CN113162868B - 以太网的数据传输方法、数据传输站和通信系统 - Google Patents

以太网的数据传输方法、数据传输站和通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种以太网的数据传输方法、数据传输站和通信系统，属于通信技术领域，其可至少部分解决现有的以太网中传播协议不能实现点对多或多对多的应用场景的问题。本发明的一种以太网的数据传输方法，以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，其包括：主站和从站组，从站组包括至少一个从站，该方法应用于所述主站，该方法包括：在初始化时，将本地的令牌数标识设置为第一令牌数值；响应于本地的令牌数标识将下行以太网帧中的令牌数标识设置为第一令牌数值、令牌状态标识设置为第二令牌状态值，通过下行通道向所述从站发送令牌；响应于来自所述从站的所述上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识。

Description

以太网的数据传输方法、数据传输站和通信系统
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种以太网的数据传输方法、数据传输站和通信系统。
背景技术
以太网是一种计算机局域网技术，其规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术。传统的以太网是一种非连接、不可靠的传输协议。
目前的以太网中存在一些单播传输协议，如高级数据链路控制(HDLC)、链路访问协议(LAP)、IEEE802.2中逻辑链路控制2类协议(LLC2)等。虽然这些单播传输协议比较可靠，然而，该单播传输协议只能提供点对点服务，而不能用于点对多或多对多的应用场景，从而限制了以太网应用范围。
发明内容
本发明至少部分解决现有的以太网中传播协议不能实现点对多或多对多的应用场景的问题，提供一种能够实现点对多或多对多的应用场景的以太网的数据传输方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种以太网的数据传输方法，其特征在于，所述以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个所述数据传输节站包括：主站和从站组，所述从站组包括至少一个从站，所述方法应用于所述主站，所述方法包括：
在初始化时，将本地的令牌数标识设置为第一令牌数值；
响应于本地的令牌数标识将下行以太网帧中的令牌数标识设置为第一令牌数值、令牌状态标识设置为第二令牌状态值，通过下行通道向所述从站发送令牌，以供将所述令牌由所述从站转发至上行以太网帧；
响应于来自所述从站的所述上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识。
进一步优选的是，所述响应于来自所述从站的所述上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识包括：通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值，所述数据来自具有待发送数据的所述从站。
进一步优选的是，所述通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值还包括：响应于本地的令牌数标识，通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的令牌状态标识设置为第一令牌数值，并通过下行通道向所述从站发送空闲帧。
进一步优选的是，所述通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值之后还包括：响应于通过上行通道接收的以太网帧中的令牌状态标识设置为第二令牌数值、令牌数标识设置为第二令牌数值，接收所述令牌并设置本地令牌数标识不变。
进一步优选的是，在所述初始化时还包括：将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值，且将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值。
进一步优选的是，该数据传输方法还包括：响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第二反馈值，并将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值；响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧不存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值，并将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值。
进一步优选的是，该数据传输方法还包括：响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧，广播系统重建指令，以供所述通信系统内的数据传输站重新构建线性拓扑结构。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种以太网的数据传输方法，所述以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个所述数据传输节站包括：主站和从站组，所述从站组包括至少一个从站，所述方法应用于所述从站，所述方法包括：
在初始化时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值；
响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道；
响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识。
进一步优选的是，所述从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个所述中间从站连接于所述主站和所述末端从站之间，所述方法应用于所述中间从站；
所述响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道包括：响应于来自主站的下行以太网帧，将令牌转发至下一跳所述中间从站或所述末端从站，以使所述末端从站将所述令牌转发至上行通道；
