CN115152184B - 网络中序列号的同步 - Google Patents

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Abstract

公开了同步网络的多个设备的序列号的方法。一种方法可以包括：响应于定时事件，在网络的第一设备和第二设备中的每一者处，将序列号重置为初始预定计数值。该方法还可以包括在该第一设备和该第二设备中的每一者处生成帧进行传输。进一步地，该方法可以包括在该第一设备和该第二设备中的每一者处递增该序列号，其中该序列号指示自该定时事件以来在相关联的设备处生成的帧的数量。该方法还可以包括在该第一设备和该第二设备中的每一者处将该序列号插入相关联的帧。还公开了相关的网络和设备。

Description

网络中序列号的同步
优先权声明
本申请要求于2020年2月27日提交的并且名称为“SYNCHRONIZATION OF SEQUENCENUMBERS”的美国临时专利申请62/982,654的优先权日的权益，其公开和内容通过引用全文并入本文。
技术领域
本公开整体涉及通信网络，并且更具体地涉及在通信网络中生成序列号。更具体地，本公开的各种实施方案涉及在通信网络的多个设备处同步序列号。
背景技术
用于连接计算机和外部外围设备的各种接口标准可用于提供高速连接。用于连接计算机(例如，在局域网(LAN)和广域网(WAN)中)的广泛使用的灵活联网标准是以太网协议。以太网通信通常是指多个端点的网络内的点对点通信。以太网通常可以有效利用共享资源，易于维护和重新配置，并且可兼容许多系统。
附图说明
虽然本公开以特别指出并清楚地要求保护具体实施方案的权利要求书作为结尾，但当结合附图阅读时，通过以下描述可更容易地确定本公开范围内的实施方案的各种特征和优点，在附图中：
图1示出了包括两个设备的网络；
图2示出了包括多个设备的网络；
图3是根据本公开的各种实施方案的包括多个设备的网络的另一图示；
图4A示出了根据本公开的各种实施方案的节点元件部分；
图4B示出了包括多个层的OSI模型；
图5是根据本公开的各种实施方案的操作节点元件的示例性方法的流程图；
图6A是根据本公开的各种实施方案的触发序列号重置的示例性方法的流程图；
图6B是根据本公开的各种实施方案的响应于重置事件而重置序列号的示例性方法的流程图；
图7是根据本公开的各种实施方案的在网络的多个设备中的每个设备处操作节点元件的示例性方法的流程图；
图8是根据本公开的各种实施方案的触发序列号重置的另一示例性方法的流程图；以及
图9A和图9B示出了根据本公开的各种实施方案的在网络的多个设备处同步序列号的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，参考了形成本公开的一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实施本公开的实施方案的特定示例。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用本文已启用的其他实施方案，并且可在不脱离本公开内容的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。
本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。在一些情况下，为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其他属性方面是相同的。
以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本发明所公开的实施方案。使用术语“示例性的”、“通过示例”和“例如”是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。
应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可以许多种不同的配置来布置和设计。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然这些实施方案的各个方面可在附图中给出，但附图未必按比例绘制，除非特别指明。
此外，所示出和描述的特定实施方式仅为示例，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于定时考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
本领域的普通技术人员将会理解，可使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且本公开可在包括单个数据信号在内的任意数量的数据信号上实现。
结合本文所公开的实施方案描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用被设计用来执行本文描述的实施方案的特征或功能中的一者或多者的处理器(例如通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP))、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任意组合来实现或执行。通用处理器(在本文还可称为“主机处理器”或简称“主机”)可以是微处理器，但在替代方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。
