CN105103502B - 用于配置网状通信网络的节点设备的方法、计算机程序、信息存储装置和系统 - Google Patents

Abstract

网状通信网络的节点设备由链路互连。初始地根据链路状态路由协议建立转发表。在检测到链路故障或链路恢复时，各个节点设备执行：根据本地转发表确定被链路故障影响的或者被链路恢复所恢复的一个或多个数据路径；以及向每个所述确定的数据路径的一个端点发送至少一个消息，该至少一个消息表示链路故障或链路恢复并且包括所述确定的路径的标识符。当接收到表示链路故障或链路恢复的消息时，每个端点记录对在所述接收的消息中标识的每个数据路径是否能够被激活的指示。当所接收的消息表示链路故障时，每个端点执行：针对在所述接收的消息中标识的每个数据路径选择替代数据路径；以及针对每个所述选择的替代数据路径，向所述选择的替代数据路径的另一端点发送路径切换消息，以激活替代数据路径而非受到链路故障影响的相应数据路径。

Description

用于配置网状通信网络的节点设备的方法、计算机程序、信息 存储装置和系统

本发明总体上涉及配置网状通信网络(mesh communication network)的节点设备，当检测到链路故障或链路恢复时，所述节点设备通过链路互连。

为了能实现在网状通信网络中建立通信，节点设备实施链路状态路由协议，这使得各个节点设备建立转发表。该转发表包括用于在接收到包括关于地址的信息的消息或数据包时允许节点设备确定该消息或数据包必须被转发至节点设备的哪个输出端口的信息。该转发表有时被称为过滤表。

链路状态路由协议广泛用于通信网络中，以自动传播和同步网状通信网络中的网络拓扑信息。例如，人们可以引证链路状态路由协议SPB(短路径桥接)，如在标准IEEE802.1aq中详述。SPB使用链路状态类型的路由协议能实现在本地以太网基础设施上实施逻辑以太网网络，以告知拓扑和逻辑网络成员。存在其他链路状态路由协议以实现与SPB相同的目标。然而，该链路状态路由协议是如此一般性的，以致于它们包括大量消息交换和显著的延迟以汇集至同步的转发表。

可期望克服本技术现状的前述问题。

具体地，可期望提供一种避免每当在网状通信网络中发生拓扑改变时从最初起(from scratch，从零)重新计算该转发表的解决方案，因此简化拓扑变化信息的传播。

此外还可期望提供一种易于实施且成本高效的解决方案。

为此，本发明涉及一种用于配置网状通信网络的节点设备的方法，所述节点设备由链路互连，初始地根据链路状态路由协议建立由所述节点设备实施转发表。所述方法是使得在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，各个节点设备执行：根据本地转发表确定被所述链路故障影响的或者被所述链路恢复所恢复的一个或多个数据路径；以及向每个所述确定的数据路径的一个端点发送至少一个消息，该至少一个消息表示所述链路故障或所述链路恢复并且包括所述确定的路径的标识符。所述方法还使得当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，每个端点记录对在所述接收的消息中标识的每个数据路径是否能够被激活的指示。所述方法还使得当所接收的消息表示链路故障时，每个端点执行：针对在所述接收的消息中标识的每个数据路径选择替代数据路径；以及针对每个所述选择的替代数据路径，向所述选择的替代数据路径的另一端点发送路径切换消息，以激活所述替代数据路径而非受到所述链路故障影响的相应数据路径。

因此，通过向所涉及的数据路径的端点传播表示链路故障或链路恢复的消息，避免了对转发表的重新计算，并且简化了拓扑变化信息的传播。

根据一种具体特征，每个转发表由以下项之间的对应关系构成：数据路径标识符；所述数据路径的端点的标识符；实施所述转发表的所述节点设备的输出端口的标识符，经由所述输出端口的标识符能够到达所述数据路径的所标识的端点；以及指示所标识的路径是否能够被激活的标志。

因此，能够从链路状态路由协议(诸如SPB)简单获得并且由另外的所述标志增强该转发表。

根据一种具体特征，各个节点设备还在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，各个节点设备还执行：在链路故障的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径不能被激活；以及在链路恢复的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径能够被激活。

因此，所述节点设备能够在接收到期望经由所涉及的数据路径来传播的数据时执行适当的过滤。

根据一种具体特征，在检测到所述链路故障或所述链路恢复时，各个节点设备执行：确定失效的所述链路经由所述节点设备的哪个端口被连接或者恢复的所述链路经由所述节点设备的哪个端口被连接；在表示所述链路故障或所述链路恢复的消息中，指示表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息的传播要经由的数据路径的标识符；以及经由所述节点设备的除了失效的所述链路被连接或者恢复的所述链路被连接所经由的被确定的端口之外的所有端口，发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息。所述方法还使得当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备执行：检查表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息的传播要经由的所述数据路径是否存在于本地转发表中；当所述数据路径存在于本地转发表中时，经由所述节点设备的除了已接收所述消息所用的所述端口之外的所有端口，发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息；以及当所述数据路径不存在于本地转发表中时，抛弃表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息。

