CN115208967A - 用于连接网络中的并行冗余协议的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了至少包括第一网络和第二网络的数据通信系统和方法，其中第一节点接口通过该第一网络连接到第二节点接口并且通过该第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该数据通信系统使用第一网络地址经由该第一网络从该第一节点接口向该第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由该第二网络从该第一节点接口向该第二节点接口发送数据，其中该第二网络地址不等同于该第一网络地址。

Description

用于连接网络中的并行冗余协议的方法和系统

技术领域

本公开整体涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于促进工业过程控制和自动化系统中的并行冗余协议的方法和系统。

背景技术

工业过程控制和自动化系统常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统通常包括传感器、致动器、控制器和其他用于监督控制和数据采集的智能电子设备。此类系统中的智能电子设备通过LAN(局域网)或WAN互连和通信。在此类工业过程控制和自动化系统中，该架构可包括连接到在自动化系统中使用的传感器和致动器的网关，这些传感器和致动器不直接连接到控制器。在LAN或WAN控制和监督过程控制和自动化系统内操作的高可用性应用程序期望网络有权访问网络中的所有智能电子设备，从而避免通信中断。诸如例如高速冗余环或并行冗余协议(PRP)网络系统。

PRP网络系统使用两个独立网络来在网络的设备或节点之间传送监督控制信号和数据。PRP复制要传输的数据帧，在每个标准通信数据分组的末尾添加具有唯一序列号的冗余控制尾部(RCT)。诸如，每个PRP帧都有一个IP(互联网协议)数据分组，并通过具有类似网络拓扑的两个独立LAN或WAN发送这两个PRP帧。接收器通过RCT和源MAC(媒体访问控制)地址识别帧，接受并处理第一到达PRP帧，并且丢弃第二PRP帧(如果第二PRP帧到达的话)。由于RCT作为PRP帧的一部分添加在标准数据分组的末尾，因此非PRP兼容设备可能会忽略RCT。这种方法确保只要发射器端和接收器端是PRP兼容的，PRP可与PRP兼容和非兼容设备两者一起工作。

许多工业过程控制和自动化系统供应商制造将PRP作为其网络冗余方案实现的设备。客户需要确保两个PRP网络是独立的，它们之间没有互连。然而，当这些独立网络之间建立了无意的物理连接时，就会出现故障状况。诸如，在两个网络之间交叉连接电缆。此类连接将导致工业控制系统的设备和节点之间的通信发生严重且灾难性的损失，从而导致工厂关闭或安全事故。通信损失主要是由于PRP设计，该设计为独立网络中的每个网络上的分组使用相同的MAC地址。尽管PRP具有包含分组所属网络信息的内置设计，但受管交换设备会从两个不同的端口看到相同的MAC地址并报告MAC漂移误差。这会导致生成树恢复过程被错误地执行。

发明内容

本公开涉及一种用于促进工业过程控制和自动化系统中的并行冗余协议的方法和系统。

在第一实施方案中，提供了一种数据通信系统，该数据通信系统被配置为通过数据通信系统建立独立网络路径。该数据通信系统至少包括第一网络和第二网络，该第一网络和该第二网络包括通过第一网络连接到第二节点接口并通过第二网络连接到第二节点接口的第一节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该数据通信系统使用第一网络地址经由第一网络从第一节点接口向第二节点接口发送数据以及使用第二网络地址经由第二网络从第一节点接口向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。

在第二实施方案中，一种方法通过数据通信系统建立独立网络路径，该数据通信系统至少包括第一网络和第二网络。该方法将第一节点接口通过第一网络连接到第二节点接口，并且进一步将第一节点接口通过第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该方法将第一节点接口配置为使用第一网络地址经由第一网络向第二节点接口发送数据，并且将第一节点接口配置为使用第二网络地址经由第二网络向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。

在第三实施方案中，一种包含指令的非暂态计算机可读介质，该指令在被执行时使至少一个处理设备将第一节点接口通过第一网络连接到第二节点接口并且将第一节点接口通过第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。指示第一节点接口使用第一网络地址经由第一网络向第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由第二网络向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。

从以下附图、描述和权利要求书中，其他技术特征对本领域的技术人员是显而易见的。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统；

