CN104539485A - 一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法，包括以下步骤：(1)先进行扫描，包括以下步骤：主控节点发送Scan报文；从节点依次接收报文，并将HOP号依次递增，直到最后一个节点；最后一个节点不修改报文内容，产生ScanAck报文依次发送给前一个节点，直到主控节点收到该报文；(2)再进行地址分配，包括以下步骤：主控节点根据获得的Hop号进行地址分配，形成AddrAssign报文并发送；从节点依次接收报文并保存自身地址，直到最后一个节点；最后一个从节点产生AddrAssignAck报文并依次发送给前一个节点，直到主控节点收到该报文。本发明能够无需人工干预，在各节点设备安装完成后，自动完成安装拓扑扫描和节点识别功能，速度快、准确率高。

Description

一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法

技术领域

本发明涉及一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法，属于通信和工业控制领域。

背景技术

在通信和工业控制领域，常常用到如图1所示的双向点到点链路的组网拓扑方式，其包括一个主控节点和多个从节点，图1中示出了三个从节点。主控节点的端口为主端口，为降低安装的复杂程度，从节点的2个端口通常不会定义为上联/下联端口，而是定义为通用端口。

常用的组网识别是通过人工配置的方式，整个系统开通时，以及增加一个节点时，需要由人将从节点数，以及从节点标识配置到主控节点，即组网拓扑采用人工配置的方式。

上述传统的人工配置方式的缺点在于：需要人工保证节点配置的正确性，操作复杂，操作人员需要专业人员；对于组网距离较远场景，安装各节点完成后，需要再回到主控侧进行配置，系统开通或者系统扩容的效率低下。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法，所述点到点双向链路包括一个主控节点和至少一个从节点，主控节点的所有端口属性均为主端口，每个从节点有2个属性不限制的端口，所述自动拓扑识别方法包括以下步骤：

(1)先进行扫描，包括以下步骤：

①主控节点发送Scan报文，内容包含Hop＝1；

②第一个从节点的某端口接收到主控节点的Scan报文后，则该端口为S端口即从端口，另一个端口为M端口即主端口；

③第一个从节点记录Scan报文中的Hop号作为自身的Hop号；

④如果第一个从节点的M端口物理层有LINK(即建链信息)，则将Scan报文中的Hop号加1，从M端口转发出去；如果第一个从节点的M端口物理层没有LINK，则由第一个从节点产生ScanAck报文，并携带自身的Hop号，从S端口向主控节点发出；

⑤如果第一个从节点的M端口物理层有LINK，则第二个从节点接收第一个从节点发送的报文，重复进行步骤②～④中第一个从节点的行为，直到最后一个从节点接收报文后，因为其M端口物理层没有LINK，所以最后一个从节点产生ScanAck报文，并携带自身的Hop号，从S端口向前一个从节点发出ScanAck报文；

⑥最后一个从节点到主控节点之间的所有其它从节点依次在M端口收ScanAck报文，并将其转发给S端口发送出去，不修改报文内容，直到该ScanAck报文发送给主控节点；

⑦主控节点接收ScanAck报文，获取其中的Hop号，从而获得节点长度；如果主控节点在发送Scan报文后超过预设最长时限未获取到ScanAck报文，则重复步骤①～⑥；

(2)再进行地址分配，包括以下步骤：

A、主控节点根据获得的Hop号，进行地址分配，将分配好的所有地址和Hop号配对关系，填入AddrAssign报文，发送给第一个从节点；

B、第一个从节点从S端口上获取主控节点发送的AddrAssign报文后，根据自身的Hop号，获取并保存自身地址；

C、如果第一个从节点的M端口有LINK，则将AddrAssign报文转给M端口并转发给第二个从节点；如果M端口没有LINK，则从S端口产生AddrAssignAck报文并由S端口将该报文发送给主控节点；

D、如果第一个从节点的M端口有LINK，则第二个从节点接收第一个从节点发送的报文，重复进行步骤B、C中第一个从节点的行为，直到最后一个从节点接收报文后，因为其M端口物理层没有LINK，所以最后一个从节点产生AddrAssignAck报文，并由S端口将该报文发送给前一个从节点；

