專利名稱：一種以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的系統(tǒng)、方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)、方法及設備，屬于以太
環(huán)網(wǎng)保護技術領域。
背景技術：
隨著我國數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，以太網(wǎng)設備的應用有著越來越廣 泛的需求。這些設備組成的網(wǎng)絡是連接站內各種智能電子設備的紐帶，是數(shù)字化變電站自 動化系統(tǒng)的命脈，其可靠性是系統(tǒng)可用性的重要決定因素。 由于長距離組網(wǎng)應用的需求，在數(shù)字化變電站中通?？梢娛褂霉饫w互連的環(huán)形拓 撲結構網(wǎng)絡。例如風電站的監(jiān)控和管理，站間距離非常長，采用環(huán)形拓撲可使布線最為經(jīng) 濟。但是，普通環(huán)網(wǎng)在其中某個節(jié)點或鏈路發(fā)生故障時即會造成通信中斷，可靠性較差。而 具有快速自愈功能的以太環(huán)網(wǎng)可大幅提高通信網(wǎng)絡的可靠性，滿足變電站系統(tǒng)對網(wǎng)絡可靠 性的要求。 由于以太網(wǎng)交換機組成環(huán)網(wǎng)后，如果存在二層環(huán)路，會造成數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中循環(huán) 轉發(fā)，導致交換機不堪重負，網(wǎng)絡癱瘓?？焖偕蓸鋮f(xié)議(RSTP)是一種能阻塞網(wǎng)絡冗余來 達到消除網(wǎng)絡二層環(huán)路目的的協(xié)議，通過網(wǎng)橋控制協(xié)議包的交換，將網(wǎng)絡配置成邏輯上不 成環(huán)的樹狀拓撲結構。在這種結構的網(wǎng)絡中，任意兩個通信終端只有一條有效路徑，其余的 路徑作為冗余備份路徑，邏輯上的連接處于斷開狀態(tài)。在物理拓撲發(fā)生變化時，網(wǎng)絡重新計 算生成樹配置，調整相關交換機的端口狀態(tài)，例如接通處于斷開狀態(tài)的備份路徑，同時還要 更新各臺交換機中的轉發(fā)地址表。原理上，這種協(xié)議具有通用性，適用于任意物理拓撲結構 的網(wǎng)絡。對于環(huán)網(wǎng)拓撲，RSTP算法過于復雜，使環(huán)網(wǎng)的自愈速度較慢，一旦環(huán)網(wǎng)中的通信鏈 路發(fā)生故障，大量的數(shù)據(jù)包會由于鏈路倒換遲緩而丟失，因此一般無法滿足數(shù)字化變電站 自動化系統(tǒng)對網(wǎng)絡可靠性的要求。 為了解決以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的問題，一種快速環(huán)網(wǎng)保護協(xié)議(RRPP)被用于以太 環(huán)網(wǎng)中，防止二層環(huán)路，當以太環(huán)網(wǎng)上的一條通信鏈路斷開時，迅速啟用備份鏈路以恢復環(huán) 網(wǎng)上各個節(jié)點之間的通信。其故障檢測主要通過告警機制和輪詢機制實現(xiàn)，當環(huán)網(wǎng)中的主 節(jié)點檢測到鏈路故障時，釋放其副端口使其能夠收發(fā)業(yè)務報文，同時發(fā)送轉發(fā)地址表更新 報文。當故障恢復時，曾發(fā)生故障的節(jié)點臨時阻塞故障端口，但能透傳協(xié)議報文，主節(jié)點檢 測到自己發(fā)送的協(xié)議報文后阻塞副端口 ，并發(fā)送報文通知其他節(jié)點打開臨時阻塞端口 ，刷 新轉發(fā)地址表。這種故障自愈方式提供了較完善的環(huán)網(wǎng)故障自愈功能，能在較短時間內將 備份鏈路倒換到工作狀態(tài)。而其故障恢復倒換機制較為繁瑣，其間還存在短暫的兩處斷環(huán) 狀態(tài)，這樣，故障恢復時也會造成數(shù)據(jù)包丟失。另外，這種故障自愈方式在某條鏈路由于工 作條件惡劣而頻繁發(fā)生故障時，會發(fā)生網(wǎng)絡拓撲狀態(tài)來回變換的現(xiàn)象，影響網(wǎng)絡的穩(wěn)定，從 而降低了環(huán)網(wǎng)的可靠性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高效的冗余阻塞和網(wǎng)絡自愈系統(tǒng)、方法及設備，既可滿 足網(wǎng)絡快速自愈的需求，還能有效抵御同一處鏈路頻繁故障對網(wǎng)絡運行穩(wěn)定性的破壞，盡 可能地減少各種因素造成的數(shù)據(jù)包丟失，更好得適應數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)環(huán)形組網(wǎng)的 應用需求。 