图2示出了根据本公开的由与第二网络节点中的网关通信的第一网络节点中的控制器组成的示例性控制组；

图3示出了用于通过一对并行网络实现并行冗余协议的示例性模块；

图4示出了表示由PRP网络表示的节点MAC地址的示例性表；

图4a示出了示例性简化网络1 PRP数据分组帧；

图4b示出了示例性简化网络2 PRP数据分组帧；

图5示出了根据本公开的用于在控制器202与网关204之间传输数据的专用网络的示例性示意图；

图6示出了根据本公开的表示节点MAC地址的示例性表；

图6a示出了根据本公开的示例性简化网络1 PRP数据分组帧；

图6b示出了根据本公开的示例性简化网络2 PRP数据分组帧；

图7示出了根据本公开的用于在连接网络中实现并行冗余协议方法的方法的框图；并且

图8示出了根据本公开的在连接网络中实现并行冗余协议方法的图7的另一个框图。

具体实施方式

这些图(下文所讨论)以及用于描述本发明在该专利文献中的原理的各种实施方案仅以例证的方式进行，并且不应理解为以任何方式限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解，本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。

图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100的一部分。如图1所示，系统100包括有利于生产或加工至少一个产品或其他材料的各种部件。例如，系统100可用于促进对一个或多个工业工厂中的部件的控制或监视。每个工厂表示一个或多个加工设施(或其一个或多个部分)，诸如用于生产至少一种产品或其他材料的一个或多个制造设施。一般来说，每个工厂可实现一个或多个工业过程并且可单独地或共同地称为过程系统。过程系统通常表示被配置为以某种方式以不同形式加工一种或多种产品或其他材料或能量的任何系统或部分系统。

在图1所示的示例中，系统100包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示过程系统中的可执行多种功能中的任一种功能的部件。例如，传感器102a可测量过程系统中的多种特性，诸如温度、压力或流量。另外，致动器102b可改变过程系统中的多种特性。传感器102a中的每个传感器包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每个致动器包括用于在过程系统中对一个或多个条件进行操作或影响的任何合适的结构。

至少一个输入/输出(I/O)模块104耦接到传感器102a和致动器102b。I/O模块104有利于与传感器102a、致动器102b或其他现场设备的相互作用。例如，I/O模块104可用于接收一个或多个模拟输入(AI)、数字输入(DI)、数字输入事件序列(DISOE)或脉冲累加器输入(PI)或者提供一个或多个模拟输出(AO)或数字输出(DO)。每个I/O模块104包括用于从一个或多个现场设备接收一个或多个输入信号或向一个或多个现场设备提供一个或多个输出信号的任何合适的结构。根据实施方式，I/O模块104可包括固定数量和固定类型的输入或输出或可重新配置的输入或输出。在图1的示例性系统中，I/O模块经由网络108连接到网关106。网关106从远程定位控制器116接收监督控制信息。网关106用作网络节点的入口点和出口点。控制信息和所有数据在从节点路由之前必须通过网关或与网关通信。例如，来自控制器116的控制信息可通过一个或多个网关106从控制器116发送到致动器102b。来自传感器102a的数据通过一个或多个网关106传送到一个或多个控制器116。

例如，第一组控制器116可使用来自一个或多个传感器102a的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作。这些控制器116可经由I/O模块104与传感器102a、致动器102b和其他现场设备进行相互作用。控制器116可经由以太网、背板通信、串行通信等耦接到I/O模块104。第二组控制器116可用于优化由第一组控制器执行的控制逻辑或其他操作。第三组控制器106可用于执行附加功能。

可在系统100中使用控制器116以执行各种功能，以便控制一个或多个工业过程。例如，作为第一网络节点操作的第一组控制器116可使用来自一个或多个传感器102b的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作，这些测量结果从作为第二(且分离的)网络节点操作的网关106发送。这些控制器116可经由网关106和I/O模块104与传感器102a、致动器102b和其他现场设备进行相互作用。另外，控制器116还可与可连接到第一网络节点中的I/O模块114的传感器和致动器(未示出)通信。控制器116可经由以太网、背板通信、串行通信等耦接到I/O模块104。第二组控制器116可用于优化由第一组控制器执行的控制逻辑或其他操作。第三组控制器116可用于执行附加功能。

