CN114846777A - 用于在工业网络中提供冗余的网络设备 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了用于在工业网络中提供冗余的网络设备。网络设备包括连接到工业网络的第一网络段的第一端口组，以及包括多个南向端口的交换模块，其中至少一个南向端口连接到对应的终端设备。每个端口组具有连接到链接冗余实体的一对冗余北向端口，链接冗余实体具有两个或更多个互连端口，互连端口基于网络拓扑能够连接到交换模块的一个或多个南向端口，用于实现在连接到南向端口的终端设备与第一网络段之间的冗余链接。

Description

用于在工业网络中提供冗余的网络设备
技术领域
当前的公开涉及网络设备并且更具体涉及工业网络中的网络冗余设备。
背景技术
IEC 62439-3标准定义了工业网络中通信冗余的冗余协议。IEC 62439-3标准定义了两种网络冗余技术：并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝环(HSR)。尽管PRP和HSR的目标是不同的网络拓扑，但它们均基于同一想法，并且都提供了所谓的“无缝”网络冗余，这意味着在网络中单个故障时，零数据包丢失和零恢复时间。在PRP/HSR冗余中，向冗余网络段传输的每个数据包都被复制，并且两个数据包通过冗余网络路径传输。在接收器侧，检查数据包，并且第二接收到的数据包被确认为重复并被丢弃。
当前的公开涉及工业网络中的网络冗余设备。通常，根据IEC 62439-3的标准，PRP和HSR冗余通常用于实现工业网络中的通信冗余。然而，在特定设备无法支持PRP或HSR冗余配置的情况下，可以将冗余盒(英语：Redbox)用作代理设备，用于在非PRP/HSR功能的设备上实现PRP或HSR功能。冗余盒(也称为PRP/HSR冗余盒)是提供数据包交换功能的网络设备，并且包括三个端口：面向冗余网络段的两个冗余端口，以及面向非冗余网络段或终端设备的互连端口。然而，传统的冗余盒存在某些缺陷。通常，在大多数配置中，冗余盒不提供与IEEE 802.1Q/D交换结合使用的规定。该标准预计交换器是独立的设备。因此，由于该限制，某些配置是不可能的。此外，使用多个独立的冗余盒可能没有成本效益。因此，有必要在灵活性和成本方面解决上述问题。
发明内容
因此，当前的公开提出了用于在工业网络中提供冗余的网络设备。网络设备包括一个或多个端口组和交换模块。多个端口组包括连接到工业网络的第一网络段的第一端口组。交换模块包括多个南向端口，其中一个或多个南向端口从多个终端设备连接到一个或多个对应的终端设备。每个端口组包括连接到链接冗余实体的一对冗余北向端口。每个链接冗余实体包括两个或更多个互连端口，来自两个或更多个互连端口的每个端口都可以基于用户输入和与工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个连接到交换模块的一个或多个南向端口，用于实现连接到南向端口的终端设备与第一网络段之间的冗余。
如上所述，根据当前的公开，包括链接冗余实体的多个端口组和交换设备在单个网络设备中连接，以提供具有成本效益和灵活的方式，以在终端设备与网络段之间实现冗余。通过在同一设备中具有交换模块和链接冗余实体(具有两个或更多个端口)，可以进行链路冗余实体的端口与交换模块的南向端口之间的连接，以便使用网络设备实现多种冗余配置，诸如VDAN、HSR quadbox、PRP-HSR、PRP-PRP等。这允许在工业网络中提供冗余的有利、灵活的方式和成本效益，同时使用单个网络设备，该单个网络设备可以用作为一个或多个冗余盒、Quadbox等。
在示例中，网络设备进一步包括配置模块，用于基于用户输入和网络拓扑中的一个或多个来配置链路冗余实体的端口到一个或多个南向端口之间的连接。在示例中，配置模块包括用于接收用户输入的用户接口。用户输入包括待连接到链路冗余实体的端口的一个或多个南向端口的一个或多个标识符，以及一个或多个南向端口与链路冗余实体的端口之间的连接的连接和冗余配置。因此，经由配置模块，实现网络设备的简单配置。用户接口允许对链接冗余实体的端口及其连接进行简单且高效的配置。在示例中，每对冗余北向端口基于并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝冗余协议(HSR)中的一个处于冗余配置中。
在示例中，连接到至少一个南向端口的至少一个终端设备无法进行冗余配置。在示例中，第一网络段的设备与第二网络段的设备不同。
