确定通信网络的网络拓扑制造技术

本发明专利技术涉及用于基于至少一个相邻网络或终端装置身份（20，21，30，40）和从通信网络（1）的至少一个第一网络装置（10）的管理信息库收集、由该管理信息库确定并且存储在其中的对应网络链路（11，12，13，14）通信延迟确定该通信网络的网络拓扑的网络管理代理、装置、模块或计算机程序产品。近邻身份和通信延迟优选地通过恢复到IEEE1588精确时间协议而确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及确定工业过程控制系统（特别是变电站自动化系统）的通信网络的拓扑。
技术介绍
为了发现和确定通信网络的拓扑，可需要网络装置向网络管理装置报告它们局部拓扑的知识。市场上存在若干产品（例如Hirschmann的HiVision），其中使用像ARP（ARP：地址解析协议）、ICMP（ICMP：互联网控制消息协议）或SNMP（SNMP：简单网络管理协议）的协议。这些工具在层3上操作，例如使用网络装置的IP地址（IP：互联网协议），并且不直接感知作为例如仅在层2上操作的媒体转换器、中继器、未管理的网桥或交换机的层2装置或配置。在链路层上（即在层2上），通信网络的拓扑可使用供应商中立链路层发现协议（LLDP，IEEE 802.1AB）或使用供应商特定协议（例如Microsoft的链路层拓扑发现（LLTD）、Cisco发现协议或任何其他供应商特定协议）来发现。在LLDP中，网络装置在固定间隔通过它们的网络接口中的每个发送所谓的采用以太网帧形式的链路层发现协议数据单元（LLDPDU），其使它的目的地MAC地址（MAC：媒体访问控制）设置成特定多播地址。利用LLDP聚集的信息在网络装置中存储在管理信息数据库（MIB）中并且可包括系统名称、端口名称、VLAN名称等。网络装置的MIB可用SNMP查询以便发现网络节点并且建立网络（其中所有装置是支持LLDP的）拓扑。然而，后者的先决条件在现今部署的大部分自动化网络中未得到满足。
技术实现思路
本专利技术的目标是在通信网络拓扑确定中避免现有技术的劣势中的至少一些。特别地，本专利技术的目标是提供用于确定通信网络（其可广泛部署并且包括涉及网络拓扑的额外方面）的拓扑的方法。这些目标通过独立权利要求的特征来实现。另外，另外的有利实施例从从属权利要求和描述得出。根据本专利技术，确定通信网络（其包括一个或多个第一网络装置，每个通过一个或多个网络链路而连接到一个或多个相邻网络装置或对等装置）的网络拓扑包括下列步骤：该一个或多个第一网络装置中的每个根据题为“precision time protocol（精确时间协议）”的标准IEEE 1588确定相应相邻网络装置中的每个身份以及第一网络装置与相应相邻网络装置中的每个之间的通信延迟或对等体延迟（peer delay）。确定的相应相邻网络装置的身份和相应通信链路的通信延迟由网络管理器收集，并且被利用来确定通信网络的网络拓扑，其包括一个或多个网络链路的长度。根据本专利技术，从通信延迟可以得出关于网络拓扑的一些物理方面（如与纯逻辑方面相对）的额外结论。具体地，部署的网络的装置间通信延迟可转换成距离或电缆长度并且与对应的规定或设计参数比较。此外，过度通信延迟可解释为由于通信网络中的非希望装置（其不遵循路径延迟确定协议）引起。本专利技术利用这一事实：在根据IEEE 1588同步的通信网络中，网络装置在接收同步消息时确实与参考时钟同步。在这样的网络中，因为同步消息到达所通过的端口可以在重新配置网络或改变主时钟时变化，每个装置定期计算它所有的端口上的对等体延迟。通过识别相邻装置并且确定对相邻网络装置的通信延迟，通信装置确定它的局部网络拓扑。网络管理器最终收集这些局部网络拓扑并且通过恢复到已知协议（例如SNMP）来确定通信网络的网络拓扑。此外，因为确定网络装置之间的通信延迟，提供描述网络拓扑的额外参数。这允许检查网络是否对应于工程图并且可以确定是否考虑了物理距离以及是否插入未经授权的装置。 在第一优选变化形式中，一个或多个第一网络装置将对等体延迟请求消息传送到一个或多个相邻网络装置，该对等体延迟请求消息由一个或多个相邻网络装置接收并且触发相邻网络装置来将对等体延迟响应消息传送到一个或多个第一网络装置。对等体延迟响应消息由一个或多个第一网络装置接收并且使后者能够确定一个或多个第一网络装置与一个或多个相邻网络装置之间的一个或多个通信延迟，如在IEEE 1588中提供的。也就是说，网络装置自发将对等体延迟请求消息发送到它们所连接的所有装置，对等体利用包含它的身份和时戳（其指示本专利技术的装置接收对等体延迟请求与用对等体延迟响应消息作出响应之间的时差并且可能还指示如在对等体的本地时钟上看到的绝对时间）的对等体延迟响应消息来对该对等体延迟请求消息作出响应。从而，对等体延迟请求的发送方可以确定所有它的对等体的身份以及对其的线路传播延迟并且从而生成网络拓扑信息。IEEE 1588正变成网络装置中的广泛可用标准，并且唯一还需要向网络管理报告对等体的身份和对等体延迟的值。在另一个优选实施例中，广播装置配置成将同步消息广播到一个或多个第一网络装置，从而使一个或多个第一网络装置能够经由第一端口或网络接口接收同步消息，并且触发一个或多个第一网络装置以经由一个或多个第二端口或网络接口将同步消息传送到相邻节点。因此，同步消息广播到未直接连接到广播装置的网络装置。然后可在确定通信延迟中利用同步消息，例如结合由相邻节点传送到一个或多个第一网络装置的响应消息。