CN112714076B - 互联通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种互联通信系统和方法，该系统包括交换机和多个设备节点组，每个设备节点组均包括多个串联连接的设备节点，每个设备节点均具有第一接口和第二接口，在一个设备节点组中，第一个设备节点的第一接口与交换机连接、第二接口与相邻下一个设备节点的第一接口连接，最后一个设备节点的第二接口悬空或者连接至交换机。本申请相对于485总线或CAN总线拥有更好的可靠性和更快的传输速率。

Description

互联通信系统和方法
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其是涉及一种互联通信系统和方法。
背景技术
地铁随动广告系统运营过程中，大量的广告数据需要频繁进行更换。然而，现有的隧道媒体系统一般采用通信速率较低的485总线或者CAN总线，通信速率不超过1Mbps，有效的数据传输率约800kb/s，如此动辄1GB的广告数据往往需传输近半个小时，传输时间长，误码率高，广告数据更新所需的时间较长，运营成本高。
发明内容
为了提高广告数据的传输速率和可靠性，本申请提供一种互联通信系统和方法。
在本申请的第一方面，提供了一种互联通信系统，包括交换机和多个设备节点组，每个设备节点组均包括多个串联连接的设备节点，每个设备节点均具有第一接口和第二接口，在一个设备节点组中，第一个设备节点的第一接口与交换机连接、第二接口与相邻下一个设备节点的第一接口连接；设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧。
优选的，所述数据帧包括广播数据帧和单播数据帧；设备节点组在接收到广播数据帧时，该设备节点组中所有设备节点均接收该广播数据帧；设备节点组中的设备节点在首次接收到单播数据帧时，该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点丢弃该单播数据帧；设备节点组中的设备节点在非首次接收到单播数据帧且路由未更新时，将该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点处。
优选的，所述设备节点组中最后一个设备节点的第二接口悬空或者连接至所述交换机。
优选的，所述设备节点包括：接口模块，具有所述第一接口和所述第二接口；设备功能模块，具有唯一MAC地址；交换机模块，分别与所述接口模块和所述设备功能模块连接，用于建立所述设备功能模块对外的通信链路；电源模块，为所述接口模块、所述交换机模块以及所述设备功能模块供电。
优选的，所述接口模块包括以太网隔离器和两个RJ45接口，其中两个RJ45接口分别作为所述第一接口和所述第二接口。
优选的，所述设备功能模块为基于标准以太网通信协议形成的功能模块。
优选的，所述设备功能模块具有通信接口，所述通信接口具有所述唯一MAC地址，所述设备功能模块通过所述通信接口与所述交换机连接。
优选的，所述交换机模块至少具有两个物理层端口和一个虚拟物理层端口，所述物理层端口均与所述接口模块连接，所述虚拟物理层端口与所述设备功能模块连接。
在本申请的第二方面，提供了一种互联通信方法，包括：将多个设备节点串联形成设备节点组；将多个设备节点组连接至同一交换机；设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧；
优选的，每个设备节点组中最后一个设备节点未连接其他设备节点的接口悬空或者连接至所述交换机。
优选的，所述数据帧包括广播数据帧和单播数据帧；设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧，包括：设备节点组在接收到广播数据帧时，该设备节点组中所有设备节点均接收该广播数据帧；设备节点组中的设备节点在首次接收到单播数据帧时，该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点丢弃该单播数据帧；设备节点组中的设备节点在非首次接收到单播数据帧且路由未更新时，将该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点处。
在本申请的实施例提供的互联通信系统和方法中，通过将多个设备节点以多级互联的形式连接至交换机，从而能够具有拥塞管理和重发机制，相对于485总线或CAN总线拥有更好的可靠性和更快的传输速率。
附图说明
图1示出了根据本申请一个实施例的互联通信系统的拓扑结构图。
图2示出了根据本申请另一个实施例的互联通信系统的拓扑结构图。
图3示出了根据本申请实施例的设备节点的结构示意图。
图4示出了根据本申请实施例的互联通信方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本申请所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