在另一方面，当前的公开提出了一种配置网络设备的方法。该方法包括接收至少一个终端设备的网络标识符，其中网络标识符用于与网络设备和至少一个终端设备建立连接，其中至少一个终端设备无法进行冗余配置；接收网络配置信息，其中网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备的网络段，以及其中，网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；并根据网络配置信息在终端设备和网络段之间建立连接。建立连接包括基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备与交换模块的一个或多个南向端口之间建立第一组连接；基于网络配置信息，在网络段和第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；并根据冗余配置信息，在连接到网络段的第一组端口组的链接冗余实体的一对端口与连接到至少一个终端设备的一个或多个南向端口之间建立第三组内部连接。
在另一个方面，当前的公开提出了一种用于配置网络设备的非暂态存储介质。非暂态存储介质具有存储在其中的机器可读指令，该机器可读指令由一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器：接收至少一个终端设备的网络标识符，其中网络标识符用于与网络设备和至少一个终端设备建立连接，其中至少一个终端设备无法进行冗余配置；接收网络配置信息，其中网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备的网络段，以及其中网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；并根据网络配置信息在终端设备和网络段之间建立连接，其中建立连接包括基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备和交换模块的一个或多个南向端口之间建立第一组连接；基于网络配置信息，在网络段和第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；以及根据冗余配置信息，在连接到网络段的第一组端口组的链接冗余实体的一对端口与连接到至少一个终端设备的一个或多个南向端口之间建立第三组内部连接。这些方面关于图1-图5进一步描述。
附图说明
以下详细说明引用了附图，在附图中：
图1示出包括连接一个或多个终端设备的网络设备的示例工业网络的示例部分；
图2示出在工业网络中网络设备的配置的示例方法；
图3示出工业网络中的示例HSR网络配置；
图4示出工业网络中的另一种示例网络配置；以及
图5示出用于配置网络设备的示例配置模块。
具体实施方式
图1示出工业设施中示例工业网络的示例部分100。本文中的工业设施是指可能进行一种或多种工业过程(诸如制造、精炼、冶炼、设备组装)的任何环境，包括加工厂、炼油厂、汽车厂等。工业设施100可以包括连接到多个现场设备的多个控制设备，用于监视和调节工业设施100中的一个或多个工业过程。部分100包括网络设备110，用于将多个终端设备(190，195)与工业网络的其它网络段进行连接，同时提供通信冗余。本文的工业网络是指任何电子数据网络，并且因此包括办公校园网络、工业自动化网络、私人无线电网络以及冗余至关重要的任何其它高可靠性网络。
网络设备110包括一个或多个端口组(130，150)和交换模块120。多个端口组包括连接到工业网络的第一网络段(图1中示为设备170、子网络段188和184)的第一端口组130和连接到工业网络的第二网络段(图1中未示出)的第二端口组150。在示例中，第一网络段的设备与第二网络段的设备不同。交换模块120包括多个南向端口(121，...，128)，其中一个或多个南向端口(121，...，128)可连接到来自多个终端设备(190，195)的一个或多个对应的终端设备。南向端口用于将终端设备或非冗余网络段与网络设备110连接。在示例中，连接到南向设备的一个或多个终端设备无法支持冗余协议(也称为冗余配置)，诸如HSR、PRP等。因此，网络设备110充当这些终端设备的代理设备并根据冗余协议实现通信冗余。
在实施例中，与一个或多个端口组(130，150)和交换模块(120)相关联的电路被容纳于同一壳体中并由公共的第一电源(图中未示出)供电。
每个端口组包括连接到链接冗余实体的一对冗余北向端口。例如，如图1中所示，端口组130包括连接到链接冗余实体140的一对冗余北向端口132和131并且端口组150包括连接到链接冗余实体160的一对冗余北向端口152和151。
北向端口用于将网络设备110与网络段(包括能够根据冗余协议(诸如HSR、PRP等)进行通信的设备)连接。北向端口相应地处于冗余配对中，其中来自配对的每个端口能够为配对的另一个端口用作为冗余通信通道。在示例中，每对冗余北向端口基于并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝冗余协议(HSR)中的一个处于冗余配置中。
