CN108206761B - 用于设置双端口交换机的链路速度的方法 - Google Patents

用于设置双端口交换机的链路速度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，并且更特别地涉及一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，其将被包括在使用直通分组交换方案的双端口交换机中的端口的链路速度控制为彼此相等。

Description

用于设置双端口交换机的链路速度的方法
技术领域
本公开涉及一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，并且更特别地涉及一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，其将端口的链路速度控制为彼此相等，所述端口被包括在使用直通分组交换方案的双端口交换机中。
背景技术
监控与数据采集(SCADA)系统是一种处理和监视大量数据以及提供各种相关功能的大规模系统。特别地，SCADA系统被主要应用于大规模过程的控制，并且在此类SCADA系统中可以构建实时以太网以实时地控制各个过程。
为了实时地控制各个过程，应该在SCADA系统上在预定时间内发送数据。近来，为实现此类实时控制，存在使用双端口交换机基于直通分组交换方案来构建实时以太网的趋势。
图1是图示出在传统以太网中使用的双端口交换机的连接状态的示意图，并且图2A和图2B是每个图示出在传统以太网中使用的双端口交换机中所包括的每个端口的链路速度的示意图。在下文中，参照图1、图2A和图2B将详细地描述使用双端口交换机的传统通信方法。
参照图1，第一双端口交换机和第二双端口交换机(以太网介质访问控制(MAC)交换机)1和2基于分组的目地地址(MAC地址)发送分组。
例如，将在第一双端口交换机1的端口1处接收的分组经由第一双端口交换机的端口2、第二双端口交换机2的端口1和第二双端口交换机2的端口2按顺序发送。
为提升分组的发送速度，使用直通分组交换方案。更特别地，直通分组交换方案是其中双端口交换机仅检查分组的头帧且然后立即向目的地发送分组的剩余帧的一种方案。
换句话说，直通分组交换方案在配置分组的所有帧被接收之前通过仅参考分组的头帧来获得MAC地址，并且然后立即向所获得的MAC地址发送配置分组的剩余帧，从而将交换延迟最小化。
然而，为了使用直通分组交换方案，双端口交换机的接收端口的链路速度应该等于该双端口交换机的发送端口的链路速度。参照图2A，双端口交换机(以太网MAC交换机)包括接收端口1和发送端口2。
在此时，当接收端口1和发送端口2的链路速度是相同的100兆比特每秒(Mbps)时，可以通过发送端口2发送通过接收端口1接收到的分组而无数据丢失或数据失真。
然而，如图2B中所示，接收端口1的链路速度可以是1千兆比特每秒(Gbps),而发送端口2的链路速度可以是100Mbps。在这种情况下，由于以高速接收到的分组不能以相同的速度被发送，所以存在数据被覆盖或者失真方面的问题。
相反地，接收端口2的链路速度可以是100Mbps，而发送端口1的链路速度可以是1Gbps。在这种情况下，由于以低速接收到的分组以高速被发送，所以存在数据重复或者无关紧要的数据被插入方面的问题。
因此，根据传统方法，应该通过将端口的链路速度固定成相同的速度来配置实时以太网，所述端口被包括在所有双端口交换机中。然而，在传统链路速度设置方法中，单独地设置配置实时以太网的所有端口的链路速度对用户来说是麻烦的。
而且，在传统链路速度设置方法中，当支持速度提升的设备被添加到现有的实时以太网时，由于链路速度的差异而发生兼容性问题，并且因此直通分组交换方案不能正常运作。
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，其自动地控制被包括在使用直通分组交换方案的双端口交换机中的端口的链路速度使其彼此相等，从而能够提升以太网网络通信中的实时性能。
