CN113491086A - RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法 - Google Patents

RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法。根据本发明，在RAPIEnet系统中，通过在环形或线形网络上的LNM设备之间或RNM之间周期性地传送检查是否出现网络通信故障的消息，从而在不给网络造成负担的同时能够进一步准确地判断是否出现网络的通信故障并对其进行恢复。

Description

RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法
技术领域
本发明涉及RAPIEnet系统。更详细而言，本发明涉及一种RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其在RAPIEnet系统中，通过在环形或线形网络上的线形网络管理器(Line Network Manager：LNM)设备之间或环形网络管理器(Ring Network Manager：RNM)之间周期性地传送检查是否出现网络通信故障的消息，从而在不给网络造成负担的同时能够进一步准确地判断是否出现网络的通信故障并对其进行恢复。
背景技术
RAPIEnet是指基于以太网的工业网络协议。这种工业网络的适用领域为半导体、汽车等制造工艺自动化、电力设备自动化等，从温度/化学/噪音/振动等方面考虑，多数环境恶劣。基于这种理由，网络电缆、电缆的连接状态、网络设备的劣化引起的通信功能丧失等故障随时可能发生。
为了应对发生上述的通信功能丧失等故障，现有的RAPIEnet具有在发生通信链路上的问题时通知网络所述问题的功能。
图1至图4是示出现有的RAPIEnet系统中在网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念的图。
图1示例了在由四个网络设备构成的RAPIEnet线形网络(line network)中电缆被断开或脱落时的网络恢复动作。
参照图1，可以看得出在由四个网络设备(network device)100、110、120、130构成的RAPIEnet线形网络中连接在设备之间的电缆150被断开或脱落。
在这种情况下，在现有的RAPIEnet系统中，与电缆脱落的位置相邻的两个设备110、120识别链路(link)的变化状态。此外，相邻的两个设备110、120向网络广播(broadcast)自身的状态为网络的末端(LNM)，并向网络上存在的设备100、130通知已经变成了新的线形网络状态。
图2示例了在由四个网络设备构成的RAPIEnet线形网络中设备断电(off)时的网络恢复动作。
参照图2，可以看得出在由四个网络设备(network device)100、110、120、130构成的RAPIEnet线形网络中的一个设备110上发生了断电。
在这种情况下，在现有的RAPIEnet系统中，与断电的设备110相邻的两个网络设备100、120识别链路的状态变化。此外，相邻的两个网络设备100、120向网络广播自身的状态为网络的末端(LNM)，并向网络上存在的设备130通知已经变成了新的线形网络状态。
此时，在图2中，由于网络设备100的左右侧不存在与其连接的其他设备，因此将自身的状态改变为SA(Stand Alone)。
图3示例了在由四个网络设备构成的RAPIEnet环形网络(ring network)中电缆被断开或脱落时的网络恢复动作。
参照图3，可以看得出在由四个网络设备(network device)200、210、220、230构成的RAPIEnet环形网络中连接在设备之间的电缆250被断开或脱落。
在这种情况下，在现有的RAPIEnet系统中，与电缆脱落的位置相邻的两个设备200、230识别链路(link)的变化状态。此外，相邻的两个设备200、230向网络广播(broadcast)自身的状态为网络的末端(LNM)，并通知网络上存在的设备210、220已经变成了新的线形网络状态。
图4示例了在由四个网络设备构成的RAPIEnet环形网络中设备断电(off)时的网络恢复动作。
参照图4，可以看得出在由四个网络设备(network device)200、210、220、230构成的RAPIEnet线形网络中的一个设备230上发生了断电。
在这种情况下，在现有的RAPIEnet系统中，与断电的设备230相邻的两个网络设备200、220识别链路的变化状态。此外，相邻的两个网络设备200、220向网络广播自身的状态为网络的末端(LNM)，并向网络上存在的设备210通知已经变成了新的线形网络状态。