例如，如图1中所示，根据PRP协议，北向冗余端口配对131和132都连接到设备170。因此，设备170包括端口174和178，通过这些端口，数据包被复制并发送到网络设备110。经由端口174的第一复制数据包经由PRP子网络段184传输，并且经由端口178的第二复制数据包经由PRP子网络段188传输。然后，第一复制数据包由北向端口131接收并且第二复制数据包由北向端口132接收。因此，对于通过北向端口131接收的数据包，通过北向132接收的数据包是冗余副本。这适用于通过北向端口131和132传输到设备170的数据包。
每个链接冗余实体包括两个或更多个互连端口。本文的互连端口是指如下的端口，其可用于将非HSR/非PRP节点连接到HSR或PRP段，或在HSR和PRP网络之间提供互通，或经由HSR QuadBox配置组合两个HSR段。来自两个或更多个互连端口的每个端口可连接到交换模块的一个或多个南向端口或者连接到另一个链接冗余实体的另一个互连端口。此外，在链接冗余实体的所有互连端口之间存在互连，互连可被配置为支持各种冗余配置。
此外，在实施例中，每个互连端口包括一种模式，该模式指示与端口相关联的转发和路由配置。例如，如图1中所示，链接冗余实体140包括互连端口144和148。类似地，链接冗余实体160包括互连端口164和168。互连端口(144，148，164，168)可连接到交换模块120的端口(121，...，128)。互连端口和南向端口之间的连接基于网络拓扑和用户输入确定，以在连接到南向端口的终端设备与第一网络段和第二网络段中的一个或多个之间实现冗余链接。网络拓扑指示工业网络中的网络和终端设备以及设备之间的连接。
在示例中，网络设备进一步包括配置模块，用于基于用户输入和网络拓扑中的一个或多个来配置链路冗余实体的端口到一个或多个南向端口之间的连接。配置模块包括用于接收用户输入的用户接口。用户输入包括待连接到链路冗余实体的端口的一个或多个南向端口的一个或多个标识符以及一个或多个南向端口与链路冗余实体的端口之间的连接的连接和冗余配置。这些方面将结合图2进一步解释。
图2示出用于配置网络设备110的方法200。在示例中，方法200通过配置模块实现。在实施例中，配置模块是网络设备110的组件。在步骤210处，配置模块接收至少一个终端设备的网络标识符。网络标识符用于与网络设备和至少一个终端设备建立连接。至少一个终端设备无法进行冗余配置。
在步骤220处，配置模块接收网络配置信息。网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备的网络段。在实施例中，网络配置信息基于与工业网络相关联的网络拓扑确定。例如，网络拓扑指示待连接到至少一个终端设备的网络段以及网络段和至少一个终端设备之间的冗余配置。此外，网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息。在实施例中，网络配置信息基于用户输入和网络拓扑图。
在步骤230处，配置模块根据网络配置信息在至少一个终端设备与网络段之间建立连接。在该方面，基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备和交换模块的至少一个南向端口之间建立连接。然后基于网络配置信息在网络段与第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接。然后，根据冗余配置信息，在连接到网络段的第一组端口组的链接冗余实体的一对互连端口与连接到至少一个终端设备的一个或多个南向端口之间建立第三组内部连接。这关于图3和图4中进一步解释。
图3示出工业网络中的HSR网络配置300示例。终端设备310将连接到HSR网络段315，该HSR网络段包括设备330、340和350。然而，终端设备310不具有支持HSR配置的能力。因此，网络设备320被选为实现终端设备310和网络段315之间连接的代理设备。因此，基于与终端设备310相关联的网络标识符，在网络设备320的南向端口与终端设备310之间建立连接。
然后，基于与网络段315相关联的网络配置信息，在HSR冗余配置中，在网络设备320的第一端口组的一对北向冗余端口与网络段315的设备之间建立第二组连接。因此，这对北向端口的第一北向端口连接到设备350的端口358并且第二北向端口连接到设备330的端口338。由于网络段315连接到网络设备320的第一端口组的北向端口，因此第一端口组的链路冗余实体的互连端口也连接到网络段315。然后，在连接到终端设备310的南向端口与第一端口组的链路冗余实体的互连端口中的一个之间建立内部连接，以将终端设备310连接到网络段315。
在实施例中，如上所述，一个链接冗余组的端口可能与一个或多个链接冗余组的端口连接。因此，在实施例中，可以基于冗余配置信息确定链接冗余实体的每个端口的模式。链接冗余实体的端口的模式是指与端口相关联的转发和路由配置。例如，基于冗余配置信息，链路冗余实体的端口可以设定为PRP模式、HSR模式或虚拟双连节点(VDAN)模式。参考图4进一步示出这一点。