因此，尽管转发表不包括寻址表示链路故障或链路恢复的消息必须被传播至的端点的信息，但是表示链路故障或链路恢复的消息的传播容易去实施。

根据一种具体特征，当接收到所述路径切换消息时，所述网状通信网络的每个设备保持指示所述设备作为端点所针对的哪个数据路径被激活的信息。

根据一种具体特征，在根据所述链路状态路由协议建立了每个转发表时，各个节点设备执行：向至少一个邻近节点设备提供由所述节点设备实施的且与所述邻近节点设备被连接至所述节点设备所经由的所述节点设备的所述端口有关的每个转发表的内容；从每个邻近节点设备获得由所述邻近节点设备实施的且与所述节点设备被连接至所述邻近节点设备所经由的所述邻近节点设备的所述端口有关的每个转发表的内容；以及根据从每个邻近节点获得的所述内容建立至少一个逆路径表。

因此，可以简单获得寻址表示链路故障或链路恢复的消息必须被传播至的端点的信息。

根据一种具体特征，当生成表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备使用所述逆路径表确定所述消息所要发送到的所述端点。

因此，简化了表示链路故障或链路恢复的消息的传播。

根据一种具体特征，所述网状通信网络包括输入节点设备；在每个转发表中定义的所有数据路径将所述输入节点设备作为端点；以及当生成表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备向所述输入节点设备发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息。

因此，在利用网状通信网络的设备经由输入节点设备设置上行链路和下行链路通信的背景下，以简化的方式管理与链路故障或链路恢复有关的拓扑变化。

根据一种具体特征，所述网状通信网络能使位于列车中的设备通信；至少一些节点设备位于所述列车内；以及当存在列车配置变化时，由所述节点设备应用所述链路状态协议。

因此，当发生大规模的拓扑变化时，链路状态协议被应用，暗含从最初起重新计算转发表。

根据一种具体特征，所述网状通信网络属于以太网型；以及所述链路状态路由协议是最短路径桥接SPB协议。

本发明还涉及一种系统，包括网状通信网络的节点设备和数据路径端点，所述节点设备被链路互连，所述节点设备包括初始根据链路状态路由协议建立的转发表。所述系统是使得在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，各个节点设备实现：用于根据本地转发表确定被所述链路故障影响的或者被所述链路恢复所恢复的一个或多个数据路径的装置；以及用于向每个所述确定的数据路径的一个端点发送表示所述链路故障或所述链路恢复并且包括所述确定的路径的标识符的至少一个消息的装置。所述系统还使得当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，每个端点实施用于记录对在所述接收的消息中标识的每个数据路径是否能够被激活的指示的装置；并且当所接收的消息表示链路故障时，每个端点执行：用于针对在所述接收的消息中标识的每个数据路径选择替代数据路径的装置；以及用于针对每个所述选择的替代数据路径向所述选择的替代数据路径的另一端点发送路径切换消息的装置，以激活所述替代数据路径而非受到所述链路故障影响的相应数据路径。

本发明还涉及能够从通信网络下载和/或被存储在能够由计算机读取和被处理器运行的介质上的一种计算机程序。所述计算机程序包括用于当所述程序被处理器运行时实施其实施方式的任一项中的前述方法的指令。本发明还涉及信息存储装置，存储该计算机程序。

由于涉及系统和计算机程序的特征和优势与参照相应的前述方法已提及的那些相同，所以这里不再重复。

本发明的特征从阅读对实施方式的示例的以下描述中将更加清晰地浮现，所述描述参照附图进行，在附图中：

图1A示意性表示可以实施本发明所在的网状通信网络；

图1B示意性表示由网状通信网络的节点设备实施的转发表；

图2示意性表示节点设备的架构；

图3示意性表示当检测到网状通信网络的拓扑变化时由节点设备执行的算法；

图4A示意性表示当生成链路故障消息或链路恢复消息时由节点设备执行的第一算法；

图4B示意性表示当生成链路故障消息或链路恢复消息时由节点设备执行的第二算法；

图4C示意性表示当接收链路故障消息或链路恢复消息时由节点设备执行的算法；

图4D示意性表示由节点设备执行的用于创建至少一个本地交换(reverse)路径表的算法；

图4E示意性表示可选地由节点设备实施的逆路径表；

图5示意性表示当接收链路故障消息时由网状通信网络的输入节点设备执行的算法；

图6示意性表示当接收链路恢复消息时由输入节点设备执行的算法；

图7示意性表示当接收路径切换消息时由节点设备或网状通信网络的终端设备执行的算法。

图1A示意性表示可以实施本发明所在的网状通信网络。该网状通信网络优选地属于以太网型。

图1A中所示的网状通信网络包括当所述网状通信网络完全处于运行中时由经由相应的链路互连的多个节点设备111、112、113、114、115、116组成的环形部分。将各个节点设备111、112、113、114、115、116连接至该环形部分的相邻的节点设备的链路可以是有线的或无线的。由链路互连的两个节点设备在本文中被称为邻近节点设备。

图1A中所示的网状通信网络还包括至少一个输入节点设备101。该输入节点设备101允许将网状通信网络与另一通信网络(例如，诸如核心网络或其他类型的主干网络)互连。当网状通信网络是独立网络时，可以省略输入节点设备101。