E、最后一个从节点到主控节点之间的所有其它从节点依次在M端口收AddrAssignAck报文，并将其转发给S端口发送出去，直到该AddrAssignAck报文发送给主控节点；

F、主控节点接收AddrAssignAck报文，表示地址分配结束，可以进入正常通信；如果主控节点在发送AddrAssign报文后超过预设最长时限未获取到AddrAssignAck报文，则重复步骤A～E。

上述方法中，可以选择不同的物理层来承载，只要物理层是点到点链路，且物理层能提供链路LINK信息即可，具体可以选择多种物理层来实现，例如：CPRI、E1/T1/J1、RS232/RS485(需要用点到点报文来维护LINK信息)；在地址分配中，上述方法仅提供了节点信息，可以采用多种地址分配方式来实现，具体根据需求而定。

本发明的有益效果在于：

本发明通过在扫描阶段由主控节点依次向各从节点发送Scan报文，并按递加规则赋予各从节点的HOP号，从而获取各从节点的HOP号，再将对应的地址依次分配给各从节点，所以，本发明所述自动拓扑识别方法能够无需人工干预，在各节点设备安装完成后，自动完成安装拓扑扫描和节点识别功能；在需要扩展节点时，也能够在扩展节点安装完成后，自动更新拓扑结果，识别扩展节点。相比传统的人工配置，本发明既节省了时间，也降低了人工操作的复杂程度，并避免了人为配置错误。本发明所述自动拓扑识别方法可以用于工业控制领域、通信领域的主从节点通信的自动开通，极大地降低了人工维护和配置难度，节省了用工成本，如应用于输油管道的多点检测、传送带上多节点协调、多电机控制等。

附图说明

图1是双向点到点链路的组网拓扑图；

图2是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中扫描阶段的节点行为流程图之一；

图3是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中扫描阶段的节点行为流程图之二；

图4是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中扫描阶段的节点行为流程图之三；

图5是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中扫描阶段的节点行为流程图之四；

图6是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中扫描阶段的节点行为流程图之五；

图7是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中地址分配阶段的节点行为流程图之一；

图8是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中地址分配阶段的节点行为流程图之二；

图9是本发明所述点到点双向链路的自动拓扑识别方法中地址分配阶段的节点行为流程图之三。

具体实施方式

下面以点到点双向链路的主控节点为一个、从节点为三个为例，结合附图对本发明作进一步说明：

三个从节点分别为从节点1、从节点2和从节点3。

本发明所述自动拓扑识别方法包括以下步骤：

(1)先进行扫描，包括以下步骤：

①如图2所示，主控节点发送Scan报文，内容包含Hop＝1；

②如图3所示，从节点1的某端口接收到主控节点的Scan报文后，则该端口为S端口即从端口，另一个端口为M端口即主端口；

③如图3所示，从节点1记录Scan报文中的Hop号作为自身的Hop号；

④如图3所示，由于从节点1的M端口物理层有LINK，所以将Scan报文中的Hop号加1，从M端口转发出去；

⑤如图4所示，从节点2接收从节点1发送的报文，从节点2记录Scan报文中的Hop号作为自身的Hop号，并将Scan报文中的Hop号加1，从M端口转发出去；

⑥如图5所示，从节点3接收从节点2发送的报文，从节点3记录Scan报文中的Hop号作为自身的Hop号，由于从节点3的M端口物理层没有LINK，所以从节点3产生ScanAck报文，并携带自身的Hop号，从S端口向从节点2发出ScanAck报文；

⑦如图6所示，从节点2和从节点1依次在M端口收到ScanAck报文，并将其转发给S端口发送出去，不修改报文内容，直到该ScanAck报文发送给主控节点；

⑧如图6所示，主控节点接收ScanAck报文，获取其中的Hop号，从而获得节点长度；如果主控节点在发送Scan报文后超过预设最长时限未获取到ScanAck报文，则重复步骤①～⑦；

(2)再进行地址分配，包括以下步骤：

A、如图7所示，主控节点根据获得的Hop号，进行地址分配，将分配好的所有地址和Hop号配对关系，即从节点为x，从节点2为y，从节点3为z，填入AddrAssign报文，发送给从节点1；