為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術方案是提供了 一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故 障快速自愈系統(tǒng)，其特征在于，包括 —個具有發(fā)信端口 TP和備用端口 BP的駐守節(jié)點設備，用于從發(fā)信端口 TP轉發(fā)故 障消息報文，將備用端口 BP阻塞防止二層環(huán)路，在收到故障消息報文時開通備用端口 BP， 在故障恢復時保持備用端口 RP處于阻塞狀態(tài)； 至少一個具有發(fā)信端口 TP和監(jiān)控端口 MP的協(xié)同節(jié)點設備，用于從監(jiān)控端口 MP接 收故障消息報文，從發(fā)信端口 TP轉發(fā)故障消息報文，在檢測到監(jiān)控端口 MP所在鏈路發(fā)生故 障時阻塞監(jiān)控端口 MP，并由發(fā)信端口 TP發(fā)出故障消息報文； 駐守節(jié)點設備和各個協(xié)同節(jié)點設備之間通過將上述端口相連形成環(huán)，駐守節(jié)點的 發(fā)信端口 TP連接第一個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口 MP，第一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口 TP連接下一 個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口 MP，以此類推，最后一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口 TP連接駐守節(jié)點的備 用端口 BP。 本發(fā)明的另一個技術方案是提供了一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)， 其特征在于，步驟為 步驟1、按上述的以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)搭建環(huán)網(wǎng)；
步驟2、當環(huán)網(wǎng)中的第i個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口MP檢測到其直連鏈路故障時，一方 面產(chǎn)生并通過發(fā)信端口 TP發(fā)送故障消息報文，另一方面更新轉發(fā)地址表，并阻塞監(jiān)控端口 MP，第i個協(xié)同節(jié)點變?yōu)轳v守節(jié)點； 步驟3、第i+1個協(xié)同節(jié)點收到故障消息報文后，更新轉發(fā)地址表并向下一個節(jié)點
轉發(fā)故障消息報文，以此類推直至將故障消息報文傳送給原駐守節(jié)點； 步驟4、當原駐守節(jié)點的備用端口 BP收到故障消息報文后，一方面通過發(fā)信端口
TP發(fā)送故障消息報文下一個協(xié)同節(jié)點，使得故障消息報文遍歷所有協(xié)同節(jié)點，另一方面原
駐守節(jié)點將備用端口 BP開通，更新轉發(fā)地址表，原駐守節(jié)點變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點。 本發(fā)明還提供了一種具有駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點功能，并能在故障自愈時實現(xiàn)功能
角色切換的以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的設備，其特征在于，包括CPU模塊，CPU模塊通過以太網(wǎng)控
制接口與以太網(wǎng)交換芯片相連，在CPU模塊內設有以太網(wǎng)控制管理單元、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)
單元和鏈路故障中斷處理單元，交換芯片提供n個端口 。 本發(fā)明的技術方案引入中斷處理機制，能將數(shù)據(jù)鏈路的故障事件迅速通告CPU模
塊，同時便于CPU處理程序快速地判斷處理，以最短的時間完成響應動作。 本發(fā)明中的協(xié)同節(jié)點只檢測監(jiān)控端口的鏈路故障，這種方式比檢測兩個成環(huán)端口
