CN104767665B - 一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统，包括：接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发的数据包，所述工作主站以相反的方向发的数据包到达目标站点后，目标站点往回发反馈数据包，反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；若确定数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则往回发反馈数据包；否则，向前转发该数据包，数据包在到达目标从站或工作主站后被消除。当出现线路或从站故障时，因与工作主站网络位置相邻，备份主站能缓存工作主站发的所有数据包；从站往回发的反馈数据包到达工作主站和自身后被消除，备份主站能收无故障从站的反馈数据包，故，备份主站能收到所有数据包和反馈数据包，实现了数据的热备份。

Description

一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统。

背景技术

在将以太网应用于现场级的工业环境已经成为工业控制的一个重要发展方向。工业以太网具有以下优点：通讯速率高，资源共享能力强，可实现“管控一体化”功能；可持续发展潜力大，用户在技术升级方面无需独自的研究投入。但是在工业现场中，环境因素比较复杂，电磁干扰、温湿度变化、振动等因素均可导致网络系统的故障，从而使故障点后续的网络失效，甚至造成系统瘫痪。所以在一些对可靠性要求较高的场合，系统冗余特性显得尤为重要。

工业自动化领域的以太网冗余由各国家单位共同制定形成IEC62439标准。标准中分为双网络冗余和环形冗余。双网络冗余中有并行冗余协议（Parallel RedundancyProtocol，PPR）、交叉冗余协议（Cross-network Redundancy Protocol，CRP）、信号冗余协议BRP(Beacon Redundancy Protocol，BRP)协议，他们通过双端口节点跨接在两个网络中，或通过单端口节点接入其中某一网络。PRP协议的双网络是独立的，CRP协议在双网络中增加了互联线，BRP协议在CRP的基础上跨接了信标节点。由于双网络冗余需配备两套网络，故实现成本较高。环形冗余包含快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）、媒介冗余协议（Media Redundancy Protocol，MRP）、动态选路协议（Dynamic RoutingProtocol，DRP）、高度可用无缝冗余的环形通信网络（High-availability SeamlessRedundancy，HSR），实现成本相对较低。RSTP、MRP及DRP都需要在环路中找出一个端口来阻塞或接通环路，因此在系统出现故障后会丢失数据帧，恢复系统需一定时间。HSR协议中，数据包从源节点分别朝两个不同的方向发送，经转发一周后回到源节点，系统中的每个节点都会收到来自不同方向的相同数据包，因此系统出现故障时不会丢失命令数据帧，可实现零时间恢复系统。HSR以其较低的成本及快速恢复的特性，越来越成为高可用性工业以太网的发展方向。

HSR协议在专利《在环形通讯网络中的数据传输》(申请公布号CN101989943A)中有详细的描述，按照其描述的基本原理，假设网络中有主站0、从站1、从站2及主站M，主站0为工作主站，主站M为备份主站，如图1所示。主站0分别向两个端口发出一对“空白冗余帧A”和“空白冗余帧B”，分别按相反方向绕行至源节点后加载其数据成为“加载冗余帧A”和“加载冗余帧B”，然后继续绕行至目标站点，目标站点提取数据，然后继续绕行至源节点并消除此帧，一次数据通信结束。假设主站0为源节点，从站1、从站2、主站M分别为目标站点，则完成一次所有节点的数据交换的原理如图2所示，主站0在不同的时间片分别向两个不同的方向发送相同的冗余命令帧，目标从站收到命令帧后，加载反馈数据，然后继续发送至主站0。在一个宏通讯周期内，从站能收到两份来自不同方向的命令帧，主站也能收到来自两个不同方向的反馈帧。但是当从站故障或从站间网线故障时，从站虽然能收到一份命令帧，但主站已经不能再收到反馈帧了。同样，主站M也不能收到反馈帧，已经完全失去了数据热备份的功能，而在某些系统中，主站的运行结果和历史信息是相关的，所以当网线故障恢复时，工作主站和备份主站的运行结果已完全不同了。

综上所述，现有技术中的主站冗余方法存在不能实现数据热备份的功能的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统，以解决现有技术中的主站冗余方法存在不能实现数据热备份的功能的问题。

