CN115834287A - 宽带现场总线的多域数据交换设备、网络系统及交换方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及通信技术领域，且涉及一种宽带现场总线的多域数据交换设备、网络系统及交换方法。交换设备的方案为：包括处理器和至少两个宽带总线模块，宽带总线模块包括宽带现场总线接口；宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定目的地址对应节点所属的网络域，以及确定目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过第二宽带现场总线接口将报文转发给目的地址对应节点所属的网络域。本申请实施例通过交换设备将多个宽带现场总线网络作为网络域关联起来，提供跨域数据传输，获得更远距离的传输能力。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及宽带现场总线的多域数据交换设备、网络系统及交换方法。
背景技术
宽带现场总线是一种在物理层采用OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)编码策略的工业通信网络技术，支持线性和环形总线网络拓扑，支持主备冗余以及链路冗余特性，能提供100Mbps的传输速率，保持以上传输速率的距离上限可达到500米，以及单个总线网络最多可支持254个节点的传输性能。
由于宽带现场总线采用的物理信号特征，同时考虑有线线缆信噪比以及速度因子等参数的影响，当传输距离更远时，带宽下降严重。当采用符合宽带现场总线线缆和连接器标准要求的物理介质时，虽然可以为用户提供高带宽高实时通信服务，但宽带现场总线在远距离多节点传输场景应用时其优势有限，传输性能明显下降。而且由于分支长度的限制，也使得其在工程化应用时存在较多约束和不利。在传输距离较远时，无法实现高性能的数据交换。
发明内容
鉴于现有技术的以上问题，本申请实施例提供一种宽带现场总线的多域数据交换设备及网络系统，可将独立的多个宽带现场总线网络作为网络域，通过交换设备能够将独立的多个网络域关联起来，使得用户可以在获得宽带现场总线原有的高带宽高实时性等性能优势同时，能够基于宽带现场总线获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力，增强业务处理功能。
为达到上述目的，本申请第一方面提供了一种宽带现场总线的多域数据交换设备，包括处理器和与所述处理器耦合的至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；
所述宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述交换设备还包括与所述处理器耦合的存储器，存储有所述转发指定域的；所述通道资源分配表中存储有网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述宽带总线模块配置有为转发数据分配的通道资源，所述转发数据包括广播数据和/或业务数据。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述处理器还用于：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，生成转发指定域的通道资源分配表，并将所述转发指定域的通道资源分配表存储在所述存储器中。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述宽带总线模块为所属网络域的管理节点；所述管理节点用于：
将本节点上线的通告报文发送至宽带现场总线中除本节点所在网络域之外的其他所有网络域；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述宽带总线模块为所属网络域的终端节点；所述终端节点用于：
根据用户确认的跨域交互的指示信息，对来自其他节点的上线的通告报文进行处理；其中，在所述指示信息设置为不进行跨域交互的情况下，不处理所述通告报文；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；
所述交换设备包括三个宽带现场总线接口，其中的两个接口用于连接所述骨干域，另外一个接口用于连接所述分支域。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述处理器用于确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：所述处理器用于根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
作为第一方面的一种可能的实现方式，所述根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址的网络域标识，查找所述网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
本申请第二方面提供了一种宽带现场总线网络系统，所述宽带现场总线的网络域包括构成网络主链路的至少一个骨干域；所述网络系统中包括交换设备，用于连接宽带现场总线的不同的网络域，并在不同的网络域之间进行数据交换。
作为第二方面的一种可能的实现方式，所述交换设备包括处理器和与所述处理器耦合的宽带总线模块，所述宽带总线模块包括至少两个宽带现场总线接口；
所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
本申请第三方面提供了一种宽带现场总线的多域数据交换方法，所述方法应用于宽带现场总线的多域数据交换设备，所述交换设备包括至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
作为第三方面的一种可能的实现方式，所述确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
作为第三方面的一种可能的实现方式，所述方法还包括：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；其中，所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口是接收所述报文的宽带现场总线接口；
根据所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
根据所述对应关系生成转发表项；
基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
作为第三方面的一种可能的实现方式，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
作为第三方面的一种可能的实现方式，所述方法还包括：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为所述宽带现场总线接口所属的网络节点分配对应所属的网络域标识；其中，所述宽带现场总线包括至少两个网络域，所述网络域标识用于标识网络节点在所述宽带现场总线中所属的网络域；