在优选实施方式中，输入节点设备101是作为在网状通信网络中定义的每个数据路径的一个端点的节点设备。例如，输入节点设备101将网状通信网络与核心网络互连并且允许与网状通信网络的节点设备111、112、113、114、115、116或者与终端设备121、122、123的上行链路和下行链路通信。上行链路通信是指向核心网络的数据发送，对于该核心网络而言，网状通信网络的一个设备是发起方。下行链路通信是指来自核心网络的数据发送，对于该核心网络而言，网状通信网络的至少一个设备是接收方。

图1A中所示的网状通信网络还包括至少一个终端设备121、122、123。当所述网状通信网络完全处于运行中时，每个终端设备经由相应的链路被连接至环形部分的至少两个节点设备。当网状通信网络完全处于运行中时，每个终端设备优选地经由相应的链路而被连接至环形部分的两个节点设备。将每个终端设备121、122、123连接至环形部分的相应的节点设备的链路可以是有线的或无线的。

认为当所有链路可运行时，网状通信网络完全处于运行中。

为了能实现在网状通信网络中建立通信，节点设备实施链路状态路由协议，这使各个节点设备建立转发表。根据链路状态路由协议原理，各个节点设备以示出哪个节点设备被连接至哪个其他节点设备的图表的形式构建与网状通信网络的连接性图。随后，各个节点设备独立计算在网状通信网络中从各个节点设备到每个可能目的地节点设备的最佳数据路径。随后，节点设备将收集的最佳数据路径存储在一个或多个前述转发表中。换言之，链路状态路由协议使节点设备从最初起建立转发表。

在优选实施方式中，网状通信网络的节点设备实施链路状态路由协议SPB。因此，当网状通信网络经由输入节点设备101被连接至核心网络或其他类型的主干网络时，实施SPB是特别有优势的。

链路状态路由协议允许重新配置整个网状通信网络以考虑大规模的拓扑变化。然而，当在建立转发表时为有效并且被考虑的链路失效或被修复时，可以应用简化告知的拓扑变化。

事实上，当链路状态路由协议结束时，转发表表示特定的网络拓扑。当需要网络的重新配置时，再次发起链路状态理由协议，这会从最初起重新建立转发表，并且当链路失效或被修复时，执行简化告知。

根据说明性示例，图1A中所示的网状通信网络对应于能实现到/来自列车的通信的通信网络。输入节点101使嵌入列车组成件中的通信设备能够访问另一组成件或核心网络。节点设备111、116被嵌入组成件中的第一列车中，且以向也嵌入在该第一列车中的终端设备121提供通信弹性(resiliency)；节点设备112、115被嵌入组成件的第二列车中，且以向也嵌入所述第二列车中的终端设备122提供通信弹性；节点设备113、114被嵌入组成件的第三列车中，且以向也嵌入所述第三列车中的终端设备123提供通信弹性。当所述节点装置之间的链路失效或被修复时，实施如下文中详述的简化告知方法。然而，当应采用新组成件或列车配置(增加新组成件或组成件中的列车，去除组成件中的列车或组成件)时，随后实施链路状态路由协议以便根据新列车配置建立转发表。换言之，网状通信网络能使位于列车中的设备通信，至少一些节点设备位于列车中，且当存在列车配置变化时，由节点设备应用链路状态协议。

图1B示意性表示由各个节点设备111、112、113、114、115、116实施的转发表。该转发表包括遍及整个网状通信网络表示数据路径的信息。转发表的每行表示数据路径。

图1B中所示的转发表包括针对每行存储数据路径的第一端点EP1的地址的第一列151。该转发表还包括针对每一行遍及整个数据路径标识第一端点EP1经由节点设备的哪个端口可到达的第二列152。该转发表还包括针对每一行存储所涉及的数据路径的标识符的第三列153。

转发表还包括存储指示数据路径是否可以被激活的标志。在已执行前述链路状态路由协议的网络发现阶段之后，对于在转发表中所标识的每个数据路径，各个节点设备将该标志设置为真(TRUE)，因此指示所述数据路径可以被激活。当检测到链路故障或链路恢复时，如下文中详述，由节点设备修改该标志。

转发表的第一列151、第二列152和第三列153被填充有从链路状态路由协议的网络发现阶段产生的值。随后，通过增加第四列154来增强该转发表。

在图1A中所示的网状通信网络的背景下，数据路径的每个端点是输入节点101、节点设备或者终端设备。优选地，每个数据路径的一个端点是输入节点设备101。例如，这是在输入节点101被适配为将图1A中所示的网状通信网络的一部分与设定所有数据通信被建立所凭借的核心或主干网络或者其他类型的主干网络互连时的情况。当每个数据路径的一个端点是输入节点设备101时，在图1B中所示的转发表中(即，在第一列151中)仅指示每个数据路径的另一端点。

在实施该转发表的节点设备的背景下，所述转发表是所称的本地的。

当由节点设备接收消息时，所述节点设备从所接收的消息获得数据路径标识符以及所涉及的数据路径端点的标识符。节点设备还获得对已接收该消息的所述节点设备的输入端口的指示。随后，该节点设备解析转发表以找出第三列153包括所获得的数据路径标识符和第一列151包括所获得的端点标识符所针对的行。当节点设备找到该行时以及当在所述行的第二列152中指示的端口不同于输入端口时，该节点设备将在所述行的第二列152中指示的端口用作输出端口以转发消息。当节点设备找到该行时以及当在所述行的第二列152中指示的端口与输入端口相同时，该节点设备将所有其他端口用作输出端口以转发所接收的消息。当节点设备未找到该行时，该节点设备抛弃所接收的消息。