一种环形通信网络主站冗余的方法，所述方法包括：

备份主站接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

备份主站若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则往回发送反馈数据包；

否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络主站冗余的方法，所述方法包括：

工作主站向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并

指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；

所述工作主站利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

一种环形通信网络系统，所述系统包括：工作主站、备份主站和至少一个从站；所述工作主站和备份主站的网络位置相邻；

所述工作主站，所述工作主站，用于利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

所述备份主站，用于接收并缓存所述数据包，若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络中的备份主站，所述备份主站包括：

接收单元，用于接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

确定单元，用于确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号是否相同；

发送单元，用于在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号不相同时，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络中的工作主站，所述工作主站包括：

发送单元，用于向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，以及利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，所述数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

指示单元，指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络中的备份主站，包括处理器和收发接口，其中：

处理器，用于通过收发接口接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个收发接口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则通过收发接口往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络中的工作主站，包括处理器和收发接口，其中：

处理器，用于通过收发接口向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，通过收发接口往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

本发明实施例提供一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统，当出现线路或从站单点故障时，一方面，由于工作主站向两个不同的方向发送数据包并且工作主站与备份主站网络位置相邻，因此，备份主站能够接收并缓存工作主站发送给自身及每个从站的数据包；另一方面，由于从站是往回发送反馈数据包，反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除，因此，备份主站仍能够接收无故障从站的反馈数据包；总之，综合上述两个方面，在出现线路或从站故障时，备份主站仍能收到工作主站发出的所有数据包和接收到无故障从站发出的所有反馈数据包，也即实现了数据的热备份。

附图说明

图1为背景技术中的环形通信网络的工作原理示意图；

图2为背景技术中的环形通信网络的主站备份及故障冗余处理方法示意图；

图3为本发明实施例提供的环形通信网络主站冗余的拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的环形通信网络主站冗余的方法流程图；

图5为本发明实施例一提供的系统使用主站冗余方法在网线出现单点故障时能实现数据热备份的示意图；

图6为本发明实施例二提供的环形通信网络主站冗余的方法基础上的同步方法流程图；

图7为本发明实施例二提供的环形通信网络主站冗余的方法基础上的同步方法示意图；

图8为本发明实施例三中的以环形通信网络主站冗余的方法为基础上的切换方法示意图；

图9为本发明实施例三中的以环形通信网络主站冗余的方法为基础上的切换方法示意图；

图10为本发明实施例四提供的环形通信网络主站冗余的方法的流程图；

图11为本发明实施例五提供的环形通信网络系统中的主站的功能框图；

图12为本发明实施例五提供的环形通信网络系统中的从站的功能框图；

图13为本发明实施例六提供的环形通信网络中的备份主站的结构示意图；

图14为本发明实施例七提供的环形通信网络中的工作主站的结构示意图；

图15为本发明实施例八提供的环形通信网络系统的结构示意图之一；

图16为本发明实施例八提供的环形通信网络系统的结构示意图之二；

图17为本发明实施例八提供的环形通信网络系统的结构示意图之三；

图18为本发明实施例九提供的环形通信网络中的备份主站的结构示意图；

图19为本发明实施例十提供的环形通信网络中的工作主站的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统，以解决现有技术中的主站冗余方法存在不能实现数据热备份的功能的问题。

为了清楚地说明本发明实施例的方案，下面首先对本发明中的环形通信网络进行说明。

如图3所示，为本发明中的环形通信网络主站冗余的拓扑结构示意图，该网络中包含工作主站、备份主站和至少一个从站，工作主站、备份主站和从站都有端口E1和端口E2两个标准以太网网口或光纤头，从工作主站的端口E2开始逐个用网线或光纤将各从站连接起来直至工作主站的端口E1，从而构成一个首尾相接的环形链路，环形链路中的每个节点都有一个唯一的网络标识（ID）号，系统初始化时由工作主站发出排序包，从站收到排序包后将网络ID号增1并转发，当排序包到达备份主站时，从站网络ID已经由小到大编排好了。正常通讯时，工作主站分别通过端口E2和端口E1向相反的方向发命令数据包序列，当从站收到某命令包后，比较命令包中的网络ID号是否与自身分配的网络ID号相同，如果相同则往回发送反馈数据包，反之则继续向前转发该命令数据包。命令数据包在到达目标从站后或到达主站后被消除，反馈数据包需经过工作主站和备份主站才能被消除。在同一个通讯周期，每个从站均收到来自不同方向的两个相同命令数据包，从站保存先接收到的命令数据包，舍弃后接收到的命令数据包。环形网络上传输的数据均是基于从站数据的独立数据包，系统的通讯是通过对各个从站的数据包转发来实现的。