所需的時間少，有利于盡可能提高故障自愈速度。 本發(fā)明中駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點通過交換芯片實現(xiàn)故障消息報文硬件轉發(fā)，大大提 高了網(wǎng)絡的響應速度。并且，通過這種轉發(fā)方式，環(huán)網(wǎng)自愈時間與環(huán)網(wǎng)內的節(jié)點數(shù)量幾乎無 關，由于一個節(jié)點的數(shù)據(jù)轉發(fā)時間是微秒級的，因此即使有較多的設備，故障消息報文也能在極短的時間內遍歷所有節(jié)點。此外，由于CPU軟件處理時間一般遠多于數(shù)據(jù)包硬件轉發(fā) 的時間，這樣，環(huán)網(wǎng)內的所有節(jié)點交換機能近乎同步地完成轉發(fā)地址表更新，因此，可以獲 得相當快的網(wǎng)絡收斂速度，并具有網(wǎng)絡規(guī)模可擴展的優(yōu)點。 本發(fā)明的鏈路故障處理方法中，阻塞故障鏈路所在的監(jiān)控端口，并保持其阻塞狀 態(tài)能有效地提高環(huán)網(wǎng)的穩(wěn)定性。由于駐守節(jié)點收到故障消息報文后立即開通備用端口，如 果故障鏈路的雙向通路并沒有全部斷開，就會造成某一向通路發(fā)生二層環(huán)路，因此阻塞監(jiān) 控端口能防止這種情況下的環(huán)路發(fā)生。當故障恢復時保持原有阻塞端口狀態(tài)，能有效降低 該處鏈路可能發(fā)生頻繁故障而對網(wǎng)絡穩(wěn)定性的影響。在長距離的環(huán)網(wǎng)鏈路中，造成故障的 因素比較復雜，當某處工作鏈路發(fā)生故障而中斷時，說明這條鏈路已經(jīng)變得不太可靠，即使 修復，再次發(fā)生故障的可能性相對其它鏈路較大，例如可能會發(fā)生時好時壞的情況。因此將 其保持為備用鏈路，而選用較優(yōu)質的鏈路投入工作，更能確保環(huán)網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是針對性強、反應迅速且穩(wěn)定可靠。


圖1為本發(fā)明提供的一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)的示意圖； 圖2A為故障發(fā)生前的示意圖； 圖2B為故障自愈時的示意圖； 圖2C為故障自愈后的示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的設備的結構示意圖； 圖4A為實施例駐守節(jié)點控制流程圖； 圖4B為實施例協(xié)同節(jié)點控制流程圖。
具體實施例方式以下結合實施例來具體說明本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不 用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可 以對本發(fā)明作各種改動或修改，但等價形式的改動或修改同樣落于本申請所述權利要求書 所限定的范圍。
實施例 如圖l所示，為本發(fā)明提供的一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)的示意 圖，包括一個具有發(fā)信端口 TP和備用端口 BP的駐守節(jié)點設備101，用于從發(fā)信端口 TP轉 發(fā)故障消息報文，將備用端口 RP阻塞防止二層環(huán)路，在收到故障消息報文時開通備用端口 BP，在故障恢復時保持備用端口 BP處于阻塞狀態(tài)； 五個具有發(fā)信端口 TP和監(jiān)控端口 MP的協(xié)同節(jié)點設備102，用于從監(jiān)控端口 MP接 收故障消息報文，從發(fā)信端口 TP轉發(fā)故障消息報文，在檢測到監(jiān)控端口 MP所在鏈路發(fā)生故 障時阻塞監(jiān)控端口 MP，并由發(fā)信端口 TP發(fā)出故障消息報文；駐守節(jié)點設備101和各個協(xié)同 節(jié)點設備102之間通過將上述端口相連形成環(huán)，駐守節(jié)點的發(fā)信端口 TP連接第一個協(xié)同節(jié) 點的監(jiān)控端口 MP，第一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口 TP連接下一個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口 MP，以此 類推，最后一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口 TP連接駐守節(jié)點的備用端口 BP。 本發(fā)明還提供了一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)，其特征在于，步驟
5為 步驟1、按上述的以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)搭建環(huán)網(wǎng)；
步驟2、當環(huán)網(wǎng)中的第i個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口 MP檢測到其直連鏈路故障時， 一方 面產(chǎn)生并通過發(fā)信端口 TP發(fā)送故障消息報文，另一方面更新轉發(fā)地址表，并阻塞監(jiān)控端口 MP，第i個協(xié)同節(jié)點變?yōu)轳v守節(jié)點； 步驟3、第i+1個協(xié)同節(jié)點收到故障消息報文后，更新轉發(fā)地址表并向下一個節(jié)點 轉發(fā)故障消息報文，以此類推直至將故障消息報文傳送給原駐守節(jié)點； 步驟4、當原駐守節(jié)點的備用端口 BP收到故障消息報文后，一方面通過發(fā)信端口