而且，本公开的另一目的是提供一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，其将被包括在双端口交换机中的端口中的一个的较高链路速度控制为等于端口中的另一个端口的链路速度，从而即使具有不同物理特征的设备被添加到以太网网络中，也能够防止兼容性问题。
此外，本公开的又一目的是提供一种用于设置双端口交换机的链路速度的方法，其改变被用于自动协商的受限链路速度以控制端口的链路速度，从而能够以简化的方式设置端口的链路速度而不用修改现有的以太网网络通信环境。
本公开的目的不限于以上所描述的目的，并且未被提及的本公开的其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且还将通过本公开的实施例而被显而易见地理解。还容易地理解是，可以通过所附权利要求中描述的手段及其组合来实现和获得本公开的目的和优点。
根据本公开的一个方面，根据本公开的用于设置被包括在双端口交换机中的第一端口和第二端口中的每一个的链路速度的方法包括从第一端口和第二端口中的每一个接收链路速度设置完成信号；当接收到链路速度设置完成信号时，确定第一端口的链路速度和第二端口的链路速度；将所确定的第一端口的链路速度与所确定的第二端口的链路速度进行比较；以及当第一端口的链路速度高于第二端口的链路速度时，改变第一端口的受限链路速度并且将第一端口的链路速度控制为等于第二端口的链路速度。
附图说明
图1是图示出在传统以太网中使用的双端口交换机的连接状态的示意图。
图2A和图2B是每一个图示出在传统以太网中使用的双端口交换机中所包括的端口的链路速度的示意图。
图3是图示出根据本公开的一个实施例的用于通过双端口交换机设置每个端口的链路速度的方法的流程图。
图4是图示出根据本公开的一个实施例的双端口交换机的连接状态的示意图。
图5是图示出根据本公开的一个实施例的用于设置双端口交换机的链路速度的方法的流程图。
图6是图示出根据本公开的一个实施例的用于控制端口的链路速度的方法的流程图。
具体实施方式
从参照附图的详细描述中，以上目的、特征和优点将变得显而易见。足够详细地描述实施例以使本领域技术人员能够容易地实践本公开的技术思想。众所周知的功能或配置的详细描述可以被省略，以免不必要地模糊本发明的主旨。以下，将参照附图详细地描述本公开的实施例。在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元素。
根据本公开的一个实施例的用于设置双端口交换机的链路速度的方法涉及用于设置被包括在双端口交换机中的第一端口和第二端口的链路速度的方法。在本公开中，双端口交换机可以包括作为接收端口或发送端口的第一端口和第二端口，并且可以被包括在被配置为实时地控制各个过程的实时以太网网络中。
更特别地，双端口交换机可以包括被配置为基于分组的目的地址(介质访问控制(MAC)地址)发送分组的交换模块。例如，双端口交换机可以是被配置为向被连接至以太网网络的特定节点发送接收到的分组的交换式集线器。
同时，在本公开中，双端口交换机的第一端口和第二端口可以不指特定端口。换句话说，双端口交换机的任意一个端口可以是第一端口并且其另一个端口可以是第二端口。
根据本公开的一个实施例的双端口交换机可以以直通分组交换方案操作。所述直通分组交换方案是其中双端口交换机仅检查分组的头帧并且然后立即向目的地发送分组的剩余帧的一种方案。
换句话说，直通分组交换方案通过在配置分组的所有帧被接收之前仅参考分组的头帧获得MAC地址，并且然后立即向所获得的MAC地址发送配置分组的剩余帧，从而将交换延迟最小化。
如上所述，为了使双端口交换机以直通分组交换方案方式操作，配置双端口交换机的端口的链路速度应该彼此相等。
图3是图示出根据本公开的一个实施例的用于通过双端口交换机设置每个端口的链路速度的方法的流程图。图4是图示出根据本公开的一个实施例的双端口交换机的连接状态的示意图。在下文中，将参照图3和图4详细地描述根据本公开的一个实施例的用于通过双端口交换机设置每个端口的链路速度的方法。
参照图3和图4，可以通过第一端口与被连接至第一端口的相邻端口之间的数据通信来设置被包括在双端口交换机中的第一端口的链路速度。而且，可以通过在第二端口与被连接至第二端口的相邻端口之间的数据通信来设置被包括在双端口交换机中的第二端口的链路速度。