实施例一

本发明实施例一提供了一种环形通信网络主站冗余的方法，其流程图如图4所示，包括：

步骤401：备份主站接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包。

所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

所述数据包中携带了网络标识号，所述数据包可以是命令数据包，也可以是其他类型的数据包，这里并不做限制。

需要说明的是，这里的工作主站以相反的方向发送数据包，既可以是两个端口发送数据包的顺序均是与该端口从连接关系最远的一个从站依次到连接关系最近的一个从站，也可以是一个端口发送数据包的顺序是与该端口从连接关系最远的一个从站依次到连接关系最近的一个从站，另一个端口发送数据包的顺序与所述一个端口的发送顺序相反。

步骤402：备份主站判断该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同是否相同，若相同，则执行步骤403；若不相同，则执行步骤404。

较优的，考虑到实际需要和存储空间问题，所述步骤402还可以为备份主站判断该数据包的类型是否为命令数据包且判断该数据包的网络标识号是否与自身的网络标识号相同。此时，在判断结果为该数据包的类型为命令数据包且该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，往回发送反馈数据包，否则，向前转发该数据包。

步骤403：备份主站往回发送反馈数据包。

步骤404：向前转发该数据包。

所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

所述工作主站和备份主站通过竞争来确定自身为何种主站，较优的，在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为备份主站。

本发明实施例一的方案中，一方面，由于工作主站向两个不同的方向发送数据包并且工作主站与备份主站网络位置相邻，因此，备份主站能够接收并缓存工作主站发送给自身及每个从站的数据包；另一方面，由于从站是往回发送反馈数据包，反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除，因此，备份主站在出现线路或从站故障时仍能够接收无故障从站的反馈数据包；综合上述两个方面，在出现线路或从站故障时，备份主站仍能收到工作主站发出的所有数据包和接收到无故障从站发出的所有反馈数据包，也即实现了数据的热备份。

图5中示意利用本发明实施例一的环形通信网络主站冗余的方法，以及系统在第N+1个通讯周期出现从站2与从站1间的网线故障的情况，此时，从图5中可以看出，数据包无法经过故障的网线传输到后续站点，但是，在一个完整的宏通讯周期，各从站仍能收到命令数据包，工作主站仍能收到所有从站的反馈数据包，实现了系统的无延时恢复，备份主站既能收到工作主站所有的命令数据包也能收到所有从站的反馈数据包，实现了网线单点故障下的完全热备份。某从站故障下的冗余与网线故障下的冗余类似，这里不再赘述。

实施例二

本发明实施例二提供了一种环形通信网络主站冗余的方法，确切地说，是在本发明实施例一的基础上的同步方法，其流程图如图6所示，包括以下步骤：

步骤601：备份主站接收工作主站发送的命令数据包并记录第二计数值。

所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值。

步骤602：备份主站向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包。

所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

步骤603：备份主站接收工作主站发送的时钟偏差，并根据该时钟偏差调整本地时钟。

所述时钟偏差是工作主站将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站的。

所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

需要说明的是，上述基于主站冗余的方法的同步方法是以工作主站的时钟为基准，对备份主站的时钟进行同步。

所述根据该时钟偏差调整本地时钟，更确切地说，可以为备份主站将本地时钟与接收到的时钟偏差之和作为调整后的本地时钟。

下面利用图7对本发明实施例二中的种环形通信网络主站冗余的方法为基础上的同步方法进行说明。

系统在第N个周期，工作主站（网络ID号为0，也即图7中的主站0）由E2端口先向备份主站(网络ID号为M，也即图7中的主站M)发出命令数据包并记录下本地时钟计数器的值MTxMb，备份主站收到所述命令数据包后，记录下收到该命令数据包时本地时钟计数器的值NRxMb，在发送针对该命令数据包的反馈数据包前迅速将本地时钟计数器值NTxMb与NRxMb之和插入反馈数据包中并启动发送，工作主站收到反馈数据包后记录下该时刻MRxMb，工作主站可以计算出自身与备份主站的时钟差值OffsetMb=[(MRxMb+MTxMb–(NRxMb+NTxMb)]/2，然后工作主站在下一个通讯周期将该差值OffsetMb下发到备份主站，备份主站根据此时钟差值调整本地时钟并在反馈数据包中置位同步应答标志位。