即，如以上的图1至图4所述，现有的RAPIEnet系统提供在发生链路的连接或设备的电源不良引起的网络状态变化时使网络状态自动恢复的功能。
在如上所述的RAPIEnet系统的现有的网络恢复方法中，可以恢复电缆的断开或脱落或者设备的断电等。然而，存在的问题是，对设备之间的通信不良或除单纯断电之外的设备故障引起的通信故障无法提供网络恢复方法。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其在RAPIEnet系统中，通过在环形或线形网络上的LNM设备之间或RNM之间周期性地传送检查是否出现网络通信故障的消息，从而在不给网络造成负担的同时能够进一步准确地判断是否出现网络的通信故障并对其进行恢复。
本发明的目的不限于以上提及的目的，未提及的本发明的其他目的和优点可以通过以下的说明来理解，并且可以通过本发明的实施例来更清楚地进行理解。另外，将容易理解，本发明的目的和优点可以通过权利要求书中描述的装置及其组合来实现。
用于解决问题的手段
本发明的由复数个网络设备构成的RAPIEnet线形网络中的网络恢复方法可以包括：从位于所述线形网络的两侧末端的两个LNM(Line Network Manager)网络设备分别向所述线形网络的另一侧末端传送网络可靠性检查消息(NICM：Network Integrity CheckMessage)的步骤；在没有接收到对于所述NICM的响应消息的情况下，从各个所述LNM网络设备命令所述线形网络路径上所有网络设备执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查的步骤；根据所述命令，从各个网络设备向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息(Family request message)来确认连接状态的步骤；以及没有对于接收到所述家庭请求消息的响应消息的对应的网络设备将自身的状态改变为LNM或SA(Stand Alone)的步骤。
另外，本发明的由复数个网络设备构成的RAPIEnet线形网络中的网络恢复方法还可以包括：接收到对于所述家庭请求消息的响应消息的网络设备再次向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息来确认连接状态的步骤。
另外，命令执行所述通信检查的步骤可以包括：各个所述LNM网络设备在预设时间期间等待接收对于所述NICM的响应消息的步骤；以及在所述预设时间期间没有接收到所述响应消息的情况下，从各个所述LNM网络设备向所述线形网络路径上的所有网络设备广播通信检查命令消息(NCCM：Neighbor Check Command Message)的步骤。
另外，本发明的由复数个网络设备构成的RAPIEnet线形网络中的网络恢复方法还可以包括：复数个所述网络设备中状态改变为LNM的所述网络设备向所述线形网络的所述LNM网络设备广播(broadcast)用于通知新的线形网络开始的线形开始消息(line startmessage)的步骤。
另外，所述NICM可以在各个所述LNM网络设备中预设的周期反复生成，并传送到位于所述线形网络的另一侧末端的另一个LNM网络设备。
另外，所述网络设备是安装有RAPIEnet协议且具有两个通信端口而能够朝所述线形网络的双向传送数据的设备。
另外，本发明的由复数个网络设备构成的RAPIEnet环形网络中的网络恢复方法可以包括：从所述环形网络上的两个RNM网络设备分别向所述环形网络的双向路径传送NICM的步骤；在没有接收到对于所述检查消息的响应消息时，从各个所述RNM网络设备命令所述环形网络的双向路径上的所有网络设备执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查的步骤；根据所述命令，从各个网络设备向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息来确认连接状态的步骤；以及没有接收到对于所述家庭请求消息的响应消息的对应的网络设备将自身的状态改变为LNM的步骤。
另外，本发明的由复数个网络设备构成的RAPIEnet环形网络中的网络恢复方法还可以包括：接收到对于所述家庭请求消息的响应消息的网络设备再次向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息来确认连接状态的步骤。