实施方案可根据被描绘为流程图、流程示意图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将操作动作描述为连续过程，但是这些动作中的许多动作可按照另一序列、并行地或基本上同时地执行。此外，可重新安排动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外，本文公开的方法可通过硬件、软件或这两者来实施。如果在软件中实现，这些函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。
使用诸如“第一”、“第二”等名称对本文的元件的任何引用不限制那些元件的数量或顺序，除非明确陈述此类限制。相反，这些名称可在本文中用作在两个或更多个元件或元件的实例之间进行区分的便利方法。因此，提及第一元件和第二元件并不意味着在那里只能采用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。此外，除非另外指明，一组元件可包括一个或多个元件。
如本文所用，涉及给定参数、属性或条件的术语“基本上”是指并且包括在本领域的普通技术人员将会理解的给定参数、属性或条件满足小程度的方差的程度，诸如例如在可接受的制造公差内。以举例的方式，取决于基本上满足的具体参数、属性或条件，参数、属性或条件可至少满足90％、至少满足95％、或甚至至少满足99％。
自动化/控制系统(例如，工业控制系统)用于控制例如过程和/或机器的操作，并且通常通过多个控制系统部件或设备(例如，控制模块、输入/输出(I/O)模块、I/O设备，但不限于此)的配置和互连而适用于不同的控制应用。一些控制系统可以包括运行或执行控制程序以与I/O系统(例如，通常是一个或多个I/O模块或设备)交互的处理器，以从现场传感器接收模拟和/或数字输入形式的系统信息，并向一个或多个致动器提供输出(模拟和/或数字输出)。控制系统可以与制造设施中的管理信息和其他系统互连，并且可以操作地连接到任意数量的通信网络，以除了过程/机器控制功能之外还促进各种管理功能(例如，库存控制、记帐、制造控制，但不限于此)。
集成商业和控制网络结构以将控制系统与通用系统互连的期望以及以太网的演进和发展(例如，在具有全双工能力的交换模式中)已允许以太网网络(例如，诸如允许现场设备直接连接到以太网网络的以太网/互连网协议网络)被广泛地用于各种应用(例如，工业应用)。
时间敏感网络(TSN)是由IEEE 802.1工作组的时间敏感联网任务组开发或正在开发的一组标准。TSN标准旨在改善以太网的网络延迟特性、鲁棒性、可靠性、冗余性和故障检测能力，使得以太网可用于实时控制和安全关键应用。IEEE 802.1CB(“可靠性的帧复制和消除”)和IEC62439-3(“高可用性无缝冗余”(HSR)和“并行冗余协议”(PRP))标准引入冗余和故障减轻，这对于通过使用帧复制和重复消除的某些控制应用是重要的。
可以通过例如使用网络功能的冗余实现来实现增加网络功能的可用性。例如，在网络冗余的情况下(例如，使用根据IEEE 1588或IEEE802.1AS的冗余总主设备)，两个功能实体是网络的一部分并且能够执行相同的功能，但是具有不同的网络标识。在该示例中，定时从设备可被锁定到总主设备，并且在总主设备故障或到总主设备的路径不可用时，定时从设备可选择成为另一总主设备的从设备。在这种情况下，帧(例如，SYNC帧或所谓的“通知”帧，但不限于此)由具有特定于每个网络标识的序列号的总主设备发送。
图1示出了网络100，该网络包括耦接到设备104的设备102。设备102可以被配置为经由网络的冗余通信路径向设备104传送帧103。更具体地，在设备102处，可以将序列号插入帧103，并且可以经由第一路径108和第二路径110将帧103传送到设备104。在设备104接收到帧103的两个副本的情况下，设备104可以丢弃帧103的一个副本(例如，在时间上第二接收到的副本)。
在一些网络(例如，高可用性自动化网络，诸如在加工工业中(例如，在化工厂))中，可能需要装备冗余。在装备冗余的情况下，放置在网络中的一个功能实体具有两个或更多个冗余装备实例。冗余装备实例可以在物理上与它们之间的网络位于同一位置或在物理上分离。一个示例是使用虚拟路由器冗余协议(VRRP，IETF RFC 3768)，该协议使两个路由器对于主机表现为一个。
装备冗余可以使用1:1/1+1来实现，一般为N:M/N+M方案，其中N:M表示N个实体处于待机状态并且M个实体处于活动状态，而N+M表示所有实体处于活动状态，超容量为N。1:1的情况通常使用活动/待机方案，其中一个装备处于活动状态而另一个装备处于被动状态(例如，不生成帧)，而1+1使用活动/活动方案，其中两个装备实体处于状态(例如，两者均生成帧)。在这两种情况下，如果要在装备故障时无缝地保持操作，并且功能是生成包括序列号的帧，则必须协调冗余装备实体处的序列号生成器。其示例是生成同步(SYNC)帧，其中活动装备实体生成序列号p，并且从具有序列号p+1的冗余装备实体生成下一个SYNC帧。另一个示例包括生成用于网络冗余的冗余帧，例如根据802.1CB、IEC 62439-3PRP和HSR以及IEC61458-6MRPD，其中一个装备实体生成一个帧，而另一个实体生成冗余帧，两者都具有相同的序列号。