依次类推，网络ID号为1、2……N的从站都通过这种方式取得同步。当备份主站和所有从站均成功返回同步应答标志位时，表示一个同步周期结束，系统实现了精确对时。工作主站E1端口的时钟同步也同理，因此对于每个从站和备份主站都有两条不同的同步计算路径，可获得两份不同路径下的计算结果，可以取两份计算结果的平均值作为时钟差值，进而可提高同步的可靠性。

在本发明实施例二的方案中，基于数据包的流水线式传输方式，同时将主从站同步所需的时间参数融合到正常工作的数据包中，时间参数仅需占用少量空间，大大提高了通讯效率；另外，数据包到达目标站点（包括备份主站和从站）后，目标站点往回发送反馈包，每个通讯周期可完成一次对时计算，参数的传递在一个周期内完成，所以当出现故障时，不会出现计算错误而导致失步，大大提高了同步的鲁棒性。

实施例三

本发明实施例三提供了一种环形通信网络主站冗余的方法，确切地说，是在本发明实施例一的基础上的切换方法，其流程图如图8所示，包括以下步骤：

步骤801：备份主站确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；

步骤802：备份主站向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；

步骤803：备份主站在等待第二设定时间后，升级自身为工作主站。

需要说明的是，本发明实施例三的方案也可和上述实施例二的方案结合起来使用。

下面利用图9对本发明实施例三中的环形通信网络主站冗余的方法为基础上的切换方法进行说明。

在第N个周期，系统正常工作且已实现了所有站点的时钟同步，通信周期为tp0。备份主站内部有一个看门狗，被动地检测工作主站的状态，当备份主站收到命令数据包时将看门狗清零，若备份主站在一定时间(Tdog)内没有收到任何命令包，则看门狗溢出，备份主站认为工作主站已失效。假设在第N个周期的末期(t_fault)，工作主站出现故障，无法再向E1端口和E2端口发送命令数据包，经过Tdog时间后，备份主站的看门狗溢出，备份主站从E1端口和E2端口发送附带“准备升级”信息的反馈数据包，若原工作主站收到该包，强制将自己降级为备份主站。在经过一定的等待时间(Twait)后，原备份主站在第N+1个周期自动升级为工作主站，无缝地接替原工作主站的任务，并切换到以自身的本地时钟来同步其他节点(t_active)，通信周期为tpm。因为在主站切换前各从站间已实现同步，所以本地时钟的切换也是无缝的，不会造成因故障带来的抖动。

实施例四

本发明实施例四提供一种环形通信网络主站冗余的方法，其流程图如图10所示，包括：

步骤1001：工作主站向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包；

步骤1002：工作主站指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；

所述工作主站利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

较优的，工作主站和备份主站进行同步时，所述方法还包括以下三个步骤：

第一步：工作主站向备份主站发送命令数据包并记录第一计数值；

第二步：工作主站接收备份主站发送的针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包，并记录第四计数值；

第三步：工作主站将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站，并指示备份主站根据该时钟偏差调整本地时钟；

所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

较优的，所述方法还包括：在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为工作主站。

较优的，工作主站和备份主站进行切换时，所述方法还包括以下两个步骤：

第一步：工作主站接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；

第二步：工作主站将自身降级为备份主站。

实施例五

上述四个实施例对环形通信网络中的主站冗余的方法进行了说明，本发明实施例五中对其在实际应用过程中的具体实现进行说明。

如图11和图12所示，分别为主站（包括工作主站和备份主站）和从站的结构框图，主站与从站系统均由微处理器（(Digital Signal Processor，DSP)或者（MicroController Unit，MCU）或者（Compute Processing Unit，CPU)）、现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）、物理层器件（Physical Layer Device，PHY)、网络变压器、网口及网线构成。其中，PHY、网络变压器、网口及网线构成网络的物理层；FPGA完成数据传输和链路控制，实现数据链路层；DSP完成用户数据的计算、系统命令的下发、反馈数据的分析，实现应用层。FPGA内实现了软核媒体控制地址（Media Access ControlAddress，MAC）、控制模块、命令缓存、反馈缓存以及本地时钟。软核MAC负责以太网帧的解析及记录接收和发送的时间戳；命令缓存用于缓冲FPGA与DSP间主站下发的或从站接收的系统命令数据包；反馈缓存用于主站接收到或从站上传的反馈数据包；控制模块用于解析命令数据包内的链路控制命令并控制数据流走向。本地时钟是一个时钟计数器，提供本地时间戳。表（1）列出了工作主站、备份主站和从站分别在不同的工作模式下的虚拟开关闭合的各种组合，根据这些虚拟开关的闭合便可以控制数据包的流向。