图2示意性表示网状通信网络的环形部分的节点设备和/或输入节点设备和/或跨网状通信网络的数据路径的端点的架构。一般来说，该架构涉及节点设备。

根据所示出的架构，该节点设备包括由通信总线210互连的以下部件：处理器、微处理器、微控制器或CPU(中央处理单元)200；RAM(随机存取存储器)201；ROM(只读存储器)202；HDD(硬盘驱动器)203或者适用于读取存储在存储装置上的信息的任何其他设备；以及允许经由相应的链路与邻近节点设备通信的通信接口组204。

CPU 200能够执行从ROM 202、从诸如SD(安全数字)卡的外部存储器或者从HDD203加载进RAM 201的指令。在已启动节点设备之后，CPU 200能够从RAM 201读取指令并且执行这些指令。该指令形成使CPU 200执行下文所述的至少一种算法的一些或所有步骤的一种计算机程序。

下文所述的算法的任何和所有步骤可以通过由可程序化计算机器(诸如PC(个人计算机)、DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令或程序而在软件中实施；或者由机器或专用部件(诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))在硬件中实施。

图3示意性表示当在网状通信网络中检测到链路故障或链路恢复时由该网状通信网络的各个节点设备执行的算法。让我们考虑该算法由节点设备112执行。

当节点设备112开始执行图3的算法时，根据链路状态路由协议已填充了每个本地转发表。

在步骤S301中，节点设备112检测到附接至其一个端口的链路变得暂时不可用或者附接至其一个端口的链路从暂时不可用恢复。

在步骤S302中，节点设备112开始简化告知该拓扑变化。节点设备112检查该拓扑变化是否与链路恢复或链路故障有关。当该拓扑变化与链路故障有关时，执行步骤S303；否则执行步骤S305。

在步骤S303中，节点设备112可选地在本地转发表中标记被链路故障影响的数据路径。换言之，对于被链路故障影响的每个数据路径，该节点设备112指示所述数据路径当前不能被激活。考虑图1B中所示的转发表，对于被链路故障影响的每个数据路径，该节点设备112将在第四列154中的标志设置为假(FALSE)。

节点设备112能够标识之前将所涉及的链路连接至的端口。根据对该端口的标识，通过解析本地转发表，本地节点设备112能够确定被链路故障影响的数据路径。参照图1B中所示的转发表，针对每一行在第三列153中标识所述数据路径，其中，所标识的端口存在于第二列152中。

在以下步骤S304中，节点设备112生成链路故障消息。该链路故障消息包括被节点设备112标识为受链路故障影响的每个数据路径的标识符，以及将链路故障消息寻址到的每个数据路径端点的标识符。参照图1B中所示的转发表，节点设备112在链路故障消息中包括该节点设备112在步骤S303中已将第四列154中的标志设定为假(FALSE)所针对的每个数据路径。在一种变形中，节点设备112可以针对单个检测到的链路故障生成并且还发送多个链路故障消息。在该情况下，在多个链路故障消息中，被该链路故障影响的每个数据路径被标识至少一次。

随后，该节点设备112向在链路故障消息中所标识的每个数据路径的一个端点发送所生成的链路故障消息。该链路故障消息被发送到的每个端点是使得节点设备112优选位于所述端点与由所涉及的数据路径上的链路故障涉及的所述链路之间。

参照图1B中所示的转发表，节点设备112可能不能从本地转发表中标识所述端点。所生成的链路故障消息应当被发送至的节点设备被网状通信网络的各个节点设备知晓，例如，所有链路故障消息要被发送至输入节点设备101，或者该节点设备112需要从邻近节点设备收集信息，如下文中参照图4B和图4D所详述。

在步骤S304被执行时，该算法结束。

在步骤S305中，节点设备112优选在本地转发表中去标记由链路恢复所涉及的数据路径。换言之，针对由链路恢复所涉及的每个数据路径，节点设备112指示已恢复所述数据路径。考虑图1B中所示的转发表，针对每个所恢复的数据路径，节点设备112将在第四列154中的标志设置为真(TRUE)。期望步骤S305在链路恢复检测后被执行，而期望步骤S303在链路故障检测后被执行。

节点设备112能够标识所涉及的链路被重新连接至的端口。根据对该端口的标识，通过解析本地转发表，节点设备112能够确定被链路恢复影响的数据路径。参照图1B中所示的转发表，针对每一行在第三列153中标识所述数据路径，其中，所标识的端口存在于第二列152中。

在以下步骤S306中，节点设备112生成链路恢复消息。该链路恢复消息包括被节点设备112标识为由链路恢复所恢复的每个数据路径的标识符。参照图1B中所示的转发表，节点设备112在链路恢复消息中包括节点设备112在步骤S305中已将第四列154中的标志设置为真(TRUE)所针对的每个数据路径。在一种变形中，节点设备112针对单个检测到的链路恢复可以生成并且还发送多个链路恢复消息。在该情况下，在多个链路恢复消息中，由链路恢复所恢复的每个数据路径被标识至少一次。