TP發(fā)送故障消息報文下一個協(xié)同節(jié)點，使得故障消息報文遍歷所有協(xié)同節(jié)點，另一方面原
駐守節(jié)點將備用端口 BP開通，更新轉發(fā)地址表，原駐守節(jié)點變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點。 在上述過程中，所有節(jié)點的發(fā)信端口均忽略其直連鏈路故障。駐守節(jié)點的備用端
口忽略其直連鏈路故障。在故障鏈路恢復后，由協(xié)同節(jié)點轉變的駐守節(jié)點保持靜默狀態(tài)，保
持其備用端口為阻塞狀態(tài)。 以下結合圖2A至圖2C來具體說明上述方法。 如圖2A所示，由駐守節(jié)點設備101、第一協(xié)同節(jié)點設備1021、第二協(xié)同節(jié)點設備 1022、第三協(xié)同節(jié)點設備1023、第四協(xié)同節(jié)點設備1024、第五協(xié)同節(jié)點設備1025組成的以 太環(huán)網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)。駐守節(jié)點設備101阻塞備用端口 BP使與該端口直連的鏈路只 能傳輸故障消息報文。 如圖2B所示，當?shù)谌齾f(xié)同節(jié)點設備1023的監(jiān)控端口 MP檢測到連接鏈路發(fā)生故 障，立即通過發(fā)信節(jié)點TP發(fā)送故障消息報文，并更新自身的轉發(fā)地址表，阻塞監(jiān)控端口MP。 由第三協(xié)同節(jié)點設備1023的發(fā)信端口 TP發(fā)出的故障消息報文，進入第四協(xié)同節(jié)點設備 1024的監(jiān)控端口 MP，由第四協(xié)同節(jié)點設備1024內部的交換芯片轉發(fā)，由其發(fā)信端口 TP發(fā) 出。第四協(xié)同節(jié)點設備1024在收到報文后更新自身的轉發(fā)地址表。第四協(xié)同節(jié)點設備1024 轉發(fā)的故障消息報文，進入第五協(xié)同節(jié)點設備1025的監(jiān)控端口 MP，第五協(xié)同節(jié)點設備1025 更新自身的轉發(fā)地址表，報文由其發(fā)信端口 TP轉發(fā)，進入駐守節(jié)點設備101的備用端口 BP。 駐守節(jié)點設備101在收到報文后開通備用端口 BP，更新自身的轉發(fā)地址表。故障消息報文 再由駐守節(jié)點設備101的發(fā)信端口 TP轉發(fā)，依次通過第一協(xié)同節(jié)點設備1021和第二協(xié)同 節(jié)點設備1022，使其更新轉發(fā)地址表。由于第二協(xié)同節(jié)點設備1022到第三協(xié)同節(jié)點設備 1023的鏈路已經(jīng)發(fā)生故障而斷開，故障消息報文無法再轉發(fā)到第三協(xié)同節(jié)點設備1023。至 此，環(huán)網(wǎng)的備份鏈路投入了工作，環(huán)網(wǎng)中的所有節(jié)點設備更新了轉發(fā)地址表，數(shù)據(jù)流量通過 新的路徑進行交換，以太環(huán)網(wǎng)故障自愈的倒換操作完成。 如圖2C所示為以太環(huán)網(wǎng)完成故障自愈后的狀態(tài)。發(fā)生故障之前的駐守節(jié)點設備 IOI，在完成環(huán)網(wǎng)故障自愈后，其角色變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點，該節(jié)點上與第五協(xié)同節(jié)點設備1025相 連鏈路的端口成為監(jiān)控端口 MP，處于開通狀態(tài)。環(huán)網(wǎng)發(fā)生故障時所屬監(jiān)控端口檢測到直連 鏈路故障的第三節(jié)點設備1023，在完成環(huán)網(wǎng)故障自愈后，其角色變?yōu)轳v守節(jié)點，該節(jié)點上連 接故障鏈路的端口成為備用端口 BP，處于阻塞狀態(tài)。 在上述系統(tǒng)及方法中，駐守節(jié)點及協(xié)同節(jié)點可以通過常見的可網(wǎng)管以太網(wǎng)交換機 來實現(xiàn)，使用具有以太網(wǎng)控制接口的CPU對以太網(wǎng)交換芯片進行控制。CPU通過管理接口可 以從受控交換芯片收集各個以太網(wǎng)端口的狀態(tài)信息以實現(xiàn)對端口的監(jiān)視，也可以設置交換芯片內部的寄存器以實施對端口、轉發(fā)地址表、交換策略的控制。另外，無論以太網(wǎng)端口使 用何種物理介質，CPU都能夠監(jiān)視和控制端口 。 對以太網(wǎng)端口的監(jiān)視著重于鏈路通斷的檢測，可以通過檢測端口狀態(tài)改變時引發(fā) 的中斷信號實現(xiàn)。