表（1）

系统的通讯过程分为“等待”，“竞争主机”，“计算ID”，“查找断点”,“时钟同步”，“主控数据传输”和“被控数据备份”七个阶段：

1)，系统上电后，主站标志位为“0”，表示默认为备份主站。进入“等待”工作阶段，监测主站MAC是否准备好，检测主站DSP是否准备好了配置数据，如每个从站数据量的大小。如果上述准备好，即进入“竞争主机”阶段。

2)，竞争主机阶段：两个待竞争的主站先检查主站标志位是否为“0”，如果是则由E1口在各自通讯周期的0时间片向对方发送主站“声明”帧，同时将“声明”标志位置“1”。对方收到该“声明”帧后，返回一个“反馈”帧，“反馈”帧内包含对方的主站标志位和声明标志位信息。如果对方的主站标志位和“声明”标志位均为“0”，则表示本主机竞争成功，将主站标志位置“1”。如果对方的主站标志位为“0”且“声明”标志位为“1”，表示两个主站都在竞争主机，此时两个主机均需退避一定的通讯周期数，在退避期“主站标志位”和“声明标志位”均为“0”。退避的周期数是一个随机值，取本地时钟的低几位，一般取3～6位。主站竞争完毕后，赢得竞争的主站升级为工作主站并修改自身网络ID号为0。未赢得竞争的主站仍为备份主站并修改网络ID号为M，进入到“被控数据备份”阶段。备份主站的M值是固定的，由系统在“等待”阶段时由DSP配置的。

3),“计算ID”阶段：工作主站下发计算网络ID的数据包，网络ID起始值为0，数据包中包含对从站的配置信息。第一个从站收到该数据包后将ID增1后转发并保存修改后的数据包。后续从站收到该包后依次将ID增1并转发，到达备份主站M后转发给工作主站，此时的ID数据即为总的从站个数。如果环形链路全连通，系统得出总从站个数并进入“时钟同步”阶段，如果主站经过一定时间还未能在另一端口收到返回的计算网络ID的数据包，则说明环路中有断点，系统进入“查找断点”阶段。

4)，查找断点阶段：工作主站从E2端口向网络ID为1的从站发送查找断点数据包，网络ID为1的从站若收到该数据包，则发送反馈数据包给主站，主站若收到该反馈数据包则表示网络ID为1的从站是连通的，否则判断断点就在网络ID为1的从站站。依此类推，工作主站依次向网络ID为2，3……N的从站发送查找断点数据包，备份主站若收到查找断点数据包，则直接向工作主站转发。工作主站把第一次没有收到反馈数据包的从站当作断点，并退出查找断点阶段，系统重新进入计算ID阶段。如果工作主站的另一侧收到查找断点数据包，则认为环形链路全部连通，系统也重新进入计算ID阶段。当从站节点个数较多时，查找断点功能可以帮助现场人员迅速找出断点位置。

5)，时钟同步阶段：主站在每个通讯周期开始时置位数据包内的同步请求标志位，以此发起一次同步。当备份主站和所有从站均成功返回同步应答标志位时，表示一个同步周期结束，系统实现了精确对时，并且进入数据传输阶段。

6)，主控数据传输阶段：数据传输阶段的数据包与同步阶段的数据包在结构和传输顺序以及同步的工作过程是一样的，唯一区别是数据包内容，数据传输阶段的用户数据区是有明确意义的，是系统正常工作时的用户数据，包括DSP下发的用户数据和从站上传的用户反馈数据。

