CN117461293A - 一种用于确定网络用户的链位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在以太网中确定网络用户(21.1‑21.4)的链位置的方法，其中网络用户(21.1‑21.4)在菊花链中彼此连接，并且菊花链在其两端分别与以太网网关(1)的一个端口(11a‑16a、11b‑16b)耦连。所述方法具有以下步骤：(a)停用所述以太网网关(1)的两个端口(11a‑16a、11b‑16b)之一；(b)记录所述网络用户(21.1‑21.4)之一的状态报告，该状态报告涉及相关的网络用户(21.1‑21.4)的未连接的端口(22.1a‑22.4a、22.1b‑22.4b)；(c)从所述相关的网络用户(21.1‑21.4)的状态报告中提取至少一个识别号，并将第一链位置分配给该识别号；(d)停用所述相关的网络用户(21.1‑21.4)的另一个端口(22.1a‑22.4a、22.1b‑22.4b)；和(e)重复步骤(b)至(d)，直到所有网络用户(21.1‑21.4)都已被记录了其识别号，并且在步骤(c)的重复中分配后续的链位置。本发明还涉及一种农业设备的系统，特别是挤奶位，其被设置来执行该方法。

Description

一种用于确定网络用户的链位置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在以太网中确定网络用户的链位置的方法，其中网络用户在菊花链中彼此连接，并且所述菊花链在其两端上分别与以太网网关的一个端口耦连。本发明还涉及一种具有网络用户的农业设备的系统，其适合于执行所述方法。

背景技术

传统上，星形拓扑经常用在以太网中，其中多个网络用户以星形分别与网关的一个端口连接。在此拓扑中，可以简单地查询网络用户的标识符的分配关系，例如分配给其的IP(Internet Protocol)地址，或固有地分配给其的MAC(Media Access Control)地址，以及网络用户所耦连的端口(接头)。如果在一个设备中存在多个类似的网络用户，则这种查询例如是重要的。

农业设备，例如挤奶站，通常具有多个这种最初类似的网络用户。挤奶站的一个示例是挤奶转盘，在挤奶转盘上可以设有大量类似的挤奶位，这些挤奶位沿着挤奶转盘的圆周布置，并且其控制装置设置有以太网接头用于监视和/或控制。每个挤奶位都循环分配有一个位置号。如果根据布线图已知在星形拓扑中位置号和网关的端口之间的分配关系，则可以简单地对于每个位置确定识别号，例如IP地址和/或MAC地址。

除了星形拓扑之外，在以太网中也使用菊花链拓扑。适合这种情况的网络用户具有两个以太网端口，其通过这些以太网端口分别与其邻居耦连，或者在链的端部分别与网关的一个端口耦连。如此形成的环结构提供了这样的优点，即在网络用户之间可能更简单的布线以及一定冗余，因为至少一个连接中断可以由此得到补偿，即网络用户可以从不同侧达到。

菊花链拓扑还可以用在农业设备中，例如上述的挤奶转盘或其他挤奶站，即挤奶位的系统，特别是用于减少布线量。

对于菊花链拓扑，还可以简单地记录网络用户的识别号列表，例如IP地址和/或MAC地址列表，但是不再具有关于哪个网络用户处在菊花链内哪个位置上的信息。相应地，不再能够简单地创建在挤奶转盘上的位置号与识别号之间的分配关系。

相反，在安装期间，必须在网络用户上本地读取或通过直接连接的服务计算机确定网络用户的识别号，然后必须将识别号在分配关系表中分配给位置号。如果可以自动检测哪个网络用户在菊花链中占据哪个位置，则可以简化此过程。在这种情况下，又可以由已知的布线图确定具有位置号与网络用户的分配关系的相应表格。

发明内容

因此，本发明的一个任务是，提供一种用于在以太网菊花链拓扑内确定网络用户的链位置的方法。另一任务是，提供一种具有多个网络用户的农业系统，利用该农业系统可以执行所述方法。

该任务通过具有相应独立权利要求的特征的方法或农业设备来解决。有利的方案和进一步变型是从属权利要求的主题。

根据开头提到的类型的根据本发明的方法的特征在于以下步骤：在第一步骤(a)中，以太网网关的两个端口之一被停用，并接着在步骤(b)中，记录来自网络用户之一的涉及未连接的端口的状态报告。在步骤(c)中，从所述状态报告提取相关的网络用户的识别号并将其分配给第一链位置。在步骤(d)中，然后停用所述相关的网络用户的另一端口。接着重复步骤(b)至(d)，直到所有网络用户都已被记录了其标识符，其中在步骤(c)的重复中，分配随后的、特别是升序或降序的链位置。