對于使用銅介質的端口，交換芯片內部集成或獨立的物理層模塊一般都 提供鏈路狀態(tài)改變中斷信號。對于使用光纖介質的端口，除了上述中斷信號外，交換芯片還 提供SERDES(序列化反序列化)端口鏈路故障告警中斷。在一般的情況下，一條鏈路的通 斷改變可以使其兩端的交換機端口都產(chǎn)生中斷，而中斷是否產(chǎn)生，還可以通過CPU對交換 芯片配置決定。 對端口的控制，主要涉及開通與阻塞端口 。在端口處于工作狀態(tài)時，通過執(zhí)行開通 或阻塞端口操作能允許或禁止普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包經(jīng)該端口交換轉發(fā)。端口處于阻塞狀態(tài) 時，通過設置轉發(fā)地址表和交換策略，可以只轉發(fā)特殊的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)以達到控制目的。
如圖3所述，為具有駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點功能，并能在故障自愈時實現(xiàn)功能角色 切換的以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的設備，其本質為可網(wǎng)管以太網(wǎng)交換機，包括CPU模塊301，CPU模 塊301通過以太網(wǎng)控制接口 303與以太網(wǎng)交換芯片302相連，在CPU模塊301內設有以太 網(wǎng)控制管理單元3011、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元3012和鏈路故障中斷處理單元3013，交換芯片 302提供n個端口。 以太網(wǎng)控制管理單元3011具有發(fā)出開通或阻塞端口指令的功能，指令通過以太 網(wǎng)控制接口 303的管理信號3031接口發(fā)送到交換芯片302 ;以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元3012用 于接收和發(fā)送故障消息報文，報文數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)控制接口 303的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號3032接 口傳輸；鏈路故障中斷處理單元3013用于接收并處理交換芯片302提供的中斷信號。
在協(xié)同節(jié)點設備中，當交換芯片302檢測到所屬端口 304的鏈路斷開時，產(chǎn)生中斷 信號，經(jīng)以太網(wǎng)控制接口 303的中斷信號3033接口送往CPU模塊301的鏈路故障中斷處理 單元3013。經(jīng)中斷處理，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元3012發(fā)出故障消息報文，通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信 號3032接口 ，進入交換芯片302轉發(fā)到發(fā)信端口 ，此外，以太網(wǎng)控制管理單元3011發(fā)出阻 塞監(jiān)控端口的指令，經(jīng)管理信號3031接口進入交換芯片302，使交換芯片302所屬的監(jiān)控端 口變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。CPU模塊301將設備的功能角色切換為駐守節(jié)點。 在協(xié)同節(jié)點設備中，當交換芯片302收到來自監(jiān)控端口的故障消息報文后，轉發(fā) 到發(fā)信端口 ，并通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號3032接口 ，將報文數(shù)據(jù)復制給CPU模塊301 。 CPU模塊 301通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元3012獲取故障消息報文后，執(zhí)行更新轉發(fā)地址表操作。
在駐守節(jié)點設備中，當交換芯片302收到來自備用端口的故障消息報文后，轉發(fā) 到發(fā)信端口 ，并通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號3032接口 ，將報文數(shù)據(jù)復制給CPU模塊301 。 CPU模塊 301通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元3012獲取故障消息報文后，以太網(wǎng)控制管理單元3011發(fā)出開 通備用端口的指令，經(jīng)管理信號3031接口進入交換芯片302，使交換芯片302所屬的備用端 口變?yōu)殚_通狀態(tài)。CPU模塊301執(zhí)行更新轉發(fā)地址表操作，并將設備的功能角色切換為協(xié)同 節(jié)點。 若協(xié)同節(jié)點及駐守節(jié)點使用了圖3所示的設備時，本發(fā)明提供的一種以太網(wǎng)環(huán)形 組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)的流程如圖4A及圖4B所示。 圖4A為駐守節(jié)點的實現(xiàn)流程。當環(huán)網(wǎng)中的工作鏈路發(fā)生故障時，故障消息報文會 沿著環(huán)網(wǎng)傳播到駐守節(jié)點的備用端口。備用端口收到故障消息報文后，由交換芯片302處