7)，被控数据备份阶段：系统在“竞争主机”阶段结束后，未赢得竞争的主机定义为备份主机，并进入到“被控数据备份”阶段。备份主机是一个特殊的从节点，接收并缓存工作主站的所有命令数据包和从站的反馈数据包。工作主机分别从E1端口和E2端口发给备份主站的命令数据包中含有看门狗信息，备份主机收到看门狗信息后将本地看门狗喂狗。如果工作主机已进入“主控数据传输阶段”并且备份主机未收到看门狗信息，则备份主机向工作主机发送“准备升级”信息，不管工作主站有没有收到该信息，原备份主站自动升级为工作主站并进入到“主控数据传输”阶段。如果原工作主站收到“准备切换”信息则主动降级到备份主站。原备份主站升级为工作主站后，在下个周期向所有节点发送包含“升级成功”信息的数据包。

实施例六

本发明实施例六提供一种环形通信网络中的备份主站1300，其结构示意图如图13所示，所述备份主站1300包括：接收单元1301、确定单元1302和发送单元1303，其中：

接收单元1301，用于接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

确定单元1302，用于确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号是否相同；

发送单元1303，用于在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号不相同时，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

较优的，所述备份主站1300还包括：记录单元1304和时钟调整单元1305；

记录单元1304，用于记录第二计数值和第三计数值，所述第二计数值是接收到命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是发送针对所述命令数据包的反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述发送单元1303，还用于向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；

所述接收单元1301，还用于接收工作主站发送的时钟偏差，所述时钟偏差是工作主站将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站的；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述时钟调整单元1305，用于根据所述时钟偏差调整本地时钟。

较优的，所述接收单元1301，还用于接收包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包；

所述确定单元1302，还用于在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定本地主站为备份主站。

较优的，所述备份主站1300还包括：升级单元1306；

所述确定单元1302，还用于确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；

所述发送单元1303，还用于在确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包后，向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；

所述升级单元1306，用于向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包后，在等待第二设定时间后，升级本地主站为工作主站。

实施例七

本发明实施例七提供一种环形通信网络中的工作主站1400，其结构示意图如图14所示，所述工作主站1400包括：发送单元1401和指示单元1402，其中：

发送单元1401，用于向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，以及利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，所述数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

指示单元1402，指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

较优的，所述工作主站1400还包括：接收单元1403和记录单元1404；

所述记录单元1404，用于记录第一计数值和第四计数值，所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述接收单元1403，用于接收备份主站发送的针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；

所述发送单元1401，还用于将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站；

所述指示单元1402，还用于指示备份主站根据该时钟偏差调整本地时钟。

较优的，所述工作主站1400，还包括：接收单元1403和确定单元1405；

所述接收单元1403，用于接收包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包；

所述确定单元1405，用于在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定本地主站为工作主站。

较优的，所述工作主站1400还包括：接收单元1403和降级单元1406；

所述接收单元1403，还用于接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；

所述降级单元1406，用于在接收到备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包后，将本地主站降级为备份主站。

实施例八

本发明实施例八提供一种环形通信网络系统，其结构示意图如图15所示，所述系统包括：工作主站1501、备份主站1502和至少一个从站1503；所述工作主站1501和备份主站1502的网络位置相邻；

所述工作主站1501，用于利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

所述备份主站1502，用于接收并缓存所述数据包，若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

较优的，所述工作主站1501，还用于向备份主站发送命令数据包并记录第一计数值；接收备份主站发送的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包，并记录第四计数值；工作主站将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述备份主站1502，还用于接收工作主站发送的命令数据包并记录第二计数值；向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；接收工作主站发送的时钟偏差，并根据该时钟偏差调整本地时钟。

较优的，所述工作主站1501，还用于在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为工作主站。

备份主站1502，还用于在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为备份主站。

较优的，所述工作主站1501，还用于接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；将自身降级为备份主站；

所述备份主站1502，还用于确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；在等待第二设定时间后，升级自身为工作主站。

较优的，所述备份主站1501和工作主站1502均具有两个端口，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成所述环形通信网络系统；此时的环形通信网络系统如图3所示。

或者

所述环形通信网络系统具有至少两个从站；所述备份主站和工作主站均具有四个端口或均具有三个端口；

在备份主站和工作主站均具有四个端口时，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成一个环形子通信网络系统，所述工作主站和备份主站使用自身的另两个端口与从站依次连接，构成另一个环形子通信网络系统；所述一个环形子通信网络和另一个环形子通信网络构成所述环形通信网络系统。此时的环形通信网络系统如图16所示。