另外，命令执行所述通信检查的步骤可以包括：各个所述RNM网络设备在预设时间期间等待接收对于所述NICM的响应消息的步骤；以及在所述预设时间期间没有接收到所述响应消息的情况下，从各个所述RNM网络设备向所述环形网络的双向路径上的所有网络设备广播NCCM的步骤。
另外，状态改变为LNM的所述网络设备可以向所述环形网络的所述RNM网络设备广播用于通知新的线形网络的形成的线形开始消息。
另外，所述NICM可以在各个所述RNM网络设备中按预设的周期反复生成，并传送到位于所述环形网络的双向路径的另一个RNM网络设备。
发明的效果
根据本发明，在RAPIEnet系统中，通过在环形或线形网络上的LNM设备之间或RNM之间周期性地传送检查是否出现网络通信故障的消息，从而在不给网络造成负担的同时能够进一步准确地判断是否出现网络的通信故障并对其进行恢复。
另外，根据本发明，除了电缆连接、脱落等链路状态的变化之外，还进一步有效地检测网络设备的通信不良或通信线路的不良，从而能够进一步准确地判断网络通信故障并对其进行恢复。
以下通过说明用于实施发明的具体内容来描述上述效果以及本发明的具体效果。
附图说明
图1至图4是在现有的RAPIEnet系统中的网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念图。
图5是本发明一实施例的RAPIEnet系统中的线形网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念图。
图6是图5所示的网络设备的内部构成图。
图7是本发明一实施例的包括复数个网络设备的线形网络中网络设备之间的信号处理流程图。
图8是本发明一实施例的RAPIEnet系统中的环形网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念图。
图9是本发明一实施例的包括复数个网络设备的环形网络中网络设备之间的信号处理流程图。
具体实施方式
稍后将参照附图详细描述前述的目的、特征和优点，由此，本发明所属技术领域的普通技术人员可以容易地实施本发明的技术思想。在说明本发明的过程中，若判断为与本发明相关的公知技术的具体说明不必要地混淆发明的主旨，则省略对其的详细说明。下面，参照附图对发明的优选实施例进行详细说明。在附图中相同的附图标记表示相同或相似的构成要素。
图5是示出本发明一实施例的RAPIEnet系统中的线形网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念的图。
另外，作为本发明的一实施例，图5示例了在由四个网络设备510、520、530、540构成的RAPIEnet线形网络中的网络上发生通信故障时的网络恢复动作，但本发明不限于此。
参照图5，在本发明一实施例的线形网络的情况下，位于线形网络的两侧末端的两个LNM网络设备510、540向对方LNM网络设备540、510周期性地传送网络可靠性检查消息(Network Integrity Check Message：NICM)。
接下来，两个LNM网络设备510、540周期性地接收来自对方LNM网络设备540、510的NICM，从而能够确认网络路径上存在的网络设备510、520、530、540中是否存在发生通信故障等问题。
图6是示出图5所示的网络设备的内部构成的图。
网络设备510可以安装有RAPIEnet等协议。另外，网络设备510可以是具有两个通信端口而能够朝由线形网络或环形网络实现的网络的双向传送数据的设备，这种网络设备510可以是PLC(Programable Logic Controller：可编程逻辑控制器)的输入输出装置等。
参照图6，网络设备510可以包括两个物理层部(physical layer)616、618和媒体控制器(Media Access Controller：MAC)612、614以及控制器610。
物理层部616、618从网络总线650接收数据并将其提供给媒体控制器612、614。另外，物理层部616、618将从媒体控制器612、614施加的数据传送到网络总线650。
媒体控制器612、614从控制器610接收数据。并且，媒体控制器612、614通过物理层部616、618将从控制器610接收的数据传送到网络总线650。