控制器116通常分层布置在系统中。例如，不同的控制器116可用于控制各个致动器、形成机器的致动器的集合、形成单元的机器的集合、形成工厂的单元的集合以及形成企业的工厂的集合，它们在其网络节点中直接连接或者经由网关106连接到不同的网络节点。控制器116的分层布置的特定示例被定义为过程控制的“普渡”模型。不同分层水平中的控制器116可经由一个或多个网络108和相关联的交换机、防火墙和其他部件进行通信。

每个控制器116包括用于控制工业过程的一个或多个方面的任何合适的结构。例如，控制器106中的至少一些控制器可表示比例积分微分(PID)控制器或多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术(RMPCT)控制器或实现模型预测控制或其他高级预测控制的其他类型的控制器。作为特定示例，每个控制器116可表示运行实时操作系统、MICROSOFTWINDOWS操作系统或其他操作系统的计算设备。操作员对系统100的控制器116和其他部件的访问和相互作用可经由各种操作员站110进行。

每个操作员站110可用于向操作员提供信息以及从操作员接收信息。例如，每个操作员站110可向操作员提供识别工业过程的当前状态的信息，诸如各种过程变量的值以及警告、报警或与工业过程相关联的其他状态。每个操作员站110可也接收影响如何控制工业过程的信息，诸如通过接收由控制器106控制的过程变量的设定值或接收改变或影响控制器106如何控制工业过程的其他信息。每个操作员站110包括用于向操作员显示信息以及与操作员进行相互作用的任何合适的结构。

这表示可用于制造或加工一种或多种材料的一种类型的工业过程控制和自动化系统的简要描述。关于工业过程控制和自动化系统的附加的细节在本领域中是众所周知的，并且对于理解本公开来说是不需要的。另外，工业过程控制和自动化系统是高度可配置的，并且可根据特定需要以任何合适的方式来配置。

虽然图1示出了示例性工业过程控制和自动化系统100的一部分，但可对图1作出各种改变。例如，可组合、进一步细分、重组或省略图1中的各个部件，并且可根据具体需要添加附加部件。此外，虽然图1示出了可使用冗余控制器的一个示例性操作环境，但此功能也可用于任何其他合适的系统。

图2示出了由沿着一个或多个网络108与第二网络节点中的网关通信的第一网络节点中的控制器组成的示例性控制组200。为便于解释，控制组200被描述为在图1的工业过程控制和自动化系统100中使用。然而，控制组200可在任何其他合适的系统中使用。示例性控制组200以普渡模型的1级操作，并且除其他外，示例性控制组200可使用来自一个或多个传感器102a的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作。

如图2所示，控制组200包括控制器202和网关204。控制器202可表示图1的控制器116中的各种控制器或由这些控制器表示。网关204可表示图1的网关106中的各种网关或由这些网关表示。控制器202和网关204连接到一个或多个网络108，诸如FTE(容错以太网)、IEC-61850、以太网/IP或MODBUS/TCP网络。控制器202可与传感器通信并且实现用于控制其自身网络节点内的致动器的控制逻辑。控制器202还可与网关106和传感器102a通信并且实现用于控制网关204的第二网络节点内的致动器102b的控制逻辑。

在本公开的实施方案中，专用网络促进控制器202与网关204之间的通信。该专用网络可在控制器202和网关204之间传输监督控制和数据，从而允许控制器202访问和控制第二网络节点的传感器和致动器。

该专用网络包括用于在联网设备之间传输数据的任何合适的结构，诸如在IEC标准62439-3下操作的并行冗余协议(PRP)网络。例如，每个控制器202可被配置为使用两个独立PRP网络在网关204之间通信的节点。可沿着控制器202与网关204之间的两个独立网络传输和接收监督控制和过程数据。每个控制器202包括被配置为在工业过程控制和自动化系统中执行控制操作的任何合适的结构。