在备份主站和工作主站均具有三个端口时，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成一个环形子通信网络系统，所述工作主站和备份主站使用自身的另一个端口分别与从站连接，并且共享所述一个环形子通信网系统中的工作主站和备份主站之间直接连接的通信链路，构成另一个环形子通信网络系统；所述一个环形子通信网络和另一个环形子通信网络构成所述环形通信网络系统。此时的环形通信网络系统如图17所示。

实施例九

本发明实施例九提供一种环形通信网络中的备份主站，其结构示意图如图18所示，包括处理器1801和收发接口1802，其中：

处理器1801，用于通过收发接口1802接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个收发接口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则通过收发接口1802往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口1802向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

较优的，所述处理器1801，还用于通过收发接口1802接收工作主站发送的命令数据包并记录第二计数值；向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；接收工作主站发送的时钟偏差，并根据该时钟偏差调整本地时钟；所述时钟偏差是工作主站将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站的；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

较优的，所述处理器1801，还用于在通过收发接口1802接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为备份主站。

较优的，所述处理器1801，还用于确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；通过收发接口1802向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；在等待第二设定时间后，升级自身为工作主站。

实施例十

本发明实施例十还提供一种环形通信网络中的工作主站，其结构示意图如图19所示，包括处理器1901和收发接口1902，其中：

处理器1901，通过收发接口1902向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，通过收发接口往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；利用至少两个收发接口1902以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

较优的，所述处理器1901，还用于通过收发接口1902向备份主站发送命令数据包并记录第一计数值；接收备份主站发送的针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包，并记录第四计数值；将（第一计数值＋第四计数值－第二计数值与第三计数值之和）/2作为时钟偏差发送给备份主站，并指示备份主站根据该时钟偏差调整本地时钟；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

较优的，所述处理器1901，还用于在通过收发接口1902接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为工作主站。

较优的，所述处理器1901，还用于通过收发接口1902接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；将自身降级为备份主站。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (23)

1.一种环形通信网络主站冗余的方法，其特征在于，所述方法包括：

备份主站接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

备份主站若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则往回发送反馈数据包；

否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

备份主站接收工作主站发送的命令数据包并记录第二计数值；

备份主站向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；

备份主站接收工作主站发送的时钟偏差，并根据该时钟偏差调整本地时钟；

所述时钟偏差是工作主站将(第一计数值+第四计数值－第二计数值与第三计数值之和)/2作为时钟偏差发送给备份主站的；

所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为备份主站。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

备份主站确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；

备份主站向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；

备份主站在等待第二设定时间后，升级自身为工作主站。

5.一种环形通信网络主站冗余的方法，其特征在于，所述方法包括：

工作主站向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并

指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；

所述工作主站利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

工作主站向备份主站发送命令数据包并记录第一计数值；

工作主站接收备份主站发送的针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包，并记录第四计数值；

工作主站将(第一计数值+第四计数值－第二计数值与第三计数值之和)/2作为时钟偏差发送给备份主站，并

指示备份主站根据该时钟偏差调整本地时钟；

所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为工作主站。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

工作主站接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；

工作主站将自身降级为备份主站。

9.一种环形通信网络系统，其特征在于，所述系统包括：工作主站、备份主站和至少一个从站；所述工作主站和备份主站的网络位置相邻；

所述工作主站，用于利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

所述备份主站，用于接收并缓存所述数据包，若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

10.如权利要求9所述的环形通信网络系统，其特征在于，所述工作主站，还用于向备份主站发送命令数据包并记录第一计数值；接收备份主站发送的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包，并记录第四计数值；工作主站将(第一计数值+第四计数值－第二计数值与第三计数值之和)/2作为时钟偏差发送给备份主站；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第二计数值是备份主站接收到所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是备份主站发送所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述备份主站，还用于接收工作主站发送的命令数据包并记录第二计数值；向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；接收工作主站发送的时钟偏差，并根据该时钟偏差调整本地时钟。

11.如权利要求9所述的环形通信网络系统，其特征在于，所述工作主站，还用于在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为工作主站；

备份主站，还用于在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定自身为备份主站。

12.如权利要求9所述的环形通信网络系统，其特征在于，所述工作主站，还用于接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；将自身降级为备份主站；

所述备份主站，还用于确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；在等待第二设定时间后，升级自身为工作主站。