所述响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识包括：响应于来自末端从站的上行以太网帧中的令牌状态标识取值为第二令牌状态值且本地的有数据需发送，获取所述令牌，将本地的令牌状态标识设置为第二令牌状态值，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值、令牌状态标识设置为第一状态令牌状态值，以及将待发送数据写入至所述上行以太网帧；通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧，以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值。
进一步优选的是，通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧，以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值之后还包括：当本地无数据需发送或本地发送数据达到预设最大允许值时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值、令牌状态标识设置为第二状态令牌状态值；通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧,以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值。
进一步优选的是，该数据传输方法还包括：通过上行通道接收从站数标识值；通过上行通道向下一跳所述中间从站或者所述主站发送的从站数标识值加一，以使所述接收到所述中间从站的数量的数据。
进一步优选的是，所述从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个所述中间从站连接与所述主站和所述末端从站之间，所述方法应用于所述末端从站，所述响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道包括：通过下行通道接收上一跳所述中间从站所发送的下行以太网帧以及令牌；所述响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识包括：将接收到的所述下行以太网帧通过上行通道进行转发，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识，其中转发至上行通道所得到的上行以太网帧中目的地址为广播地址、帧类型为空闲帧。
进一步优选的是，在所述初始化时还包括：将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值；响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，向通过下行通道发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识中任意一个为第二反馈值，向通过下行通道发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
进一步优选的是，该数据传输方法还包括：响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，通过上行通道向所述主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识为第二反馈值或者本地的错误反馈标识为第二反馈值，通过上行通道向所述主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种以太网的数据传输站，所述数据传输站工作时执行依据上述的以太网的数据传输方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种以太网的通信系统，包括多个以太网的数据传输站，所述数据传输站为上述的以太网的数据传输站。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的实施例的一种以太网的通信系统的结构示意框图；
图2为本发明的实施例的一种以太网的主站的结构示意图；
图3为本发明的实施例的一种以太网的中间从站的结构示意图；
图4为本发明的实施例的一种以太网的末端从站的结构示意图；
图5a至图5d为本发明的实施例的一种以太网的数据传输的结构示意图图；
图6a至图6c为本发明的实施例的一种以太网的数据传输的结构示意图图；
图7为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图8为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图9为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图10为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图11为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图12为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图13为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图；
图14为本发明的实施例的一种以太网的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1中所示的是以太网的通信系统的结构示意框图。其中，该以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站。具体的，多个数据传输站包括主站和从站组，从站组包括至少一个从站。具体的，若从站组包括一个从站，该从站可认为是末端从站(即图1中的n＝0)；若从站组包括至少一个从站和一个末端从站，则至少一个所述中间从站连接于所述主站和所述末端从站之间。上述两种情况的数传输原理相似，以下以从站组包括至少一个从站和一个末端从站为例进行描述。
即在一次数据传输的过程中可确其中一个数据传输站为主站、一个数据传输站为末端从站、以及两者中间的数据传输站为中间从站，此时主站与末端从站之间直接进行数据传输，也就是说主站与末端从站之间需经过中间从站进行数据传输。
