CN1753385A - 冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
一种通信技术领域的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构。在现有数据总线的环形拓扑结构的每个节点增加了一个备份单元，在每个节点和备份单元中，分别设置三对收发器。当节点通过第一收发器相互连接时，构成主干链路，当每个备份单元通过第一收发器相互连接时，构成备份链路。每个节点或者备份单元通过第二收发器和相隔的节点或者备份单元连接，构成旁路链路。每个节点的第三收发器和相邻的备份单元连接，备份单元的第三收发器和相邻的节点互相连接，构成交叉链路。本发明可以保证当数据总线的单个节点或多个节点以及链路发生故障时，数据仍然不间断地传输，从而提高数据总线的可靠性。这种网络拓扑结构可以广泛应用于当前的各种数据总线中。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种通信技术领域的网络结构，具体是一种冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构。
背景技术
数据总线又称数据干线，是由总线通信控制装置、传输介质、网络拓扑结构和通信协议等构成的通信系统。随着航空航天运载器和车船等机动平台中电子设备的大量应用，基于总线技术的电子综合系统迅速发展起来。航空航天运载器和车船等机动平台中的总线网络既要通过信息的交联达到功能综合的目的，还要满足各个功能子系统的实时性要求。与一般意义的总线技术相比，它要求具有极高的可靠性。在航空航天运载器和车船等机动平台在工作中存在较强的机械振动和电磁干扰，温度、湿度、气压、洁净度也难以保证，在使用过程中维修困难，故障造成的损失往往较大。因此该类总线产品在硬件与通信协议上加强了可靠性设计，采取隔离、冗余和多种错误检测与故障恢复机制，降低误码率，防止网络瘫痪，确保总线在恶劣的环境中能够可靠工作。目前已有多种用于总线系统的拓扑结构得到应用，例如总线型、环形、星型等。对于这些网络拓扑结构，当数据总线中的一个或者多个节点发生故障时，都会造成链路的中断，使数据无法正确传输。
经对现有技术的文献检索发现，Sachs，M.W.在《Communications Magazine，IEEE》(IEEE通信杂志，Volume 34，Issue 8，Aug.1996 pp：40-50)发表的“Fibre Channel and related standards”(光纤通道和相关的标准)文章，该文中介绍了光纤通道通常情况下使用的环行拓扑结构，但是同样存在当数据总线中的一个或者多个节点发生故障时，都会造成链路的中断，使数据无法正确传输。因此，总线系统拓扑结构的设计直接影响到总线系统的可靠性和容错能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有数据总线在数据传输可靠性方面存在的技术上的不足，提出一种冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，使其能够提高数据总线数据传输可靠性，保证当数据总线工作在恶劣环境中时，当单个节点或多个节点以及链路发生故障时，仍然可以保证数据的可靠传输，从而提高数据总线网络的可靠性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在现有的数据总线的环形拓扑结构的基础上，同时引入冗余和交叉链路的环形总线结构，构成冗余交叉环形总线结构，从而保证数据传输的可靠性。具体是：在现有数据总线的环形拓扑结构的每个节点增加了一个备份单元，在每个节点和备份单元中，分别设置三对收发器。
对于每个节点，都设置相应的备份单元，保证当节点发生故障时，备份单元工作保证数据的正确传输。对于每个节点或者备份单元，同时设置三个收发装置。在每个节点或者备份单元中，第一收发器直接和相邻的节点或者相邻的备份单元相连，构成主干链路和备份链路。另外在每个节点或者备份单元中，第二收发器和相隔的节点或者备份单元连接，构成旁路链路。每个节点的第三收发器和相邻的备份单元连接，备份单元的第三收发器和相邻的节点互相连接，构成交叉链路。通过这种网络拓扑结构，可以保证当单个节点或多个节点以及链路发生故障时，仍然可以保证数据的传输。
当主干链路当中的某一个节点发生故障时，系统可以通过交叉链路，自动的切换到备份链路。如果相应的备份单元同时也发生故障，系统可以通过旁路链路，直接和下一个节点相连，保证数据的不间断传输。同时，当网络中的某一链路发生故障时，系统可以通过启用交叉链路或者旁路链路的方式，保证数据的继续传输。
本发明提出一种同时引入冗余和交叉环路的环形总线结构，构成冗余交叉环形总线结构，可以保证当数据总线的单个节点或多个节点以及链路发生故障时，数据仍然不间断地传输，从而提高数据总线的可靠性。这种网络拓扑结构可以广泛应用于当前的各种数据总线中。
附图说明
图1为本发明网络拓扑结构图
图2为本发明数据总线的连接方式例图1
图3为本发明数据总线的连接方式例图2
图4为本发明数据总线的连接方式例图3
具体实施方式
如图1所示，本发明基本结构为环形拓扑结构，为了保证数据传输的可靠性，为每个节点增加了一个备份单元。在每个节点和备份单元中，分别设置三对收发器。当节点通过第一收发器相互连接时，构成主干链路，当每个备份单元通过第一收发器相互连接时，构成备份链路。当主干链路当中的某个或者多个节点以及链路发生故障时，系统自动切换到备份链路，保证数据的不间断传输。另外每个节点或者备份单元通过第二收发器和相隔的节点或者备份单元连接，构成旁路链路。每个节点的第三收发器和相邻的备份单元连接，备份单元的第三收发器和相邻的节点互相连接，构成交叉链路。通过旁路链路和交叉链路的相互配合，可以保证当主干链路或者备份链路中的多个节点或者链路发生故障时，仍然可以保障数据的不间断传输。以下当数据总线发生故障时，本发明数据总线的连接方式例举3例：
例1
如图2所示，当数据总线的某一个节点发生故障时，本发明数据总线的连接方式为发生故障节点的相邻两个节点通过交叉链路和故障节点的备份单元互相连接，形成闭合的链路，从而保证数据的正确传输。
例2
如图3所示，当数据总线的某一个节点和备份单元同时发生故障时，本发明数据总线的连接方式为故障节点的相邻两个节点直接通过旁路链路连接，这时虽然无法接收和发送故障节点的数据，但整个数据总线仍然形成一个闭合的链路，可以保证其它节点正确收发数据。
例3
如图4所示，当数据总线相邻的两个节点以及其中的一个节点的备份单元发生故障时，本发明数据总线的连接方式为这两个节点的相邻节点通过旁路链路和交叉链路的相互配合，仍然使整个数据总线形成闭合链路，从而保证数据的正确传输。
Claims (7)
1、一种冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征在于，在现有数据总线的环形拓扑结构的每个节点增加了一个备份单元，在每个节点和备份单元中，分别设置三对收发器。
2、根据权利要求1所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，当节点通过第一收发器相互连接时，构成主干链路，当每个备份单元通过第一收发器相互连接时，构成备份链路。
3、根据权利要求2所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，当主干链路当中的某个或者多个节点以及链路发生故障时，系统自动切换到备份链路，保证数据的正常传输。
4、根据权利要求1所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，每个节点或者备份单元通过第二收发器和相隔的节点或者备份单元连接，构成旁路链路。
5、根据权利要求4所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，如果主干链路以及相应的备份链路同时发生故障，系统通过旁路链路，直接和下一个节点相连，保证数据的正常传输。
6、根据权利要求1所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，每个节点的第三收发器和相邻的备份单元连接，备份单元的第三收发器和相邻的节点互相连接，构成交叉链路。
7、根据权利要求1所述的冗余交叉环形数据总线网络拓扑结构，其特征是，当网络中的主干链路或者备份链路发生故障时，系统通过启用交叉链路或者旁路链路的方式，保证数据的继续传输。
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