更特别地，在图4中，根据本公开的一个实施例的双端口交换机可以执行与相邻交换机1的数据通信。通过此类数据通信，在操作S310中，双端口交换机可以从相邻交换机1接收关于相邻端口2的受限链路速度的数据。
这里，受限链路速度是指由相应端口所支持的最大链路速度。例如，被包括在双端口交换机中的第一端口和第二端口可以分别支持最大100兆比特每秒(Mbps)的链路速度，并且被包括在相邻交换机1中的相邻端口1和相邻端口2可以分别支持最大1千兆比特每秒(Gbps)的链路速度。在这种情况下，第一端口和第二端口中的每一个的受限链路速度是100Mbps，并且相邻端口1和相邻端口2中的每一个的受限链路速度是1Gbps。
双端口交换机可以基于从相邻交换机1接收到的关于相邻端口2的受限链路速度的数据来确定相邻端口2的受限链路速度为1Gbps。
在操作S320中，根据本公开的一个实施例的双端口交换机可以将相邻端口的受限链路速度与第一端口的受限链路速度进行比较。作为操作S320中的比较结果，当第一端口的受限链路速度高于相邻端口的受限链路速度时，在操作S330中可以将第一端口的链路速度设置为相邻端口的受限链路速度。在另一方面，当第一端口的受限链路速度低于相邻端口的受限链路速度时，在操作S340中可以将第一端口的链路速度设置为其受限链路速度。
更特别地，在上述示例中，双端口交换机可以将相邻端口2的受限链路速度(例如，1Gbps)与第一端口的受限链路速度(例如，100Mbps)进行比较。由于相邻端口2的受限链路速度高于第一端口的受限链路速度，所以双端口交换机可以将第一端口的链路速度设置为第一端口的受限链路速度100Mbps。
换句话说，第一端口的受限链路速度可以被设置为第一端口的受限链路速度与被连接至第一端口的相邻端口的受限链路速度之中的较低的受限链路速度。
同时，在图4中，根据本公开的一个实施例的双端口交换机可以从相邻交换机2接收关于相邻端口3的受限链路速度的数据。用于通过双端口交换机基于从相邻交换机2接收到的数据来设置第二端口的链路速度的方法与以上描述的方法相同，并且因此将其描述省略。
因此，还可以将第二端口的链路速度设置为第二端口的受限链路速度与被连接至第二端口的相邻端口的受限链路速度之中较低的受限链路速度。
也就是说，每个端口的受限链路速度是相应端口或者包括该端口的交换机的物理特征中的一个，并且每个端口可以支持低于每个端口的受限链路速度的链路速度，但是不可以支持高于其受限链路速度的链路速度。相应地，每个端口的链路速度可以被设置为由相应端口和紧邻该相应端口的端口所支持的链路速度中的最高链路速度。
如上所述，其中在网络中的所有被连接的设备以设备可支持的最大速度彼此连接的操作被称为自动协商。根据本公开可以由通过与被包括在相邻交换机中的端口进行通信的自动协商来设置被包括在双端口交换机中的所有端口的链路速度。
回来参照图4，在链路速度设置装置400内可以执行根据本公开的一个实施例的用于设置双端口交换机的链路速度的方法。链路速度设置装置400可以包括被配置为控制双端口交换机的交换操作的交换模块。可替选地，被配置为控制双端口交换机的交换操作的交换模块可以被包括在与链路速度设置装置400分离的双端口交换机内。
图5是图示出根据本公开的一个实施例的用于设置双端口交换机的链路速度的方法的流程图。参照图4和图5，根据本公开的一个实施例的链路速度设置装置400在操作S510中可以从第一端口和第二端口中的每一个接收链路速度设置完成信号。
更特别地，当第一端口的链路速度和第二端口的链路速度被设置时，链路速度设置装置400可以从第一端口和第二端口中的每一个接收链路速度设置完成信号。
如图3中所示，可以通过与相邻交换机的自动协商来设置被包括在双端口交换机中的第一端口和第二端口中的每一个的链路速度。当第一端口和第二端口中的每一个的链路速度被设置时，第一端口和第二端口中的每一个可以向链路速度设置装置400发送链路速度设置完成信号。
换句话说，当第一端口和第二端口中的每一个被连接至相邻端口并且通过自动协商设置其每一个的链路速度时，可以由第一端口和第二端口中的每一个来生成链路速度设置完成信号。
