CN115499359B - 基于标准hsr协议浪费链路资源的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法，包括：在通信数据帧中增加判断字段Imp，以使HSR环中各通信节点在搭建数据通信链路时，能基于对Imp进行标记配置，选择对应标准HSR协议或改进HSR协议进行数据通信。本发明提供一种基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法，相对于现有的标准HSR协议而言，其能有效的减少在报文(数据帧)传输过程中存在浪费链路资源的情况，同进使得前期在搭建组网的时候，可以根据需要选择不同的协议方式进行通信，提供用户更多的通信选择，适用性强。

Description

基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法
技术领域
本发明涉及电子信息、通信领域。更具体地说，本发明涉及一种基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法。
背景技术
HSR(Hierarchical State Routing，分层状态路由)协议是一种层次化的链路状态路由协议，它基于组移动模型将网络中的节点划分为不同的组，每个组形成一个逻辑子网。
简单的HSR网络由双连接桥接节点DANH组成，每个节点有两个环端口，通过全双工链路互连。源DANH(一个节点有两个并行操作的端口，就是一个DANH)发送一个从它的上层传递过来的一个帧，在它的前面加上一个包含序列号(帧A和帧B的序列号是一致的，并会随着数据帧的发送而递增)和PathId(pathid用于区分帧A和帧B)的HSR标签，并作为帧A和帧B发送到每个端口，环中的中间节点将两个帧从一个端口转发到另一个端口，除非它的端口方向已经向相同的方向发送了相同的帧。当一帧返回到注入它的源DANH时，该节点不会转发该帧，因为它检测到自己的地址为报文的源地址，因此将该帧从环中移除。目的端DANH在无故障状态下，在一定的时间间隔内从每个端口接收到两个相同的帧，去掉HSR标签(D帧)后将第一帧传给上层，丢弃第二帧或重复帧。一对帧之间的最大时间等待取决于接收节点和发送节点的相对位置。
在实际使用中，HSR可以通过一对RedBox(冗余盒，可以理解为一个集线器，主要是转发收到的数据)耦合到一个PRP网络，一个RedBox A用于LAN_A，一个RedBox B用于LAN_B，其结构如图4所示，在环节点到网关冗余协议PRP局域网的HSR耦合中，由于源DANH在发送数据帧时会打上包含序列号和PathId的HSR标签，所以数据帧会发送两次，且在链路上的DANH都会接收到两次数据帧，当目的DANH与源DANH的相对位置较远时，就会存在目的DANH等待时间过长、链路资源浪费的情况。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法，其特征在于，在通信数据帧中增加判断字段Imp，以使HSR环中各通信节点在搭建数据通信链路时，能基于对Imp进行标记配置，选择对应标准HSR协议或改进HSR协议进行数据通信。
优选的是，对于HSR环中，采用改进的HSR协议进行数据通信的方式被配置为包括：
步骤一，HSR环中的源通信节点A，在接收到上层网络传递过来的数据帧时，从两端的端口发出两条同样的数据帧；
步骤二，HSR环中的中间节点收到数据帧后，读取数据帧Imp中的标记进行判断，当标记为00时，在HSR环中采用标准HSR协议，若标记为01时，则进入步骤三在HSR环中采用改进HSR协议；
步骤三，各中间节点将数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧；
目的端节点B在无故障状态并接收到该数据帧后，去掉HSR标签和添加字段Imp后将数据帧传给上层网络，并且将该条数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧，直到源节点发出的两条数据帧在环中的同一个节点C处相遇，则C节点停止对数据帧的转发，直接丢弃收到的两条数据帧；
其中，在改进HSR协议中，除节点C以外，每个中间节点因只接收到一条数据帧，故会继续等待第二条数据帧的到达，直到预定的时间间隔超时。
优选的是，在HSR环中，基于环中节点的个数对预定的时间间隔长短进行调节。
本发明至少包括以下有益效果：本发明相对于现有的标准HSR协议而言，其能有效的减少在报文(数据帧)传输过程中存在浪费链路资源的情况，同时使得前期在搭建组网的时候，可以根据需要选择不同的协议方式进行通信，提供用户更多的通信选择，适用性强。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的改进后的HSR数据帧结构示意图；
图2为本发明改进后的HSR与PRP耦合示意图；
图3为现有技术的HSR数据帧结构示意图；
图4为现有技术的HSR与PRP耦合示意图；
图5为本发明改进后的HSR环兼容DANH的情况。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提出了一种对于HSR协议浪费链路资源的改进方法，主要是为减少在报文传输过程中存在浪费链路资源的情况，其采用的方法就在于，在通信数据帧中增加判断字段Imp，以使HSR环中各通信节点在搭建数据通信链路时，能基于对Imp进行标记配置，选择对应标准HSR协议或改进HSR协议进行数据通信。在本方案的实际应用中，在用户搭建HSR环，或者是将HSR环与PRP进行耦合时，在通信链路的组建过程中，可以通过相应的参数配置方式将判断字段Imp中的标记进行适应性的修改，以使搭建的通信链路(通信网络)可以根据用户的实际需要进行选择性的适用标准HSR协议，还是采用改进的HSR协议，具有更好的适应性，提供给用户更多的通信方案，有效解决HSR链路资源浪费的问题，当然的本方法不局限于用于HSR通信系统中，也可以应用到其他通信系统的标准协议上的改进型协议，或者提供在通信链路中对不同阶段报文处理的思路。