图2示出了网络200，该网络包括设备202A和202B以及设备204。在该示例中，设备202A(例如，第一装备)可以被配置为经由网络上的路径208向设备204传送帧203A，并且设备202B(例如，第二装备)可以被配置为经由网络上的路径210向设备204传送帧203B。此外，在设备202A和202B的每一者处，可以在将帧传送到设备204之前将序列号插入相关联的帧。从设备202A传送到设备204的帧203A与从设备202B传送到设备204的帧203B相同或稍微不同。例如，传送到设备204的帧203A和203B可以具有不同的以太网报头(例如，出于通过网络转发的原因)，然而，设备204认为配置帧203A和203B是“相同的”。此外，在设备202A处插入到帧中的序列号与在设备202B处插入到帧中的序列号相同。在设备204接收帧203A和帧203B两者的情况下，帧203A或帧203B(例如，在时间上第二接收到的帧的副本)可以被设备204丢弃。
具有单调递增值的序列号可用于各种目的，例如指示确认字节的当前数量(例如，根据TCP、IETF RFC 793协议)或事件的计数(例如，传输的SYNC帧的数量(例如，根据IEEE1588))。
本公开的发明人所意识到的技术问题是如何在来自冗余装备实体的多个帧中生成相同的序列号，使得端系统将不知道这些帧并非源于同一装备实体，并且端系统可以在接收到多个帧时执行适当的功能(例如，IEEE 802.1CB帧消除)。
假设多个设备中的每个设备均TOD同步，当从事件发生的时刻(TOD)导出序列号时，在该多个设备(即，两个装备实体)中生成相同的序列号是可能的。在基于事件的系统(即，使用基于事件的序列号的系统)中，序列号可以是连续的(而TOD系统可以跳过序列号)，使得可以对发送的分组的数量进行计数。此外，基于事件的系统可以不需要TOD格式，并且因此可以避免基于时间的问题(例如，闰秒调整)。
如下面更全面的描述，各种实施方案涉及网络中序列号的同步。更具体地，各种实施方案涉及要在包括设备冗余的网络(例如，采用网络冗余协议的网络)中使用的序列号的同步。应当理解，本公开的各种实施方案可以在基于事件的系统和/或网络中实现(例如，其中序列号可以表示事件计数)。例如，各种实施方案可以改进网络(例如，图2的网络200)的操作。
在一些实施方案中，两个或更多个装备(即，两个或更多个设备)中的事件计数序列号生成的协调可以通过例如配置一个或多个规定时间(例如，规定时间TR；参见图4A)来完成，在这些规定时间，每个设备处的序列号生成器(例如，计数器，但不限于此)被重置(例如，重置为整数值N)。在这些实施方案中，由于由每个装备生成的帧的数量基本相同，所以每个装备处的序列号可以相同地增长。
在一些实施方案中，可以经由管理系统来指定(例如，设置或编程，但不限于)每个装备被重置的规定时间的数量，或者通过主从协议来指定每个设备被重置的规定时间的数量，在主从协议中，具有最高或最低标识符的设备承担主设备角色并分配规定次数。主从协议之外的协议不超出本公开的范围。
图3示出了系统(在本文也称为“网络”)300，该系统包括设备(在本文中也称为“装备”、“实体”或“装备实体”)302A、设备(在本文中也称为“装备”、“实体”或“装备实体”)302B、设备(在本文中也称为“端系统”或“端设备”)304、帧306A和帧306B。应当理解，在一些示例中，设备302A和302B中的一者可以称为例如“装备”或“设备”，而设备302A和302B中的另一者可以称为例如“冗余装备”、“冗余装备实例”或“冗余设备”。此外，设备302A和设备302B在本文中可以统称为“冗余实体”或“冗余实例”。例如，设备302A和设备302B中的每一者可以包括图4A所示的节点元件部分400。
根据一些实施方案，设备302A被配置为生成帧306A，并且设备302B被配置为生成与帧306A相同或相似的帧306B。换句话说，帧306A和帧306B可以相同或稍微不同。例如，帧306A和帧306B可以具有不同的以太网报头(例如，出于通过网络转发的原因)，然而，通过配置，设备304可以认为帧306A和帧306B“相同”。例如，设备302A和设备302B中的每一者可以被类似地配置并且接收相同或相似的输入，以生成相同或相似的帧，如本领域普通技术人员所理解的。
根据各种实施方案，设备302A和设备302B可以被配置为生成相同的序列号(例如，基本上同时地)。换言之，设备302A和设备302B生成的序列号可以被同步。更具体地，根据一些实施方案，设备302A和设备302B中的每一者可以分别包括序列计数器(图3中未示出；例如，图4A的序列计数器406，但不限于此)，该序列计数器可以被配置为递增和输出序列号(“计数值”)。此外，如下文更全面的描述，设备302A和设备302B中的每一者可以被配置为将其各自生成的序列号插入相关联的帧。更具体地，设备302A可以被配置为将序列号插入帧306A，并且设备302B可以被配置为将序列号插入帧306B。如图3所示，帧306A和帧306B具有相同的序列号(即，序列号＝P)。