尽管图2示出了具有用于工业控制网络的冗余过程控制器的控制器组200的示例，但可对图2作出各种改变。例如，控制器组200可包括更多或更少的控制器。此外，任何合适数量和配置的其他网络设备都可用于使控制器组或控制器节点中的控制器互连。

图3示出了在IEC标准62439-3下操作的PRP模块的示例。两个PRP模块包括遵守PRP(DANP1)302的第一双重附接节点，在本公开中标记为节点1。遵守PRP(DANP2)304的第二双重附接节点被标记为节点2。在该示例中，节点1将用作源节点并且节点2将用作目的地节点。

每个PRP模块302、304在模块302和304的上层中包括处理器，该处理器可使用包括一个或多个处理器的任何处理设备，或者可执行包括协议栈的操作系统指令的其他处理设备。该协议栈可在超文本传输协议(HTTP)中实现并且可包括传输层处的传输控制协议(TCP)和网络层处的IP互联网协议(IP)。这些协议层示例应被认为是非限制性的并且仅说明可由协议栈实现并由PRP模块302-304的处理器操作的通信协议的类型。

PRP模块进一步包括TX/RX电路，该TX/RX电路实现本文所述的PRP相关功能，因为它们与来自IEC标准62439-3的链路冗余实体(LRE)的通信栈有关。如IEC 62439-3中所描述，为了实现冗余，PRP兼容节点通过两个独立的物理端口(端口A和端口B)连接到具有类似拓扑的两个独立网络LAN，例如，包括LAN A的网络1和包括LAN B的第二网络2。物理端口包括电路(诸如发射(TX)电路和接收(RX)电路)以及用于处理对应的DANP1节点和DANP2节点的物理连接的收发器。

相同节点的每对端口A和端口B共享相同的MAC地址，但并行操作，并且例如通过链路冗余实体(LRE)附接到协议栈的相同上层。LRE确保上层不知道冗余，也不受冗余的影响。LRE执行与本文描述的PRP相关功能相关的两个关键任务，LRE处理PRP帧的复制，并管理从网络1和网络2所接收的分组的接受。

例如，协议栈的上层将MAC标头附接到数据分组并将其转换为IEEE 802.3帧，如在非冗余网络中所做的那样。MAC标头包括源MAC地址字段、目的地MAC地址字段和其他字段，诸如用于以太网帧的标签和以太网类型/大小字段。通常，LRE对网络内的目的地使用相同的目的地MAC地址。LRE复制从上层接收的数据帧，并将冗余检查尾部(RCT)附加到每个复制的数据帧。RCT符合IEC标准62439-3。因此，RCT包括序列号字段(SeqNr)、LAN标识符字段(LanID)、帧大小字段(LSDU大小)和PRP后缀，该PRP后缀将新的(附加的)帧标识为PRP帧。

图4表示在图3的示例性PRP网络中使用的简化MAC地址标识符400。应当理解，为了便于解释，已经简化了该示例中的MAC地址。如图所示，节点1 PRP模块DANP1包括网络1 MAC地址A1和网络2 MAC地址A1。节点2 PRP模块DANP2包括网络1 MAC地址A2和网络2 MAC地址A2。应当指出的是，图4所示的节点标识符节点1和节点2中的MAC地址相同并且完全相同。

在该示例性节点1中，发送节点LRE复制数据分组以用于在LRE中传输。数据分组被封装到帧中，该帧包括目的地MAC地址、源MAC地址、数据和RCT。图4a示出了将在网络1上传输的数据帧402。MAC标头标识出数据分组源是来自节点1的MAC地址A1，目的地是节点2处的MAC地址A2。帧的RCT包括序列号并且标识出数据分组是在网络1上传输的。图4b示出了在网络2上传输的数据分组帧404。该数据分组帧包括如图4a的数据分组帧402中使用的复制的数据分组。源MAC地址为A1，并且目的地MAC地址为A2，相当于数据分组帧402中的源地址和目的地地址，即使分组沿着网络2传输。LRE将数据分组帧传送到与LAN 1相关联的端口A的发射器和与LAN 2相关联的端口B的发射器。