图4示出工业网络中的示例网络配置400。终端设备420和425分别连接到HSR网络段495和HSR网络段490。此外，需要在HSR网络段490和495之间实现HSR quadbox配置。然而，终端设备420和425不具有支持HSR配置的能力。因此，网络设备410被选为代理设备，用于实现终端设备420和425与网络段495和490之间的连接。
因此，基于与终端设备420相关联的网络标识符，在网络设备410的南向端口428与终端设备420之间建立连接。类似地，基于与终端设备425相关联的网络标识符，在网络设备410的南向端口427与终端设备425之间建立连接。
然后，基于与网络段495相关联的网络配置信息，在HSR网络段495和网络设备410的第二端口组450的北向冗余端口配对(451和452)之间建立第二组连接。由于网络段495连接到网络设备430的第二端口组450的北向端口(451和452)，因此第二端口组450的链路冗余实体460的互连端口(464，468)也连接到网络段495。
类似地，基于与网络段490相关联的网络配置信息，在HSR网络段490与网络设备430的第一端口组430的北向冗余端口配对(431和432)之间建立第二组连接。因此，由于网络段490连接到网络设备410的第一端口组430的北向端口(431和432)，因此第一端口组430的链路冗余实体440的互连端口(444，448)也连接到网络段490。
然后，在连接到终端设备的南向端口和端口组的链路冗余实体的互连端口之间建立(第三组)内部连接。因此，互连端口448的模式设定为VDAN模式。然后，链接冗余实体440的互连端口448连接到南向端口427。相应地，通过这点，终端设备425连接到网络段490。因此，互连端口464的模式设定为VDAN模式。然后，链接冗余实体460的互连端口464连接到南向端口428。因此，终端设备420连接到网络段495。
此外，根据冗余配置信息，互连端口444和468的模式设定为HSR模式并且从而实现HSR quadbox配置。然后，链接冗余实体440的互连端口444连接到链接冗余实体460的互连端口468。
因此，在实施例中，一个或多个南向端口可以连接到非冗余网络段，以实现连接到两个或更多个北向端口的冗余网络段之间的冗余配置。通过连接对应端口组的一个或多个链接冗余实体的互连端口，实现非冗余网络段和冗余网络段之间的冗余配置。
在实施例中，基于用户输入和与工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个，第一端口组130的链路冗余实体140的至少一个端口144可连接到第二端口组150的第二链路冗余实体160的另一个端口168，用于实现第一网络段和第二网络段之间的冗余。在连接之前，可以将至少一个端口144和另一个端口168的模式设定为HSR或PRP模式。如图4所描述的示例中所示，两个链接冗余实体的端口可以连接并被配置为实现HSR quadbox。
本公开可以采用计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括可从存储程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的程序模块，以供一个或多个计算机、处理单元或指令执行系统使用或与其结合使用。例如，可以在一个或多个设备上实现配置模块。
因此，当前的公开描述配置模块500。配置模块500包括输入/输出(I/O)接口510、一个或多个处理器520和非暂态存储介质530。非暂态存储介质介质530包含多个指令(533，536和539)，用于在工业网络中配置网络设备110。
在执行数据接收指令533后，一个或多个处理器520经由I/O接口510接收至少一个终端设备190的网络标识符。如上所描述，网络标识符用于在网络设备110和至少一个终端设备190之间建立连接。至少一个终端设备190无法处于网络冗余配置。然后，一个或多个处理器经由I/O接口510接收与工业网络的网络拓扑相关联的网络配置信息。网络配置信息指示待连接到至少一个终端设备190的网络段。此外，网络配置信息包括指示至少一个终端设备和网络段之间的冗余配置的冗余配置信息。
在执行连接指令536后，根据网络配置信息，一个或多个处理器520在至少一个终端设备与网络段之间建立连接。为了做到这一点，一个或多个处理器520基于至少一个终端设备的网络标识符，在至少一个终端设备与交换模块的南向端口之间建立第一连接。然后，一个或多个处理器520基于网络配置信息，在网络段和第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接。然后，根据冗余配置信息，一个或多个处理器520在连接到网络段的第一组端口组的链路冗余实体的一对互连端口中的一个与连接到至少一个终端设备的南向端口之间建立第三连接。