此外，设备302A和设备302B中的每一者可以被配置为向设备304(例如，经由总线)传输包括各自插入的序列号的相关联的帧。在一些实施方案中，设备302A和设备302B是TOD同步的，因此设备302A和设备302B可以被配置为大约同时传输相关联的帧。如下文更全面的描述，为了协调设备302A处的序列计数器和设备302B处的序列计数器，可响应于事件(例如，重置事件，诸如功率循环、定时事件(例如，周期性重置)和/或重置的一个或多个其他规定时间)而重置相应的序列计数器。
图4A示出了根据本公开的各种实施方案的节点元件部分400。例如，图3的设备302A和设备302B中的每一者可包括节点元件部分400的相应实例。图4B示出了开放系统互连(OSI)模型450，该模型包括多个层，这些层包括应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。应当理解，OSI模型是描述网络或电信系统的功能的概念框架。
参考图4A，作为非限制性示例，可包括或被包括在物理层(PHY)元件和/或媒体访问控制(MAC)元件中的节点元件部分400可以被配置为接收或生成帧402(例如，在特定时间和/或响应于事件)。更具体地，应当理解，帧402(在本文中也称为“数据帧”)可包括数据(例如，来自数据存储装置的数据和/或输入数据)，并且可以经由例如一个或多个处理器来生成。例如，帧402可以由节点的PHY元件或MAC元件在PHY层或数据链路层中全部或部分地生成。在物理层和数据链路层之外的其他层中、在多层中、在通常被理解为网络层之间(例如，接口子层，但不限于此)或在OSI模型类型网络堆栈之外全部或部分地生成帧402，并不超出本公开的范围。
节点元件部分400还可以包括事件生成器404、序列计数器406(由图4A示为“计数器406”)、逻辑408、逻辑410和TOD计数器412。事件生成器404可以被配置为响应于帧事件(即，响应于帧402的接收和/或生成(即，在节点元件部分400处))而生成脉冲(例如，事件信号420)。此外，应当理解，序列计数器406可以为从事件生成器404接收到的每个事件信号420递增所存储的计数值(例如，递增1)。此外，序列计数器406可以(例如，响应于所接收的事件信号420)将计数值(即，经由信号422)传送到逻辑408(在本文中也称为“计数插入逻辑”)，该逻辑可被配置为将计数值作为序列号插入帧402的可用部分(例如，位或字节)。例如，可将可指示帧事件的当前数量(例如，自从上一次重置/初始化以来在节点元件部分400处生成和/或接收的帧的数量)的计数值作为序列号插入帧402(例如，当帧402通过处理管线的相关联级时)。此外，逻辑408可被配置为在规定的偏移(例如，从帧402的开始)处将序列号插入帧402。
在一些非限制性实施方案中，序列计数器406可以在OSI模型450的一个或多个层(参见图4B)逻辑地操作，例如在数据链路层(即，层2)、在网络层(即，层3)和/或OSI模型450的一个或多个其他层。
可以与网络主时钟(未示出)同步(例如，根据IEEE 1588(精确时间协议))的TOD计数器412可以将TOD计数411传送到逻辑410。例如，TOD计数器412可包括被配置为每指定数量的纳秒(例如，1、2、10、100纳秒，但不限于此)输出脉冲(即，TOD计数411)的计数器(例如，纳秒计数器)。逻辑410可包括和/或可访问多个预定义时间，每个预定义时间表示为预定义时间TR(例如，23h:59m:59s、11h:59m:59s、07hr:59m:59s，但不限于此)，该逻辑可被配置为将TOD计数411与每个预定义时间TR进行比较。更具体地，例如，逻辑410可包括比较逻辑，该比较逻辑被配置为将TOD计数411与一个或多个预定义时间TR 415(例如，预定义时间TR可以在数据库内)进行比较。此外，响应于TOD计数411匹配任何预定时间TR 415，逻辑410可将重置信号424(例如，脉冲)传输到序列计数器406，并且响应于重置信号424，序列计数器406可重置到初始预定计数值。
逻辑410可以被配置响应于指示功率重置(例如，指示相关联网络的功率循环，无论功率循环实际发生或发生)的所接收信号413而将重置信号424传输到序列计数器406以及附加地或另选地传输到匹配任何规定时间TR的TOD计数411。如将进一步理解，可通过将序列计数器406的所有位(即，一个或多个触发器的所有输出)设置为特定值(例如，零或另一初始预定计数值)来重置序列计数器406。
值得注意的是，节点元件部分400的一个或多个元件可以在相同或不同的通信层中实现(例如，根据OSI模型450，但不限于此)。作为非限制性示例，事件生成器404、序列计数器406、TOD计数器412和逻辑410可在数据链路层中实现(例如，在MAC元件中，但不限于此)，并且逻辑408可在数据链路层或物理层中实现(例如，在PHY元件中，但不限于此)。各层之间的其他布置不超出本公开的范围。
图5是操作节点元件(例如，图4A的节点元件部分400)(例如，诸如图3的设备302A的单个装备)的示例性方法500的流程图。在框502处，生成帧(例如，在设备处)，并且方法500可进行到框504。在框504处，确定序列号(例如，在设备处经由序列计数器，诸如图4A的序列计数器406)，并且方法500可进行到框506。例如，响应于帧的生成，在框504处，序列号可以递增1(即，序列号可以等于先前的序列号+1(例如，序列号＝序列号+1))，并且序列号可以从序列计数器输出。在框506处，可将序列号插入帧(例如，经由图4A的逻辑408)，并且方法500可进行到框508。在框508处，可以传送该帧(例如，经由总线从该设备传输到另一设备(例如，端系统304))。