两个PRP帧以不同的延迟行进通过LAN 1和LAN 2，并且理想情况下，这两个PRP帧都到达目的地节点2。接收节点2的LRE消耗第一PRP帧并丢弃第二PRP帧(如果第二PRP帧到达的话)。源节点(在该示例中为节点1)的MAC地址用于识别所接收的PRP帧。在处理复制的PRP帧期间，RCT中的序列号与原始源MAC地址相结合并用于识别数据帧。

图5示出了根据本公开的用于在控制器202与网关204之间传输数据的专用网络。第一网络节点1由控制器202、I/O模块114和接口模块302形成。第二网络节点2由网关204、I/O模块104b和接口模块304形成。

接口模块302和304是在IEC标准62439-3下操作的PRP模块。两个接口模块302-304包括遵守PRP(DANP1)的第一双重附接节点和遵守PRP(DANP2)的第二双重附接节点，如上文针对图3所解释的。控制器202经由一个或多个网络108和相关联的交换机、防火墙连接到工业过程控制系统的其他部件并与工业过程控制系统的其他部件通信。该控制组的传感器102a和致动器102b经由一个或多个网络103连接到I/O模块104a和104b，并且连接到相关联的网关204，如上文所解释的。PRP网络使用两个独立的LAN网络从节点1的控制器202向节点2的网关204发送数据。例如，与网络节点1相关联的接口模块302使用LAN网络1(以下称为网络1)进行通信，该LAN网络1包括连接在模块302与以太网交换机A 502之间的第一电缆A和从以太网交换机A连接到接口模块304的第二电缆A′。类似地，接口模块302经由到以太网交换机B 504的第一电缆B和连接到接口模块304的第二电缆B′连接到LAN网络2(以下称为网络2)。接口模块302-304通过其相关联的以太网交换机502-504在控制器202与网关204之间建立两个单独的网络，即网络1和网络2。然而，与经典PRP网络不同，本发明的公开内容包括电缆C，该电缆可操作地连接以太网交换机A和交换机B。因此，本公开的冗余网络1和网络2互连，从而允许MAC地址标识符在网络1与网络2之间的交叉。

如先前所解释的，制造将PRP作为其网络冗余方案实现的设备的工业过程控制系统供应商需要确保两个PRP网络是独立的，且它们之间没有互连。然而，当这些独立网络之间建立了无意的物理连接时，就会出现故障状况，从而导致工业控制系统的设备与节点之间的通信发生严重和灾难性的损失。尽管PRP冗余网络适用于高可用性应用，但在交换环境中无法正常处理互连。通信损失的根本原因主要是由于PRP设计，该设计为在每个独立网络上传输的数据分组复制和重复使用相同的MAC地址。尽管PRP具有包含分组所属网络信息的内置设计，但受管交换设备会从两个不同的端口看到相同的MAC地址并报告MAC漂移误差。这会导致生成树恢复过程被错误地执行。通过在受管交换机环境中有目的地互连PRP网络并实现本公开的网络寻址方案，可以防止漂移故障。

本公开的MAC寻址方案要求每个PRP(在该示例中，PRP 302-304)构建伙伴MAC地址表600，该表列出连接到网络的节点的两个MAC地址中的每个MAC地址，如图6所示。应当指出的是，网络拓扑可包括多于两个节点，然而，为了便于解释，在本示例中仅使用两个节点。将交换机A和交换机B互连的电缆C允许每个接口模块302-304发现并共享节点1和节点2使用的MAC地址。因此，每个节点将其MAC地址与网络中连接的其他节点共享。每个MAC地址及其伙伴MAC地址根据其关联的网络被标识。例如，根据图6的表600，节点1，网络1具有MAC地址A1和伙伴MAC地址B1。节点2，网络2具有MAC地址B2和伙伴MAC地址A2。MAC地址不会发生复制。每个接口模块302-304包括伙伴MAC地址表600，该伙伴MAC地址表用于为沿着网络1和网络2的数据分组传输分配适当的MAC地址。

PRP 302-304使用MAC地址表600中包含的MAC地址来构建MAC标头。例如，在图6a中由602示出且在图6b中由604示出的MAC标头中，发送节点PRP的协议栈将从MAC地址表中查找目的地的目的地MAC地址，并根据帧602使用网络1将原始数据分组从源A1发送到目的地A2。复制分组将沿着网络2从节点1 MAC地址B1发送到节点2 MAC地址B2，如帧604所示。因此，在本公开的MAC寻址方案中，MAC地址A1与MAC地址B1不相等也不相同。类似地，MAC地址A2与MAC地址B2不相等也不相同。