为了在以太网菊花链拓扑中能够补偿网络线路的故障，网络用户能够识别出未与另一个网络用户的活动端口相连接的端口，并报告给交换机。在根据本发明的方法中，网络用户还被设置用于根据询问将端口停用。根据本发明的方法然后使用这些可能性，以便能够通过有针对性地停用端口来查询网络用户在菊花链内的位置信息。连续地从一端起直至另一端通过停用端口并由此使网络用户“隐形”看起来缩短了链，并且可以辨识出分别在链端部的网络用户。由于只是暂时进行端口停用，因此在记录所有网络用户之后可以再次激活整个链，然后再次准备好进行常规的网络运行。

网关和网络用户首先直接参与执行所述方法。所述方法可以由网关本身的控制器来协调，例如根据上级控制器或服务计算机的请求，所述服务计算机通过网络与所述网关的连接。不言而喻，上级控制器或服务计算机可以通过局域网或互联网连接到网关。所述方法还可以通过网关外部的单元来协调，例如上级控制器或服务计算机。

在一种有利的方案中，例如通过网络用户在端口停用之后启动定时器，在定时器到期之后再次激活端口，则可以通过网络用户本身在端口停用后的预定时间之后取消网络用户的端口的所述停用。

在另一方案中可以规定，当网络用户检测到在其另一端口处再次存在与另一网络用户或所述以太网网关的连接时，网络用户直接终止端口的所述停用。在这种情况下，通过将以太网网关的先前停用的端口再次激活，整个菊花链可以连续地并且无需等待时间地通过单个计时器到期再次激活。

在所述方法的另一有利方案中可以规定，步骤(b)和/或(d)中的动作由相关的网络用户自主地执行。备选地，也可以根据网关或外部连接到网关的单元的请求由网络用户来执行步骤(b)中的状态报告和/或步骤(d)中的端口的所述停用。

作为所述方法的结果，可以例如由太网网关或外部单元创建表格，该表格基于最初停用的端口明确地描述网络用户的识别号，例如IP地址和/或MAC地址，及其在菊花链中的位置。利用给定的系统布线图，于是可以将网络用户的识别号明确地分配给真实的网络用户。

根据本发明的具有农业设备的系统设置用于执行前述方法，其中所述农业设备分别具有至少一个网络接口，该网络接口作为网络用户与以太网菊花链拓扑中的网关连接。所述系统有利地具有多个类似的设备，并且例如是多个挤奶位的系统，特别是挤奶转盘。这具有与所述方法相关地描述的优点。

附图说明

下面借助附图利用实施例更详细地解释本发明。附图示出：

图1在以太网菊花链拓扑中网络用户和网关的布置示意图；

图2a-2e分别示出了在执行根据本发明的方法时在不同运行状态下的根据图1的布置示意图；

图3-4分别示出了在一个挤奶站中具有网络用户的多个挤奶位的系统的示意图；和

图5示出了在多个挤奶站中具有网络用户的多个挤奶位的系统的示意图。

具体实施方式

图1以示例的方式并以框图的形式示出了多个设备(此处例如为四个设备2.1-2.4)的系统，这些设备在菊花链拓扑中与网关1耦连。

网关1可以是例如以太网交换机，或能够将设备2.1-2.4的菊花链连接到上级网络的其他网络设备。网关1本身可以被设置为使得其协调下面描述的方法。在此，所述方法的实施可以由上级的并通过网络与网关1连接的单元、例如挤奶站的控制设备发起。也可以想象，所述方法是由所述上级单元自己协调的。

网关1具有两个端口(网络接头)11a、11b，其与菊花链的端部耦连。在菊花链本身中，设备2.1-2.4一个接一个地串联布置。设备2.1-2.4中的每一个都具有网络接口21.1-21.4，其如网关1那样提供两个端口，在图1中，第一端口的附图标记为22.1a-22.4a，第二端口的附图标记为22.1b-22.4b。具有符号“a”的端口通过网络连接3分别与其邻居的具有符号“b”的端口连接，从而产生图1中可见的环路系统。

在所示的系统中，例如设备2.1-2.4是挤奶站的挤奶位，其控制设备为了监视和/或控制目的具有所示的网络接头。

在连接所示的组件之后，每个网络用户21.1-21.4被配给一个IP地址，该IP地址在图1中用附图标记23.1-23.4来标识。此外，每个网络用户21.1-21.4具有固定地分配给其的MAC地址24.1-24.4，这也在图1中示出。在所述组件布线之后，于是在网关1中已知，存在多少网络用户21.1-21.4及其分别具有哪个IP地址23.1-23.4或MAC地址24.1-24.4。