根据一些实施方案，可以响应于重置事件(例如，定时事件)来初始化序列号生成器，或者可以通过重置序列计数器(例如，图4A的序列计数器406)来重置序列号。例如，图6A示出了根据本公开的各种实施方案的触发序列号重置的示例性方法600的流程图。在框602处，变量RESET(例如，图4A的重置信号424)可等于第一值(例如，零(即，RESET＝0)，即，变量RESET为LOW或为UNASSERTED)，并且方法600可进行到框604。
在框604处，可以确定重置事件(例如，定时事件)是否已发生。如果重置事件已发生，则方法600可进行到框606。如果重置事件尚未发生，则方法600可返回到框602。
在框606处，将变量RESET设置为在持续时间PERIOD内等于第二值(例如，一(即，RESET＝1)，即，变量RESET为HIGH或ASSERTED)，并且方法可返回到框602。例如，持续时间PERIOD是足够的持续时间，使得序列计数器(图4A的序列计数器406)的计数值可以被重置为整数N(例如，N＝0或另一初始预定计数值)。应当注意，方法600的动作可以在多个网络设备(例如，图3的设备302A和设备302B)中执行(例如，基本上同时地)。
图6B是根据本公开的各种实施方案的初始化序列号生成器或响应于重置而重置序列号的示例性方法650的流程图。应当注意，方法650的动作可以在多个网络设备(例如，图3的设备302A和设备302B)中执行(例如，基本上同时地)。
在框652处，可以确定变量RESET是否为HIGH(即，RESET＝1？)。例如，可以确定传送到序列计数器406的逻辑410的输出(例如，重置信号424-参见图4A)是否为HIGH。如果确定变量RESET为HIGH，则方法650可进行到框654，其中(例如，序列计数器406的)序列号可被设置为等于整数N(例如，N＝0或另一初始预定计数值)。如果确定变量RESET为LOW，则方法650可返回到框652。
图7是根据本公开的各种实施方案的在网络的多个设备(即，两个装备实体，诸如图3的设备302A和设备302B)中的每一者处操作节点元件的示例性方法700的流程图。在一些实施方案中，方法700的至少一部分可以由诸如图3的系统300、图4A的节点元件部分400或另一设备或系统等设备或系统来执行。尽管示出为离散框，但是根据期望的实施方式，可以将各种框划分为附加框，组合成更少的框或者消除。
在框702A和702B中的每一者处，生成或接收帧，并且方法700可进行到框704。更具体地，例如，在框702A处，在第一设备(例如，在图3的设备302A)处生成帧(例如，帧402的第一实例)，并且在框702B处，在第二设备(例如，在图3的设备302B)处生成帧(例如，帧402的第二实例)。例如，在框702A和框702B处生成的帧402可以相同或相似，并且在至少这些实施方案中，在框702A和框702B处生成的帧可以被(例如，由接收设备)认为是“相同的”。此外，根据一些实施方案，第一设备和第二设备是TOD同步的，并且在框702A和框702B处生成/接收的帧可以在大致相同的时间生成/接收。例如，可以经由类似地配置和同步的不同节点元件(例如，图4A的节点元件部分400)生成每个帧。
在框704A和框704B中的每一者处，确定序列号，并且方法700可进行到框706。例如，响应于帧的生成，可将序列号递增1(即，序列号可等于先前的序列号+1(例如，序列号＝序列号+1))，并且序列号可从序列计数器(例如，图4A的序列计数器406)输出。例如，序列号可以是节点元件(例如，图4A的节点元件部分400)的序列计数器的计数值。根据本文公开的各种实施方案，在框704A和框704B处确定的序列号是相同的。
在框706A和框706B中的每一者处，可以将所确定的序列号插入帧(即，在相关联的框702处生成的帧)中，并且方法700可进行到框708。例如，在框706A处，可以将在框704A处确定的序列号插入第一设备(例如，图3的设备302A)处的帧，并且在框706B处，可以将在框704B处确定的序列号插入第二设备(例如，图3的设备302B)处的帧中。例如，可以经由逻辑(例如，图4的逻辑408)将所确定的序列号插入帧(例如，图4的帧402)。
在框708A和框708B中的每一者处，可以传输包括相应的同步序列号的帧。例如，在框708A处，在第一设备(例如，图3的设备302A)处生成的帧可以经由第一设备传输到总线上(例如，传输到端系统(例如，图3的设备304))，并且在第二设备(例如，图3的设备302B)处生成的帧可以经由第二设备传输到总线上(例如，传输到端系统(例如，图3的设备304))。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对方法700进行修改、添加或省略。例如，方法700的操作可以以不同的顺序实现。此外，概述的操作和动作仅作为示例提供，并且操作和动作中的一些可以是任选的，组合成更少的操作和动作，或者扩展成附加的操作和动作而不偏离所公开实施方案的本质。