如已提及，在优选实施方式中，输入节点101是在本地转发表中列出的所有数据路径的端点。所有链路恢复消息随后被传播至输入节点101。

随后，节点设备112向在链路恢复消息中所标识的每个数据路径的一个端点发送所生成的链路故障消息。该链路恢复消息被发送至的每个端点是使得节点设备112优选位于所述端点与由所涉及的数据路径上的链路恢复涉及的所述链路之间。节点设备112不能从本地转发表中标识所述端点。所生成的链路恢复消息应当被转发至的节点设备被网状通信网络的各个节点设备知晓，例如，所有链路恢复消息要被发送至输入节点设备101；或者节点设备112需要从邻近节点设备收集信息，如下文中参照图4B和图4D所详述。

在步骤S306被执行时，该算法结束。

在优选实施方式中，链路故障和链路恢复消息是OAM(操作、维护和管理)消息的形式。

图4A示意性表示当生成链路故障消息或链路恢复消息时由网状通信网络的各个节点设备执行的第一算法。让我们考虑该算法由节点设备111执行。

在步骤S401中，节点设备111检测节点设备111的一个端口上的链路故障或链路恢复。

在以下步骤S402中，节点设备111从本地转发表中获得至少一个数据路径标识符，每个所述数据路径标识符标识被链路故障或链路恢复影响的相应数据路径，即，在链路故障的情况下不再可用的数据路径和在链路恢复的情况下再次可用的数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111解析该转发表并且标识第二列152包括端口标识符所在的每一行，已经由该端口检测到链路故障或链路恢复。在步骤S402中获得的数据路径标识符是被存储在所标识的行的第三列153中的标识符。当检测到链路故障时，节点设备111本地去激活由链路故障涉及的每个数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111在每个所标识的行中将第四列154的标志设置为假(FALSE)。当检测到链路恢复时，节点设备111本地重新激活由该链路恢复所涉及的每个数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111在每个所标识的行中将第四列154的标志设置为真(TRUE)。

在以下步骤S403中，节点设备111当在步骤S401中已检测到链路故障时，生成链路故障消息，并且当在步骤S401中已检测到链路恢复时，生成链路恢复消息。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111针对涉及被链路故障或链路恢复影响的数据路径的每一行检索被存储在第一列151中的标识符。对于在步骤S402中所标识的每个数据路径，节点设备111还从本地转发表获得所述数据路径的所涉及的端点的标识符。链路故障消息和链路恢复消息因此包括与所述数据路径标识符相关的每个受影响的数据路径的标识符。图4A的算法具体适用于任何链路故障或恢复消息必须被传播至输入节点设备101的情况。

在以下步骤S404中，节点设备111向该节点设备111的所有端口发送所生成的链路故障或链路恢复消息，除了已检测到链路故障或链路恢复所凭借的一个端口，即，被重新连接(链路恢复)至已恢复的链路或之前被连接(链路故障)至已失效的链路的端口。当邻近节点设备接收到该链路故障或链路恢复消息时，所述邻近节点处理所接收的链路故障或链路恢复消息，如下文中参照图4C所详述。

图4B示意性表示当生成链路故障消息或链路恢复消息时由网状通信网络的各个节点设备执行的第二算法。让我们考虑该算法由节点设备111执行。图4B的算法是对图4A的算法的替代。

在步骤S411中，节点设备111检测在节点设备111的一个端口上的链路故障或链路恢复。

在以下步骤S412中，节点设备111从本地转发表获得至少一个数据路径标识符，每个所述数据路径标识符标识被链路故障或链路恢复影响的相应数据路径，即，在链路故障的情况下不再可用的数据路径和在链路恢复的情况下再次可用的数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111解析该转发表并且标识第二列152包括端口的标识符所在的每一行，链路故障或链路恢复已经由该端口被检测到。在步骤S402中所获得的数据路径标识符是被存储在所标识的行的第三列153中的标识符。当检测到链路故障时，节点设备111本地去激活由链路故障所涉及的每个数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111在每个所标识的行中将第四列154的标志设置为假(FALSE)。当检测到链路恢复时，节点设备111本地去激活由链路恢复所涉及的每个数据路径。考虑图1B中所示的转发表，节点设备111在每个所标识的行中将第四列154的标志设置为真(TRUE)。

在以下步骤S413中，节点设备111在与已检测到链路故障或链路恢复所凭借的节点设备111的端口有关的本地逆路径表中检索所标识的数据路径。下文参照图4D详述对本地逆路径表的创建。依靠数据路径标识符，节点设备111从与已检测到链路故障或链路恢复所凭借的节点设备111的端口有关的本地逆路径表中获得该链路故障或链路恢复所要发送到的数据路径端点的标识符。

在以下步骤S414中，节点设备111当在步骤S401中已检测到链路故障时生成链路故障消息，以及当在步骤S401中已检测到链路恢复时生成链路恢复消息。图4B的算法具体适用于链路故障或恢复消息必须被传播至并非强制性地为输入节点设备101的节点设备的情况。所生成的链路故障或链路恢复消息包括在步骤S413中获得的端点标识符。当接收到链路故障或链路恢复消息时，被寻址的节点设备依靠包括在所述链路故障或链路恢复消息中的地址标识符知晓所述消息旨在所述节点设备。