虽然当前的公开将配置模块500描述为独立组件或设备，但配置模块500可以是软件组件，并且可以在网络设备110或工业网络中的任何其它管理设备中实现。出于本说明的目的，计算机可用或计算机可读的非暂态存储介质可以是可以包含、存储、通信、传播或传输该程序的任何装置，以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用。该介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)，或本身作为信号载体的传播介质不包括在物理计算机可读介质的定义中，其包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘，诸如光盘只读存储器(CD-ROM)、光盘读/写和DVD。如本领域技术人员已知的，用于实现该技术的每个方面的处理单元和程序代码都可以是集中式的或分布式的(或其组合)。
虽然当前的公开是引用少量工业设备来描述的，但在当前公开的背景下，可以使用多个工业设备。虽然已参考某些实施例进行了详细描述，但应当理解，本公开不限于这些实施例。
鉴于本公开，对本领域技术人员而言，在不脱离本文所描述的本公开的各种实施例的范围的情况下，将呈现许多修改和变化本身。因此，本公开的范围由以下权利要求而不是由前述描述指示。在权利要求的含义和等效范围内的所有变化、修改和变化都应被视为在其范围内。方法权利要求中要求保护的所有有利实施例也可以应用于设备/非暂态存储介质权利要求。

Claims (12)

1.一种用于在工业网络中提供冗余的网络设备(110)，所述网络设备(110)包括：
a.一个或多个端口组(130，150)，包括连接到所述工业网络的第一网络段的第一端口组(130)，其中，每个端口组包括连接到链接冗余实体(140，160)的一对北向端口(131，132，151，152)；以及
b.交换模块(120)，包括多个南向端口(121，...，128)，其中，一个或多个南向端口连接到对应的终端设备(190，195)；
其中，来自所述多个端口组(130，150)的每个链接冗余实体(140，160)包括两个或更多个互连端口(144，148，164，168)，来自所述两个或更多个互连端口(144，148，164，168)的每个端口基于用户输入和与所述工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个能够连接到交换模块(120)的一个或多个南向端口(121，...，128)，用于实现在连接到所述南向端口的终端设备与所述第一网络段之间的冗余。
2.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，连接到至少一个南向端口(121)的至少一个终端设备(190)无法进行冗余配置。
3.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，所述网络设备(110)包括配置模块，用于基于用户输入和网络拓扑中的一个或多个来配置链接冗余实体(140)的端口(144)与一个或多个南向端口(121，122)之间的连接。
4.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，所述多个端口组进一步包括连接到所述工业网络的第二网络段的第二端口组(150)，以及其中，所述第一端口组(130)的链接冗余实体(140)的至少一个端口(144)基于所述用户输入和与所述工业网络相关联的网络拓扑中的一个或多个能够连接到所述第二端口组(150)的第二链接冗余实体(160)的另一个端口(168)，用于实现在所述第一网络段与所述第二网络段之间的冗余。
5.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，来自所述多个南向端口(121，...，128)的至少一个南向端口(123)连接到HSR环和PRP子网络中的一个。
6.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，每对冗余北向端口(131，132，151，152)基于并行冗余协议(PRP)和高可靠性无缝冗余协议(HSR)中的一个处于冗余配置中。
7.根据权利要求1所述的网络设备(110)，其中，网络拓扑指示一个或多个连接以及所述工业网络中的所述终端设备以及对应连接的冗余配置。
8.根据权利要求3所述的网络设备(110)，其中，所述配置模块包括用于接收用户输入的用户接口，其中，所述用户输入包括待连接到所述链接冗余实体(140)的端口(144)的所述一个或多个南向端口(121，122)的一个或多个标识符，以及在所述一个或多个南向端口(121，122)与所述链接冗余实体(140)的端口(144)之间的连接的冗余配置。
