继节点号标签703放在故障信息标签701之后。故障通知消息到达邻近节点N3。

当在端口P1处接收到该故障通知消息时，节点N3已经在端口P2侧检测到故障。从而，节点N3从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N2相关联的转发端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头923处；参见节点N3的RDB表信息)。而且，节点N3从中继节点号标签703学习将与节点号N1相关联的转发端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头923处；参见节点N3的RDB表信息)。而且，节点N3从中继节点号标签703学习将与节点号N4相关联的转发端口号P1，并且更新RDB表(在图13中的箭头925处；参见节点N3的RDB表信息)。此后，节点N3终止故障通知消息。

接下来，将沿着每个节点描述从节点N3发送出的故障通知消息的流。

节点N3从端口P1发送出具有指示其本身节点号的源节点号标签的故障通知消息。故障通知消息到达邻近节点N4。

节点N4在端口P2处接收该故障通知消息，并且从故障通知消息中的故障信息标签701识别网络故障。节点N4从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N3相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头930处，参见节点N4的RDB表信息)。此后，节点N4从与接收故障通知消息的端口P2相对的端口P1转发故障通知消息。此时，节点N4在发送之前，将指示其本身节点号的中继节点号标签703放在故障信息标签701之后。故障通知消息到达邻近节点N1。

节点N1在端口P2处接收该故障通知消息，并且从故障通知消息中的故障信息标签701识别网络故障。由于节点N1是主节点，所以节点N1使端口P2解除阻塞。节点N1从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N3相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头931处；参见节点N1的RDB表信息)。而且，节点N1从中继节点号标签703学习将与节点号N4相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头932处，参见节点N1的RDB表信息)。此后，节点N1从与已经接收到故障通知消息的端口P2相对的端口P1转发故障通知消息。此时，节点N1在发送之前，将指示其本身节点号的中继节点号标签702放在故障信息标签701之后。故障通知消息到达邻近节点N2。

当在端口P2处接收到该故障通知消息时，节点N2已经在P1侧检测到故障。节点N2从故障通知消息中的源节点号标签702学习将与节点号N3相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头933处；参见节点N2的RDB表信息)。而且，节点N2从中继节点号标签703学习将与节点号N4相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头934处；参见节点N2的RDB表信息)。而且，节点N2从中继节点号标签703学习与节点号N1相关联的转发端口号P2，并且更新RDB表(在图13中的箭头935；参见节点N2的RDB表信息)。节点N2终止故障通知消息，这是因为其已经识别出在端口P1侧发生的故障。

以此方式，所有节点的RDB表的更新完成。由此，例如，当从用户终端101接收到被寻址到用户终端102的帧时，节点N1的切换处理部204通过使用报头区域中的目的地MAC地址(b)作为关键字，搜索FDB205的FDB表。由于与MAC地址b相关联的目的地节点N4被记录在如图13中所示的节点N1的FDB表中，所以随后通过使用目的地节点N4作为关键字，搜索RDB206的RDB表。由于与目的地节点N4相关联的转发端口P2被记录在如图13中所示的节点N1的RDB表中，所以从端口P2发送从用户终端101接收的帧。

如上所述，根据本实例，甚至对于在故障发生之后的通信，可以在不执行数据溢出的情况下，高速切换路径。

2.6)从故障恢复之后的RDB更新

此后，将简要地参考图14描述在从故障恢复之后的RDB更新操作。

参考图14A，当邻近故障链路的节点检测到从故障恢复(操作1001)时，节点使由于故障而已经阻塞的端口解除阻塞(操作1002)。如果本身节点是主节点(操作1003；是)，则节点使阻塞端口阻塞(操作1004)，并且从不被阻塞的端口发送添加其本身节点号标签的故障恢复消息(操作1005)。然后，当接收到具有与故障通知消息相同格式的应答消息(操作1006)时，节点从应答消息提取节点号信息，更新RDB表，使得节点号信息与接收应答消息的端口号相关联(操作1007)，并且终止所接收的应答消息(操作1008)。

参考图14B，当中继节点接收到故障恢复消息(操作1010；故障恢复消息)时，中继节点从故障恢复消息提取节点号信息，并且更新RDB表，使得节点号信息与接收故障恢复消息的端口号相关联(操作1011)。然后，中继节点从与已经接收到故障恢复消息的端口相对的端口转发添加其本身数据节点号标签的故障恢复消息(操作1012)，并且进一步从接收故障恢复消息的端口发送被寻址到其本身节点号标签被添加到的主节点的中继消息(操作1013)。而且，当接收应答消息(操作1010；应答消息)时，中继节点从应答消息提取节点号信息，并且更新RDB表，使得节点号信息与接收应答消息的端口号相关联(操作1014)。然后，中继节点从与接收应答消息的端口相对的端口转发其本身节点号标签被添加到的应答消息(操作1015)。

2.7)效果

如上所述，根据本实例，通过使用FDB表来学习用于目的地MAC地址的目的地节点，并且通过使用RDB表来学习用于目的地节点的转发端口。以在故障情况下，FDB表被留下并且仅RDB表被更新的方式，执行管理。而且，在故障发生之后，用于目的地节点的转发端口的更新操作中，故障通知消息被转发到环形网络中的所有节点，并且它们自己的节点号被放在消息中。从而，可以抑制从故障发生直到FDB重新学习为止不可避免地发生的溢出，并且可以实现更快路径切换操作。