在以下步骤S404中，节点设备111向该节点设备111的所有端口发送所生成的链路故障或链路恢复消息，除了已检测到链路故障或链路恢复所凭借的一个端口，即，被重新连接(链路恢复)或之前被连接(链路故障)至已恢复或已失效的链路的端口。当邻近节点设备接收到该链路故障或链路恢复消息时，所述邻近节点处理所接收的链路故障或链路恢复消息，如下文中参照图4C所详述。

图4C示意性表示当接收到链路故障消息或链路恢复消息时由网状通信网络的各个节点设备执行的算法。让我们考虑该算法由节点设备111执行。

在步骤S421中，节点设备111接收链路故障消息或链路恢复消息。

在以下步骤S422中，节点设备111从所接收的链路故障消息或从所接收的链路恢复消息标识链路故障消息或链路恢复消息必须被传播所凭借的数据路径，并且还标识与所述数据路径标识符相关的端点标识符。

在以下步骤S423中，节点设备111检查由在步骤S422中所标识的数据路径的标识符和端点的标识符形成的耦合是否被节点设备111知晓，即，从所接收的链路故障或链路恢复消息中获得的数据路径标识符是否涉及跨节点设备111的数据路径。考虑图1B中所示的转发表，该节点设备111检查所获得的数据路径标识符是否存在于转发表的第三列153中以及端点标识符是否存在于转发表的第一列151中。

当数据路径标识符被节点设备111知晓时，执行步骤S424；否则，执行步骤S425。

在步骤S424中，当链路故障消息或链路恢复消息已被接收所用的端口与在转发表的第二列152中指示的端口相同时，节点设备111经由该节点设备111的所有端口转发链路故障消息或链路恢复消息，除了链路故障消息或链路恢复消息已被节点设备111接收所凭借的端口。当链路故障消息或链路恢复消息已被接收所凭借的端口与转发表的第二列152中指示的端口不相同时，该节点设备111经由在转发表的第二列152中指示的端口转发链路故障消息或链路恢复消息。

在步骤S425中，这意味着节点设备111不在链路故障消息或链路恢复消息必须被传播所通过的数据路径上，节点设备111抛弃链路故障消息或链路恢复消息。

图4D示意性表示由网状通信网络的各个节点设备执行的用于创建本地逆路径表的可选算法。让我们考虑该算法被节点设备111执行。当在检测到链路故障或链路恢复时网状通信网络的节点设备实施图4B的算法时，图4D的算法是有用的。

在步骤S431中，节点设备111检测从前述链路状态路由协议所产生的更新。换言之，每个本地转发表已根据大规模的拓扑变化从最初起被重新计算。

在以下步骤S432中，节点设备111从每个邻近节点设备获得逆路径表信息。节点设备111利用邻近节点设备确定存在链路的所述节点设备111的每个端口。随后，节点设备111向每个所述邻近节点设备发送逆路径信息请求。响应于该逆路径信息请求，节点设备111接收与端点标识符相关的数据路径标识符的列表。根据由每个邻近节点接收的信息，节点设备111创建与所述邻近节点设备被连接至的节点设备111的端口相关的逆路径表。因此，所创建的逆路径表包括数据路径标识符与端点标识符之间的对应关系。下文中参照图4E详述逆路径表的示例。

在以下步骤S433中，节点设备111向所述节点设备111的邻近节点设备提供转发表信息。该原理与针对S432的相同，除了由节点设备承担的作用被颠倒。因此，在步骤S433中，节点设备111从该节点设备111的邻近节点设备接收逆路径信息请求。对于每个逆路径信息请求，节点设备111确定接收所述逆路径信息请求所凭借的端口，即，确定连接对应的邻近节点设备所经由的端口。随后，节点设备111解析该本地转发表以确定在本地转发表中标识的哪个数据路径通过所述端口。参照图1B中所示的转发表，节点设备111标识第二列152指示所述端口所针对的每一行。存储在第三列153中的数据路径标识符和存储在所标识的行的第一列151中的数据路径端点标识符随后被收集，并响应于逆路径信息请求被提供。

必须注意，步骤S432和S433可以被颠倒或者被并行执行。

图4E示意性表示如可选地由网状通信网络的节点设备实施的逆路径表的示例。

图4E中所示的逆路径表包括针对每一行存储数据路径的第二端点EP2的地址的第一列441，该第一端点EP1被存储在所考虑的节点设备的一个本地转发表中。逆路径表还包括针对每一行存储所涉及的数据路径的标识符的第二列442。

每个逆路径表与所考虑的节点设备的端口相关。在一种变形中，单个逆路径表被创建并且还包括针对逆路径表的每一行存储所涉及的端口的标识符所在的第三栏。

图5示意性表示当接收链路故障消息时由输入节点设备101执行的算法。在优选实施方式中，由输入节点设备101执行图5的算法。在更一般的背景下，由链路故障消息被寻址到的端点执行图5的算法。

在步骤S501中，输入节点设备101接收链路故障消息。所接收的链路故障消息包括被链路故障影响的至少一个数据路径的标识符，且对于该数据路径输入节点设备101是端点。如已提及，输入节点设备101针对每个链路故障可以接收多于一个的链路故障消息。