在目的地节点PRP(例如，PRP 304)处，消耗到达的第一PRP帧并丢弃第二PRP帧(如果第二PRP帧到达的话)。其方式为先前针对普通PRP节点描述的方式。在该示例中，源节点302的MAC地址用于识别所接收的PRP帧。在处理复制的PRP帧期间，RCT中的序列号与原始源MAC地址相结合并用于识别数据帧。由于本示例中的MAC地址未共享也未复制(例如，源MAC地址A1和源MAC地址B1)，因此网络1与网络2之间的电缆A和B或电缆A′和B′的任何互连如果无意中进行，则不会触发网络错误。

图7示出了根据本公开的用于分别构建如图6a和图6b所示的PRP数据分组帧602和604的示例性方法700的图。为了便于解释，相对于图1的系统100描述方法700，但方法700可以在任何其他合适的系统中实现。此外，方法700使用图5的控制器节点1和节点2来实现，但方法700可以以任何其他合适的方式实现。

数据分组帧的组装在步骤701处开始，其中源接口模块查找从协议栈接收的源MAC地址和目的地MAC地址。接下来进行决策步骤702，其中该方法查看所接收的源MAC地址是否在网络1中。如果源MAC地址在网络2中，则该方法在步骤704处分支。如果源MAC地址在网络中，则在706处进行第二决策步骤以确定目的地MAC地址是否在网络1中。如果目的地在网络1中，则本公开的方法以以下方式替换原始MAC地址。在步骤710中，创建复制数据分组帧并将其命名为AltSendCopy。接下来在步骤712处，将复制数据帧的源MAC地址替换为伙伴源MAC地址。对于该示例，如果原始数据帧的MAC地址为A1，则图6中的MAC地址表中的伙伴MAC地址指示伙伴MAC地址为B1，并且因此在AltSendCopy帧中，源MAC地址被更改为B1。类似地，在步骤714中，AltSendCopy的目的地MAC地址从B1更改为B2。最后，在步骤715和720中，在网络1上传输原始数据分组帧，并且在网络2上传输AltSendCopy数据分组。由此，使用目的地MAC地址A2从MAC地址A1沿着网络1传输原始数据分组帧。在同一情况下，使用目的地MAC地址B2沿着具有源MAC地址B1的网络2传输AltSendCopy数据分组。由于源MAC地址和目的地MAC地址没有发生复制，因此如果无意中进行了交叉连接，则接收节点将看不到复制的MAC地址。

然而，如果在决策步骤706中，从栈接收的MAC地址显示网络2目的地MAC地址，则该方法分支到步骤707。在步骤709中，创建复制数据分组帧并将其命名为AltSendCopy。在步骤711中，该程序将原始数据分组帧的目的地MAC地址从B1替换为A2。在步骤713中，将原始数据分组帧的目的地MAC地址B2替换为MAC地址A2。由此，在步骤715和720中，使用目的地MAC地址A2沿着网络1传输原始数据分组帧。在网络1上传输原始数据分组帧的同一情况下，使用目的地MAC地址B2沿着网络2传输AltSendCopy数据分组帧。同样，由于目的地MAC地址没有发生复制，因此如果无意中进行了交叉连接，则接收节点将看不到复制的MAC地址。

图8示出了本发明的方法，其中由于源MAC地址源于网络2，该方法在704处分支。在决策步骤732处，该方法查看目的地MAC地址是否在网络1中。如果是，则在步骤734中创建命名为AltSendCopy的复制数据分组帧。接下来在步骤736中，将源MAC地址B2替换为AltSendCopy中的伙伴源MAC地址A2。接下来，在步骤738中，将原始数据分组帧中的目的地MAC地址替换为伙伴MAC地址，将其从A1替换为B1。在步骤740、745中，将AltSendCopy数据分组帧通过网络1从节点2中的源MAC地址A2传输到节点1中的目的地MAC地址A1。在同一情况下，使用MAC地址B2将原始数据分组帧通过网络2传输到目的地MAC地址B1。