7理，執(zhí)行轉發(fā)并復制到CPU模塊301 ，之后交換芯片302將報文分成兩路傳送， 一路送往發(fā)信 端口，向下一個節(jié)點轉發(fā)故障消息報文，另一路送往CPU模塊301。 CPU模塊301收到故障消 息報文后立即開通備用端口，更新轉發(fā)地址表。經(jīng)過上述兩步后，網(wǎng)絡流量改變轉發(fā)路徑， 經(jīng)開通的端口傳播。完成倒換功能后駐守節(jié)點轉變自身的功能角色，變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點。之后， 此節(jié)點在發(fā)生鏈路故障或收到故障消息報文時，將作為協(xié)同節(jié)點執(zhí)行環(huán)網(wǎng)自愈工作流程。
圖4B為協(xié)同節(jié)點提供的實現(xiàn)流程。該流程針對兩種情況進行處理。
第一種情況，當環(huán)網(wǎng)中與協(xié)同節(jié)點非直連的鏈路發(fā)生故障時，故障消息報文會沿 著環(huán)網(wǎng)傳播到協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口。這種情況下，協(xié)同節(jié)點的處理流程與上述駐守節(jié)點的 處理流程類似，步驟為監(jiān)控端口收到故障消息報文，交換芯片將報文轉發(fā)并復至到CPU模 塊301，通過發(fā)信端口向下一個節(jié)點轉發(fā)故障消息報文，同時CPU模塊301收到故障消息報 文后立即更新轉發(fā)地址表。與駐守節(jié)點處理流程的區(qū)別在于，由于監(jiān)控端口連接的是工作 鏈路，不需要改變端口的狀態(tài)；協(xié)同節(jié)點在處理故障消息報文后不改變自身的功能角色。
第二種情況，當環(huán)網(wǎng)中與協(xié)同節(jié)點直連的鏈路發(fā)生故障時，監(jiān)控端口會失去載波， 因此能立即檢測到鏈路故障，監(jiān)控端口工作狀態(tài)即發(fā)生了改變。 一般物理層器件(PHY)或 交換芯片，在所屬端口檢測到狀態(tài)發(fā)生變化時具有引發(fā)中斷的功能，使外部中斷信號引腳 的電平跳轉到有效狀態(tài)，即引發(fā)中斷。CPU模塊301檢測到該中斷信號引腳的電平處于有效 狀態(tài)時，會立即觸發(fā)中斷處理機制，即檢測中斷。中斷處理時，首先發(fā)出故障消息報文，該報 文經(jīng)以太網(wǎng)控制接口進入交換芯片302。交換芯片302向發(fā)信端口轉發(fā)故障消息報文，由發(fā) 信端口發(fā)送故障消息報文到環(huán)網(wǎng)中。CPU模塊301在發(fā)出故障消息報文之后，立即更新轉發(fā) 地址表，并阻塞監(jiān)控端口。經(jīng)過上述兩步之后，故障的鏈路被停用，網(wǎng)絡流量不再通過此鏈 路，在駐守節(jié)點尚未開通備用端口 ，改變網(wǎng)絡流量轉發(fā)路徑前，需要通過該故障鏈路傳送數(shù) 據(jù)包會丟失。由于故障消息報文通過二層轉發(fā)，傳播到所有節(jié)點，使各個節(jié)點執(zhí)行自愈操作 的時間很短，因此環(huán)網(wǎng)工作鏈路能迅速倒換，使數(shù)據(jù)包丟失數(shù)量很少。該協(xié)同節(jié)點轉變自身 的功能角色，變?yōu)轳v守節(jié)點。之后，此節(jié)點在發(fā)生鏈路故障或收到故障消息報文時，將作為 駐守節(jié)點執(zhí)行環(huán)網(wǎng)自愈工作流程。 在本發(fā)明的實施例中，駐守節(jié)點的備用端口，其直連鏈路發(fā)生故障和故障恢復時， 始終保持阻塞狀態(tài)，所屬備用端口的駐守節(jié)點保持靜默狀態(tài)，即不發(fā)出所述的故障消息報 文。
權利要求