9.根据权利要求4所述的网络设备(110)，其中，所述第一网络段的设备与所述第二网络段的设备不同。
10.根据前述权利要求中任一项所所述的网络设备(110)，其中，所述一个或多个端口组(130，150)和所述交换模块(120)被容纳在壳体中并由第一电源供电。
11.一种用于配置网络设备(110)的方法(200)，所述网络设备包括一个或多个端口组(130，150)和交换模块(120)，其中，每个端口组包括连接到链接冗余实体(140，160)的一对冗余北向端口(131，132，151，152)，并且所述交换模块(120)包括多个南向端口(121，...，128)，所述方法(200)包括：
a.接收(210)至少一个终端设备(190)的网络标识符，其中，所述网络标识符用于在所述网络设备(110)与所述至少一个终端设备(190)之间建立连接(190)，其中，至少一个终端设备(190)无法进行冗余配置；
b.接收(220)与工业网络的网络拓扑相关联的网络配置信息，其中，所述网络配置信息指示待连接到所述至少一个终端设备(190)的网络段，以及其中，所述网络配置信息包括指示所述至少一个终端设备与所述网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；
c.根据所述网络配置信息在所述至少一个终端设备与所述网络段之间建立连接，其中，建立连接包括
i.基于所述至少一个终端设备的所述网络标识符，在所述至少一个终端设备与所述交换模块的南向端口之间建立第一连接；
ii.基于所述网络配置信息，在所述网络段与第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；以及
iii.根据所述冗余配置信息，在连接到所述网络段的所述第一组端口组的所述链接冗余实体的一对互连端口中的一个与连接到至少一个终端设备的所述南向端口之间建立第三连接。
12.一种用于配置网络设备(110)的非暂态存储介质(530)，所述网络设备包括一个或多个端口组(130，150)和交换模块(120)，其中，每个端口组包括连接到链接冗余实体(140，160)的一对冗余北向端口(131，132，151，152)，并且所述交换模块(120)包括多个南向端口(121，...，128)，所述非暂态存储介质(530)具有存储其中的机器可读指令，所述机器可读指令在由一个或多个处理器(520)执行时使所述一个或多个处理器(520)：
d.接收至少一个终端设备(190)的网络标识符，其中，所述网络标识符用于在所述网络设备(110)与所述至少一个终端设备(190)之间建立连接，其中，所述至少一个终端设备(190)无法进行冗余配置；
e.接收(220)与工业网络的网络拓扑相关联的网络配置信息，其中，所述网络配置信息指示待连接到所述至少一个终端设备(190)的网络段，以及其中，所述网络配置信息包括指示所述至少一个终端设备与所述网络段之间的冗余配置的冗余配置信息；以及
f.根据所述网络配置信息，在所述至少一个终端设备与所述网络段之间建立连接，其中，建立连接包括
i.基于所述至少一个终端设备的所述网络标识符，在所述至少一个终端设备与所述交换模块的南向端口之间建立第一连接；
ii.基于所述网络配置信息，在所述网络段与第一组端口组的两个或更多个北向端口之间建立第二组连接；以及
iii.根据所述冗余配置信息，在连接到所述网络段的所述第一组端口组的所述链接冗余实体的一对互连端口中的一个与连接到所述至少一个终端设备的所述南向端口之间建立第三连接。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103428060A (zh) * 2012-05-25 2013-12-04 北京东土科技股份有限公司 环形网络的无缝冗余实现方法
CN104378291A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 西门子公司 用于在工业通信网络中进行冗余的信息传输的方法和通信设备
CN105453496A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 瑞典爱立信有限公司 分组网络中具有谨慎恢复的冗余路径的自动建立
CN105991376A (zh) * 2016-06-30 2016-10-05 北京东土科技股份有限公司 一种监测冗余网络完整性的方法和冗余装置
CN106209694A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 国电南瑞科技股份有限公司 一种集成prp/hsr冗余协议的工业以太网交换机
CN106330547A (zh) * 2016-08-26 2017-01-11 浙江宇视科技有限公司 一种冗余链路数据包转发的方法及装置