然而，网关1或上级单元不知道的是，这些已识别的网络用户21.1-21.4以什么顺序位于菊花链内。

图1中作为示例给出的IP地址23.1-23.4例如表明，这些地址不是按照网络用户21.1-21.4在链内的布置顺序连续和升序地给出的，而是这种分配关系是相当随机的。

在图1所示系统的运行期间，通常有意识地在所形成的环路的一个位置处通过停用端口11a、b或22.1a、b-22.4a、b之一形成中断，使得每个网络用户21.1-21.4只能从一个方向到达，以防止数据冲突。例如，可以使用以太网中已知的RSTP(Rapid Spanning TreeProtocol(快速生成树协议))技术，这使得在运行期间自动创建网络的树状结构。如果网络连接3在运行过程中实际发生故障，或者上述端口11a、b或22.1a、b-22.4a、b之一功能不正常，则先前停用的端口会自动再次激活，因此在环路中的中断位置代表实际的故障位置。故障位置可以通过这种方式得到补偿。

下面参照图2a-2e解释根据本发明的用于检测网络用户在菊花链中的位置的方法。这些图分别在不同的方法步骤中在相关端口11a、b或22.1a、b-22.4a、b的不同状态中示出了在图1中已经示出的框图。

端口11a、b或22.1a、b-22.4a、b的状态由相应端口上的符号“0”、“1+”和“1-”表示。符号“0”表示停用端口。符号“1+”表示激活的端口，其表示该端口与相邻网络用户或网关的同样激活且功能正常的端口相连。符号“1-”表示激活的端口，其表示不存在与相邻网络用户的活动且功能正常的端口的连接。

在所述方法的准备步骤中，网关1本身或者上级单元可以通过网关1向菊花链发送命令，该命令指示该方法的开始，并且必要时将网络用户21.1-21.4置于初始化模式。作为响应，网络用户21.1-21.4确认接收并在此将其当前IP地址23.1-23.4和其MAC地址24.1-24.4发送回网关1或上级单元。如果尚未建立设备表(device table)，则现在通过保存网络用户21.1-21.4的数量以及IP地址23.1-23.4与MAC地址24.1-24.4的分配关系来完成此操作。

在第一方法步骤(a)中，网关1停用两个端口11a、11b中的一个，例如第一端口11a。这在图2a中通过在网关1的端口11a上的符号“0”显示。结果，网络用户21.1识别出其端口22.1b没有活动连接并将其状态设置为“1-”。在体系中的所有其他端口的状态均为“1+”。

在下一个方法步骤(b)中，已识别出其端口22.1b上的状态变化的网络用户2.1将该状态变化发送到网关1(或上级单元)，其由此获悉，具有网络用户21.1和与状态汇报一起传输的IP和MAC地址23.1和24.1的这个设备2.1是直接连接到端口11a上的设备，即在菊花链中具有位置号1的设备。网络用户21.1-21.4可以为此设置为，当其检测到其端口22.1a、b-22.4a、b之一的状态变化时,自主地向网关1或上级单元发送相应的状态汇报。备选地可以规定，网关1或上级单元向菊花链发送询问并请求网络用户21.1-21.4报告其端口22.1a、b-22.4a、b的状态。

在下一步骤(c)中，网络用户21.1停用先前还活动的端口22.1a。所得状态如图2b所示。所述停用可以根据网关1或上级单元的直接请求在到网络用户21.1的直接消息中实现，因为在接收到状态报告之后其IP地址23.1是已知的。备选地，网关1或上级单元可以向所有网络用户21.1-21.4发送请求，请求具有处于“1-”状态的端口的那些网络用户21.1-21.4停用其另一个端口。在发送这种请求时，网络用户21.1也会停用端口22.1a。作为进一步备选，还可以考虑的是，在处于初始化模式的网络用户21.1-21.4识别出具有状态“-1”的未连接端口并且与此相关的状态报告已经发出之后，处于初始化模式的网络用户21.1-21.4自动停用其另一端口。