在决策步骤732处，如果目的地MAC地址在网络2中，则采用条件分支731。在步骤733处，再次创建命名为AltSendCopy的复制数据分组帧。接下来在步骤735中，将AltSendCopy帧的源MAC地址替换为伙伴源MAC地址A1。接下来在步骤737中，将AltSendCopy的目的地MAC地址替换为伙伴MAC地址A2。在步骤740中，将原始数据分组帧通过网络2从源MAC地址B1传输到目的地MAC地址B2。在步骤745中，在同一情况下，使用MAC地址A1将AltSendCopy数据分组帧通过网络1传输到目的地MAC地址A2。

在每个接口模块302-304的目的地节点处，PRP消耗到达的第一数据分组帧并丢弃第二数据分组帧(如果第二数据分组帧到达的话)。其方式为先前针对普通PRP节点描述的方式。网络1 MAC地址具有优先级并且被选择为替换所有其他传入的数据分组帧。如果网络2源MAC地址首先到达，则在MAC地址表中查找网络1源MAC地址，并将所有传入的分组源MAC地址替换为网络1源伙伴MAC地址。

在一些实施方案中，本专利文献中描述的各种功能由计算机程序来实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂态”计算机可读介质排除传输瞬时电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂态计算机可读介质包括可永久地存储数据的介质以及可存储和之后重写数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。

阐述贯穿本专利文献中使用的某些字词和短语的定义可能是有利的。术语“应用程序”和“程序”是指适于以合适的计算机代码(包括源代码、目标代码或可执行代码)实现的一个或多个计算机程序、软件部件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关的数据或其一部分。术语“通信”以及其衍生词涵盖直接通信和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其衍生词意指包括但不限于此。术语“或”是包括性的，意指和/或。短语“与……相关联”以及其衍生词可以意指包括、包括在……内、与……互连、包含、包含在……内、连接到……或与……连接、耦接到……或与……耦接、可与……通信、与……协作、交错、并置、与……接近、结合到……或与……结合、具有、具有……的属性、具有与……的关系或与……具有关系等。当与项列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可以使用所列的项中的一个或多个项的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项。例如，“A、B和C中的至少一者”包括以下任何组合：A，B，C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。

不应将本申请中的描述理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求书范围内的基本或关键要素。专利保护的主题的范围仅由所允许的权利要求书限定。此外，权利要求中没有一项旨在

关于所附权利要求或权利要求要素中的任何一项援引35 U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用后面是标识功能的分词短语的“用于……的装置”或“用于……的步骤”的确切字词。在权利要求书内使用术语诸如(但不限于)“机构”、“模块”、“设备”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”被理解为并且旨在指代相关领域的技术人员已知的结构，如权利要求书本身特征进一步修改的或增强的，并且不旨在援引35 U.S.C.§112(f)。

虽然本公开已描述了某些实施方案和大体上相关联的方法，但是这些实施方案和方法的变更和置换对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，上文对示例性实施方案的描述不限定或约束本公开。在不脱离如以下权利要求书限定的本公开的实质和范围的情况下，其他改变、替换和变更也是可能的。

Claims (10)

1.一种数据通信系统，所述数据通信系统被配置为通过所述数据通信系统建立独立网络路径，所述数据通信系统至少包括第一网络和第二网络，其中所述通信系统：

包括第一节点接口(302)，所述第一节点接口通过所述第一网络连接到第二节点接口(304)；

所述第一节点接口(302)通过所述第二网络连接到所述第二节点接口(304)，所述第一网络和所述第二网络并行操作；并且

被配置为使用第一网络地址经由所述第一网络从所述第一节点接口(302)向所述第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由所述第二网络从所述第一节点接口向所述第二节点接口发送数据，