通过域广播的第一指定通道发送通告信息，将所述分配的网络域标识发送给所述宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
本申请第四方面提供了一种宽带现场总线的多域数据交换装置，所述装置设置于宽带现场总线的多域数据交换设备，所述交换设备包括至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述装置包括处理器，所述处理器用于：根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
作为第四方面的一种可能的实现方式，所述处理器用于：
根据所述目的地址查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
作为第四方面的一种可能的实现方式，所述处理器用于：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；其中，所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口是接收所述报文的宽带现场总线接口；
根据所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
根据所述对应关系生成转发表项；
基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
作为第四方面的一种可能的实现方式，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
作为第四方面的一种可能的实现方式，所述处理器用于：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为所述宽带现场总线接口所属的网络节点分配对应所属的网络域标识；其中，所述宽带现场总线包括至少两个网络域，所述网络域标识用于标识网络节点在所述宽带现场总线中所属的网络域；
通过域广播的第一指定通道发送通告信息，将所述分配的网络域标识发送给所述宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
本申请第五方面提供了一种计算设备，包括：
通信接口；
至少一个处理器，其与所述通信接口连接；以及
至少一个存储器，其与所述处理器连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行上述第三方面任一所述的方法。
本申请第六方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行上述第三方面任一所述的方法。
本发明的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
以下参照附图来进一步说明本发明的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的，一些特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本申请所涉及领域的惯常的且对于本申请非必要的特征，或是额外示出了对于本申请非必要的特征，附图所示的各个特征的组合并不用以限制本申请。另外，在本说明书全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
图1为宽带现场总线线性总线网络拓扑结构示意图；
图2为宽带现场总线环形总线网络拓扑结构示意图；
图3为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的示意图；
图4为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的示意图；
图5为基于本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备构成的宽带现场总线网络系统示意图；
图6为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的硬件框图；
图7为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据转发流程示意图；
图8为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据链路层地址扩展示意图；
图9为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的地址学习流程示意图；
图10为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的转发表项示意图；
图11为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的转发指定域的通道资源分配表示意图；
图12为基于本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备构成的宽带现场总线网络系统示意图；
图13为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据转发示意图；
图14为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据组播示意图；
图15为本申请实施例提供的计算设备的示意图。
具体实施方式
说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。
本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。为了准确地对本申请中的技术内容进行叙述，以及为了准确地理解本发明，在对具体实施方式进行说明之前先对本说明书中所使用的术语给出如下的解释说明或定义：
1)媒体存取控制位址(MAC地址，Media Access Control Address)：是一个用来确认网络设备位置的位址。MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产时烧录在网卡。MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址。
2)OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)：OFDM即正交频分复用技术，是MCM(Multi Carrier Modulation，多载波调制)的一种。OFDM通过频分复用实现高速串行数据的并行传输。它具有较好的抗多径衰落的能力，能够支持多用户接入。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM信号由多个子载波信号组成，这些子载波信号由不同的调制符号独立调制。OFDM中的各个载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。由于载波间有部分重叠，所以它比传统的FDMA(frequency division multiple access，频分多址)提高了频带利用率。