需要说明的是，针对不同次的数据传输，主站可以是相同的数据传输站，也可以是不同的数据传输站，需根据实际情况而定。此外，不同次的数据传输可依次进行，也可叠加进行(即第一次数据传输还未完成，以及开始了下一次数据传输)。
例如，如图1所示，针对一次数据传输过程，多个数据传输节站包括：主站、末端从站和位于主站与所述末端从站之间的至少一个中间从站。其中，将由主站发送给中间从站或末端从站的通信链路称为下行通道(如图1的实现箭头)，由末端从站到主站的通信链路称为上行通道(如图1的虚线箭头)，即通信链路形成环形拓扑结构。
其中，如图2所示，主站至少包括发送端口(Tx1)、接收端口(Rx1)以及第一处理单元，其发送端口响应于第一处理单元的控制向下行通道发送下行以太网帧，其接收端口接收通过上行通道的上行以太网帧。其中，主站的发送端口需要设置为能够接收所有以太网帧，用帧的源地址确定来自哪一个从站，是否接收数据。
如图3所示，每个中间从站至少包括下行接收端口(Rx1)、下行发送端口(Tx2)、上行接收端口(Rx2)、上行发送端口(Tx1)以及第二处理单元，第二处理单元包括接收处理单元(Rx Process)和发送处理单元(Tx Process)。下行接收端口和下行发送端口分别通过下行通道接收和发送下行以太网帧；上行接收端口和上行发送端口分别通过上行通道接收和发送上行以太网帧。其中，中间从站的下行接收端口和上行接收端口均需要设置为能够接收所有以太网帧，确保能够正确转发。
如图4所示，末端从站至少包括下行接收端口(Rx1)、上行发送端口(Tx1)以及第三处理单元，第三处理单元包括接收处理单元(Rx Process)和发送处理单元(Tx Process)，其下行接收端口通过下行通道接收下行以太网帧，上行发送端口响应于第三处理单元的控制通过上行通道转发上行以太网帧。其中，末端从站的下行接收端口和上行接收端口均需要设置为能够接收所有以太网帧，确保能够正确转发。
需要说明的是，任意节点在接收到数据的同时进行转发，以保证数据实时性；任意节点只在下行通信信道接收数据，只在上行通信信道发送数据。
本公开所提供的以太网的链路结构中，在下行通道中主站可采用广播的方式向各个中间从站和末端从站发送以太网帧，且在上行通道中各个中间从站和末端从站也可单独对应向主站发送本地数据，同时由于主站也可根据不同次的数据传输链路环进行确定主站的位置，因此，本公开以太网可实现点对多、多对对的数据传输，从而扩发以太网的应用范围。
此外，以太网帧结构基于以太网帧进行扩展，各字段定义如下表所示：
有鉴于此，作为本公开的第一个方面，提供一种以太网的数据传输方法，所述以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个所述数据传输节站包括主站和从站组，从站组包括至少一个从站，该方法应用于主站，如图5a至图5d、图7所示，该方法包括：
在步骤S11中，即初始化时，将本地的令牌数标识设置为第一令牌数值(TokenNum＝0)。
在步骤S12中，响应于本地的令牌数标识，将下行以太网帧中的令牌数标识设置为第一令牌数值(TokenNum＝0)、令牌状态标识设置为第二令牌状态值(token＝1)，通过下行通道向从站发送令牌，以供将令牌由从站转发至上行以太网帧。
在步骤S13中，响应于来自从站或的上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识。
在利用本公开所提供的以太网的数据传输方法时，在多个数据传输站形成环形的数据传输链路中，主站以及以太网帧中的令牌数标识可识别数据传输过程中令牌的状态，如是否被占用、令牌数量是否过多等，从而可以有效、快速的得到令牌在链路中的状态，以保证链路中的数据传输。此外，本公开所提供的以太网具有构建简单、为可扩展的网络结构、可实现实时数据的可靠传输等优点；本公开所提供的以太网的数据传输方法传输方式与广泛使用的以太网协议兼容，可以很方便的接入现有设备。
具体的，步骤S13包括：
S131、通过上行通道接收基于令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值(TokenNum＝1或2)，该数据来自具有待发送数据的从站。
S132、响应于本地的令牌数标识(TokenNum＝1或2)，通过下行通道向下一跳从站发送下行以太网帧中的令牌状态标识设置为第一令牌数值(token＝1)，并通过下行通道向从站发送空闲帧。
在步骤S14中，响应于通过上行通道接收的以太网帧中的令牌状态标识设置为第二令牌数值(token＝1)、令牌数标识(TokenNum＝1)设置为第二令牌数值，接收令牌并设置本地令牌数标识不变(TokenNum＝1)。
其中，也就是说，当具有待发送数据的中间从站或末端从站无数据需发送或本地发送数据达到预设最大允许值时，上行通道接收的以太网帧中的令牌状态标识设置为第二令牌数值(token＝1)，以使本地令牌数标识不变(TokenNum＝1)。
此外，如图11所示，在步骤S11中，还包括：
S11a、将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)，且将通过下行通道向下一跳从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
S11b、响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)，并将通过下行通道向下一跳中间从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)；响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧不存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)，并将通过下行通道向下一跳从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
其中，也就是说本公开的所提供的以太网的数据传输方法，可通过共享的ACK字段实现可靠传输。
以及，该以太网的数据传输方法还包括：响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧，广播系统重建指令，以供通信系统内的数据传输站重新构建线性拓扑结构。