当接收到链路速度设置完成信号时，链路速度设置装置400在操作S520中可以确定第一端口的链路速度和第二端口的链路速度，并且在操作S530中可以比较第一端口的链路速度是否与第二端口的链路速度相同。
更特别地，当接收到链路速度完成信号时，链路速度设置装置400可以向第一端口和第二端口请求状态信息。响应于该请求，第一端口和第二端口中的每一个可以向链路速度设置装置400发送其自身状态信息。
状态信息可以包括物理特征，诸如相应端口的名称、其地址、其模式、其连接状态、其链路速度等，并且链路速度设置装置400可以通过参考所接收到的第一端口和第二端口中的每一个的状态信息来确定第一端口的链路速度和第二端口的链路速度。当第一端口和第二端口中的每一个的链路速度被确定时，链路速度设置装置400可以将第一端口的链路速度和第二端口的链路速度进行比较。
作为操作S530中的比较结果，当第一端口的链路速度高于第二端口的链路速度时，链路速度设置装置400在操作S540中可以改变第一端口的受限链路速度以将第一端口的链路速度控制为等于第二端口的链路速度。同时，当第一端口的链路速度等于第二端口的链路速度时，链路速度设置装置400可以不控制第一端口的链路速度。
回来参照图4，被包括在本公开的双端口交换机中的第一端口和第二端口中的每一个的受限链路速度可以是1Gbps。而且，被包括在相邻交换机1中的相邻端口1和2中的每一个的受限链路速度可以是1Gbps，并且被包括在相邻交换机2中的相邻端口3和4中的每一个的受限链路速度可以是100Mbps。
在此时，如图3中所示，第一端口可以执行与相邻交换机1的相邻端口2的自动协商。相应地，可以将第一端口的链路速度设置为由第一端口和相邻端口2可支持的最大链路速度1Gbps。此外，第二端口可以执行与相邻交换机2的相邻端口3的自动协商。相应地，可以将第二端口的链路速度设置为由第二端口和相邻端口3可支持的最大链路速度100Mbps。
链路速度设置装置400可以接收第一端口和第二端口中的每一个的状态信息并且可以与分别被设置为第一端口和第二端口的链路速度进行比较。在上述示例中，由于第一端口的链路速度(例如，1Gbps)高于第二端口的链路速度(例如，100Mbps)，所以链路速度设置装置400可以将第一端口的链路速度控制为等于第二端口的链路速度。
图6是图示出根据本公开的一个实施例的用于控制端口的链路速度的方法的流程图。在下文中，参照图4和图6将详细地描述本发明的链路速度设置装置400改变第一端口的受限链路速度以将第一端口的链路速度控制为等于第二端口的链路速度。
参照附4和图6，当第一端口的链路速度高于第二端口的链路速度时，本公开的链路速度设置装置400在操作S610中可以阻塞第一端口的链路。更特别地，链路速度设置装置400可以将第一端口的链路进行链路中断(link down)以阻止第一端口执行与相邻端口2的自动协商。
当第一端口的链路被链路中断时，链路速度设置装置400在操作S620中可以将第一端口的受限链路速度设置为等于第二端口的链路速度。更特别地，在重置第一端口之后，链路速度设置装置400可以将第一端口的受限链路速度设置为等于第二端口的链路速度。换句话说，在上述示例中，链路速度设置装置400可以将先前被设置为1Gbps的第一端口的受限链路速度强制地设置为第二端口的链路速度100Mbps。
当第一端口的受限链路速度被强制设置时，链路速度设置装置400在操作S630中可以释放第一端口的链路中断，并且因此可以将第一端口再次链路连接至相邻端口2。
在图4中，由于第一端口和相邻端口2可以在其间再次执行自动协商并且第一端口的受限链路速度被强制设置为100Mbps，所以可以将第一端口的链路速度设置为由第一端口和相邻端口2可支持的最大速度100Mbps。因此，第一端口的受限链路速度被改变，使得第一端口的链路速度可以被控制为等于第二端口的链路速度。
也就是说，根据本公开，当配置双端口交换机的每个端口的链路速度通过与相邻交换机自动协商而被确定时，在与相邻交换机的链路被链路中断之后，可以将端口的相对高的链路速度强制改变为端口的相对低的链路速度。
相应地，即使在链路中断被释放之后通过每个端口执行自动协商时，也可以将端口的链路速度保持为相同的速度。