在该步骤之后，重复步骤(b)，即停用的端口，现在是网络用户21.1的端口22.1a，被网络用户21.2识别。在图2b中，这可以通过在端口22.2b上设定状态“1-”识别出。然后，网络用户21.2将在端口22.2b上识别出连接中断的相应消息发送到网关1或上级单元，然后一起传输的IP地址23.2和一起传输的MAC地址24.2可以分配给网络用户21.2和在菊花链中的第二位置。再次，具有网络用户21.2的设备2.2被要求停用其另一个端口，即端口22.2a，或者自主地停用其另一个端口，这导致图2c中所示的状态。

然后重复步骤(b)和(c)，最终直至最后的直接在网关1上连接在端口11b上的设备2.4通过网络用户21.4也已停用其端口22.4a，这在端口11b上被网关1检测到。这在图2d中示出。由此，网关获悉，所有网络用户21.1-21.4，包括其在菊花链中的位置，都已被识别。网关1或上级单元由此完成了具有菊花链内的位置(也称为“链位置”)的设备表。

检测方法以此步骤结束，接着菊花链可以再次置于正常网络运行的运行状态。例如，这可以通过设备2.1或其网络用户21.1将端口22.1a的状态从“停用”又置于“激活”来实现。为此例如可以在每个网络用户21.1-21.4中设有计时器，该计时器随着相应端口22.1a-22.4a停用而启动，其中在定时器到期之后取消端口停用。结果，与其相连的端口，在此方法状态下即网络用户21.2的端口22.2b，也识别到，其再次连接到活动的端口，并且同样将其状态置于“1+”。这在图2e中示出。

在设备2.2-2.4的计时器也到期后，整个菊花链由此可以再次使用。为了加速该方法，可以规定，当在其中一个端口上识别出活动连接时，另一个端口同样自动再次激活。在这种情况下，网络设备2.2直接从图2e所示的状态起(即在设备2.1的计时器到期并且端口22.1a再次激活之后)也激活其端口22.2a。以一种连锁反应形式，所述激活之后同样几乎直接延伸到网络设备2.3和2.4上。

在一种替代方案中，该连锁反应还可以通过激活端口11a由网关1直接触发，这将导致设备2.1以及随后的设备2.2-2.4也激活其停用的端口，即使在网络设备中没有设置到期的计时器。

以这种方式创建的设备表，其例如由网关1或上级单元所创建，现在可以由受益于位置分配关系或依赖于位置分配关系的任何应用进行使用。其也可以例如用于，指示DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机配置协议))服务器向单个设备2.1-2.4或其网络用户21.1-21.4分配期望的、预定的并且必要时反映位置号的IP地址。此外，可以自动地在网络中给IP地址通过DNS(Domain Name Service(域名服务))服务在使用该设备表的情况下分配名称，其同样取决于位置号或反映位置号。在设备2.1-2.4之间存在连接问题的情况下，也可以使用创建的表格，以具体指示哪些设备2.1-2.4之间存在问题，这简化了维修技术人员的故障排除。

图3示出了作为挤奶站系统的示例的挤奶转盘的框图或布线图，在其中可以使用所描述的方法。

多个设备2以菊花链的形式通过连接3相互连接，并连接到网关1的两个端口11a、11b。如图1中的示例，设备2分别具有一个带有两个端口的网络接口(对应于图1中的网络用户21.1-21.4)，出于清楚的原因这里未更详细地示出这两个端口。所示的挤奶转盘总共包括16个设备2。设备2对应于挤奶站系统的挤奶位，并且因此在下文中也被称为挤奶位2。

当执行上述方法时，可以从端口11a起沿着挤奶转盘检测挤奶位2，包括IP或MAC地址与单个挤奶位的分配关系。

假设连接到端口11a上的挤奶站2是挤奶转盘的“位置号1”，则在菊花链中每个挤奶位2的检测位置直接表示其在挤奶转盘中的位置号。当将“位置号1”分配给挤奶位2中的另一个时，相对于所确定的位置号在菊花链中形成相应的偏移。以简单的方式，根据本发明的方法可以自动检测单个挤奶位2的IP和/或MAC地址及其位置号。

图4示出了具有多个挤奶位2的类似的挤奶转盘，其区别于图3的实施例不是在一个菊花链中彼此连接，而是在三个单独的菊花链中。挤奶位在图4中被标识为设备组4、5和6，其中每个设备组4-6的挤奶位通过一个菊花链耦连。

设备组4具有长度为六个挤奶位2的菊花链，其在两个端口11a、11b上耦接到网关1上。用户组5包括三个挤奶位2，它们以一个菊花链的形式与两个端口12a、12b耦连。最后，第三设备组6包括七个挤奶位2，它们作为菊花链与网关1的端口13a、13b连接。