在以下步骤S502中，输入节点设备101在本地转发表中标记被链路故障影响的数据路径。换言之，针对被链路故障影响的每个数据路径，输入节点设备101指示所述数据路径当前不能被激活。考虑图1B中所示的转发表，针对被链路故障影响的每个数据路径，输入节点设备101将第四列154中的标志设置为假(FALSE)。

在以下步骤S503中，针对被链路故障影响的每个数据路径，输入节点设备101检查到目前为止所述数据路径是否被激活以用于向所涉及的节点设备或终端设备发送数据和/或消息。事实上，多个数据路径可以存在于两个端点之间，但是仅一个或一些数据路径可以被有效激活以用于发送数据和/或消息。输入节点设备101或者更一般地，接收链路故障消息的端点保持标识每个被激活的数据路径的信息。当链路故障消息涉及到目前为止被有效激活的数据路径时，输入节点设备101选择替代数据路径以替换所述数据路径。输入节点设备101随后从遭遇链路故障的之前激活的数据路径切换至所述选择的替代数据路径。可以任意执行选择该替代数据路径，或者根据预定标准(诸如负荷平衡标准)来执行选择该替代数据路径。在可以被激活的数据路径中执行选择该替代数据路径。这意味着参照图1B中所示的转发表，输入节点设备101在第四列154的标志被设定为真(TRUE)所针对的数据路径中选择替代数据路径。

在以下步骤S504中，输入节点设备101生成路径切换消息。该路径切换消息包括遭遇链路故障的数据路径的另一端点的标识符和所述选择的替代数据路径的标识符。随后，输入节点设备101经由所述选择的替代数据路径发送所生成的路径切换消息。当替代数据路径存在于本地转发表中时，可以从本地转发表中检索路径切换消息必须被发送所经由的输入节点设备101的输出端口。

图6示意性表示当接收到链路恢复消息时由输入节点设备101执行的算法。在优选实施方式中，由输入节点设备101执行图6的算法。在更一般的背景下，由链路恢复消息被寻址到的端点执行图6的算法。

在步骤S601中，输入节点设备101接收链路恢复消息。所接收的链路恢复消息包括被链路恢复所恢复的每个数据路径的标识符，且针对该数据路径输入节点设备101是端点。如已提及，输入节点设备101针对每个链路恢复可以接收多于一个的链路恢复消息。

在以下步骤S602中，输入节点设备101在本地转发表中去标记被链路恢复所恢复的数据路径。换言之，针对被链路恢复所恢复的每个数据路径，输入节点设备101指示所述数据路径被恢复。考虑图1B中所示的转发表，针对由链路恢复所恢复的每个数据路径，输入节点设备101将第四列154中的标志设置为真(TRUE)。

在以下步骤S603中，输入节点设备101检查所恢复的数据路径是否必须替换根据链路故障被选择的替代数据路径或者另一当前被激活的数据路径。这可以根据预定标准(诸如负荷平衡标准)来进行。当所恢复的数据路径必须替换替代数据路径时，输入节点设备101选择在链路恢复消息中标识的数据路径以替换根据链路故障选择的替代数据路径。该输入节点设备101随后从之前激活的数据路径切换至所恢复的数据路径。输入节点设备101或更一般地，接收链路故障消息的端点保持标识每个被激活的数据路径的信息。

在以下步骤S604中，输入节点设备101生成路径切换消息。该路径切换消息包括被激活的数据路径的另一端点的标识符和被激活的数据路径的标识符。随后，输入节点设备101经由所恢复的数据路径发送所生成的路径切换消息。可以从本地转发表中检索路径切换消息必须被发送所经由的输入节点设备101的输出端口，如已描述。

路径切换消息还可以包括被激活的数据路径的标识符，所涉及的端点与针对被激活的数据路径的相同。当可以从输入节点设备101至所述数据路径的另一端点并行使用多于一个的数据路径时，这是特别有用的。

图7示意性表示当接收到路径切换消息时由网状通信网络的各个节点设备和每个终端设备执行的算法。让我们考虑该算法被节点设备111执行。

在步骤S701中，节点设备111接收路径切换消息。该路径切换消息包括被激活的数据路径的端点的标识符和被激活的数据路径的标识符。该路径切换消息还可以包括被激活的数据路径的标识符。

在以下步骤S702中，节点设备111检查所述节点设备111是否是由路径切换消息所涉及的端点，即，所述节点设备111是否是在路径切换消息中标识的数据路径端点。当节点设备111是由路径切换消息所涉及的端点时，执行步骤S703；否则，执行步骤S704。

在步骤S703中，节点设备111激活在接收到的路径切换消息中被标识为被激活的数据路径。在接收到的路径切换消息中指示被激活的数据路径，或者节点设备111能够从当前情况下推断出哪个数据路径需要被去激活。当在接收到的路径切换消息中指示被去激活的数据路径时，节点设备111去激活所述数据路径。当在接收到的路径切换消息中未指示被去激活的数据路径时，认为从一个端点到另一端点仅一个数据路径被激活；因此，节点设备111能够确定哪个数据路径必须被去激活，因为所述数据路径是到目前为止被所涉及的端点激活的数据路径。

节点设备111或者接收该路径切换消息的终端设备保持标识每个被激活的数据路径的信息。

在步骤S704中，节点设备111经由在接收到的路径切换消息中标识的被激活的该数据路径转发所接收的路径切换消息。

Claims (11)