B、如图7所示，从节点1从S端口上获取主控节点发送的AddrAssign报文后，根据自身的Hop号，获取并保存自身地址即x；

C、如图8所示，由于从节点1的M端口有LINK，所以将AddrAssign报文转给M端口并转发给从节点2；

D、如图8所示，从节点2接收从节点1发送的报文，根据自身的Hop号，获取并保存自身地址即y，并将AddrAssign报文转给M端口并转发给从节点3；

E、如图9所示，从节点3接收报文后，由于其M端口物理层没有LINK，所以从节点3产生AddrAssignAck报文，并由S端口将该报文发送给从节点2；

F、如图9所示，从节点2和从节点1依次在M端口收AddrAssignAck报文，并将其转发给S端口发送出去，直到该AddrAssignAck报文发送给主控节点；

G、如图9所示，主控节点接收AddrAssignAck报文，表示地址分配结束，可以进入正常通信；如果主控节点在发送AddrAssign报文后超过预设最长时限未获取到AddrAssignAck报文，则重复步骤A～F。

由上可知，从节点的数量可以为任意多个，其识别方法一致，而且便于扩展，增加新的从节点后依然能够快速识别。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (1)

1.一种点到点双向链路的自动拓扑识别方法，所述点到点双向链路包括一个主控节点和至少一个从节点，主控节点的所有端口属性均为主端口，每个从节点有2个属性不限制的端口，其特征在于：所述自动拓扑识别方法包括以下步骤：

(1)先进行扫描，包括以下步骤：

①主控节点发送Scan报文，内容包含Hop＝1；

②第一个从节点的某端口接收到主控节点的Scan报文后，则该端口为S端口即从端口，另一个端口为M端口即主端口；

③第一个从节点记录Scan报文中的Hop号作为自身的Hop号；

④如果第一个从节点的M端口物理层有LINK，则将Scan报文中的Hop号加1，从M端口转发出去；如果第一个从节点的M端口物理层没有LINK，则由第一个从节点产生ScanAck报文，并携带自身的Hop号，从S端口向主控节点发出；

⑤如果第一个从节点的M端口物理层有LINK，则第二个从节点接收第一个从节点发送的报文，重复进行步骤②～④中第一个从节点的行为，直到最后一个从节点接收报文后，因为其M端口物理层没有LINK，所以最后一个从节点产生ScanAck报文，并携带自身的Hop号，从S端口向前一个从节点发出ScanAck报文；

⑥最后一个从节点到主控节点之间的所有其它从节点依次在M端口收ScanAck报文，并将其转发给S端口发送出去，不修改报文内容，直到该ScanAck报文发送给主控节点；

⑦主控节点接收ScanAck报文，获取其中的Hop号，从而获得节点长度；如果主控节点在发送Scan报文后超过预设最长时限未获取到ScanAck报文，则重复步骤①～⑥；

(2)再进行地址分配，包括以下步骤：

A、主控节点根据获得的Hop号，进行地址分配，将分配好的所有地址和Hop号配对关系，填入AddrAssign报文，发送给第一个从节点；

B、第一个从节点从S端口上获取主控节点发送的AddrAssign报文后，根据自身的Hop号，获取并保存自身地址；

C、如果第一个从节点的M端口有LINK，则将AddrAssign报文转给M端口并转发给第二个从节点；如果M端口没有LINK，则从S端口产生AddrAssignAck报文并由S端口将该报文发送给主控节点；

D、如果第一个从节点的M端口有LINK，则第二个从节点接收第一个从节点发送的报文，重复进行步骤B、C中第一个从节点的行为，直到最后一个从节点接收报文后，因为其M端口物理层没有LINK，所以最后一个从节点产生AddrAssignAck报文，并由S端口将该报文发送给前一个从节点；

E、最后一个从节点到主控节点之间的所有其它从节点依次在M端口收AddrAssignAck报文，并将其转发给S端口发送出去，直到该AddrAssignAck报文发送给主控节点；

F、主控节点接收AddrAssignAck报文，表示地址分配结束，可以进入正常通信；如果主控节点在发送AddrAssign报文后超过预设最长时限未获取到AddrAssignAck报文，则重复步骤A～E。