在一些实施方案中，可以响应于事件(例如，定时事件和/或功率重置事件)在多个(例如，两个或更多个)设备处重置序列号(即，重置为整数)。更具体地，根据一些实施方案，响应于其中当前网络时间(例如，指示一天中的时间)等于预定时间(例如，编程时间)的定时事件，网络的多个设备(例如，两个或更多个设备)的序列号可以被重置(即，重置为初始预定计数值，其在多个设备中是公共的)。此外，根据一些实施方案，响应于(例如，网络的)功率重置(在本文中也称为“功率循环”)，网络的多个设备(例如，两个或更多个设备)的序列号可以被重置(即，重置为初始预定公共计数值)。例如，图8是根据本公开的各种实施方案的触发序列号重置的示例性方法800的流程图。应当注意，方法800的动作可以在多个网络设备(例如，图3的设备302A和设备302B)中执行(例如，基本上同时地)。
在框802处，变量RESET可以等于第一值(例如，等于LOW或UNASSERTED值，RESET＝0)，并且方法800可进行到框804。例如，变量RESET可以是作为重置信号424提供给序列计数器406的图4A的逻辑410的输出。
在框804处，可以确定功率循环是否已发生。例如，图410的逻辑410可接收指示功率循环是否已发生的信号413。例如，所接收的信号413可以是HIGH，或者响应于功率循环从第一状态改变到第二状态。如果功率循环已发生，则方法800可进行到框808。如果功率循环尚未发生，则方法800可进行到框806。
在框806处，可以确定定时事件是否已发生。更具体地，可以确定当前网络时间是否等于一个或多个预定义时间(例如，图4A所示的预定义时间TR 415)中的任一者。例如，图4A的逻辑410可被配置为从TOD计数器412接收TOD计数411，将TOD计数411与一个或多个预定义时间进行比较，并且基于该比较确定定时事件是否已发生。如果当前网络时间等于预定时间之一，则定时事件已发生，并且方法800可进行到框808。如果当前网络时间不等于预定义时间之一(即，定时事件尚未发生)，则方法800可以返回到框802。
在框808处，将变量RESET设置为在持续时间PERIOD内等于第二值(例如，设置为等于HIGH或ASSERTED值，RESET＝1)，并且方法800可以返回到框802。例如，图4A的逻辑410可产生重置信号424作为脉冲(例如，HIGH变量RESET)，该信号可在序列计数器406处被接收。此外，例如，响应于从逻辑410接收到重置信号424，可通过将所有位(即，序列计数器406的一个或多个触发器的所有输出)设置为整数(例如，N＝0或另一初始预定计数值)来重置序列计数器406。例如，持续时间PERIOD是足够的持续时间，使得序列计数器(图4A的序列计数器406)的计数值可以被重置为整数N(例如，N＝0或另一初始预定计数值)。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对方法800进行修改、添加或省略。例如，方法800的操作可以以不同的顺序实现。此外，概述的操作和动作仅作为示例提供，并且操作和动作中的一些可以是任选的，组合成更少的操作和动作，或者扩展成附加的操作和动作而不偏离所公开实施方案的本质。例如，在框804和框806处的操作可以互换。作为另一示例，可以省略框804处的操作，并且方法800可以从框802进行到框808。
例如，可以在时间Ts(例如，以TOD＝Ts、Ts+1/R、Ts+2*1/R等传输的帧)开始以速率R在网络的M个设备(例如，网络的一些或所有设备)中生成帧。第j个设备的帧生成时间TG为TG,j。假设生成时间的最大差值Max(TG,j-TG,k)远小于1/R，其中j＝1…M，并且k＝1…M，j≠k。如果重置发生在重置时间TR＝Ts+N*1/R，即发生在帧生成时间，则插入帧中的序列号可能是未确定的。在一些实施方案中，为了避免同时的帧生成和序列号重置操作，在网络的至少一些设备中，重置可以在帧生成时间之后推迟1/R的分数。更具体地，根据至少一些实施方案，一个或多个规定时间TR可以在帧生成时间之间(例如，TR＝Ts+1/2*1/R+N*1/R)。
图9A和图9B示出了根据本公开的各种实施方案的同步网络的多个设备(即，两个装备实体，诸如图3的设备302A和设备302B)的序列号的示例性方法900的流程图。可根据本公开中描述的至少一个实施方案来布置方法900。在一些实施方案中，方法900的至少一部分可以由诸如系统300、节点元件部分400或另一设备或系统的设备或系统来执行。尽管示出为离散框，但是根据期望的实施方式，可以将各种框划分为附加框，组合成更少的框或者消除。
在框902处，可以在网络的第一设备和第二设备中的每一者处检测重置事件，并且方法900可进行到框904。例如，图4A的逻辑410可以检测定时事件(例如，在从TOD计数器412接收到TOD计数411时)。
在框904处，在第一设备和第二设备中的每一者处，响应于重置事件，相关联的序列号可以被重置为初始预定计数值，该初始预定计数值在第一设备和第二设备之间是公共的，并且方法900可进行到框906。例如，响应于定时事件(例如，当前网络时间等于规定时间TR)，可以将序列号重置为整数(例如，N＝0或另一初始预定计数值)。
在框906处，在第一设备和第二设备中的每一者处，可以生成帧进行传输，并且方法900可进行到框908。经由第一设备生成的帧可以基本上与经由第二设备生成的帧相同。例如，可以经由节点元件(例如，图4A的节点元件部分400)生成帧(例如，图4A的帧402)。