CN108702317A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 西门子股份公司 能冗余地运行的工业化的通信系统、用于其运行的方法和无线接收站
CN108702804A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 西门子股份公司 用于工业自动化系统的无线通信系统、用于其运行的方法和无线收发站
WO2019001718A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reservierung von maximal redundanten übertragungswegen für die übertragung von datenpaketen und vorrichtung
CN109462533A (zh) * 2018-12-29 2019-03-12 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质
CN109525445A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2148473A1 (en) 2008-07-22 2010-01-27 ABB Research Ltd Switching nodes for high availability networks
FI128272B (en) * 2014-12-16 2020-02-14 Valmet Automation Oy Redundancy in the process control system

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103428060A (zh) * 2012-05-25 2013-12-04 北京东土科技股份有限公司 环形网络的无缝冗余实现方法
CN105453496A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 瑞典爱立信有限公司 分组网络中具有谨慎恢复的冗余路径的自动建立
CN104378291A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 西门子公司 用于在工业通信网络中进行冗余的信息传输的方法和通信设备
CN108702317A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 西门子股份公司 能冗余地运行的工业化的通信系统、用于其运行的方法和无线接收站
CN108702804A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 西门子股份公司 用于工业自动化系统的无线通信系统、用于其运行的方法和无线收发站
CN105991376A (zh) * 2016-06-30 2016-10-05 北京东土科技股份有限公司 一种监测冗余网络完整性的方法和冗余装置
CN106209694A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 国电南瑞科技股份有限公司 一种集成prp/hsr冗余协议的工业以太网交换机
CN106330547A (zh) * 2016-08-26 2017-01-11 浙江宇视科技有限公司 一种冗余链路数据包转发的方法及装置
WO2019001718A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reservierung von maximal redundanten übertragungswegen für die übertragung von datenpaketen und vorrichtung
CN109462533A (zh) * 2018-12-29 2019-03-12 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质
CN109525445A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ELIAS MOLINA; EDUARDO JACOB; NEREA TOLEDO; ARMANDO ASTARLOA: "Performance Enhancement of High-Availability Seamless Redundancy (HSR) Networks Using OpenFlow", IEEE *
许磊;顾进广;何亨;: "基于SDN架构的网络能耗与性能动态调节机制", 计算机工程, no. 04 *

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