3)三态内容寻址存储器(TCAM，Ternary Content Addressable Memory)：主要用于快速查找ACL(Access Control Lists，访问控制列表)、路由等表项。
下面先对现有的方法进行介绍，然后再对本申请的技术方案进行详细介绍。
宽带现场总线是一种在物理层采用OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)编码策略的工业通信网络技术，支持线性和环形总线网络拓扑，支持主备冗余以及链路冗余特性。宽带现场总线能提供100Mbps@500米的传输速率，即保持100Mbps传输速率的距离上限可达到500米，以及单个总线网络最多可支持254个节点的传输性能。在一对双绞线物理介质上可同时传输实时数据和非实时数据，满足单一网络承载多业务的应用需求。
图1为宽带现场总线线性总线网络拓扑结构示意图；图2为宽带现场总线环形总线网络拓扑结构示意图。基于宽带现场总线的网络中具有多个节点(Node)，通常会存在一个管理节点(MN，Management Node)和多个终端节点(TN，Terminal Node)。参见图1和图2，由于宽带现场总线采用的物理信号特征，当传输距离更远时，传输带宽下降的程度通常高于线性比例。同时考虑有线线缆信噪比以及速度因子等参数的影响，当传输距离更远时，带宽下降严重。同时宽带现场总线网络对干线上的分支长度也要求在25cm以内，更长的分支会影响信号传输质量。当采用符合宽带现场总线线缆和连接器标准要求的物理介质时，虽然可以为用户提供高带宽高实时通信服务，但宽带现场总线在远距离多节点传输场景应用时其优势有限，传输性能明显下降。例如，在传输距离为500米以上时，传输性能可能会严重下降。而且由于分支长度的限制，也使得其在工程化应用时存在较多约束和不利。在设备接入宽带现场时，需要综合考虑以上因素，使得施工难度增加。在传输距离较远时，无法实现高性能的数据交换。
现有技术存在着以下的缺陷：宽带现场总线在远距离多节点传输场景应用时其传输性能明显下降。当传输距离更远时，带宽下降严重。而且由于分支长度的限制，也使得其在工程化应用时存在较多约束和不利。在传输距离较远时，无法实现高性能的数据交换。
基于上述现有技术所存在的技术问题，本申请提供了一种宽带现场总线的多域数据交换设备。本申请实施例中通过交换设备连接独立的多个网络域，并在不同的网络域之间实现数据交换，以提供跨网络域的更远距离、更多节点的传输能力，从而解决了现有技术中提到的传输距离远时性能严重下降的技术问题。另外，可采用本申请提供的交换设备将独立的网络域作为分支域，通过交换设备将分支域连接到宽带现场总线网络中，从而解决了现有技术中提到的分支长度限制的技术问题。
图3为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的示意图。如图3所示，该交换设备可以包括处理器和与所述处理器耦合的至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；
所述宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
本申请实施例中将现有的最多可支持254个节点的单个总线网络作为一个网络域，通过多域数据交换设备连接不同的网络域，并在不同的网络域之间实现数据交换，以达到基于宽带现场总线获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力的技术效果。在下文中，将本申请实施例提供的“宽带现场总线的多域数据交换设备”简称为“交换设备”。
参见图3，本申请实施例提供的交换设备可提供至少两个宽带现场总线接口，用于连接不同的宽带现场总线网络域。图3中“ATB”是AUTBUS(宽带现场总线)的简称。图3所示的交换设备包括两个ATB模块。ATB模块是具有一个宽带现场总线接口的宽带现场总线模块。除了具有对外接口之外，ATB模块还是一个处理模块，其处理逻辑可包括报文处理和通信机制等。模块ATB-1和模块ATB-2的对外接口可以分别连接于两个不同的宽带现场总线的网络域。在一个示例中，将从模块ATB-1的对外接口接收的报文，通过ATB-2的对外接口发送出去。则在这种情况下，ATB-1的对外接口是第一宽带现场总线接口，ATB-2的对外接口是第二宽带现场总线接口。在另一个示例中，将从模块ATB-2的对外接口接收的报文，通过ATB-1的对外接口发送出去。则在这种情况下，ATB-2的对外接口是第一宽带现场总线接口，ATB-1的对外接口是第二宽带现场总线接口。利用本申请实施例提供的交换设备，可组成线性总线或环形总线的网络拓扑结构，将单个总线网络连接成为一个具有更远距离、更多节点的业务数据传输能力的宽带现场总线网络系统。
参见图3，本申请实施例提供的交换设备中还包括处理器。处理器可与ATB模块交互协作，实现不同的网络域之间的数据交换。在一个示例中，交换设备还可以提供模块ATB-3、模块ATB-4等多个ATB模块。在第一宽带现场总线接口接收到报文时，根据所述交换设备的第一宽带现场总线接口收到的报文的目的地址，可确定目的地址对应节点所属的网络域；再根据目的地址对应节点所属的网络域，确定目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口；通过第二宽带现场总线接口，将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
本申请实施例可将独立的多个宽带现场总线网络作为网络域，通过交换设备能够将独立的多个网络域关联起来，使得用户可以在获得宽带现场总线原有的高带宽高实时性等性能优势同时，能够基于宽带现场总线获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力，增强业务处理功能。
在一种实施方式中，所述处理器用于确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：所述处理器用于根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
具体地，在各个ATB模块中的宽带现场总线接口接收到报文时，可根据报文进行源地址学习，根据学习结果生成转发指定域的通道资源分配表。该分配表中包括网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系，利用该分配表可实现不同的网络域之间的数据交换。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；
所述交换设备包括两个宽带现场总线接口，其中的一个接口用于连接所述骨干域，另外一个接口用于连接骨干域或分支域。
本申请实施例的交换设备将不同的网络域连接，构成宽带现场总线网络系统。该网络系统中的网络域可包括骨干域和分支域。骨干域的两个端点可以分别连接一个宽带现场总线接口；分支域的一端可以通过宽带现场总线接口连接到骨干域上，另一端可以连接终端电阻。本申请实施例的交换设备可以包括两个ATB模块，每个ATB模块提供一个宽带现场总线接口。在一种情况下，交换设备提供的两个宽带现场总线接口分别连接于不同的骨干域。在另一种情况下，交换设备提供的两个宽带现场总线接口，其中的一个连接于骨干域，另一个连接于分支域。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；