另外，媒体控制器612、614判断通过物理层部616、618接收的数据的类型。此外，在媒体控制器612、614判定为是无需向控制器610传递的数据的情况下，通过物理层部616、618向网络总线650传递而不是向控制器610传送该数据，由此将所述数据传送到网络上的其他网络设备。此时，无需向控制器610传送的数据可以是NICM。根据本发明的一实施例，NICM是为了检查线形网络或环形网络的LNM网络设备510、540之间或RNM网络设备810、840之间的网络路径上是否存在问题而传送的消息。这种NICM在LNM网络设备以外的设备中不经由控制器610而传递到下一个网络设备，从而不会对整个网络设备施加负载。
另外，媒体控制器612、614判定通过物理层部616、618接收的数据的类型。并且，在媒体控制器612、614判定为是需要向控制器610传递的数据的情况下，将该数据传送到控制器610。此时，需要传送到控制器610的数据可以是通信检查命令消息(Neighbor CheckCommand Message：NCCM)或家庭请求消息(Family request message)。根据本发明的一实施例，NCCM或家庭请求消息是线形网络或环形网络中电缆被断开或脱落或者发生由设备的断电、设备的故障引起的通信故障时为了检测发生通信故障的网络设备而使用的消息。这种NCCM或家庭请求消息可以被实现为，在所有网络设备中传送至控制器610，控制器610可以利用家庭请求消息的响应消息来检查相邻节点的网络设备是否发生通信故障。
控制器610与媒体控制器612、614执行数据的收发。并且，控制器610利用收发的数据来判断网络上是否发生了通信故障以及其自身的网络设备510是否变成了线形网络或环形网络中的网络末端。
此时，控制器610在判断为由于网络上发生通信故障而导致自身的网络设备510在线形网络或环形网络中成为了网络末端时，将自身的网络设备510的状态改变为LNM或SA(Stand Alone)。并且，控制器610将改变的状态信息传送到LNM网络设备540或RNM网络设备840。这种状态信息被制作成通知新的线形网络开始的线形开始消息(line startmessage)并广播(broadcast)到网络，并可以在LNM网络设备540或RNM网络设备840中接收。
图7是示出本发明一实施例的包括图5的复数个网络设备的线形网络中感测网络设备的通信故障并恢复网络的网络设备之间的信号处理流程的图。
以下，参照图7，进一步详细说明本发明的一实施例。
首先，位于线形网络500的两侧末端的两个LNM网络设备510、540分别向线形网络500的另一侧末端传送NICM(S700、S750)。
此时，如图7所示，线形网络上的网络设备520处于发生通信故障的状态。因此，各个LNM网络设备510、540中因没有接收到由另一侧末端的LNM网络设备发送的NICM而发生超时(Time-out)(S702、S752)。
那么，各个LNM网络设备510、540以广播(broadcast)的方式向线形网络上的所有网络设备520、530发送NCCM，以命令线形网络路径上的所有网络设备520、530执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查(S704、S754)。
接下来，接收到NCCM的各个网络设备520、530向相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息(Family request message)，检查相邻节点的网络设备是否正常动作。
此时，由于线形网络上的网络设备520处于发生通信故障的状态，因此图7的左侧末端的LNM网络设备510无法正常接收对于家庭请求消息(S706)的家庭响应消息而发生超时(S708)。
那么，LNM网络设备510判断为其与相邻节点的网络设备520之间的路径发生了问题，并将自身的状态改变为LNM或SA(S710)。此时，图7的左侧末端的LNM网络设备510没有与其左右侧连接的任何网络设备，因此将自身的状态改变为SA。
另一方面，由于与LNM网络设备540相邻的网络设备530正常动作，因此图7的右侧末端的LNM网络设备540正常接收对于家庭请求消息(S756)的家庭响应消息(S758)。
另一方面，网络设备530向与其自身相邻的相邻节点的网络设备520传送家庭请求消息(S760)。此时，由于网络设备520处于发生通信故障的状态，因此网络设备530中发生超时(S762)。
那么，发生超时的网络设备530判断为其与相邻节点的网络设备520之间的路径发生了问题，并将自身的状态改变为LNM或SA。
此时，由于网络设备530处于与LNM网络设备540连接的状态，因此将自身的状态改变为LNM(S764)。接下来，状态改变为LNM的网络设备530向LNM网络设备540传送用于通知新的线形网络开始的线形开始消息(line start message)(S766)。