如上所述，在图4中示出的第一端口和第二端口不指特定的端口，并且被包括在双端口交换机中的端口中的任意一个可以是第一端口，并且其另一个端口可以是第二端口。
进一步地，在图4中，相邻交换机1和相邻交换机2被描述为与双端口交换机不同的名称，但是它们可以是与本公开的双端口交换机相同的交换机。
如上所述，本公开通过改变被用于自动协商的受限链路速度来控制端口的链路速度，从而能够以简化的方式设置端口的链路速度而不修改现有的以太网网络通信环境。
此外，本公开将被包括在双端口交换机中的端口中的一个的较高链路速度控制为等于端口中的另一个端口的链路速度，从而即使具有不同物理特征的装置被添加到以太网网络中也能够避免兼容性问题。
因此，本公开将被包括在使用直通分组交换方案的双端口交换机中的端口的链路速度自动地控制为彼此相等，从而能够提升以太网网络通信中的实时性能。
如上所述，根据本公开，被包括在使用直通分组交换方案的双端口交换机中的端口的链路速度被自动地控制为彼此相等，使得存在可以提升以太网网络通信中的实时性能的效果。
此外，根据本公开，被包括在双端口交换机中的端口中的一个的较高链路速度被控制为等于端口中的另一端口的链路速度，使得存在即使具有不同物理特征的装置被添加到以太网网络中也可以防止兼容性问题的效果。
进一步地，根据本公开，通过改变被用于自动协商的受限链路速度来控制端口的链路速度，使得可以以简化的方式设置端口的链路速度而不修改以太网网络通信环境。
在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以由本公开所属领域的技术人员对以上描述的本公开进行各种替换、改变和修改。因此，本公开不限于上述示例性的实施例和附图。

Claims (2)

1.一种用于设置被包括在双端口交换机中的第一端口和第二端口中的每一个的链路速度的方法，其包括：
当通过所述第一端口和与所述第一端口相邻的第一相邻交换机的自动协商设置了所述第一端口的链路速度，通过所述第二端口和与所述第二端口相邻的第二相邻交换机的自动协商设置了所述第二端口的链路速度时，从所述第一端口和所述第二端口中的每一个接收链路速度设置完成信号；
当接收到所述链路速度设置完成信号时，接收所述第一端口的链路速度和所述第二端口的链路速度；
将接收到的所述第一端口的链路速度与所述第二端口的链路速度进行比较；
当所述第一端口的链路速度高于所述第二端口的链路速度时，阻塞所述第一端口的链路；
将所述第一端口的受限链路速度设置为等于所述第二端口的链路速度；以及
释放所述第一端口的所述链路，以使所述第一端口再次执行与所述第一相邻交换机的自动协商，
所述双端口交换机在通过所述第一端口和连接至所述第一端口的所述第一相邻交换机所包含的第一相邻端口之间的数据通信来设定所述第一端口的链路速度时，基于从所述第一相邻交换机接收到的关于所述第一相邻端口的受限链路速度的数据，将所述第一相邻端口的受限链路速度与所述第一端口的受限链路速度进行比较，如果所述第一端口的受限链路速度比所述第一相邻端口的受限链路速度快，则将所述第一端口的链路速度设定为所述第一相邻端口的受限链路速度，如果所述第一端口的受限链路速度比所述第一相邻端口的受限链路速度慢，则将所述第一端口的链路速度设定为所述第一端口的受限链路速度，
所述双端口交换机在通过所述第二端口和连接至所述第二端口的所述第二相邻交换机所包含的第二相邻端口之间的数据通信来设定所述第二端口的链路速度时，基于从所述第二相邻交换机接收到的关于所述第二相邻端口的受限链路速度的数据，将所述第二相邻端口的受限链路速度与所述第二端口的受限链路速度进行比较，如果所述第二端口的受限链路速度比所述第二相邻端口的受限链路速度快，则将所述第二端口的链路速度设定为所述第二相邻端口的受限链路速度，如果所述第二端口的受限链路速度比所述第二相邻端口的受限链路速度慢，则将所述第二端口的链路速度设定为所述第二端口的受限链路速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双端口交换机以直通分组交换方案操作。
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