所述交换设备包括三个宽带现场总线接口，其中的两个接口用于连接所述骨干域，另外一个接口用于连接分支域。
图4为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的示意图。在图4的示例中，多域数据交换设备可至少包含1个电源接口，用于获取外部电源输入；以及，多域数据交换设备可提供3个宽带现场总线接口，用于连接不同的宽带现场总线的网络域。
图5为基于本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备构成的宽带现场总线网络系统示意图。在图5的示例中，每个交换设备(AUTBUS Zone Switch)可提供三个宽带现场总线接口，其中的两个接口用于连接所述骨干域，另外一个接口用于连接分支域。在宽带现场总线网络系统中，其所有骨干域上的节点构成了宽带现场总线网络主链路。在由骨干域构成的宽带现场总线网络中，通过交换设备可以接入一个分支域，且分支域所在链路不支持再接入交换设备。
基于本申请实施例提供的多域数据交换设备构成的宽带现场总线网络系统，可增强宽带现场总线的工程化应用能力，使得用户可以在获得宽带现场总线的高带宽高实时性等性能优势同时，能基于宽带现场总线获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力，而且在工程施工时可以不受分支长度的限制，能够扩展更多业务节点，增强业务功能。
基于多域数据交换设备，用户可以更灵活的部署宽带现场总线网络。可将多域数据交换设备中的ATB模块作为网络节点，对网络节点进行地址扩展等简单配置。通过对多域数据交换设备的简单配置，能将原本独立的多个宽带现场总线网络通过多域数据交换设备关联起来，从而可以为用户提供跨网络域的业务数据传输，同时增大了网络传输距离，为不同网络域用户提供了远距离端到端和端到多端的通信解决方案。
在一种实施方式中，所述交换设备还包括与所述处理器耦合的存储器，存储有所述转发指定域的通道资源分配表；所述通道资源分配表中存储有网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系。
在一种实施方式中，所述存储器包括与所述处理器耦合的三态内容寻址存储器。
在一种实施方式中，所述交换设备还包括快闪存储器，用于存储日志和/或所述三态内容寻址存储器的配置项。
其中，三态内容寻址存储器(TCAM)的配置项可包括TCAM表项大小、表项内容及格式的信息。上述配置项信息可存储于Flash中。在系统初始化阶段可基于上述配置项信息完成TCAM的初始化。
图6为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的硬件框图。如图6所示。多域数据交换设备可包括以下硬件：
ATB-A/B/C：宽带现场总线模块；
CPU：中央处理器；
RAM：随机存储器；
Flash：存储器；
TCAM：三态内容寻址寄存器。
在图6的示例中，多域数据交换设备中的各个硬件具有如下特征：
1、该设备可以包括3个宽带总线模块。其中每个模块包含1个宽带现场总线接口；
2、ATB-A和ATB-C为可连接两个骨干域的模块，ATB-B为可连接分支域的模块；
3、宽带总线模块ATB-A、ATB-B和ATB-C均可以作为对应域的管理节点或终端节点；
4、宽带总线模块ATB-A、ATB-B和ATB-C可以被用户设置为仅做数据交换转发，不做应用业务处理；CPU可作为能力弱化的A CPU(应用CPU)使用；
5、宽带总线模块ATB-A、ATB-B和ATB-C均提供根据报文数据链路层地址快速查表转发功能；例如可利用SOC(System on Chip，系统级芯片)进行查表快速转发；
6、该设备可包括TCAM表项，可实现快速查表；例如可查找容量为4K的转发表项，以及查找转发指定域的通道资源分配表；
7、该设备可包括计算资源和表项处理的CPU处理器；
8、该设备可包括片上系统运行的RAM空间，例如RAM空间容量可以为2M；
9、该设备可包括用于存储日志和TCAM配置项相关的Flash(闪存)。
在一种实施方式中，所述处理器用于确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：所述处理器用于根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
参见图7，多域数据交换设备的处理器执行的数据转发流程可以包括以下步骤：
步骤S110，根据所述交换设备的第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域；
步骤S120，根据所述目的地址对应节点所属的网络域，查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口；
步骤S130，通过所述第二宽带现场总线接口，将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
参见图3至图7，本申请实施例提供的交换设备可提供至少两个宽带现场总线接口，用于连接不同的宽带现场总线网络域。通过交换设备将多个网络域连接，构成宽带现场总线网络系统。在宽带现场总线网络系统中，可对各个节点进行宽带现场总线地址扩展。现有技术的宽带现场总线在DLL层(Data Link Layer，数据链路层)采用8bit地址。本申请实施例中，为实现宽带现场总线多域数据交换转发，同时增强宽带现场总线骨干域和分支域中网络节点的寻址能力，对宽带现场总线设备节点数据链路层地址扩展为16bits。其定义如图8所示，地址扩展包括：
1)域ID(Zone ID，域标识)：4bits，表示节点所在的骨干域ID或分支域ID，默认值为0；
2)节点ID(Node ID，节点标识)：12bits，与宽带现场总线数据链路层定义的NodeID值意义一致。相比于现有技术，扩大了地址范围。广播地址为0xFFF。组播地址保持低8位的范围不变，即组播地址增加为256个，包括：0x0ED～0x0FD，0x1ED～0x1FD，……，0xFED～0xFFD，其他地址均为单播地址。其中，“0x”表示十六进制数的前缀。组播地址低8位的范围保持在ED到FD之间。
基于交换设备组成的宽带现场总线网络系统中的所有节点，可被分配一个包含Zone ID的新地址，同时可保存本节点所属的域ID。
基于交换设备组成的宽带现场总线网络中，除了交换设备之外的网络设备仅处理本节点本域内的转发报文。也就是说，对于目的地址中域ID与本节点所属域ID不匹配的报文，除了交换设备之外的网络设备对其不处理或直接丢弃。对于目的地址不是本域的数据报文，只能被交换设备处理，并根据目的地址转发至确定的第二宽带现场总线接口，以实现跨域转发。
在交换设备的TCAM中存在基于ZoneID+NodeID的转发表项，用于存储宽带现场总线网络系统中节点的扩展地址。
本申请实施例中，在各个ATB模块中的宽带现场总线接口接收到报文时，可根据报文进行源地址学习，根据学习结果生成转发指定域的通道资源分配表。该分配表中包括网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系，利用该分配表可实现不同的网络域之间的数据交换。
在一种实施方式中，所述根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址的网络域标识，查找所述网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