在对链路资源节省实施时，首先是要对HSR环中的数据帧进行改进；如图1所示，当上层发出数据帧时，在DANH给数据帧打上HSR标签时，在HSR标签中增加一个字段Imp。
随后，数据帧会从源DANHB的两端端口发出。环中的DANHB收到数据帧后，读取数据帧中的内容，读取到添加字段Imp时，会对添加字段Imp进行判断；当添加字段Imp为00时，那么整个HSR环中仍然采用原有HSR协议。
当环中的DANHB读取到数据帧中的添加字段Imp为01时，则采用改进后的HSR协议。
改进后的HSR协议的具体工作流程如图2所示(为进行区分，在图2中，将改进后的HSR环中的DANH标记为DANHB)，其方法包括：
在改进后的HSR协议中，源DANHB从两个端口发出打上HSR标签且带有添加字段Imp的数据帧，环中的DANHB接收到该数据帧后并读取到Imp字段为01后，会将该条数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧。
目的端DANHB在无故障状态下，接收到该数据帧后，去掉HSR标签和添加字段Imp后将数据帧传给上层，并且将该条数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧；直到源DANHB发出的两条数据帧在环中的同一DANHB相遇，我们假设将该DANHB定义为DANHB C。DANHB C在收到数据帧后，读取到该数据帧中的添加字段Imp为01，此时DANHB C停止对数据帧进行转发，直接丢弃收到的两条数据帧。
此时HSR环中除了DANHB C以外其他每个DANHB都只接收到一条数据帧，其他DANHB就会继续等待第二条数据帧的到达，直到时间间隔超时。在等待第二条数据帧的同时，其他DANHB仍然会接收到源DANHB发出的其他数据帧；导致其他DANHB压力过大，所以我们根据HSR环中的节点数量压缩时间间隔，在减小其他DANHB等待第二包数据帧时间的同时，不影响DANHB处理其他数据帧。
原有HSR协议中，假设环中每个节点同时传输自己的最大帧长度1535Byte的最坏情况，每个节点可以引入125us的100Mbit/s延迟。如果有50个节点，时间间隔可以超过60ms。改进后可以将每个节点的引入延迟降低至80us，同样有50个节点，时间间隔可以降低至40ms。
改进后的HSR协议不仅节省了链路资源，而且兼容原HSR环中的DANH设备。在对原始帧进行改进中并没有对以太网帧头进行修改，所以在HSR环中可以引入原有的DANH。当环中的源设备为DANH时，源DANH从两端端口发出的数据帧为未插入Imp字段的数据帧，环中的DANH或者DANHB设备接收该数据帧后按照原有的HSR协议传输数据帧，直到注入源DANH后将该帧从环中移除。
当环中的源设备为DANHB时，源DANHB从两端端口发出的数据帧为插入Imp字段的数据帧，由于改进的HSR协议中未对数据帧的帧头做出修改，所以环中的DANH设备收到该数据帧后会直接进行转发，不做丢弃处理。当插入Imp字段的数据帧在某一DANHB相遇时，该DANHB则丢弃该数据帧，将该帧从环中移除。如图5所示为改进后的HSR环兼容DANH的情况。故采用本发明的方案，相对于现有技术而言，给予用户更多的协议选择空间，同时对设备无需做改进，可以直接兼容现有的HSR协议进行数据通信，具有更好的兼容性(包容性)，适应性。
以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法，其特征在于，包括：在通信数据帧中增加判断字段Imp，以使HSR环中各通信节点在搭建数据通信链路时，能基于对Imp进行标记配置，选择对应标准HSR协议或改进HSR协议进行数据通信；
对于HSR环中，采用改进的HSR协议进行数据通信的方式被配置为包括：
步骤一，HSR环中的源通信节点A，在接收到上层网络传递过来的数据帧时，从两端的端口发出两条同样的数据帧；
步骤二，HSR环中的中间节点收到数据帧后，读取数据帧Imp中的标记进行判断，当标记为00时，在HSR环中采用标准HSR协议，若标记为01时，则进入步骤三在HSR环中采用改进HSR协议；
步骤三，各中间节点将数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧；
目的端节点B在无故障状态并接收到该数据帧后，去掉HSR标签和添加字段Imp后将数据帧传给上层网络，并且将该条数据帧从一个端口转发到另一个端口，继续转发该条数据帧，直到源节点发出的两条数据帧在环中的同一个节点C处相遇，则C节点停止对数据帧的转发，直接丢弃收到的两条数据帧；
其中，在改进HSR协议中，除节点C以外，每个中间节点因只接收到一条数据帧，故会继续等待第二条数据帧的到达，直到预定的时间间隔超时。
2.如权利要求1所述的基于标准HSR协议浪费链路资源的改进方法，其特征在于，在HSR环中，基于环中节点的个数对预定的时间间隔长短进行调节。
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