参见图1，互联通信系统包括交换机100和多个设备节点组，每个设备节点组均包括多个串联的设备节点200，每个设备节点200均具有第一接口和第二接口。
在同一个设备节点组中，第一个设备节点200的第一接口与交换机100上的接口连接，第一设备节点200的第二接口与相邻下一个设备节点200的第一接口连接，从而能够形成多个设备节点200的多级互联。
在一些实施例中，继续参见图1，在同一个设备节点组中，最后一个设备节点200的第二接口可以悬空设置，用于与其他的网络设备连接。在另一些实施例中，参见图2，同一个设备节点组中，最后一个设备节点200的第二接口也可以与交换机100的接口连接，从而形成自愈环网。
在自愈环网中，在设备节点组中各设备节点互联通信无故障时，首尾设备节点只有其中一个与交换机100进行PHY连接通信，另一个与交换机100PHY连接断开；在设备节点组中某设备节点的交换机模块的PHY或接口模块故障连接断开时，交换机100启用已断开PHY连接的端口重新连接，保证设备节点组的通信。
设备节点组在接收数据帧时，可以通过在位于该组设备节点组的两端的任一设备节点200来进行接收，在设备节点组200接收到数据帧时，该设备节点组中每个设备节点200可以根据数据帧的目标地址和其自身的MAC地址来选择是否接收该数据帧。
例如，设备节点组接收到的数据帧为广播数据帧，那么设备节点组中所有的设备节点200均接收该广播数据帧。
例如，设备节点组中的设备节点首次接收到的数据帧为单播数据帧时，那么该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点200，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点200接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点200丢弃该单播数据帧。
例如，设备节点组中的设备节点非首次接收到的数据帧为单播数据帧，且路由未更新，那么该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点200处。
需要说明的是，本申请实施例中的所有数据帧均采用标准以外网数据链路层规范(IEEE802.3)。由于采用以太网能够使得设备节点200之间的数据传输速率达到100Mbps，极大地提升了数据传输效率。
而采用485总线时，为了保持总线无信号时差分信号保持高电平，需要建立上下拉电路，上下拉电阻的阻值需要根据总线上的节点的数量来调整以保证总线驱动端芯片输出稳定，因此，设备生成过程较为繁琐。
在一些实施例中，参见图3，设备节点200包括接口模块、设备功能模块、交换机模块以及电源模块。
接口模块例如可以包括以太网隔离器和两个RJ45接口，其中两个RJ45接口分别作为第一接口和第二接口，通过以太网网线将一个接口模块的第一接口和另一个接口模块的第二接口连接，从而能够形成多个设备节点200的多级互联结构。以太网网线例如可以采用标准五类或超五类的以太网线。
交换机模块至少具有两个物理层端口和一个虚拟物理层端口，例如交换机模块可以采用三口交换机芯片，三口交换机芯片包含有两个物理层PHY(PHY)和一个虚拟PHY(VPHY)，两个物理层PHY可以连接至接口模块用于实现多个设备节点200之间的多级互联，一个虚拟PHY用于连接至设备功能模块的MAC接口，以建立设备功能模块对外的通信链路。
设备节点200中交换机模块的VPHY与设备功能模块的MAC接口以100Mbps速率连接通信；设备节点200中交换机模块第一接口的PHY与上一设备节点200中交换机模块第二接口的PHY以100Mbps速率协商连接通信；设备节点200中交换机模块第二接口的PHY与下一设备节点200中交换机模块第一接口的PHY以100Mbps速率协商连接通信。
设备功能模块是建立在标准以太网通信基础之上，设备功能模块可以为基于标准以太网通信协议形成的功能模块。在本说明书中，设备功能模块需要大数据量传输的应用来实现，例如设备功能模块包括但不限于隧洞随动显示系统中的图像显示设备。设备功能模块具有通信接口，通信接口具有唯一MAC地址，使用该通信接口与交换机模块连接，能够使得设备功能模块使用MAC地址来标识自身，从而能够选择性地接收数据帧。
电源模块可以选用直流电源，分别与接口模块、设备功能模块以及交换机模块连接，用于为其提供稳定的直流电源。
根据本申请的实施例，通过将多个设备节点以多级互联的形式连接至交换机，从而能够具有拥塞管理和重发机制，相对于485总线或CAN总线拥有更好的可靠性和更快的传输速率。
在另一方面，本申请还提供了一种互联通信方法。
参见图4该方法包括以下步骤：
步骤410，将多个设备节点串联形成设备节点组。
步骤420，将多个设备节点组连接至同一交换机。
步骤430，设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧。
在一些实施例中，每个设备节点组中最后一个设备节点未连接其他设备节点的接口悬空或者连接至所述交换机。
在一些实施例中，数据帧包括广播数据帧和单播数据帧；步骤430包括以下步骤：