参见图3至图8，在步骤S110中，在第一宽带现场总线接口接收到报文时，可对报文进行解析，得到该报文的目的地址。目的地址包括域ID和节点ID。根据目的地址中的域ID，可确定目的地址对应节点所属的网络域。在步骤S120中，再根据目的地址对应节点所属的网络域，查找预先生成的转发指定域的通道资源分配表。该表中包括转发至指定域的在指定宽带总线模块的通道资源。根据转发至指定域的在指定宽带总线模块，可确定目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。在步骤S130中，基于第二宽带现场总线接口将报文转发给目的地址对应节点所属的网络域。
本申请实施例可将独立的多个宽带现场总线网络作为网络域，通过交换设备将独立的多个网络域关联起来。通过查找预先生成的转发指定域的通道资源分配表，确定目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，实现不同的网络域之间的数据交换，为用户提供跨网络域的业务数据传输，可获得更远距离、更多节点的传输能力。
宽带现场总线网络系统中各个节点的Node ID地址的分配方式，可遵循现有宽带现场总线Node ID分配原则不变。对于域ID，可支持静态分配方式和动态分配方式。
在静态分配的实施方式中，多域数据交换设备的处理器执行的分配流程可包括：
在构建宽带现场总线网络时，预先为分别属于各个网络域的节点分配对应所属的网络域标识。
在静态分配方式中，用户在构建网络前对确定的域中的节点分配确定的域ID，并确保构建指定宽带现场总线的各个域ID互不冲突。
在动态分配的实施方式中，多域数据交换设备的处理器执行的分配流程可包括：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，分配对应所属的网络域标识；
通过域广播，将所述分配的网络域标识发送给宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
在动态分配方式中，各个网络节点对应所属的网络域标识不是预先分配的，而是在交换设备每次启动时动态分配的。在交换设备A启动时，可以根据交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为各个宽带现场总线接口分配网络域标识。例如，MAC地址越小，则对应的域ID越大。动态分配方式可能出现的问题在于，分配的网络域标识可能与现有标识发生域冲突。为了解决冲突的问题，交换设备A通过域广播将分配的网络域标识作为通告信息，发送给宽带现场总线网络中的其他所有交换设备。如果有域冲突发生，即交换设备B收到通告消息后，发现通告信息中交换设备A分配的网络域标识，与本设备中的宽带现场总线接口的网络域标识发生了冲突。在这种情况下，交换设备A和交换设备B可根据设定策略协商，对分配的网络域标识进行竞争确认。
本申请实施例中的节点在被分配扩展后的包括网络域标识的地址后，可以基于交换设备实现跨域数据交换，使得用户可以在获得宽带现场总线原有的高带宽高实时性等性能优势同时，基于网络域分配能够获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力，增强业务处理功能。在一种实施方式中，所述处理器还用于：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，生成转发指定域的通道资源分配表，并将所述转发指定域的通道资源分配表存储在所述存储器中。
如图9所示，在一种实施方式中，多域数据交换设备的一实施例的地址学习流程包括：
步骤S210，对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；
步骤S220，根据所述源地址对应节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
步骤S230，根据所述对应关系生成转发表项；
步骤S240，基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
本申请实施例中，交换设备会对所有转发报文的源地址进行学习，进一步可以根据地址确认该地址对应节点所属的网络域，以及确定源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口。再根据网络域和转发出口的对应关系，生成转发表项。根据转发表项，进一步实现基于扩展后的宽带现场总线地址的转发。
在一种实施方式中，所述转发表项中还包括表项有效性计数；所述表项有效性计数用于：控制对应表项在连续预设第一阈值的周期内未被命中的情况下，删除该表项。
在一种实施方式中，所述转发表项和所述转发指定域的通道资源分配表中还包括通道标识；所述通道标识用于指示转发报文分配的通道资源。
交换设备基于地址学习形成的快速转发表项如图10所示。在一个示例中，该表项规模为4K，表项字段说明如下：
1)State(状态)：表项状态。0x1为有效，0x0为老化待删除表项。
2)Count(计数)：表项有效性技术。如果表项被源匹配命中则对应Count计数加1，且最大值为0xF。在用户设定老化周期内，该计数会被减1。当该计数为0时，则表示表项应被删除。设第一阈值为16，则对应表项如果在连续16个老化周期内未被命中，则该表项会被删除。Count字段可以保证表项信息的实时有效性。
3)Zone ID：学习到的节点地址中对应的Zone ID。
4)Node ID：学习到的节点地址中对应的Node ID。
5)ATB ID：收到并处理源地址为“ZoneID+NodeID”的报文的宽带现场总线模块号，即该报文是从宽带总线模块ATB ID上的宽带总线端口收取的。对于提供3个宽带现场总线接口的交换设备，该字段取值范围可以为0～2，分别对应交换设备上的3个宽带现场总线模块。
6)Channel ID(通道ID，通道标识)：是基于交换设备ATB ID指定的宽带总线模块上，可以将数据转发至该节点地址的通道号。可基于转发表项中的以上字段内容，生成转发指定域的通道资源分配表。在交换设备进行报文转发时，默认情况该通道ID是基于“ZoneID+ATBID”从转发指定域的通道资源分配表中查询获取到的主通道ID。转发指定域的通道资源分配表如图11所示。
在一种实施方式中，所述宽带总线模块配置有为转发数据分配的通道资源，所述转发数据包括广播数据和/或业务数据。
参见图11，交换设备上保存了转发至指定域(Zone ID)时，在指定宽带总线模块(ATB ID)上存在通道资源。通常主通道号和次通道号为该宽带总线模块的默认广播通道，同时主通道号可以为用户根据需要转发业务数据分配的通道资源。
与转发表项相比较，转发指定域的通道资源分配表中没有记录Node ID，因此，该通道资源分配表的数据量更小，查询效率更高。
在一种实施方式中，所述宽带总线模块为所属网络域的管理节点；所述管理节点用于：
将本节点上线的通告报文发送至宽带现场总线中除本节点所在网络域之外的其他所有网络域；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
在一种实施方式中，所述宽带总线模块为所属网络域的终端节点；所述终端节点用于：
