基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法技术

本发明专利技术公开了基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，系统由多个主控设备、交换设备以及终端设备链接组网构成。采用集中分布式的控制架构，由多个主控设备组成网络传输控制器，控制各个交换设备的实时报文转发路径。主控制器采集整网实时拓扑信息，通过对不同通道的时延、带宽和误码率进行比较，使用Dijkstra算法找到其中的多个最优转发路径。在实时发送终端构建多个冗余报文，多个通路的交换机依照网络传输制器下发的流表进行转发，并在实时接收终端综合不同路径、不同时间到达的冗余报文，实现高可靠性通讯，提高了信息传输冗余度，从根本上提高工业控制系统的可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法


[0001]本专利技术属于互联网
，涉及互联网数据链路层的冗余协议，具体涉及基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法。

技术介绍

[0002]高可用性对于工业以太网和基于以太网的控制系统至关重要，例如高铁自动控制系统和变电站自动化系统。由于标准以太网不支持容错能力，因此可以通过使用冗余协议来提高以太网的高可用性。以太网的各种冗余协议已经被开发和标准化，例如快速生成树协议(RSTP)、媒体冗余协议(MRP)、并行冗余协议(PRP)、高可用性无缝冗余(HSR)等。其中RSTP和MRP在网络中提供冗余，缺点是存在切换延迟。而PRP和HSR在端节点中提供无缝冗余，可以提供零恢复时间，但PRP需要重复的网络基础设施，而HSR主要用于基于环的拓扑。因此现有的冗余协议存在效率不高、协议复杂的问题，且无法向网络用户提供灵活定义功能。
[0003]传统数据交换设备一般由控制面、数据面及管理面组成，其中管理面与控制面总是具有较高的耦合性，而兼容实时同步通信的可定义以太网将控制面从原先架构中分离出来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤1、搭建兼容实时同步通信的可定义以太网，包括多个交换设备、主控设备和终端设备；在该以太网中，每一对需要进行实时控制信息通讯的终端设备之间具有多条可以使用的信息通路；所述主控设备和多个交换设备分别作为集中
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分布式拓扑的管理设备，共同组成网络拓扑实时管理架构；步骤2、基于同步协议进行整网的时间同步，主控设备获取终端设备间的线路时延；交换设备采集各端口的实时发送带宽占用率B
t
、实时接收带宽占用率B
r
和实时接收误码率B
e
，发送到主控设备；步骤3、主控设备根据步骤2中获取的数据，在任意两个源终端设备与接收终端设备之间，挑选其中最优的n条通路作为冗余通路，完成流表优化，并将流表分发给交换设备；所述流表的内容包括源mac、目的mac、冗余包序号和对应交换设备的转发端口；其中冗余包序号表示交换设备所属的通路；步骤4、选定n条通路后，源终端设备对待发送的实时控制消息进行复制，复制后的消息包数量不超过n个；在计算每个消息包的CRC校验值之前，在以太网类型字段插入id，并在CRC前的最后一个字节中插入该消息包对应的冗余包序号；步骤5、交换设备接收主控设备下发的流表，比对源终端设备处理后的实时控制消息中的冗余包序号，确认无误后按照流表中规定的转发端口，将实时控制消息通过对应端口转发到接收终端设备；步骤6、接收终端设备对从交换设备接收到的所有冗余消息包进行多数表决后，综合成一个正确报文，用于后续的协议解析。2.如权利要求1所述基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，其特征在于：将以太网整体结构用加权的无向图G＝(V，R)表示，其中V为顶点集合，包括整网的所有交换设备和终端设备，R为加权的无向边；定义两个顶点间的路径T是一个不包括终端设备的顶点序列，路径长度D是路径上所有边的权重之和，主控设备根据步骤2中采集的线路时延t、实时发送带宽占用率B
t
、实时接收带宽占用率B
r
和实时接收误码率B
e
，确定边的权重。3.如权利要求1所述基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，其特征在于：主控设备采用Dijkstra算法选定n条最优通路。4.如权利要求1所述基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，其特征在于：源终端设备生成的冗余报文包括6字节的目的mac地址、6字节的源mac地址、1字节的冗余包序号、1字节的以太网类型、数据、1字节的冗余包id和4字节的FCS。5.如权利要求1所述基于兼容实时同步的可定义以太网的链路层冗余方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜钢锋，李雨桐，李极致，
申请(专利权)人：杭州瓦良格智造有限公司，
类型：发明
国别省市：