3.其他实例

在上述实例中，源节点号被添加到如图1B中所示的发送帧的报头。作为另一个实例，还可以在源节点号之前添加目的地节点号。作为实例，如图15中所示，在帧报头区域中的源节点号字段前面，提供目的地节点号字段1101。在应用该方法的情况下，存在可以配置系统的优点，其中，在源节点和目的地节点之间中继数据的节点可以通过学习并且参考仅RDB表来转发数据，而不学习和参考FDB表。

注意，该数据格式类似于在由IEEE802.1ah限定的PBB(提供商网桥)网络中使用的数据格式，并且可以在PBB网络中使用。

[工业应用]

本发明可应用至包括在环形网络中的通信设备(节点)。

[附图标记列表]

101、102 用户终端

110 数据转发路径

111-113、121-123 数据帧报头

201、202 环网侧通信部

203 用户侧通信部

204 切换处理部

205 转发数据库(FDB)

206 管理数据库(RDB)

207 控制部

600 故障位置

601 故障通知消息

602 数据转发路径

603 R-APS信息字段

701 故障检测信息字段

702 源节点号字段

703 中继节点号字段

Claims (10)

1.一种包括在环形网络中的节点设备，其特征在于，所述节点设备包括：

多个端口，所述多个端口连接到所述环形网络；

存储装置，所述存储装置用于存储转发表和管理表，其中，所述转发表使转发的数据的目的地节点设备与所述环形网络上的所述目的地节点设备的地址相关联，其中，所述管理表使所述目的地节点设备与关于要用于将数据转发到所述目的地节点设备的端口的端口信息相关联；以及

控制装置，所述控制装置用于当所述转发的数据的传输路径被改变时，在不改变所述转发表的情况下，更新所述管理表中的所述目的地节点设备与所述端口信息的关联。

2.根据权利要求1所述的节点设备，其特征在于，当从另一节点设备接收到关于网络故障的消息时，所述控制装置通过使所述消息到达所通过的路径上的每个节点设备与关于所述消息已经被接收到的接收端口的接收端口信息相关联，来更新所述管理表。

3.根据权利要求2所述的节点设备，其特征在于，所述控制装置将本身节点设备的标识信息添加到所述消息以将所述消息从与所述接收端口信息不同的端口转发到所述环形网络上，或者终止所述消息。

4.一种用于控制环形网络中的路径切换的方法，其中，多个节点设备以环形拓扑连接，其特征在于，所述方法包括：

在所述多个节点中的每一个处，将转发表和管理表存储在存储装置中，其中，所述转发表使转发的数据的目的地节点设备与所述环形网络上的所述目的地节点设备的地址相关联，其中，所述管理表使所述目的地节点设备与关于要用于将数据转发到所述目的地节点设备的端口的端口信息相关联；以及

当所述转发的数据的传输路径被改变时，在不改变所述转发表的情况下，更新所述管理表中的所述目的地节点设备与所述端口信息的关联。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当从另一节点设备接收到关于网络故障的消息时，通过使该消息到达所通过的路径上的每个节点设备与关于已经接收所述消息的接收端口的接收端口信息相关联，来更新所述管理表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将本身节点设备的标识信息添加到所述消息，然后将所述消息从与所述接收端口信息不同的端口转发到所述环形网络上，或者终止所述消息。

7.一种环形网络，其中，多个节点设备以环形拓扑连接，其特征在于，

每个节点设备都包括：多个端口，所述多个端口连接到所述环形网络；以及存储装置，所述存储装置用于存储转发表和管理表，其中，所述转发表使转发的数据的目的地节点设备与所述环形网络上的所述目的地节点设备的地址相关联，其中，所述管理表使所述目的地节点设备与关于要用于将数据转发到所述目的地节点设备的端口的端口信息相关联，

其中，当所述转发的数据的转发路径被改变时，每个节点设备在不改变所述转发表的情况下，更新所述管理表中的所述目的地节点设备与所述端口信息的关联。

8.根据权利要求7所述的环形网络，其特征在于，当从另一节点设备接收到关于网络故障的消息时，所述控制装置通过使所述消息到达所通过的路径上的每个节点设备与关于已经接收所述消息的接收端口的接收端口信息相关联，来更新所述管理表。

9.根据权利要求8所述的环形网络，其特征在于，所述控制装置将本身节点设备的标识信息添加到所述消息以将所述消息从与所述接收端口信息不同的端口转发到所述环形网络上，或者终止所述消息。

10.一种使计算机用作节点设备的程序，所述节点设备被包括在环形网络中并且具有连接到所述环形网络的多个端口，其特征在于，所述程序使所述计算机实现下述功能：

将转发表和管理表存储在存储装置中，其中，所述转发表使转发的数据的目的地节点设备与在所述环形网络上的所述目的地节点设备的地址相关联，其中，所述管理表使所述目的地节点设备与关于要用于将数据转发到所述目的地节点设备的端口的端口信息相关联；以及

当所述转发的数据的传输路径改变时，在不改变所述转发表的情况下，更新所述管理表中的所述目的地节点设备与所述端口信息的关联。