根据用户确认的跨域交互的指示信息，对来自其他节点的上线的通告报文进行处理；其中，在所述指示信息设置为不进行跨域交互的情况下，不处理所述通告报文；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
本申请实施例中，在同一个网络域内的网络设备的自动发现过程可以与现有的宽带现场总线的自动发现过程处理方式一致。在涉及不同网络域的基于交换设备构建的宽带现场总线网络系统中，任意节点接入该网络时，被其他网络域发现和识别的过程如下：
1)任意域中任意节点上线后根据网络域内系统广播确认的域ID，发送节点上线通告报文。
2)在本网络域中，管理节点确认该节点上线流程方式与现有的宽带总线处理方式一致。同时本网络域管理节点将该节点上线的通告报文发送至其他所有网络域，可基于图11所示转发通道发送该通告报文至其他网络域。
3)对于其他网络域的节点，用户程序确认与新上线节点无业务数据交互，则可以忽略该通告报文。例如，如果用户程序只需要在其所在的本网络域内部进行数据交互，不需要与其他网络域进行数据交互，或者出于安全因素考虑而不与其他网络域进行数据交互，则可以忽略该通告报文。是否进行跨域交互可以由用户设置决定。
4)对于交换设备上的宽带现场总线模块，可基于该通告报文刷新图10所示转发表项。
对于宽带现场总线网络系统中的节点，该节点无论是否被分配扩展后的包括域ID的地址，均可以在其所在的本网络域内部按照现有的宽带现场总线当前协议处理方式完成节点地址分配和确认，可在此基础上实现域内数据交换。节点在被分配扩展后的包括域ID的地址后，可以基于交换设备实现跨域数据交换。
图12为基于本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备构成的宽带现场总线网络系统示意图。图12所示的示例为3个骨干域和2个分支域通过3个交换设备构建的宽带现场总线网络系统。其中，3个骨干域为：骨干域0、骨干域1和骨干域3；2个分支域为：分支域2和分支域4；3个交换设备为：AUTBUS Zone Switch1、AUTBUS Zone Switch 2、AUTBUS Zone Switch 3。交换设备中的每个ATB模块都被分配一个扩展地址。例如，AUTBUSZone Switch 1中的ATB-3模块的扩展地址为AUTBUS 0/1，其中，“0”为域ID，“1”为节点ID。参见图12，对应域0、域3和域4部分节点扩展地址说明如表1所示：
表1节点扩展地址
| 所属域ID | 节点名称 | 节点扩展地址 | 是否管理节点 |
| 0 | AUTBUS 0/1 | 0x0001 | 是 |
| 0 | AUTBUS 0/2 | 0x0002 | |
| 0 | AUTBUS 0/N | …… | |
| 0 | AUTBUS 0/M | …… | |
| 3 | AUTBUS 3/1 | 0x3001 | 是 |
| 3 | AUTBUS 3/2 | 0x3002 | |
| 4 | AUTBUS 4/1 | 0x4001 | 是 |
| 4 | AUTBUS 4/2 | 0x4002 | |
| 4 | AUTBUS 4/N | … | |
| 4 | AUTBUS 4/M | … |
图13为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据转发示意图。如图13所示，AUTBUS 0/2将业务数据转发至目的节点AUTBUS3/2的过程如下：
1)在节点AUTBUS 0/2，根据目的节点AUTBUS3/2扩展地址，确定此报文为跨域转发，则将此报文发送给交换设备以实现跨域数据交换。可基于为跨域转发生成的指定通道将此报文发送至AUTBUS 0/M处理。或者，如果没有分配从AUTBUS 0/2到AUTBUS 0/M的通道，则可利用广播通道发送此报文。在广播发送的情况下，各个交换设备均可收到此报文。AUTBUS 0/M收到此报文后，通过查表命中，可将此报文转发到目的节点所在的网络域。其他交换设备收到此报文后，如果查表没有命中，可以忽略此报文。节点AUTBUS 0/2和节点AUTBUS 0/M都属于骨干域0的节点。从AUTBUS 0/2到AUTBUS 0/M属于域内转发，可采用现有域内转发的方式，在此不再赘述。
2)在节点AUTBUS 0/M，查询转发指定域的通道资源分配表，查表命中，确认基于ATB3端口指定通道转发，即通过节点AUTBUS 1/1转发此报文。节点AUTBUS0/M和节点AUTBUS1/1分别属于骨干域0和骨干域1的节点。从AUTBUS 0/M到AUTBUS 1/1，将此报文从骨干域0转发到骨干域1，实现了跨域数据交换。
3)在节点AUTBUS 1/1，ATB3根据匹配结果，基于指定通道将报文转发至AUTBUS 1/M。
4)在节点AUTBUS 1/M，查询转发指定域的通道资源分配表，查表命中，匹配表项从ATB3的既定通道转发出去，即通过节点AUTBUS3/1将此报文转发给目的节点AUTBUS3/2。从AUTBUS 1/M到AUTBUS3/1，将此报文从骨干域1转发到骨干域3，实现了跨域数据交换，并将此报文转发到目的节点所在的网络域。
5)在目的节点AUTBUS 3/2，收到业务报文后可转业务模块继续处理。
图14为本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备的一实施例的数据组播示意图。如图14所示，节点AUTBUS4/1发送组播数据，且对应组播组成员包括节点AUTBUS0/2和节点AUTBUS3/2。从节点AUTBUS4/1到节点AUTBUS0/2、以及从节点AUTBUS4/1到节点AUTBUS3/2的跨域数据交换过程可参见图13中数据转发过程的相关描述，在此不再赘述。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
以上各个示例中，AUTBUS 0/2将业务数据转发至目的节点AUTBUS3/2，是将数据从骨干域中的节点转发到另一个骨干域中的节点。节点AUTBUS4/1发送组播数据，且对应组播组成员包括节点AUTBUS0/2和节点AUTBUS3/2，即从节点AUTBUS4/1到节点AUTBUS0/2、以及从节点AUTBUS4/1到节点AUTBUS3/2，是将数据从分支域中的节点转发到骨干域中的节点。本申请实施例实现的跨域转发过程中，来自骨干域的报文，根据目的地址可以转发到骨干域，也可以转发到分支域；同样，来自分支域的报文，也可以根据目的地址转发到骨干域或分支域。基于宽带现场总线能够获得更远距离、更多节点的业务数据传输能力，增强业务处理功能。
参见图5，本申请还提供了一种宽带现场总线网络系统，所述宽带现场总线的网络域包括构成网络主链路的至少一个骨干域；所述网络系统中包括交换设备，用于连接宽带现场总线的不同的网络域，并在不同的网络域之间进行数据交换。
其中，上述网络系统中包括的交换设备，可以参见本申请实施例提供的宽带现场总线的多域数据交换设备中的描述，或者参见发明内容中的描述，此处不再一一赘述。
利用本申请实施例提供的交换设备，可组成线性总线或环形总线的网络拓扑结构，将单个总线网络连接成为一个具有更远距离、更多节点的业务数据传输能力的宽带现场总线网络系统。关于该系统的有益效果或解决的技术问题，可以参见关于交换设备中的相关描述，或者参见发明内容中的描述，此处不再一一赘述。