在框908处，在第一设备和第二设备中的每一者处，响应于相关联的帧的生成，可以递增相关联的序列号，并且方法900可进行到框910。例如，响应于从事件生成器404接收到事件信号420(例如，脉冲)，可以经由图4A的序列计数器406递增序列号。
在框910处，在第一设备和第二设备中的每一者处，可以确定相关联的序列号，该序列号可以指示自从框904的重置事件以来在相关联的设备处生成和/或接收的帧的数量，并且方法900可进行到框912。更具体地，可以经由计数器(例如，图4的序列计数器406)来确定序列号，该序列号可以指示自最近的重置或初始化事件以来在节点元件(例如，图4A的节点元件部分400)处生成和/或接收的帧的数量。
在框912处，可在第一设备和第二设备中的每一者处将相关联的序列号插入相关联的帧，并且方法900可进行到框914。例如，可以经由逻辑(例如，图4A的逻辑408)将序列号插入帧(例如，图4A的帧402)的可用部分。
在框914处，在第一设备和第二设备中的每一者处，可以传输包括序列号的帧，并且方法900可进行到框916。例如，相关联的帧可以从第一设备和第二设备(例如，经由总线)传输到端系统(例如，端系统304)。
在框916处，可在端系统(例如，图3的端系统304)处接收包括序列号并从第一设备(例如，图3的设备302A)传输的第一帧，以及包括序列号并从第二设备(例如，图3的设备302B)传输的第二帧，并且方法900可进行到框918。
在框918处，在端系统处，可丢弃第一帧或第二帧。更具体地，因为第一帧和第二帧包括相同的序列号，所以端系统可以丢弃第一帧或第二帧。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对方法900进行修改、添加或省略。例如，方法900的操作可以以不同的顺序实现。此外，概述的操作和动作仅作为示例提供，并且操作和动作中的一些可以是任选的，组合成更少的操作和动作，或者扩展成附加的操作和动作而不偏离所公开实施方案的本质。
如在本公开中使用的，术语“模块”或“部件”可以是指被配置为执行可以存储在计算系统的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理设备等)上并且/或者由通用硬件执行的模块或部件和/或软件对象或软件例程的动作的特定硬件实施方式。在一些实施方案中，本公开中描述的不同部件、模块、发动机和服务可以实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如，作为单独的线程)。虽然本公开中描述的系统和方法中的一些系统和方法通常被描述为在软件中实现(存储在通用硬件上并且/或者由通用硬件执行)，但是特定硬件实施方式或软件和特定硬件实施方式的组合也是可能且可以预期的。
如本公开内容所用，涉及多个元件的术语“组合”可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如，短语“A、B、C、D或它们的组合”可指A、B、C或D中的任一个；A、B、C和D中的每一个的组合；以及A、B、C或D的任何子组合，诸如A、B和C；A、B和D；A、C和D；B、C和D；A和B；A和C；A和D；B和C；B和D；或C和D。
用于本公开，尤其是所附权利要求书中的术语(例如，所附权利要求书的主体)通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。
另外，如果预期特定数量的引入的权利要求表述，则在权利要求中将明确叙述此类意图，并且在不进行此类表述的情况下，不存在此类意图。例如，作为对理解的辅助，以下所附权利要求书可包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求叙述。然而，使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的实施方案，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词，诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”可被解释为指的是“至少一个”或“一个或多个”)；使用定冠词来引入权利要求叙述也是如此。
另外，即使明确叙述了特定数量的所引入的权利要求叙述，本领域技术人员也将认识到，此类叙述应被解译为意味着至少所叙述的数量(例如，无修饰的叙述“两项叙述”在没有其他修饰成分的情况下意味着至少两项叙述，或两项或更多项叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”或“A、B和C等中的一个或多个”的惯例的那些情况下，通常此类构造旨在仅包括A、仅包括B、仅包括C、包括A和B两者、包括A和C两者、包括B和C两者或包括A、B和C三者等等。
此外，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代性术语的任何分离的词或措辞应当理解为考虑包括该术语中的一个术语、该术语中的任意一个术语或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