图8是示出本发明一实施例的RAPIEnet系统中的环形网络上发生通信故障时恢复网络的动作概念的图。
另外，作为本发明的一实施例，图8示例了在由四个网络设备810、820、830、840构成的RAPIEnet环形网络中网络上发生通信故障时的网络恢复动作，但本发明不限于此。
参照图8，在本发明一实施例的环形网络的情况下，环形网络上的两个RNM网络设备810、840分别利用环形网络的双向路径周期性地向对方RNM传送NICM。
接下来，两个RNM网络设备810、840从对方RNM网络设备840、810周期性地接收NICM，从而可以确认网络路径上存在的网络设备810、820、830、840中是否存在发生通信故障等问题。
图9是示出本发明一实施例的包括图8的复数个网络设备的环形网络中感测网络设备的通信故障并恢复网络的网络设备之间的信号处理流程的图。
以下，参照图9，进一步详细说明本发明的一实施例。
首先，位于环形网络800的双向路径末端的两个RNM网络设备810、840分别向环形网络800的双向路径传送NICM(S900、S950)。
此时，如图9所示，环形网络上的网络设备820处于发生通信故障的状态。因此，各个RNM网络设备810、840无法接收另一个RNM网络设备发送的NICM而发生超时(Time-out)(S902、S952)。
那么，各个RNM网络设备810、840以广播(broadcast)的方式向环形网络上所有网络设备820、830发送NCCM，命令环形网络的双向路径上的所有网络设备820、830执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查(S904、S954)。此时，在图9中环形网络的附图标记900的网络上没有示出网络设备，但这仅是为了便于说明，在附图标记900的网络上存在网络设备的情况下同样可以适用。
接下来，接收了NCCM的各个网络设备820、830向相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息，检查相邻节点的网络设备是否正常进行动作。
此时，由于环形网络上的网络设备820处于发生通信故障的状态，因此图9的左侧RNM网络设备810中无法正常接收对于家庭请求消息(S906)的家庭响应消息而发生超时(S908)。
那么，RNM网络设备810判断为其与相邻节点的网络设备820之间的路径发生了问题，并将自身的状态改变为LNM(S910)。因为在此时，在网络设备820中发生通信故障而处于改变为线形网络的状态，因此RNM网络设备810将自身的状态改变为LNM。
接下来，改变为LNM的网络设备810通过环形网络的附图标记900的网络，来将用于通知新的线形网络开始的线形开始消息传送到RNM网络设备840(S912)。
另一方面，由于与RNM网络设备840相邻的网络设备830正常动作，因此图9的右侧的RNM网络设备840正常接收对于家庭请求消息(S956)的家庭响应消息(S958)。
另一方面，网络设备830向与其自身相邻的相邻节点的网络设备820传送家庭请求消息(S960)。此时，由于网络设备820处于发生了通信故障的状态，因此网络设备830中发生超时(S962)。
那么，发生了超时的网络设备830判断为其与相邻节点的网络设备820之间的路径发生了问题，并将自身的状态改变为LNM(S964)。
此时，由于网络设备830处于与RNM网络设备840连接的状态，因此将自身的状态改变为LNM。接下来，状态改变为LNM的网络设备830将用于通知新的线形网络开始的线形开始消息传送到LNM网络设备840(S966)。
如上所示，根据本发明，在RAPIEnet系统中，通过在环形或线形网络上的LNM设备之间或RNM之间周期性地传送检查是否出现网络通信故障的消息，从而在不给网络造成负担的同时能够进一步准确地判断是否出现网络的通信故障并对其进行恢复。
可以使用一个以上的计算机程序或组件来实现本说明书中公开的所有方法和步骤中的至少一部分。这些构成要素可以作为包括RAM、ROM、闪存、磁盘或光盘、光存储器或其他储存装置等易失性或非易失性存储器的任意的现有计算机可读介质或机器可读介质上的一系列的计算机命令而提供。指令可以作为软件或固件而提供，并可以全部或部分地在ASIC、FPGA、DSP或其他类似装置等硬件构成要素中实现。指令可以构成为，由一个以上的处理器或其他硬件构成要素实施，所述处理器或所述其他硬件构成要素使在实施一系列的计算机指令时执行公开的方法和步骤的全部或一部分性能或者使其变得容易。