现在可以针对三个设备组4-6中的每一个，即菊花链中的每一个，单独地执行先前描述的用于确定IP和/或MAC地址与设备2在菊花链中的位置的分配关系的方法。从布线图可知，在所示的布线中，第二菊花链(设备组5)的第一个识别到的设备2连接到第一菊花链(设备组4)的最后一个设备。此外，第三菊花链(设备组6)的第一个设备连接到第二菊花链(设备组5)的最后一个设备。利用来自布线图的这些信息，可以组合用于单个菊花链的三个单独创建的设备表，并且可以将IP或MAC地址分配给挤奶转盘上的位置号。再次地，这里也仅需要指定涉及具有位置号1的挤奶位的分配关系。

需要注意，三个设备组4-6不一定必须如图4所示的示例中的情况那样彼此连接。这些组还可以以不同的方位和/或彼此交错地接线，然而，在分配到挤奶转盘上的实际的物理位置时，需要关于这些组如何相关的信息，以便循环分配升序的位置号。

最后，图5示出了挤奶位2的总共六个设备组4-9的系统，其在这种情况下没有分配给一个公共挤奶站，而是(如图3和图4的挤奶转盘那样)分配给六个不同的挤奶站。所有这些挤奶站或设备组4-9均由公共网关1进行操作。网关1为此具有十二个端口11a-16a和11b-16b，其分别成对地连接到菊花链之一。设备组4-9可以例如是挤奶位2的集群，其在组内也空间上彼此靠近地布置，使得分组以某种方式反映在一个农场上的空间定位。在图5的示例中，也可以彼此独立地对于组4-9中的每个组执行根据本发明的方法，以便检测在设备组4-9之一内以及在菊花链内的单个挤奶位2的位置。

附图标记列表

1 网关

11a 第一端口

11b 第二端口

12a-16a 另一个第一端口

12b-16b 另一个第二端口

2、2.1-2.4 设备(挤奶位)

21.1-21.4 网络用户

22.1a-22.4a 第一端口

22.1b-22.4b 第二端口

23.1-23.4 IP地址

24.1-24.4 MAC地址

3 网络连接

4-9 设备组(挤奶站)

Claims (12)

1.一种用于在以太网中确定网络用户(21.1-21.4)的链位置的方法，其中所述网络用户(21.1-21.4)在菊花链中彼此连接，并且所述菊花链在其两端分别与以太网网关(1)的一个端口(11a-16a，11b-16b)耦连，具有以下步骤：

(a)停用所述以太网网关(1)的两个端口(11a-16a、11b-16b)之一；

(b)记录所述网络用户(21.1-21.4)之一的状态报告，该状态报告涉及相关的网络用户(21.1-21.4)的未连接的端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)；

(c)从所述相关的网络用户(21.1-21.4)的状态报告中提取至少一个识别号，并将第一链位置分配给该识别号；

(d)停用所述相关的网络用户(21.1-21.4)的另一个端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)；和

(e)重复步骤(b)至(d)，直到所有网络用户(21.1-21.4)都已记录其识别号，其中在步骤(c)的重复中分配后续的链位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所确定的链位置与所述识别号一起记录在设备表中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述识别号是IP地址(23.1-23.4)和/或MAC地址(24.1-24.4)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中的所述状态报告在识别出所述未连接的端口之后自主地由所述相关的网络用户(21.1-21.4)发出。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中的所述状态报告根据请求由所述相关的网络用户(21.1-21.4)发出。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在识别出所述未连接的端口之后自主地由所述相关的网络用户(21.1-21.4)执行在步骤(d)中的所述另一端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)的停用。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在识别出所述未连接的端口之后根据请求由所述相关的网络用户(21.1-21.4)执行在步骤(d)中的所述另一端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)的停用。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在步骤(e)之后，所述网络用户(21.1-21.4)和/或网关(1)再次激活所述停用的端口(11a-16a、11b-16b、

22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述网络用户(21.1-21.4)自主地在停用后的预定时间之后再次激活所述端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，当所述网络用户(21.1-21.4)在所述端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)中的另一个上再次检测到连接时，所述网络用户(21.1-21.4)自主地再次激活所述端口(22.1a-22.4a、22.1b-22.4b)。

11.一种农业设备(2)的系统，所述农业设备分别具有至少一个网络接口，其作为网络用户(21.1-21.4)连接到以太网菊花链拓扑中的网关(1)，其特征在于，所述系统设置用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述设备(2)是挤奶位，特别是挤奶转盘。