在一种实施方式中，所述交换设备包括处理器和与所述处理器耦合的宽带总线模块，所述宽带总线模块包括至少两个宽带现场总线接口；
所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
在一种实施方式中，所述骨干域的数量小于等于预设第一数值。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域还包括分支域；所述分支域通过所述交换设备接入到所述宽带现场总线的主链路上。
在一种实施方式中，所述骨干域和所述分支域的数量满足以下条件的至少之一：
所述分支域的数量小于等于预设第二数值；
所述骨干域和所述分支域的数量的和小于等于预设第三数值；
所述骨干域的数量大于等于所述分支域的数量。
如图5所示的宽带现场总线网络系统由X个骨干域和Y个分支域构成。在一个示例中，第一数值和第三数值可设置为16，第二数值可设置为8。考虑宽带现场总线的实际通信能力，以及实际应用环境中对通信距离的要求，基于交换设备的宽带现场总线网络系统中，骨干域和分支域的数目最大为16个，即对于X和Y应满足如下关系：
1)X+Y≤16；
2)Y≤X；
3)1≤X≤16；
4)0≤Y≤8。
本申请还提供了相应的一种宽带现场总线的多域数据交换方法的实施例。该方法应用于宽带现场总线的多域数据交换设备。关于该方法的有益效果或解决的技术问题，可以参见上述交换设备及宽带现场总线网络系统中的描述，或者参见发明内容中的描述，此处不再一一赘述。
在宽带现场总线的多域数据交换方法的实施例中，所述交换设备包括至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
在一种实施方式中，所述确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；其中，所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口是接收所述报文的宽带现场总线接口；
根据所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
根据所述对应关系生成转发表项；
基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为所述宽带现场总线接口所属的网络节点分配对应所属的网络域标识；其中，所述宽带现场总线包括至少两个网络域，所述网络域标识用于标识网络节点在所述宽带现场总线中所属的网络域；
通过域广播的第一指定通道发送通告信息，将所述分配的网络域标识发送给所述宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
参见图3，本申请还提供了相应的一种宽带现场总线的多域数据交换装置的实施例。该装置设置于交换设备。关于该装置的有益效果或解决的技术问题，可以参见与各装置分别对应的方法中的描述，或者参见发明内容中的描述，此处不再一一赘述。
在该宽带现场总线的多域数据交换装置的实施例中，所述交换设备包括至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
参见图3，所述装置包括处理器，所述处理器用于：根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
在一种实施方式中，所述处理器用于：
根据所述目的地址查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
在一种实施方式中，所述处理器用于：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；其中，所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口是接收所述报文的宽带现场总线接口；
根据所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
根据所述对应关系生成转发表项；
基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
在一种实施方式中，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
在一种实施方式中，所述处理器用于：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为所述宽带现场总线接口所属的网络节点分配对应所属的网络域标识；其中，所述宽带现场总线包括至少两个网络域，所述网络域标识用于标识网络节点在所述宽带现场总线中所属的网络域；
通过域广播的第一指定通道发送通告信息，将所述分配的网络域标识发送给所述宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
图15是本申请实施例提供的一种计算设备900的结构性示意性图。该计算设备900包括：处理器910、存储器920、通信接口930。
应理解，图15中所示的计算设备900中的通信接口930可以用于与其他设备之间进行通信。
其中，该处理器910可以与存储器920连接。该存储器920可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器920可以是处理器910内部的存储单元，也可以是与处理器910独立的外部存储单元，还可以是包括处理器910内部的存储单元和与处理器910独立的外部存储单元的部件。
可选的，计算设备900还可以包括总线。其中，存储器920、通信接口930可以通过总线与处理器910连接。总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
应理解，在本申请实施例中，该处理器910可以采用中央处理器(centralprocessing unit，CPU)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(Application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门矩阵(field programmable gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器910采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。
该存储器920可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器910提供指令和数据。处理器910的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器910还可以存储设备类型的信息。
在计算设备900运行时，所述处理器910执行所述存储器920中的计算机执行指令执行上述方法的操作步骤。
应理解，根据本申请实施例的计算设备900可以对应于执行根据本申请各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备900中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行一种多样化问题生成方法，该方法包括上述各个实施例所描述的方案中的至少之一。