其中，响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧相当于当前的传播链路中出现错误，主站可执行重建线性拓扑结构的传播链路，以保证数据的传播。
本公开的以太网的数据传输方法中，通过以令牌的方式交换控制权，实现在单一信道上的多对多传输
作为本公开的第二个方面，提供一种以太网的数据传输方法，以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个数据传输节站包括：主站和从站组，从站组包括至少一个从站，方法应用于从站，如图14所示，方法包括：
在步骤S21中，在初始化时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值。
在步骤S22中，响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发令牌，以使将令牌转发至上行通道。
在步骤S23中，响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使主站响应于上行以太网帧重新设置主站的令牌数标识。
作为本公开的第三个方面，提供一种以太网的数据传输方法，以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个数据传输节站包括：主站和从站组，从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个中间从站连接于主站和末端从站之间，该方法应用于中间从站，如图5a至图5d、图8所示，方法包括：
在步骤S31中，在初始化时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值(token＝0)。
在步骤S32中，响应于来自主站的下行以太网帧，将令牌转发至下一跳中间从站或末端从站，以使末端从站将令牌转发至上行通道。
在步骤S33中，响应于来自末端从站的以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使主站响应于上行以太网帧重新设置主站的令牌数标识。
在利用本公开所提供的以太网的数据传输方法时，在多个数据传输站形成环形的数据传输链路中，主站以及以太网帧中的令牌数标识可识别数据传输过程中令牌的状态，如是否被占用、令牌数量是否过多等，从而可以有效、快速的得到令牌在链路中的状态，以保证链路中的数据传输。
具体的，在步骤S33中，还包括：
S331、响应于上行以太网帧中的令牌状态标识取值为第二令牌状态值(token＝1)且本地的有数据需发送，获取令牌，将本地的令牌状态标识设置为第二令牌状态值(token＝1)，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值(TokenNum＝1)、令牌状态标识设置为第一状态令牌状态值(token＝0)，以及将待发送数据写入至上行以太网帧。
S332、通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送上行以太网帧，以使主站接收到数据并将主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值(TokenNum＝1)。
在步骤S34中，当本地无数据需发送或本地发送数据达到预设最大允许值时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值(token＝0)，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值第二令牌数值、令牌状态标识设置为第二状态令牌状态值(token＝1)。
在步骤S35中，通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送上行以太网帧，以使主站相应于该上行以太网帧将其本地令牌数标识设置为第二令牌数值(TokenNum＝1)。
此外，如图12所示，在步骤S21中，还包括：
S31a、将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
S31b、响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，向通过下行通道向下一跳中间从站或末端从站发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识中任意一个为第二反馈值，向通过下行通道向下一跳中间从站或末端从站发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
S31c、响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识为第二反馈值或者本地的错误反馈标识为第二反馈值，通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
此外，如图13所示，该数据传输方法中，还包括：
S3a、通过上行通道接收从站数标识值。
S3b、通过上行通道向下一跳中间从站或者主站发送的从站数标识值(WKC)加一，以使接收到中间从站的数量的数据。
其中，也就是说在上行通道中，每经过一个从站，该从站会将上行以太网帧中的WKC加一，主站接收的上行以太网帧中的WKC的数值即为从站的数量，以实现对从站数量的统计。
该数据传输方法中，还包括：响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧，广播系统重建指令，以供通信系统内的数据传输站重新构建线性拓扑结构。
其中，响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧相当于当前的传播链路中出现错误，从站可执行重建线性拓扑结构的传播链路，以保证数据的传播。
作为本公开的第四个方面，提供一种以太网的数据传输方法，以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个数据传输节站包括：主站和从站组，从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个中间从站连接于主站和末端从站之间，方法应用于末端从站，如图5a至图5d、图9所示，方法包括：
在步骤41中，初始化时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值(token＝0)。