1.一种用于配置网状通信网络的节点设备的方法，所述节点设备由链路互连，由所述节点设备实施转发表，其中，在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，各个节点设备执行：

-根据本地转发表确定被所述链路故障影响的或者被所述链路恢复所恢复的一个或多个数据路径；以及

-向每个所述确定的数据路径的一个端点发送至少一个消息，该消息表示所述链路故障或所述链路恢复并且包括所述确定的路径的标识符；

并且其中，当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，每个端点记录对在所述接收的消息中标识的每个数据路径是否能够被激活的指示；

并且其中，当所接收的消息表示链路故障时，每个端点执行：

-针对在所述接收的消息中标识的每个数据路径选择替代数据路径；以及

-针对每个所述选择的替代数据路径，向所述选择的替代数据路径的另一端点发送路径切换消息，以激活所述替代数据路径而非受到所述链路故障影响的相应数据路径，

其中，由所述节点设备实施的所述转发表最初是根据链路状态路由协议建立的，并且其中，在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，每个节点设备还执行：

-在链路故障的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径不能被激活；以及

-在链路恢复的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径能够被激活。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个转发表由以下项之间的对应关系构成：

-数据路径标识符；

-所述数据路径的端点的标识符；

-实施所述转发表的所述节点设备的如下输出端口的标识符，其中能够经由该输出端口到达所述数据路径的所标识的端点；以及

-指示所标识的路径是否能够被激活的标志。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在检测到所述链路故障或所述链路恢复时，各个节点设备执行：

-确定失效的所述链路经由所述节点设备的哪个端口被连接或者恢复的所述链路经由所述节点设备的哪个端口被连接；

-在表示所述链路故障或所述链路恢复的消息中，指示表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息的传播要经由的数据路径的标识符；以及

-经由所述节点设备的除了失效的所述链路被连接或者恢复的所述链路被连接所经由的被确定的端口之外的所有端口，发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息；

并且其中，当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备执行：

-检查表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息的传播要经由的所述数据路径是否存在于本地转发表中；

-当所述数据路径存在于本地转发表中时，经由所述节点设备的除了已接收所述消息所用的端口之外的所有端口，发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息；以及

-当所述数据路径不存在于本地转发表中时，抛弃表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当接收到所述路径切换消息时，所述网状通信网络的每个设备保持信息，该信息指示以所述设备作为端点的哪个数据路径被激活。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在根据所述链路状态路由协议建立了每个转发表时，各个节点设备执行：

-向至少一个邻近节点设备提供由所述节点设备实施的各个转发表的内容，该内容与所述节点设备的从所述邻近节点设备到所述节点设备的连接所经由的端口相关；

-从每个邻近节点设备获得由所述邻近节点设备实施的各个转发表的内容，该内容与所述邻近节点设备的从所述节点设备到所述邻近节点设备的连接所经由的端口相关；以及

-根据从每个邻近节点获得的所述内容建立至少一个逆路径表。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，当生成表示所述链路故障所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备使用所述逆路径表确定所述消息所要发送到的所述端点。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状通信网络包括输入节点设备；其中，在每个转发表中定义的所有数据路径将所述输入节点设备作为端点；并且其中，当生成表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，各个节点设备向所述输入节点设备发送表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状通信网络使位于列车中的设备能够通信；其中，至少一部分节点设备位于所述列车内；并且其中，当存在列车配置变化时，由所述节点设备应用所述链路状态协议。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状通信网络属于以太网型；并且其中，所述链路状态路由协议是最短路径桥接SPB协议。

10.一种信息存储装置，其中，所述信息存储装置存储包括程序代码指令的计算机程序，所述程序代码指令能够被加载进可编程设备中，以在所述程序代码指令被所述可编程设备运行时实施根据权利要求1所述的方法。

11.一种包括网状通信网络的节点设备和数据路径端点的系统，所述节点设备被链路互连，所述节点设备包括转发表，其中，在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，各个节点设备实现：

-用于根据本地转发表确定被所述链路故障影响的或者被所述链路恢复所恢复的一个或多个数据路径的装置；以及

-用于向每个所述确定的数据路径的一个端点发送表示所述链路故障或所述链路恢复并且包括所述确定的路径的标识符的至少一个消息的装置；

并且其中，当接收到表示所述链路故障或所述链路恢复的所述消息时，每个端点实施用于记录对在所述接收的消息中标识的每个数据路径是否能够被激活的指示的装置；

并且其中，当所接收的消息表示链路故障时，每个端点实现：

-用于针对在所述接收的消息中标识的每个数据路径选择替代数据路径的装置；以及

-用于针对每个所述选择的替代数据路径向所述选择的替代数据路径的另一端点发送路径切换消息的装置，以激活所述替代数据路径而非受到所述链路故障影响的相应数据路径，

其中，由所述节点设备实施的所述转发表最初是根据链路状态路由协议建立的，并且其中，在检测到之前被连接至所述节点设备的端口的链路的链路故障或者被连接至所述节点设备的端口的链路的链路恢复时，每个节点设备还实现：

-用于在链路故障的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径不能被激活的装置；以及

-用于在链路恢复的情况下，在所述本地转发表中指示所述确定的路径能够被激活的装置。