已经参照示例性地附图对如上所述的本发明进行了说明，但本发明不限于本说明书中公开的实施例和附图，显然，本领域的普通技术人员在本发明的技术思想范围内可以进行各种修改。此外，显然，即使在前面说明本发明的实施例的过程中没有明确地记载本发明的构成产生的作用效果，也应该承认能够通过该构成预测的效果。

Claims (9)

1.一种RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其为由复数个网络设备构成的RAPIEnet线形网络中的网络恢复方法，其中，包括：
从位于所述线形网络的两侧末端的两个LNM网络设备分别向所述线形网络的另一侧末端传送网络可靠性检查消息即NICM的步骤；
在没有接收到由所述另一侧末端的LNM网络设备发送的NICM的情况下，从各个所述LNM网络设备命令所述线形网络的路径上所有网络设备执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查的步骤；
根据所述命令，从各个网络设备向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息来确认连接状态的步骤；以及
没有接收到对于所述家庭请求消息的响应消息的对应的网络设备将自身的状态改变为LNM或SA的步骤。
2.根据权利要求1所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
命令执行所述通信检查的步骤包括：
各个所述LNM网络设备在预设时间期间等待接收由所述另一侧末端的LNM网络设备发送的NICM的步骤；以及
在所述预设时间期间没有接收到由所述另一侧末端的LNM网络设备发送的NICM的情况下，从各个所述LNM网络设备向所述线形网络的路径上的所有网络设备广播通信检查命令消息即NCCM的步骤。
3.根据权利要求1所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
还包括：复数个所述网络设备中状态改变为LNM的所述网络设备向所述线形网络的所述LNM网络设备广播用于通知新的线形网络开始的线形开始消息的步骤。
4.根据权利要求1所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
所述NICM在各个所述LNM网络设备中按预设的周期反复生成，并传送到位于所述线形网络的另一侧末端的另一个LNM网络设备。
5.根据权利要求1所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
所述网络设备是安装有RAPIEnet协议且具有两个通信端口而能够朝所述线形网络的双向传送数据的设备。
6.一种RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其为由复数个网络设备构成的RAPIEnet环形网络中的网络恢复方法，其中，包括：
从所述环形网络上的两个RNM网络设备分别向所述环形网络的双向路径传送NICM的步骤；
在没有接收到由另一个所述RNM网络设备发送的NICM的情况下，从各个所述RNM网络设备命令所述环形网络的双向路径上的所有网络设备执行其与相邻节点的网络设备之间的通信检查的步骤；
根据所述命令，从各个网络设备向与其自身相邻的相邻节点的网络设备传送家庭请求消息来确认连接状态的步骤；以及
没有接收到对于所述家庭请求消息的响应消息的对应的网络设备将自身的状态改变为LNM的步骤。
7.根据权利要求6所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
命令执行所述通信检查的步骤包括：
各个所述RNM网络设备在预设时间期间等待接收由另一个所述RNM网络设备发送的NICM的步骤；以及
在所述预设时间期间没有接收到由另一个所述RNM网络设备发送的NICM的情况下，从各个所述RNM网络设备向所述环形网络的双向路径上的所有网络设备广播NCCM的步骤。
8.根据权利要求6所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
状态改变为LNM的所述网络设备向所述环形网络的所述RNM网络设备广播用于通知新的线形网络的形成的线形开始消息。
9.根据权利要求6所述的RAPIEnet系统中发生通信故障时的网络恢复方法，其中，
所述NICM在各个所述RNM网络设备中按预设的周期反复生成，并传送到位于所述环形网络的双向路径的另一个RNM网络设备。
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