本申请实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。
Claims (17)
1.一种宽带现场总线的多域数据交换设备，其特征在于，包括处理器和与所述处理器耦合的至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；
所述宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
2.根据权利要求1所述的交换设备，其特征在于，所述交换设备还包括与所述处理器耦合的存储器，存储有所述转发指定域的通道资源分配表；所述通道资源分配表中存储有网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系。
3.根据权利要求1所述的交换设备，其特征在于，所述宽带总线模块配置有为转发数据分配的通道资源，所述转发数据包括广播数据和/或业务数据。
4.根据权利要求2所述的交换设备，其特征在于，所述处理器还用于：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，生成转发指定域的通道资源分配表，并将所述转发指定域的通道资源分配表存储在所述存储器中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的交换设备，其特征在于，所述宽带总线模块为所属网络域的管理节点；所述管理节点用于：
将本节点上线的通告报文发送至宽带现场总线中除本节点所在网络域之外的其他所有网络域；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的交换设备，其特征在于，所述宽带总线模块为所属网络域的终端节点；所述终端节点用于：
根据用户确认的跨域交互的指示信息，对来自其他节点的上线的通告报文进行处理；其中，在所述指示信息设置为不进行跨域交互的情况下，不处理所述通告报文；
基于所述通告报文生成转发指定域的通道资源分配表。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的交换设备，其特征在于，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；
所述交换设备包括三个宽带现场总线接口，其中的两个接口用于连接所述骨干域，另外一个接口用于连接所述分支域。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的交换设备，其特征在于，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
9.根据权利要求2所述的交换设备，其特征在于，所述处理器用于确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：所述处理器用于根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
10.根据权利要求9所述的交换设备，其特征在于，所述根据所述目的地址在所述存储器中查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址的网络域标识，查找所述网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
11.一种宽带现场总线网络系统，其特征在于，所述宽带现场总线的网络域包括构成网络主链路的至少一个骨干域；所述网络系统中包括交换设备，用于连接宽带现场总线的不同的网络域，并在不同的网络域之间进行数据交换。
12.根据权利要求11所述的网络系统，其特征在于，所述交换设备包括处理器和与所述处理器耦合的宽带总线模块，所述宽带总线模块包括至少两个宽带现场总线接口；
所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
所述处理器用于根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
13.一种宽带现场总线的多域数据交换方法，其特征在于，应用于宽带现场总线的多域数据交换设备，所述交换设备包括至少两个宽带总线模块，所述宽带总线模块包括宽带现场总线接口；所述至少两个宽带现场总线接口包括第一宽带现场总线接口和第二宽带现场总线接口，用于连接宽带现场总线的不同的网络域；
根据第一宽带现场总线接口接收到的报文的目的地址，确定所述目的地址对应节点所属的网络域，以及确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，并通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发给所述目的地址对应节点所属的网络域。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口，包括：
根据所述目的地址查找转发指定域的通道资源分配表，确定所述目的地址对应的进行转发的第二宽带现场总线接口。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述交换设备的各个宽带现场总线接口接收到的报文的源地址进行学习，确定所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及，确定所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口；其中，所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口是接收所述报文的宽带现场总线接口；
根据所述源地址对应网络节点所属的网络域，以及所述源地址对应的进行转发的宽带现场总线接口，建立网络域与进行转发的宽带现场总线接口的对应关系；
根据所述对应关系生成转发表项；
基于所述转发表项，生成所述转发指定域的通道资源分配表。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述宽带现场总线的网络域包括骨干域和分支域；所述交换设备转发报文的过程包括：
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述骨干域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述骨干域；或者，
利用所述第一宽带现场总线接口接收来自所述分支域的报文，并根据目的地址通过所述第二宽带现场总线接口将所述报文转发到所述分支域。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述交换设备启动时，根据所述交换设备的各个宽带现场总线接口的MAC地址，为所述宽带现场总线接口所属的网络节点分配对应所属的网络域标识；其中，所述宽带现场总线包括至少两个网络域，所述网络域标识用于标识网络节点在所述宽带现场总线中所属的网络域；
通过域广播的第一指定通道发送通告信息，将所述分配的网络域标识发送给所述宽带现场总线网络中的所有交换设备，以对所述分配的网络域标识进行竞争确认。
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