在步骤42中，通过下行通道接收上一跳中间从站所发送的下行以太网帧以及令牌。
在步骤43中，将接收到的下行以太网帧通过上行通道进行转发，以使主站响应于上行以太网帧重新设置主站的令牌数标识，其中转发至上行通道所得到的上行以太网帧中目的地址为广播地址、帧类型为空闲帧。
在利用本公开所提供的以太网的数据传输方法时，在多个数据传输站形成环形的数据传输链路中，主站以及以太网帧中的令牌数标识可识别数据传输过程中令牌的状态，如是否被占用、令牌数量是否过多等，从而可以有效、快速的得到令牌在链路中的状态，以保证链路中的数据传输。
作为本公开的第五个方面，提供一种以太网的数据传输站，数据传输站工作时执行依据上述的以太网的数据传输方法。
作为本公开的第六个方面，提供一种以太网的通信系统，包括多个以太网的数据传输站，数据传输站为上述的以太网的数据传输站。
该以太网的通信系统的数据传输过程如下：
在步骤S61中，如图5a和图10所示，即初始化时，主站的令牌数标识设置为第一令牌数值(TokenNum＝0)，中间从站和末端从站的令牌状态标识设置为第一令牌状态值(token＝0)。
在步骤S62中，图5a和图10，主站将下行以太网帧中的令牌数标识设置为第一令牌数值(TokenNum＝0)、令牌状态标识设置为第二令牌状态值(token＝1)并下发令牌。
其中，主站可以广播的形式向各个中间从站以及末端从站下发带有令牌的下行以太网帧，也可将下行以太网帧在从站中逐个传播。具体的，主站在发送下行数据时，可以根据需要设置目的MAC地址为广播地址或者特定从站的地址；从站在发送上行以太网帧时，目的地址可为广播地址，且必须正确设置源地址。
需要说明的是，所有以太网帧必须由主站发起，且所有以太网帧的长度一样，即以太网帧的固定长度(Type/Length)字段相同，而其实际有效数据长度由LEN字段确定，不足部分以常数0填充。主站发送的下行以太网帧，以太网帧的TokenNum字段始终为0。以太网帧固定帧长度，能够精确控制传输时间，以保证数据传输效率。
在步骤S63中，图5b和图10，中间从站接收来自主站的下行以太网帧，将令牌转发至下一跳中间从站，直至转发至末端从站并且末将令牌转发至上行通道。
需要说明的是，在下行通道，中间从站和末端从站可转发所有以太网帧，但只接收地址匹配的以太网帧的数据。
此外，末端从站将下行通道接收到的以太网帧转发到上行通道时，将目的地址更改为广播地址，将PDU类型更改为空闲帧，用以传播长度较小的数据。
在步骤S64中，持续检测上行以太网帧中的token字段是否为1。
在步骤S65中，图5b和图10，若中间从站2具有需要发送至主站的数据，且中间从站2接收到的上行以太网帧中的令牌状态标识取值为第二令牌状态值(token＝1)，则中间从站2获取令牌，将中间从站2的令牌状态标识设置为第二令牌状态值(token＝1)，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值(TokenNum＝1)、令牌状态标识设置为第一状态令牌状态值(token＝0)，以及将待发送数据写入至上行以太网帧。
需要说明的是，在空闲帧经过从站，且本地变量Token为1时，更改PDU Type为对应类型，发送数据到上行通道。如果从站没有数据需要继续发送，或者发送以太网帧个数达到最大值时(为避免单个从站一直长期占据令牌，导致其他从站没有机会发送数据)，设置本地变量Token为0，同时设置以太网帧的Token字段为1，将发送令牌传递给下一站。
在步骤S66中，图5b和图10，具有数据的上行以太网帧经过下一跳中间从站1转发至主站。
在步骤S67中，主站通过上行通道接收基于令牌的数据，将本地的令牌数标识设置(更新)为第二令牌数值(TokenNum＝1或2)，并持续接收来自中间从站2的数据。
在步骤S68中，图5c和图10，主站响应于本地的令牌数标识(TokenNum＝1或2)，通过下行通道向下一跳中间从站发送下行以太网帧中的令牌状态标识设置为第一令牌数值(token＝1)，以使通过下行通道向末端从站发送空闲帧。
其中，主站在不需要发送数据时，发送空闲帧(PDU Type字段为0)，实际有效数据长度LEN和DATA字段无意义。
在步骤S69中，图5d和图10，当中间从站2无数据需发送或本地发送数据达到预设最大允许值时，中间从站2将令牌释放，中间从站2的令牌状态标识设置为第一令牌状态值(token＝0)，将上行通道接收的以太网帧中的令牌状态标识设置为第二令牌数值(token＝1)。
需要说明的是，若需要发数据的从站没有令牌，则不能向主站发送数据。此外，若末端从站需要发送数据，在上行通道中，末端从站可先将令牌占用来向主站发送数据。
在步骤S610中，主站响应于上行通道接收的以太网帧中不改变主站的令牌数标识，即TokenNum＝1或2；随后返回步骤52中下发令牌的步骤，即令牌的数量不增不减，让令牌循环。
例如，在步骤61至步骤610的环状链路中，若在中间从站1也有需发送的数据，则可在进行完步骤S610后，返回步骤62，只是当前的需发送的数据的中从站变为中间从站1。
需要说明的是，若主站的令牌数标识TokenNum＝3，则该表示环形拓扑结构中具有两个或者两个以上的令牌，则在下一步骤中执行步骤61的初始化过程，即减少环路令牌。
此外，如果从站接收到的上行数据FCS(验证)出错，在重新计算FCS并转发时，要保持FCS错误。
作为本公开的第七个方面，提供一种以太网的通信系统，包括多个以太网的数据传输站，数据传输站为上述的以太网的数据传输站。
如图6a至图6c所示，该以太网的通信系统的数据传输过程如下：
在步骤S71中，主站将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)，且将通过下行通道向下一跳中间从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)；从站将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(取值为0)。
在步骤S72中，中间从站响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值(ACK＝0)，向通过下行通道向下一跳中间从站或末端从站发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
或者，中间从站响响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识中任意一个为第二反馈值，向通过下行通道向下一跳中间从站或末端从站发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)。