其中所述第二网络地址不等同于所述第一网络地址。

2.根据权利要求1所述的数据通信系统，其中：

所述第一节点接口(302)连接到第一网络交换机(502)，所述第一网络交换机通过所述第一网络连接到所述第二节点接口；

所述第一节点接口(302)连接到第二网络交换机(504)，所述第二网络交换机通过所述第二网络连接到所述第二节点接口；

其中所述第一网络交换机(502)和所述第二网络交换机(504)互连，并且

所述第一网络地址和所述第二网络地址使用所述第一网络交换机和所述第二网络交换机与所述第一节点接口和所述第二节点接口通信和共享。

3.根据权利要求2所述的数据通信系统，其中所述第一模式接口(302)和所述第二节点接口(305)使用伙伴地址表(600)决定所述第一网络地址或所述第二网络地址中的哪一个将用于经由所述第一网络和所述第二网络发送数据，所述伙伴地址表包括所述第一节点接口和所述第二节点接口的所述第一网络地址和所述第二网络地址。

4.根据权利要求3所述的数据通信系统，其中：

所述第一节点接口(302)被布置为将数据封装到分组帧中并选择所述第二接口(304)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述数据帧，以用于将所述数据帧沿着所述第一网络传输到所述第二节点接口；并且

所述第一节点接口(302)被布置为将所述分组帧复制到另选的分组帧中并选择所述第二接口的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧，以用于将所述第二数据帧沿着所述第二网络传输到所述第二节点接口。

5.根据权利要求4所述的数据通信系统，其中所述第二节点接口(304)被布置为将所述数据封装到分组帧中并选择所述第一节点接口(302)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述数据帧，以用于将所述数据帧沿着所述第一网络传输到所述第一节点接口；并且

所述第二节点接口(304)被布置为将所述分组帧复制到另选的分组帧中并选择所述第二接口的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧，以用于将所述第二数据帧沿着所述第二网络传输到所述第一节点接口(302)。

6.一种通过数据通信系统建立独立网络路径的方法，所述数据通信系统至少包括第一网络和第二网络，所述方法包括：

将第一节点接口(302)通过所述第一网络连接到第二节点接口(304)；

将所述第一节点接口(302)通过所述第二网络连接到所述第二节点接口(304)，所述第一网络和所述第二网络并行操作；以及

将所述第一节点接口(302)配置为使用第一网络地址经由所述第一网络向所述第二节点接口(304)发送数据，并且将所述第一节点接口(302)配置为使用第二网络地址经由所述第二网络向所述第二节点接口(304)发送数据，

其中所述第二网络地址不等同于所述第一网络地址。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括：

将所述第一节点接口(302)连接到第一网络交换机(502)，所述第一网络交换机(502)通过所述第一网络连接到所述第二节点接口(304)；以及

将所述第一节点接口(302)连接到第二网络交换机(504)，所述第二网络交换机(504)通过所述第二网络连接到所述第二节点接口(304)；

其中所述第一网络交换机(502)和所述第二网络交换机(504)互连；以及

使用所述第一网络交换机和所述第二网络交换机与所述第一节点接口(302)和所述第二节点接口(304)共享所述第一网络地址和所述第二网络地址。

8.根据权利要求7所述的方法，其中伙伴地址表(600)维护所述第一节点接口(302)和所述第二节点接口(304)的所述第一网络地址和所述第二网络地址，所述方法进一步包括：

由所述第一模式接口(302)和所述第二节点接口(304)使用所述伙伴地址表(600)决定所述第一网络地址或所述第二网络地址中的哪一个将用于经由所述第一网络和所述第二网络发送数据。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括：

由所述第一节点接口(302)将数据封装到分组帧中；

选择所述第二节点接口(304)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述分组帧；

由所述第一节点接口将所述分组帧复制到另选的分组帧中；

选择所述第二节点接口(304)的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧；以及

将所述分组帧沿着所述第一网络传输到所述第二节点接口(304)并将所述另选的分组帧沿着所述第二网络传输到所述第二节点接口(304)。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

由所述第二节点接口(304)将数据封装到分组帧中；

选择所述第一节点接口(302)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述分组帧；

由所述第二节点接口(304)将所述分组帧复制到另选的分组帧中；

选择所述第一节点接口(302)的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧；以及

将所述分组帧沿着所述第一网络传输到所述第一节点接口(302)并将所述另选的分组帧沿着所述第二网络传输到所述第一节点接口(302)。

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