一種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)，其特征在于，包括一個具有發(fā)信端口TP和備用端口BP的駐守節(jié)點設備(101)，用于從發(fā)信端口TP轉發(fā)故障消息報文，將備用端口BP阻塞防止二層環(huán)路，在收到故障消息報文時開通備用端口BP，在故障恢復時保持備用端口BP處于阻塞狀態(tài)；至少一個具有發(fā)信端口TP和監(jiān)控端口MP的協(xié)同節(jié)點設備(102)，用于從監(jiān)控端口MP接收故障消息報文，從發(fā)信端口TP轉發(fā)故障消息報文，在檢測到監(jiān)控端口MP所在鏈路發(fā)生故障時阻塞監(jiān)控端口MP，并由發(fā)信端口TP發(fā)出故障消息報文；駐守節(jié)點設備(101)和各個協(xié)同節(jié)點設備(102)之間通過將上述端口相連形成環(huán)，駐守節(jié)點的發(fā)信端口TP連接第一個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口MP，第一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口TP連接下一個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口MP，以此類推，最后一個協(xié)同節(jié)點的發(fā)信端口TP連接駐守節(jié)點的備用端口BP。
2. —種以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)，其特征在于，步驟為步驟1、按權利要求1所述的以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)鏈路故障快速自愈系統(tǒng)搭建環(huán)網(wǎng)；步驟2、當環(huán)網(wǎng)中的第i個協(xié)同節(jié)點的監(jiān)控端口 MP檢測到其直連鏈路故障時， 一方面產(chǎn) 生并通過發(fā)信端口 TP發(fā)送故障消息報文，另一方面更新轉發(fā)地址表，并阻塞監(jiān)控端口 MP， 第i個協(xié)同節(jié)點變?yōu)轳v守節(jié)點；步驟3、第i+1個協(xié)同節(jié)點收到故障消息報文后，更新轉發(fā)地址表并向下一個節(jié)點轉發(fā) 故障消息報文，以此類推直至將故障消息報文傳送給原駐守節(jié)點；步驟4、當原駐守節(jié)點的備用端口 BP收到故障消息報文后，一方面通過發(fā)信端口 TP發(fā) 送故障消息報文下一個協(xié)同節(jié)點，使得故障消息報文遍歷所有協(xié)同節(jié)點，另一方面原駐守 節(jié)點將備用端口 BP開通，更新轉發(fā)地址表，原駐守節(jié)點變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點。
3. —種具有權利要求1及權利要求2所述的駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點功能，并能在故障自 愈時實現(xiàn)功能角色切換的以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的設備，其特征在于，包括CPU模塊(301)，CPU 模塊(301)通過以太網(wǎng)控制接口 (303)與以太網(wǎng)交換芯片(302)相連，在CPU模塊(301) 內設有以太網(wǎng)控制管理單元(3011)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)單元(3012)和鏈路故障中斷處理單 元(3013)，交換芯片(302)提供n個端口。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以太環(huán)網(wǎng)快速自愈的系統(tǒng)、方法及設備。本發(fā)明提供的系統(tǒng)包括一個駐守節(jié)點和至少一個協(xié)同節(jié)點，駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點組成一個環(huán)狀網(wǎng)絡。本發(fā)明的方法是利用上述系統(tǒng)，當環(huán)網(wǎng)中的第i個協(xié)同節(jié)點的直連鏈路故障時，故障消息報文會迅速遍歷所有節(jié)點，同時更新轉發(fā)地址表，而第i個協(xié)同節(jié)點變?yōu)轳v守節(jié)點，原駐守節(jié)點變?yōu)閰f(xié)同節(jié)點，完成這個網(wǎng)絡的自愈。本發(fā)明的設備是提供了一種能實現(xiàn)駐守節(jié)點和協(xié)同節(jié)點功能的裝置，其本質是一個可網(wǎng)管以太網(wǎng)交換機，包括CPU模塊，CPU模塊通過以太網(wǎng)控制接口與以太網(wǎng)交換芯片相連。本發(fā)明的優(yōu)點是針對性強、反應迅速且穩(wěn)定可靠。
文檔編號H04L12/42GK101753397SQ20101011412
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2010年1月29日
發(fā)明者周勇達, 徐連香, 陳茂軍 申請人:上海埃德電子股份有限公司