其中，也就是说从站在下行通道接收数据，如果接收到的以太网帧有错，设置本地变量ACK为1，否则设置ACK为0。并且在下一个上行以太网帧经过该从站时，将本地变量ACK与以太网帧的ACK字段进行或运算，发送反馈信息给主站。
在步骤S73中，末端从站响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值(ACK＝0)，向通过上行通道转发以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
或者，末端从站响响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识中任意一个为第二反馈值，向通过上行通道转发以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)。
在步骤S74中，中间从站响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值(ACK＝0)，通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
或者，中间从站响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识为第二反馈值或者本地的错误反馈标识为第二反馈值，通过上行通道向下一跳中间从站或主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)。
在步骤S75中，主站响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)，并将通过下行通道向下一跳中间从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值(ACK＝1)。
或者，主站响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧不存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)，并将通过下行通道向下一跳中间从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值(ACK＝0)。
其中，也就说主站在上行通道接收数据，如果接收到的以太网帧有错，设置本地变量ACK为1，否则设置ACK为0。并且在发送下一个下行以太网帧时，设置以太网帧的ACK字段为本地变量ACK的值，发送反馈信息给下一从站。
作为本公开的第八个方面，提供一种以太网的通信系统，包括多个以太网的数据传输站，数据传输站为上述的以太网的数据传输站。
该以太网的通信系统的数据传输过程如下：
在步骤S81中，从站通过上行通道接收从站数标识值。
在步骤S82中，通过上行通道向下一跳中间从站或者主站发送的从站数标识值(WKC)加一。
在步骤S83中，主站结构上行来自中间从站的从站数标识值，以确定从站的数量。
其中，也就是说在上行通道中，每经过一个从站，该从站会将上行以太网帧中的WKC加一，主站接收的上行以太网帧中的WKC的数值即为从站的数量，以实现对从站数量的统计，即通过共享的WKC字段实现链路管理。
作为本公开的第九个方面，提供一种以太网的通信系统，包括多个以太网的数据传输站，数据传输站为上述的以太网的数据传输站。
该以太网的通信系统的数据传输链路管理过程如下：
为保证主从站能够形成正确的环路链路，各个从站(中间从站和末端从站)需要检测接收端口和发送端口的连接状态。中间从站如果检查到某个从站的接收端口或发送端口连接丢失，上一级从站将接收端口接收的以太网帧环回到发送端口，该上一级从站从中间从站变为末端从站。末端从站如果检查到下一级从站的接收端口或发送端口加入链路，解除原本环路，该末端从站变为中间从站，该末端从站的下一级从站变为末端从站。上述过程能够实现主站和从站的自动转换，以扩大以太网的通信系统的应用范围。
如果主站长时间接收不到环回的以太网帧，表示链路出现故障。可以通过应用层协议，发送广播命令，强制要求所有从站进行环回，然后再逐级的解除中间从站的环回设置，形成完整的链路结构。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种以太网的数据传输方法，其特征在于，所述以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个所述数据传输站包括：主站和从站组，所述从站组包括至少一个从站，所述方法应用于所述主站，所述方法包括：
在初始化时，将本地的令牌数标识设置为第一令牌数值，所述令牌数标识用于指示令牌数；
响应于本地的令牌数标识将下行以太网帧中的令牌数标识设置为第一令牌数值、令牌状态标识设置为第二令牌状态值，通过下行通道向所述从站发送令牌，以供将所述令牌由所述从站转发至上行以太网帧，所述令牌状态标识用于指示令牌是否有效；
响应于来自所述从站的所述上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述响应于来自所述从站的所述上行以太网帧中的令牌数标识和令牌状态标识，重新设置本地令牌数标识包括：
通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值，所述数据来自具有待发送数据的所述从站。
3.根据权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于，所述通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值还包括：
响应于本地的令牌数标识，通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的令牌状态标识设置为第一令牌数值，并通过下行通道向所述从站发送空闲帧。
4.根据权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于，所述通过上行通道接收基于所述令牌的数据，将本地的令牌数标识设置为第二令牌数值之后还包括：
响应于通过上行通道接收的以太网帧中的令牌状态标识设置为第二令牌状态值、令牌数标识设置为第二令牌数值，接收所述令牌并设置本地令牌数标识不变。