步骤4301，设备节点组在接收到广播数据帧时，该设备节点组中所有设备节点均接收该广播数据帧。
步骤4302，设备节点组中的设备节点在首次接收到单播数据帧时，该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点丢弃该单播数据帧。
步骤4303，设备节点组中的设备节点在非首次接收到单播数据帧且路由未更新时，将该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点处。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种互联通信系统，其特征在于，包括交换机和多个设备节点组，每个设备节点组均包括多个串联连接的设备节点，每个设备节点均具有第一接口和第二接口，在一个设备节点组中，第一个设备节点的第一接口与交换机连接、第二接口与相邻下一个设备节点的第一接口连接；
设备节点组在接收到数据帧时，设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧，所述设备节点组中最后一个设备节点的第二接口悬空；
所述数据帧包括广播数据帧和单播数据帧；
设备节点组在接收到广播数据帧时，该设备节点组中所有设备节点均接收该广播数据帧；
设备节点组中的设备节点在首次接收到单播数据帧时，该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点丢弃该单播数据帧；
设备节点组中的设备节点在非首次接收到单播数据帧且路由未更新时，将该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点处；
所述设备节点包括：
接口模块，具有所述第一接口和所述第二接口；
设备功能模块，具有唯一MAC地址；
交换机模块，分别与所述接口模块和所述设备功能模块连接，用于建立所述设备功能模块对外的通信链路；
电源模块，为所述接口模块、所述交换机模块以及所述设备功能模块供电；
所述设备功能模块为基于标准以太网通信协议形成的功能模块；所述交换机模块的VPHY与设备功能模块的MAC接口连接通信，所述VPHY为虚拟物理层；设备节点中交换机模块第一接口的PHY与上一设备节点中交换机模块第二接口的PHY协商连接通信；设备节点中交换机模块第二接口的PHY与下一设备节点中交换机模块第一接口的PHY协商连接通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口模块包括以太网隔离器和两个RJ45接口，其中两个RJ45接口分别作为所述第一接口和所述第二接口。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备功能模块具有通信接口，所述通信接口具有所述唯一MAC地址，所述设备功能模块通过所述通信接口与所述交换机连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交换机模块至少具有两个物理层端口和一个虚拟物理层端口，所述物理层端口均与所述接口模块连接，所述虚拟物理层端口与所述设备功能模块连接。
5.一种互联通信方法，其特征在于，包括：
将多个设备节点串联形成设备节点组；
将多个设备节点组连接至同一交换机；
设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧；
每个设备节点组中最后一个设备节点未连接其他设备节点的接口悬空；
所述数据帧包括广播数据帧和单播数据帧；
设备节点组在接收到数据帧时，设备节点组中设备节点根据数据帧的目标地址与设备节点的MAC地址来选择是否接收该数据帧，包括：
设备节点组在接收到广播数据帧时，该设备节点组中所有设备节点均接收该广播数据帧；
设备节点组中的设备节点在首次接收到单播数据帧时，该单播数据帧遍历该设备节点组中所有的设备节点，其中MAC地址与该单播数据帧的目标地址匹配的设备节点接收该单播数据帧，MAC地址与该单播数据帧的目标地址不匹配的设备节点丢弃该单播数据帧；
设备节点组中的设备节点在非首次接收到单播数据帧且路由未更新时，将该单播数据帧直接传输至MAC地址与其目标地址匹配的设备节点处；
所述设备节点包括：
接口模块，具有第一接口和第二接口；
设备功能模块，具有唯一MAC地址；
交换机模块，分别与所述接口模块和所述设备功能模块连接，用于建立所述设备功能模块对外的通信链路；
电源模块，为所述接口模块、所述交换机模块以及所述设备功能模块供电；
所述设备功能模块为基于标准以太网通信协议形成的功能模块；
交换机模块的VPHY与设备功能模块的MAC接口连接通信，所述VPHY为虚拟物理层；设备节点中交换机模块第一接口的PHY与上一设备节点中交换机模块第二接口的PHY协商连接通信；设备节点中交换机模块第二接口的PHY与下一设备节点中交换机模块第一接口的PHY协商连接通信。
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