13.如权利要求9所述的环形通信网络系统，其特征在于，

所述备份主站和工作主站均具有两个端口，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成所述环形通信网络系统；

或者

所述环形通信网络系统具有至少两个从站；所述备份主站和工作主站均具有四个端口或均具有三个端口；

在备份主站和工作主站均具有四个端口时，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成一个环形子通信网络系统，所述工作主站和备份主站使用自身的另两个端口与从站依次连接，构成另一个环形子通信网络系统；

在备份主站和工作主站均具有三个端口时，所述工作主站和备份主站使用使用自身的两个端口与从站依次连接，构成一个环形子通信网络系统，所述工作主站和备份主站使用自身的另一个端口分别与从站连接，并且共享所述一个环形子通信网系统中的工作主站和备份主站之间直接连接的通信链路，构成另一个环形子通信网络系统；

所述一个环形子通信网络和另一个环形子通信网络构成所述环形通信网络系统。

14.一种环形通信网络中的备份主站，其特征在于，所述备份主站包括：

接收单元，用于接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

确定单元，用于确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号是否相同；

发送单元，用于在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号不相同时，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

15.如权利要求14所述的备份主站，其特征在于，所述备份主站还包括：记录单元和时钟调整单元；

记录单元，用于记录第二计数值和第三计数值，所述第二计数值是接收到命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第三计数值是发送针对所述命令数据包的反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述发送单元，还用于向工作主站发送针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；

所述接收单元，还用于接收工作主站发送的时钟偏差，所述时钟偏差是工作主站将(第一计数值+第四计数值－第二计数值与第三计数值之和)/2作为时钟偏差发送给备份主站的；所述第一计数值是工作主站发送所述命令数据包时本地时钟计数器的计数值，所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述时钟调整单元，用于根据所述时钟偏差调整本地时钟。

16.如权利要求14所述的备份主站，其特征在于，所述接收单元，还用于接收包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包；

所述确定单元，还用于在接收到包含有效的主站标志位和有效的主站声明位的声明数据包时，确定本地主站为备份主站。

17.如权利要求14所述的备份主站，其特征在于，所述备份主站还包括：升级单元；

所述确定单元，还用于确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包；

所述发送单元，还用于在确定在第一设定时间内没有接收到命令数据包后，向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包；

所述升级单元，用于向工作主站发送携带准备升级信息的反馈数据包后，在等待第二设定时间后，升级本地主站为工作主站。

18.一种环形通信网络中的工作主站，其特征在于，所述工作主站包括：

发送单元，用于向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，以及利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，所述数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

指示单元，指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，往回发送反馈数据包；否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

19.如权利要求18所述的工作主站，其特征在于，所述工作主站还包括：接收单元和记录单元；

所述记录单元，用于记录第一计数值和第四计数值，所述第一计数值是工作主站发送命令数据包时本地时钟计数器的计数值；所述第四计数值是工作主站接收到所述反馈数据包时本地时钟计数器的计数值；

所述接收单元，用于接收备份主站发送的针对所述命令数据包的携带第二计数值与第三计数值之和的反馈数据包；

所述发送单元，还用于将(第一计数值+第四计数值－第二计数值与第三计数值之和)/2作为时钟偏差发送给备份主站；

所述指示单元，还用于指示备份主站根据该时钟偏差调整本地时钟。

20.如权利要求18所述的工作主站，其特征在于，所述工作主站，还包括：接收单元和确定单元；

所述接收单元，用于接收包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包；

所述确定单元，用于在接收到包含无效的主站标志位和无效的主站声明位的声明数据包时，确定本地主站为工作主站。

21.如权利要求18所述的工作主站，其特征在于，所述工作主站还包括：接收单元和降级单元；

所述接收单元，用于接收备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包；

所述降级单元，用于在接收到备份主站发送的携带准备升级信息的反馈数据包后，将本地主站降级为备份主站。

22.一种环形通信网络中的备份主站，其特征在于，包括处理器和收发接口，其中：

处理器，用于通过收发接口接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个收发接口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则通过收发接口往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

23.一种环形通信网络中的工作主站，其特征在于，包括处理器和收发接口，其中：

处理器，用于通过收发接口向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并指示备份主站接收并缓存该数据包，以及在确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同时，通过收发接口往回发送反馈数据包；否则，通过收发接口向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除；利用至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送数据包，该数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除。