虽然本文关于某些图示实施方案描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反，在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下，可对图示实施方案和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种网络，包括：
第一设备；以及
第二设备，所述第二设备与所述第一设备时刻(TOD)同步，所述第一设备和所述第二设备中的每一者被配置为：
生成帧进行传输，其中经由所述第二设备生成的所述帧与经由所述第一设备生成的所述帧基本相同；
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处，响应于相关联的帧的生成而递增计数值，其中所述第一设备处的所述计数值与所述第二设备处的所述计数值相同；
将所述计数值插入所述相关联的帧；
传输包括所述计数值的所述相关联的帧；以及
响应于在所述第一设备和所述第二设备处能够检测到的定时事件，将所述计数值重置为初始预定计数值。
2.根据权利要求1所述的网络，其中所述第一设备和所述第二设备中的每一者还被配置成将一个或多个规定时间与当前网络时间相比较以检测所述定时事件。
3.根据权利要求1所述的网络，其中所述第一设备包括主设备并且所述第二设备包括从设备，其中所述第一设备被配置成定义所述定时事件。
4.根据权利要求1所述的网络，其中所述第一设备和所述第二设备中的每一者包括相关联的序列计数器以生成所述计数值。
5.根据权利要求4所述的网络，其中所述第一设备和所述第二设备中的每一者被配置为响应于所述定时事件而将其相关联的序列计数器重置足够的持续时间，使得所述计数值被重置为所述初始预定计数值。
6.根据权利要求1所述的网络，还包括第三设备，所述第三设备被配置为：
从所述第一设备接收包括所述计数值的第一帧；
从所述第二设备接收包括所述计数值的第二帧；以及
丢弃所述第一帧或所述第二帧。
7.一种在网络的多个冗余设备处同步序列号的方法，所述方法包括：
响应于重置事件，在所述网络的第一设备和第二设备中的每一者处将序列号重置为初始预定计数值；
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处生成帧进行传输，其中经由所述第一设备生成的所述帧与经由所述第二设备生成的所述帧基本相同；
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处，响应于相关联的帧的生成而递增所述序列号，所述序列号指示自所述重置事件以来在相关联的设备处生成的帧的数量；以及
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处将所述序列号插入相关联的帧。
8.根据权利要求7所述的方法，其中响应于所述重置事件将所述序列号重置为所述初始预定计数值包括响应于定时事件而重置所述序列号。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括检测所述定时事件。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括将当前时间与规定时间进行比较，其中检测所述定时事件包括响应于所述当前时间等于所述规定时间来检测所述定时事件。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处接收指示当前网络时间的信号；以及
在所述第一设备和所述第二设备中的每一者处，将所述信号与一个或多个规定时间进行比较，以检测所述定时事件。
12.根据权利要求7所述的方法，其中递增所述序列号包括经由相关联的序列计数器递增所述序列号。
13.根据权利要求7所述的方法，还包括从所述第一设备和所述第二设备中的每一者传输包括所述序列号的相关联的帧。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在端系统处从所述第一设备接收包括所述序列号的第一帧；
在所述端系统处从所述第二设备接收包括所述序列号的第二帧；以及
在所述端系统处丢弃所述第一帧或所述第二帧。
15.一种通信工作中的装备实体，包括：
节点元件，所述节点元件被配置为：
生成数据帧进行传输；
响应于所述数据帧的生成而递增计数值；
将所述计数值插入所述数据帧作为序列号；
经由通信总线传输所述数据帧；
接收指示当前网络时间的信号；
将所述信号与一个或多个规定时间进行比较以检测定时事件；以及响应于所述定时事件，向序列计数器传送第二信号以重置所述序列计数器。
16.根据权利要求15所述的装备实体，其中所述节点元件还被配置为响应于当前网络时间等于规定时间来检测所述定时事件。
17.根据权利要求15所述的装备实体，其中所述节点元件包括序列计数器，所述序列计数器被配置为响应于所述数据帧的生成而递增所述计数值。
18.根据权利要求17所述的装备实体，其中所述节点元件被配置为将所述序列计数器重置足够的持续时间，使得所述计数值被重置为所述初始预定计数值。
19.根据权利要求17所述的装备实体，其中所述节点元件包括逻辑，所述逻辑被配置为从所述序列计数器接收所述计数值以及将所述计数值插入所述数据帧的可用部分。
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