5.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，在所述初始化时还包括：
将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值，且将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第二反馈值，并将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值；
响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧不存在错误，将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值，并将通过下行通道向下一跳所述从站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值。
7.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
响应于在预设时长内未接收到上行以太网帧，广播系统重建指令，以供所述数据传输站重新构建线性拓扑结构。
8.一种以太网的数据传输方法，其特征在于，所述以太网包括：呈线性拓扑结构的多个数据传输站，多个所述数据传输站包括：主站和从站组，所述从站组包括至少一个从站，所述方法应用于所述从站，所述方法包括：
在初始化时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值；
响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道，所述令牌状态标识用于指示令牌是否有效；
响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识，所述令牌数标识用于指示令牌数。
9.根据权利要求8所述的数据传输方法，其特征在于，所述从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个所述中间从站连接于所述主站和所述末端从站之间，所述方法应用于所述中间从站；
所述响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道包括：
响应于来自主站的下行以太网帧，将令牌转发至下一跳所述中间从站或所述末端从站，以使所述末端从站将所述令牌转发至上行通道；
所述响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识包括：
响应于来自末端从站的上行以太网帧中的令牌状态标识取值为第二令牌状态值且本地的有数据需发送，获取所述令牌，将本地的令牌状态标识设置为第二令牌状态值，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值、令牌状态标识设置为第一状态令牌状态值，以及将待发送数据写入至所述上行以太网帧；
通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧，以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值。
10.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧，以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值之后还包括：
当本地无数据需发送或本地发送数据达到预设最大允许值时，将本地的令牌状态标识设置为第一令牌状态值，并将上行以太网帧中的令牌数标识设置为第二令牌数值、令牌状态标识设置为第二状态令牌状态值；
通过上行通道向下一跳所述中间从站或主站发送所述上行以太网帧, 以使所述主站接收到所述数据并将所述主站的本地的令牌数标识设置为第二令牌数值。
11.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
通过上行通道接收从站数标识值；
通过上行通道向下一跳所述中间从站或者所述主站发送的从站数标识值加一，以使所述接收到所述中间从站的数量的数据。
12.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，所述从站组包括至少一个中间从站和末端从站，至少一个所述中间从站连接与所述主站和所述末端从站之间，所述方法应用于所述末端从站，
所述响应于来自主站的下行以太网帧，接收或转发所述令牌，以使将所述令牌转发至上行通道包括：
通过下行通道接收上一跳所述中间从站所发送的下行以太网帧以及令牌；
所述响应于上行以太网帧的令牌状态标识，设置本地令牌状态标识，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识包括：
将接收到的所述下行以太网帧通过上行通道进行转发，以使所述主站响应于上行以太网帧重新设置所述主站的令牌数标识，其中转发至上行通道所得到的上行以太网帧中目的地址为广播地址、帧类型为空闲帧。
13.根据权利要求8所述的数据传输方法，其特征在于，在所述初始化时还包括：
将本地的错误反馈标识设置为第一反馈值；
响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，向通过下行通道发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或响应于接收到的下行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识中任意一个为第二反馈值，向通过下行通道发送的以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
14. 根据权利要求8所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识和本地的错误反馈标识均为第一反馈值，通过上行通道向所述主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第一反馈值，或
响应于通过上行通道接收到的上行以太网帧的错误反馈标识为第二反馈值或者本地的错误反馈标识为第二反馈值，通过上行通道向所述主站发送下行以太网帧中的错误反馈标识设置为第二反馈值。
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