在另一个实施例中，生成图形网络图，其示出通信网络的实际网络拓扑。从而可以容易证实通信网络的实际网络拓扑。在实施例中，更新图形网络图，其示出通信网络的网络拓扑的设计。例如，更新图形网络图可包括标记缺失或错误的网络链路。因此，包括空闲链路的通信网络的实际网络拓扑从而可以根据设计要求容易与设计的网络拓扑比较。在另一个实施例中，网络管理代理配置成通过例如SNMP（SNMP：简单网络管理协议）从存储在一个或多个第一网络装置中的MIB（MIB：管理信息库）收集一个或多个第一网络装置的一个或多个通信延迟连同一个或多个第一网络装置的MAC地址（MAC：媒体访问控制）。通过收集MAC地址，网络装置的接口被唯一识别。此外，网络链路的通信延迟提供关于通信网络的网络拓扑的额外信息。因为数据存储在广泛部署的MIB中并且收集到广泛可用的SNMP，数据的集合可广泛部署在各种通信网络中。本专利技术涉及用于基于至少一个相邻网络或终端装置身份和从通信网络的至少一个第一网络装置的管理信息库收集、由该管理信息库确定并且存储在其中的通信网络的对应网络链路通信延迟来确定通信网络的网络拓扑的网络管理代理、装置、模块或计算机程序产品。近邻身份和通信延迟优选地通过恢复到IEEE 1588精确时间协议而确定。附图说明将参考图通过示例更详细地解释本专利技术，其中：图1示出通信网络的样本网络拓扑，以及图2示出用于确定通信网络的网络拓扑的示范性步骤序列。具体实施方式图1示出通信网络1的样本网络拓扑，该通信网络1包括若干网络装置10、20、30、40、50和网络终端装置21、41、42、51、52。特别地，通信网络1可以是基于以太网的通信网络，其中数据包由网络装置10、20、30、40、50（例如网桥、路由器、服务器、计算机，等）传输，这些网络装置通过网络链路11、12、13、14、15、16而连接。网络链路可特别包括以太网电缆或光纤电缆。通信网络1可设计成在工业自动化系统中使用。网络装置10、20、30、40、50设计成接收并且转发网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定通信网络（1）的网络拓扑的方法，所述通信网络（1）包括通过一个或多个网络链路（12，13，14）而连接到一个或多个相邻网络装置（20，30，40）的一个或多个第一网络装置（10），所述一个或多个第一网络装置（10）和所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40）根据IEEE 1588而同步，所述方法包括：由所述一个或多个第一网络装置（10）中的每个确定所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40）的身份和所述一个或多个网络链路（12，13，14）的通信延迟（d12，d13，d14），由网络管理器（A）收集所确定的身份和通信延迟（d12，d13，d14），并且确定所述通信网络（1）的网络拓扑，其包括所述一个或多个网络链路（12，13，14）从其处起的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.21 EP 12172854.71. 一种用于确定通信网络（1）的网络拓扑的方法，所述通信网络（1）包括通过一个或多个网络链路（12，13，14）而连接到一个或多个相邻网络装置（20，30，40）的一个或多个第一网络装置（10），所述一个或多个第一网络装置（10）和所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40）根据IEEE 1588而同步，所述方法包括：
由所述一个或多个第一网络装置（10）中的每个确定所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40）的身份和所述一个或多个网络链路（12，13，14）的通信延迟（d12，d13，d14），
由网络管理器（A）收集所确定的身份和通信延迟（d12，d13，d14），并且确定所述通信网络（1）的网络拓扑，其包括所述一个或多个网络链路（12，13，14）从其处起的长度。
2. 如权利要求1所述的方法，其包括：
由所述一个或多个第一网络装置（10）将对等体延迟请求消息（3）传送到所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40），
由所述相邻网络装置（20，30，40）将对等体延迟响应消息（4）传送到所述一个或多个第一网络装置（10），以及
由所述一个或多个第一网络装置（10）从所述对等体延迟请求消息（3）和所述对等体延迟响应消息（4）确定所述一个或多个第一网络装置（10）与所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40）之间的所述一个或多个通信延迟（d12，d13，d14）。
3. 如权利要求1所述的方法，其包括：
在所述一个或多个第一网络装置（10）的第一网络接口上接收广播同步消息（2），
由所述一个或多个第一网络装置（10）在一个或多个第二网络接口上将所述同步消息（2）传送到所述一个或多个相邻网络装置（20，30，40），...

【专利技术属性】
技术研发人员：H基尔曼恩，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH