專利名稱：用于在來自冗余系統(tǒng)的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)類型網(wǎng)絡的冗余系統(tǒng)。
背景技術：
尤其是諸如鐵路、公路或者航空運輸?shù)倪\輸領域中的應用需要在所使用的網(wǎng)絡的 可靠性方面的特別嚴格的限制。這些限制之一是用于保證在例如網(wǎng)絡的兩個終端設備之間的鏈路斷裂之后網(wǎng)絡 出現(xiàn)故障的情況下，所述兩個終端設備之間的通信可以在中斷有限時間之后被重新建立， 其中所述有限時間的持續(xù)時間是事先已知的。在某些情況下，該應用將不允許服務的丟失， 即該應用將需要在中斷期間丟失的所有數(shù)據(jù)都被重傳。于是這就被稱為高關鍵性網(wǎng)絡。在 其它情況下，服務的丟失將被容忍，即允許丟失一些數(shù)據(jù)，并且于是這就被稱為較低關鍵性 網(wǎng)絡。在這些情況下，數(shù)據(jù)丟失通常由高級協(xié)議層來管理。以太網(wǎng)技術被非常廣泛地用于這種類型的應用，因為商業(yè)上經(jīng)常使用的相應部件 價格低廉。此外，通常對該技術都使用路由協(xié)議，因為路由協(xié)議通過改變所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應采 取的路由(路由被稱為訪問路徑)來解決連接問題。圖1概括地示出根據(jù)現(xiàn)有技術的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的例子。以太網(wǎng)網(wǎng)絡ETH包括多個、在該情況下4個終端設備Ti、以及多個、在該情況下4 個路由器RTj。兩個終端設備Ti與Ti+1之間的通信經(jīng)由多個路由器進行。每個終端設備都 通過物理以太網(wǎng)鏈路鏈接到路由器，并且所述路由器也連接在一起，以便增加各個終端設 備之間的訪問路徑選項。在這樣的網(wǎng)絡中，每個終端設備Ti都包括鏈路管理模塊MGLi (也稱為以太網(wǎng)接 口)，所述鏈路管理模塊MGLi的目的是，允許物理以太網(wǎng)鏈路(例如電纜)和終端設備Ti 的高級協(xié)議層之間的對接，其中所述高級協(xié)議層通常是以IP(因特網(wǎng)協(xié)議)棧的形式被組 織的。圖2概括地示出根據(jù)現(xiàn)有技術的鏈路管理模塊MGLi的體系結構。鏈路管理模塊MGLi具有接收端口 RX和發(fā)射端口 TX，其連接到物理以太網(wǎng)鏈 路(未示出)；物理鏈路管理模塊PHY，其實施低級協(xié)議、即物理層模型OSI ；介質管理模塊 MAC(英文為Media Access Control (介質訪問控制))，其尤其是實施以太網(wǎng)協(xié)議并且允許 物理層與高級協(xié)議層HP之間的雙向通信；以及數(shù)據(jù)總線BU，其允許在模塊PHY與MAC之間 雙向傳輸數(shù)據(jù)。通常使用按照標準IEEE MII (英文為Media Independent Interface (介 質無關接口))的總線BU。物理鏈路管理模塊THY負責生成和分析經(jīng)由物理以太網(wǎng)鏈路所傳輸?shù)奈锢硇盘枴?介質管理模塊MAC管理分組分析和組裝、以及與高級協(xié)議層HP的通信。在接收時，經(jīng)由以 太網(wǎng)鏈路所傳輸?shù)男盘柋荒KPHY分析并且轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)。然后，這些數(shù)字數(shù)據(jù)被發(fā)送給模塊MAC，該模塊MAC以以太網(wǎng)分組或幀的形式分析所述數(shù)字數(shù)據(jù)。然后，這些分組被傳 輸給高級協(xié)議層HP。在發(fā)射時，介質管理模塊MAC以IP分組的形式從高級協(xié)議層HP、通常 從協(xié)議棧IP接收要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。其組裝承載IP數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)分組或幀，并且將其傳輸給 物理鏈路管理模塊PHY以供以物理以太網(wǎng)鏈路上的信號的形式進行發(fā)射。在圖1中所示的以太網(wǎng)網(wǎng)絡中，終端設備經(jīng)由其相應的鏈路管理模塊彼此通信。 此外，每個路由器RTi都包括路由表TABi，所述路由表TABi指示輸入數(shù)據(jù)必須根據(jù)所述 數(shù)據(jù)的目的地址被發(fā)送給哪個端口。該路由表TABi預先自動地由路由器RTi進行配置。因此，一旦每個路由器RTi都已經(jīng)配置了其路由表TABi，終端設備就可以彼此通 信?？紤]如下例子，其中由終端設備Tl發(fā)射并且指定給終端設備T3的數(shù)據(jù)經(jīng)由路由器RTl 然后經(jīng)由RT3被傳輸(圖1中標記的箭頭Cl)。如果在路由器RTl與RT3之間的物理以太 網(wǎng)鏈路上發(fā)生故障(由兩個平行的斜線來指示)，則這兩個終端設備之間的通信被中斷，并 且于是每個路由器RTi都必須重新配置其自身(被稱為路由協(xié)議的收斂)，使得可以在這兩 個終端設備之間定義新的訪問路徑。例如，在被終端設備T3接收之前，由終端設備Tl所發(fā) 射的數(shù)據(jù)現(xiàn)在經(jīng)過路由器RT1、RT4、然后經(jīng)過RT3 (標記的箭頭C2)。因此，以太網(wǎng)網(wǎng)絡的路由協(xié)議可以解決該網(wǎng)絡的兩個路由器之間的鏈路斷裂這一 問題。然而，尤其是當存在大量路由器時，難以實施這樣的協(xié)議在OSI模型的網(wǎng)絡層的層級 上、也就是說在比物理層的層級更高的層級上的收斂。此外，常規(guī)的路由協(xié)議不一定是確定 性的，也就是說，其收斂不是在所有情況下都被保證。已知使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡的冗余系統(tǒng)的應用。以AFDX網(wǎng)絡(Avionics Full DupleX， 航空電子全雙工)為例，其中所述AFDX網(wǎng)絡是由歐洲航空電子行業(yè)針對空中客車A380開 發(fā)和標準化的。這是一種旨在支持飛機內(nèi)部通信(ARINC 664(第7部分))的網(wǎng)絡。AFDX網(wǎng)絡通過另一等效以太網(wǎng)網(wǎng)絡來使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡的冗余。經(jīng)由AFDX網(wǎng)絡所 傳輸?shù)拿總€幀同時在彼此冗余的兩個網(wǎng)絡上被發(fā)送給復幀編號系統(tǒng)，所述復幀編號系統(tǒng)允 許接收機將所接收的兩個冗余幀相關聯(lián)。ADFX網(wǎng)絡是可靠的、確定性的，并且在其兩個網(wǎng)絡 之一發(fā)生故障的情況下不會導致任何服務丟失。相反地，AFDX網(wǎng)絡的實施是非常復雜的并 且因此是繁重的，因為具體來說，其在兩個網(wǎng)絡上都使用網(wǎng)絡層協(xié)議以及幀發(fā)射/接收管 理協(xié)議。無論所使用的以太網(wǎng)技術、允許減少與硬件部件(比如路由器)相聯(lián)系的成本的 技術如何，實施AFDX網(wǎng)絡的成本都仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容
此外，以太網(wǎng)技術在其用于部署這樣的以太網(wǎng)網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)的情形下具有一個主 要的缺點。事實上，以太網(wǎng)技術所提供的可靠性是由網(wǎng)絡層路由協(xié)議來實施的，因此用另一 鏈路替換故障鏈路需要路由協(xié)議的收斂，該收斂在實際中花費太長時間以至于不可接受。 本發(fā)明的目的是通過提出一種簡單的解決方案來彌補這些缺點，所述解決方案在實施方式 和裝置方面具有低成本的解決方案，并且適用于具有低關鍵性的星形以太網(wǎng)網(wǎng)絡冗余系 統(tǒng)。更確切而言，本發(fā)明包括在物理上最接近于鏈路的層級上、即在鏈路管理模塊的層級上 實施通信方法，其目的是確定用于終端設備之間的通信的第一冗余系統(tǒng)網(wǎng)絡；在整個通 信過程中控制該網(wǎng)絡的運行；以及在先前所使用的網(wǎng)絡發(fā)生故障的情況下確定新的冗余系 統(tǒng)網(wǎng)絡。
因此，該方法是透明的并且在高級協(xié)議層的層級上不是侵入性的，這就避免了對 這些各個更高層的協(xié)議的任何修改。此外，于是路由器可以被成本低得多的交換機所取代， 因為任何可靠性情報都被傳送給物理層。為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明涉及一種用于在來自多個以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的至少兩個 終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)的方法，所述以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡彼此獨立并且各自允許在所述至少 兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)。該方法的特征在于，其包括在從所述多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡獲得的 潛在可運行的網(wǎng)絡的集合中確定被稱為可運行的第一以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟；監(jiān)測所述可運行 的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的步驟；以及從所述潛在可運行的網(wǎng)絡的集合中確定新的以太網(wǎng)網(wǎng)絡 的步驟。根據(jù)一種實施方式，對所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的確定是基于所述終端設備之間 的專用以太網(wǎng)幀的傳遞。根據(jù)確定第一可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟的一種實施方式、即對應于每個終端設 備針對每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡包括一個物理鏈路管理模塊的情況的實施方式，在確定第一可運行 的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的所述步驟期間，一方面，與所述潛在可運行的網(wǎng)絡的集合的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有 關的物理鏈路管理模塊在專用幀經(jīng)由所述物理鏈路管理模塊之一被接收之前一直被掃描， 而另一方面，專用幀相繼地經(jīng)由與所述潛在可運行的網(wǎng)絡的集合的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有關的物理 鏈路管理模塊被發(fā)射；如果專用幀經(jīng)由所述物理鏈路管理模塊之一被接收，則與所述物理 鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是可運行的。根據(jù)一種實施方式，每個專用幀在選自于取值范圍的隨機時間值之后經(jīng)由物理鏈 路管理模塊被發(fā)射，其中所述取值范圍的下限至少等于兩個所述終端設備之間的幀傳輸時 間的2倍。根據(jù)監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的步驟的一種實施方式，一方面，與所 述可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊在預先定義的時間值內(nèi)被掃描，直到接收到由終 端設備所發(fā)射的專用幀，其中所述時間值至少等于兩個所述終端設備之間的幀傳輸時間的 2倍，而另一方面，只要該終端設備被連接，專用幀就相繼地經(jīng)由與可運行的網(wǎng)絡有關的物 理鏈路管理模塊被發(fā)射；如果專用幀在所述預先定義的時間值期間被接收，則認為可運行 的以太網(wǎng)網(wǎng)絡正確運行，而如果在所述預先定義的時間值期間沒有專用幀被接收到，則先 前可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是不可運行的，然后，所述潛在可運行的網(wǎng)絡的集合通過刪 除已經(jīng)變?yōu)椴豢蛇\行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡而被更新。根據(jù)一種實施方式，每個專用幀在對應于如下時間的時間值之后經(jīng)由與所述可運 行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊被發(fā)射在所述時間期間，在所述可運行的網(wǎng)絡上具有 服務丟失是可接受的。該方法是特別有利的，因為其不需要任何低層級上的消耗資源的復雜處理。根據(jù)這些硬件方面，本發(fā)明涉及實施該方法的設備、以及終端設備和以太網(wǎng)類型 的網(wǎng)絡的冗余系統(tǒng)。


在閱讀下面對示例性實施例的描述時，本發(fā)明的上述的和其它的特征將更清楚地 顯現(xiàn)，其中所述描述是相對于附圖作出的，在附圖中
圖1示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的例子；圖2示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術的鏈路管理模塊的體系結構；圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的星形以太網(wǎng)網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)的例子；圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的鏈路管理模塊的體系結構；圖5示意性地示出根據(jù)圖3所述的冗余系統(tǒng)的終端設備之間的通信方法的步驟的 圖；以及圖6示意性地示出實施相對于圖5所述的方法的設備的實施例。
具體實施例方式圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)的例子。冗余系統(tǒng)SYST包括初始的星形以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡ETH1，也就是說，終端設備之間 的經(jīng)由該網(wǎng)絡(在本情況下4個設備Tl至T4)進行的通信經(jīng)由其鏈路管理模塊進行，并且 每個終端設備Ti都連接到相同的單個交換機SWl。交換機SWl的功能是以不隨時間演變的 方式將其輸入端口之一與其輸出端口之一相連接。事實上，盡管交換機SWl包括定義其不 同端口之間的連接的表，但是這些連接不能被協(xié)議修改，而這在路由器的情況下是可能的。 交換機SWl的表例如根據(jù)終端設備到其每個端口的連接而被定義。清楚的是，由于這樣的 交換機的使用不允許實施在路由器的情況下被稱為路由協(xié)議的重新配置協(xié)議，因此這樣的 交換機的成本遠低于路由器的成本。這是本發(fā)明的優(yōu)點之一。系統(tǒng)SYST還包括兩個其它的星形以太網(wǎng)網(wǎng)絡ETH2和ETH3。網(wǎng)絡ETH2和EHT3各 自使用交換機SW2和SW3。這三個網(wǎng)絡ETH1、ETH2和ETH3是所謂的彼此獨立的，因為所述 網(wǎng)絡不使用相同的交換機。然而，應當指出，所述網(wǎng)絡中的每一個都允許在不同的終端設備 Ti之間建立通信。所述網(wǎng)絡是所謂的彼此冗余的，因此被稱為系統(tǒng)SYST。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，每個終端設備Ti都包括相對于圖4所描述的特定的鏈路 管理模塊。圖4概括地示出根據(jù)本發(fā)明的鏈路管理模塊的體系結構。終端設備Ti的鏈路管理模塊MGLi包括與所存在的系統(tǒng)SYST的以太網(wǎng)網(wǎng)絡一樣 多的物理鏈路管理模塊PHYj、在此情況下為3個，并且每個物理鏈路管理模塊PHYj (j = 1 至3)具有一個接收端口 RXj和一個發(fā)射端口 TXj。每對端口 RXj、TXj都連接到不同的物 理以太網(wǎng)鏈路，所述物理以太網(wǎng)鏈路將終端設備Ti連接到交換機之一 SWj。因此，每個物理 鏈路管理模塊PHYj都負責生成和分析經(jīng)由將終端設備Ti連接到3個交換機之一 SWj的物 理以太網(wǎng)鏈路所傳輸?shù)奈锢硇盘?。此外，鏈路管理模塊MGLi包括介質管理模塊MAC和設備DISP，所述設備DISP實施 相對于圖5所描述的通信方法。 管理模塊MAC和每個物理鏈路管理模塊PHYj都通過總線BU鏈接到設備DISP，所 述總線BU保證模塊MAC和PHYj與該設備之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。例如可以使用符合標準 IEEE MII (介質無關接口)的總線BU。鏈路管理模塊MGLi還包括監(jiān)測單元DLV，所述監(jiān)測單元DLV的益處將在稍后看 到；還有接口 ID，其允許高級協(xié)議層HP與設備DISP通信。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的用于在以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的冗余系統(tǒng)SYST的終端設備之
8間傳遞數(shù)據(jù)的方法的步驟的圖。相對于圖3被描述了一個例子的冗余系統(tǒng)SYST包括多個終端設備Ti、以及多個從 每個終端設備Ti可訪問的相互獨立的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。如相對于圖4已經(jīng)描述的那樣，每個終 端設備Ti都包括與所存在的系統(tǒng)SYSY的以太網(wǎng)網(wǎng)絡一樣多的物理鏈路管理模塊PHIi,」。該方法基于從系統(tǒng)SYST的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中確定用于終端設備Ti與系統(tǒng)SYST 的至少一個其它終端設備之間的數(shù)據(jù)通信的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。在終端設備Ti與其它終端設備通信期間，該確定是演變的。事實上，如果最初確 定的以太網(wǎng)網(wǎng)絡發(fā)生故障，則該方法允許從多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中確定另一以太網(wǎng)網(wǎng)絡。然后，用于系統(tǒng)SYST的終端設備之間的通信的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被描述為可運行的，也 就是說，其被每個終端設備Ti用于經(jīng)由與該以太網(wǎng)網(wǎng)絡相關的物理鏈路管理模塊把從高 級協(xié)議層發(fā)出的數(shù)據(jù)發(fā)射給至少一個其它終端設備；以及經(jīng)由終端設備Ti的該物理鏈路 管理模塊接收由其它終端設備所發(fā)射的數(shù)據(jù)，該物理鏈路管理模塊然后被稱為PHIvM，其 中下標i表示有關的終端設備，下標j標識所述有關的終端設備的物理鏈路管理模塊之一， 而指數(shù)V則表示該模塊涉及被所述有關的終端設備認為是可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。與以太 網(wǎng)網(wǎng)絡的可運行的性質形成對比的是，當終端設備Ti已經(jīng)檢測到系統(tǒng)SYST的以太網(wǎng)網(wǎng)絡 上的故障時，該網(wǎng)絡然后被描述為不可運行的。推而廣之，物理鏈路管理模塊的性質就是與 其相關聯(lián)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的性質。因此，每個終端設備Ti的物理鏈路管理模塊都在其性質方面彼此不同，該性質可 以是不可運行的、可運行的、或者不確定的(不可運行的或可運行的)。接下來，讓我們考慮如下實施例其中特定于每個終端設備Ti的集合Ei由如下信 息構成，所述信息標識系統(tǒng)SYST的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中未被該終端設備Ti認為是不可運行 的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。這防止了把系統(tǒng)SYST的已經(jīng)被終端設備Ti認為是有故障的網(wǎng)絡認為是潛 在可運行的。應當注意，當不存在指定系統(tǒng)SYST的每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的性質的指示時，集合Ei由 所述多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡之中的全部以太網(wǎng)網(wǎng)絡構成。例如，當物理鏈路管理模塊的性質先前 未被記憶時，在終端設備Ti的鏈路管理模塊啟動時情況就是如此。如下面將會看到的那 樣，還應當注意，該集合Ei可以通過如下方式被更新刪除變?yōu)椴豢蛇\行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡；以 及添加先前不可運行的在修復該網(wǎng)絡上的故障之后已經(jīng)恢復服務的以太網(wǎng)網(wǎng)絡?？蛇\行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡可通過系統(tǒng)SYST的所有終端設備的相互協(xié)定而被確定。為 了做到這一點，根據(jù)本發(fā)明，該確定所基于的是在這些終端設備之間傳遞被表示為TRE的 專用以太網(wǎng)幀的通信，這些專用以太網(wǎng)幀中的每一個都包括如下信息所述信息允許物理 鏈路管理模塊將該專用以太網(wǎng)幀與可能經(jīng)過該模塊的其它以太網(wǎng)幀區(qū)分開。該信息例如是 幀TRE的MAC標識符，其是專用于這類幀的標識符。用語“在終端設備之間傳遞專用幀TRE” 是指由終端設備發(fā)射這些幀中的每一個以及由其它終端設備中的每一個接收該幀。旨在由系統(tǒng)SYST的每個終端設備T i實施的該方法包括步驟100 從集合Ei中 確定第一可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。該步驟在終端設備Ti的鏈路管理模塊MGLi啟動時、即當 沒有先前所存儲的指示允許標識系統(tǒng)SYST的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中可運行的網(wǎng)絡時被實施。在步驟100期間，與特定于終端設備Ti的集合Ei的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有關的物理鏈路 管理模塊PHIy在幀TRE經(jīng)由所述模塊之一被接收之前一直被掃描。
此外在步驟100期間，幀TRE相繼地經(jīng)由與集合Ei的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有關的物理鏈路 管理模塊PHIy被發(fā)射。在幀TRE經(jīng)由被表示為PHIvU的物理鏈路管理模塊被接收的情況下，則與該物理 鏈路管理模塊PHIvU有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是可運行的，由此終止步驟100。步驟100是必不可少的，因為其允許新近連接到系統(tǒng)SYST的終端設備Ti針對已 經(jīng)連接到系統(tǒng)SYST的終端設備實現(xiàn)同步，這是由于掃描了其每個物理鏈路管理模塊PHIi, J 以便確定哪個以太網(wǎng)網(wǎng)絡被所連接的其它終端設備認為是可運行的。此外，在終端設備Ti 是第一次連接到冗余系統(tǒng)SYST的情況下，步驟100允許向將要連接到系統(tǒng)SYST的任何其 它終端設備建議可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡，由此可防止任何新近連接的終端設備在所連接的其 它終端設備認為以太網(wǎng)網(wǎng)絡為不可運行時必須孤立地考慮該以太網(wǎng)網(wǎng)絡是否是可運行的。根據(jù)步驟100的一種實施方式，第一物理鏈路管理模塊PHIm被考慮。那時，第一 幀TRE經(jīng)由該物理鏈路管理模塊PHIi, j被發(fā)射。在選自于取值范圍RTEMP的隨機時間值 TEMPI之后，第二幀TRE被發(fā)射，并且以此類推，直到自從第一幀TRE在所述物理鏈路管理模 塊PHIi,」上被發(fā)射以來已經(jīng)流逝了時間值TEMP2，其中取值范圍RTEMP的下限至少等于系統(tǒng) SYST的兩個終端設備之間的幀傳輸時間的2倍、即至少為連接到與所掃描的物理鏈路管理 模塊PHIi, j有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的終端設備能夠接收到由終端設備Ti所發(fā)射的幀TRE時的 時間與當終端設備Ti能夠接收到由系統(tǒng)SYST的另一終端設備所發(fā)射的幀TRE時的時間之 間的和。然后，另一物理鏈路管理模塊PHIi,j+1被考慮而那時幀TRE如上面所解釋的那樣被 發(fā)射。該方法的該實施方式在多個終端設備的鏈路管理模塊同時起動的情況下是特別 有利的。事實上，時間值TEMPI的隨機性質大大降低了這些終端設備同時起動的概率，并且 因此同樣增加了這些終端設備能夠通過交換幀TRE來確定相同的可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的 概率。一旦以太網(wǎng)網(wǎng)絡已經(jīng)被確定為可運行的，也就是說，至少兩個終端設備連接到該網(wǎng)絡 并且?guī)琓RE已經(jīng)被交換，來自這些所述至少兩個終端設備的高級協(xié)議層HP的數(shù)據(jù)就可以經(jīng) 由其相應的可運行的物理鏈路管理模塊而被發(fā)射和/或接收。此外，一旦以太網(wǎng)網(wǎng)絡已經(jīng)被確定為可運行的，用于監(jiān)測可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的 運行的步驟200就跟隨在步驟100之后。為了做到這一點，每個終端設備Ti都在預先所定 義的時間值TEMP3內(nèi)掃描其物理鏈路管理模塊PHIvi,」，直到接收到由另一終端設備所發(fā)射 的幀TRE，其中所述時間值TEMP3至少等于系統(tǒng)SYST的兩個終端設備之間的幀傳輸時間的 2倍。如果幀TRE在時間值TEMP3期間被接收，則認為可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡正確運行，并 且只要該終端設備連接到冗余系統(tǒng)SYST，則對物理鏈路管理模塊PHIvi, J的掃描就被重復。在步驟200期間，只要該終端設備連接到該冗余系統(tǒng)，則幀TRE就相繼地經(jīng)由與該 可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊PHIviij被發(fā)射。根據(jù)步驟200的一種實施方式，第一幀TRE經(jīng)由物理鏈路管理模塊PHIviij被發(fā)射。在時間值TEMP4之后，然后第二幀TRE被發(fā)射，并且以此類推，其中時間值TEMP4 對應于如下時間在該時間期間，在可運行的網(wǎng)絡上具有服務丟失是可接受的。如果在時間值TEMP3期間沒有幀TRE被接收到，則先前可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認 為是不可運行的，也就是說，認為在該網(wǎng)絡上已經(jīng)發(fā)生了故障。然后，集合Ei通過刪除標識已經(jīng)變?yōu)椴豢蛇\行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息而被更新。根據(jù)一種實施方式，標識已經(jīng)變?yōu)椴豢蛇\行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息被記錄。根據(jù)該實施方式的變型方案，認為先前可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡已經(jīng)變?yōu)椴豢蛇\行的 終端設備的標識符、例如MAC地址被記錄。一旦先前可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡已經(jīng)變?yōu)椴豢蛇\行，用于從集合Ei中確定新的可 運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟300就跟隨在步驟200之后。在步驟300期間，如在步驟100的描述中所解釋的那樣，特定于終端設備Ti的集 合Ei的物理鏈路管理模塊PHIiij被掃描，直到幀TRE經(jīng)由這些模塊之一被接收。此外，在步驟300期間，如在步驟100的描述中所解釋的那樣，幀TRE相繼地經(jīng)由 集合Ei的物理鏈路管理模塊PHIy被發(fā)射。如果幀TRE經(jīng)由物理鏈路管理模塊PHIm被接收，則與該物理鏈路管理模塊PHIm 有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是可運行的，由此終止步驟300。然后，跟隨在步驟300之后的是 步驟200。根據(jù)步驟300的一種實施方式，集合Ei的第一物理鏈路管理模塊PHIiij被考慮。 那時，第一幀TRE經(jīng)由該物理鏈路管理模塊PHIi, j被發(fā)射。在選自于取值范圍RTEMP的隨 機時間值TEMP5之后，第二幀TRE然后被發(fā)射，并且以此類推，直到自從所述第一幀TRE在 所述物理鏈路管理模塊PHIiij上被發(fā)射以來已經(jīng)流逝了時間值TEMP6。然后，另一物理鏈路 管理模塊PHIu+1被考慮，而那時幀TRE就如上面所解釋的那樣被發(fā)射。根據(jù)該方法的一種實施方式，特定于每個終端設備Ti的集合Ei是標識每個以太 網(wǎng)網(wǎng)絡的信息、例如其編號的經(jīng)過排序的列表。該列表被排序是為了確定與該冗余系統(tǒng)的特定以太網(wǎng)網(wǎng)絡的連接的優(yōu)先級，以用 于例如以太網(wǎng)網(wǎng)絡維護這一目的。事實上，通過定義這樣的經(jīng)過排序的列表，可以根據(jù)該方 法來驗證與物理鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡是否正確運行。當然，該列表可以尤其是 根據(jù)各個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的使用頻率而隨時間演變。因此，例如很少使用的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被定位 在該列表的最前面的元素之中。這允許監(jiān)測這些以太網(wǎng)網(wǎng)絡是否正確運行，由此保證該冗 余系統(tǒng)的所有以太網(wǎng)網(wǎng)絡的良好運行。該方法還包括監(jiān)測步驟400。該步驟旨在提供與冗余系統(tǒng)的每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的性 質的進展有關的診斷。因此在該步驟期間，獲得標識可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息、以及在步 驟200期間被記錄的標識不可運行的網(wǎng)絡的信息?；仡櫱懊?，在步驟200中、即當終端設備 Ti連接到冗余系統(tǒng)SYST時或者當被認為是可不運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡已經(jīng)在維護階段期間恢 復運行時，該信息被更新。根據(jù)該信息，可以計算統(tǒng)計資料和/或可以獲得該冗余系統(tǒng)的每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的 運行進展的歷史記錄。該信息和/或統(tǒng)計資料和/或歷史記錄可以被傳輸給高級協(xié)議層HP，以便例如被 該冗余系統(tǒng)的管理員分析或者被記憶。監(jiān)測步驟400可以例如按照從高級協(xié)議層HP發(fā)出 的請求、比如來自管理員的命令被實施，或者可以被周期性地實施?？梢允褂肧NMP (英文為 Simple Network Management Protocol (簡單網(wǎng)絡管理協(xié) 議))類型的請求來實施該監(jiān)測步驟。根據(jù)該信息，還可以生成警報。所述警報例如被發(fā)送給高級協(xié)議層HP，以便通知管
11理員或者觸發(fā)修復過程的激活。圖6概括地示出可實施相對于圖5所述的方法的設備DISP的實施方式。設備DISP旨在用于冗余系統(tǒng)SYST、比如上述冗余系統(tǒng)SYST的每個終端設備Ti的 鏈路管理模塊的層級上。設備DISP包括裝置MDR0，用于在從系統(tǒng)SYST的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡獲得的潛在可 運行的網(wǎng)絡的集合中確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡；以及裝置MCR0，用于監(jiān)測可運行的以太網(wǎng) 網(wǎng)絡的運行。根據(jù)一種實施方式，設備DISP包括裝置MGTD，用于生成專用以太網(wǎng)幀TRE ；裝置 METD，用于經(jīng)由終端設備Ti的物理鏈路管理模塊之一發(fā)射專用幀TRE ；裝置MRDT，用于經(jīng)由 所述物理鏈路管理模塊之一接收以太網(wǎng)幀；以及裝置MITR，用于標識經(jīng)由所述物理鏈路管 理模塊之一所接收的以太網(wǎng)幀是專用幀TRE。設備DISP還包括裝置MCRE，用于選擇所述 物理管理模塊之一；裝置MTEMP1，用于從取值范圍中選擇隨機時間值，其中該取值范圍的 下限至少等于兩個所述終端設備之間的幀傳輸時間的2倍；裝置MTEMP3，用于獲得預先所 定義的時間值，其中所述時間值至少等于兩個所述終端設備之間的幀傳輸時間的2倍；裝 置MTEMP4，用于獲得對應于如下時間的時間值在所述時間期間，在所述可運行的網(wǎng)絡上 具有服務丟失是可接受的；裝置MSCRT，用于在接收到由終端設備發(fā)出的專用幀之前一直 掃描物理鏈路管理模塊。所有這些裝置都被裝置MDRO用于實施上述通信方法的步驟100 和300，并且被裝置MCRO用于實施步驟200。裝置MDRO還使用裝置MR0，用于將與如下物理鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡 表示為可運行的經(jīng)由所述物理鏈路管理模塊，已經(jīng)接收到專用幀TRE ；以及裝置MRI0，用 于當沒有專用幀在預先所定義的時間值內(nèi)被接收到時將可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡表示為不可 運行的，其中所述時間值至少等于兩個所述終端設備之間的幀傳輸時間的2倍。設備DISP還包括裝置M0DI，用于獲得標識可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息、以及標 識不可運行的網(wǎng)絡的信息；以及用于計算統(tǒng)計資料和/或生成警報和/或獲得所述以太網(wǎng) 網(wǎng)絡中的每一個的運行進展的歷史記錄的裝置。該設備還包括監(jiān)測單元DLV，其目的是實施該方法的監(jiān)測步驟400 ；以及接口 ID， 其允許高級協(xié)議層HP與設備DISP通信，以便尤其是獲得標識不可運行的網(wǎng)絡的信息。最后，設備DISP包括中央處理單元CPU，所述中央處理單元CPU旨在接收為了實施 該通信方法所必需的指令以及存儲在數(shù)據(jù)載體DA上的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)載體例如可以采用 硬盤的形式，其中所述指令定義從多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟、以 及監(jiān)測可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的步驟，中央處理單元CPU對所述指令的執(zhí)行將允許在 來自該冗余系統(tǒng)的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡的至少兩個終端設備之間的數(shù)據(jù)傳遞，數(shù)據(jù)DA在此尤 其是包括標識可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息、以及標識不可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息。這些指令在必要時可以容易地被修改，并且可以形成軟件，其中所述軟件能夠在 數(shù)據(jù)載體為可重寫的情況下被下載到該數(shù)據(jù)載體上，例如對于硬盤、⑶-RW、DVD-RAM、或者 磁光盤來說情況如此。該軟件也可以在微處理器上被編程。可替代地，包括這些指令和數(shù)據(jù) DA的數(shù)據(jù)載體可以是可移動的，并且例如包括由編程服務提供商提供給系統(tǒng)的用戶的只讀 硬盤類型的CD-ROM或者DVD-ROM。
權利要求
一種用于在來自多個以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的至少兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)的方法，所述多個以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡彼此獨立并且各自允許在所述至少兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)，物理鏈路管理模塊與每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡相關聯(lián)，其特征在于，該方法包括 在所述多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡中確定被描述為可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟(100)，在所述步驟(100)期間，所述物理鏈路管理模塊中的至少一個在時間段的預先選擇的值(TEMP)內(nèi)被掃描，直到接收到由終端設備所發(fā)射的專用幀(TRE)； 如果專用幀(TRE)在時間段的所述所選擇的值(TEMP)期間未被接收，則另一物理鏈路管理模塊被掃描；以及 如果專用幀(TRE)在時間段的所述所選擇的值(TEMP)期間被接收，則與所掃描的所述物理鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是可運行的；以及 監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的步驟(200)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行 的所述步驟(200)期間，與所述可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊在 時間段的預先選 擇的值(TEMP)內(nèi)被掃描，直到接收到由終端設備所發(fā)射的專用幀，-如果專用幀(TRE)在時間段的所述所選擇的值(TEMP)期間被接收，則專用幀(TRE) 經(jīng)由與所述可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊被發(fā)射；以及-如果專用幀(TRE)在時間段的所述所選擇的值(TEMP)期間未被接收，則先前可運行 的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是不可運行的，而那時跟隨在監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的 所述步驟之后的是確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的所述步驟(100)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的所述步驟 (100)期間，所述物理鏈路管理模塊中的至少一個在時間段的預先選擇的值(TEMP)內(nèi)被掃 描，直到接收到數(shù)目與可能發(fā)出專用幀(TRE)的終端設備的數(shù)目相等的幀，_如果可能由終端設備發(fā)射的專用幀(TRE)未被標識為在時間段的所選擇的值(TEMP) 期間被接收，則另一物理鏈路管理模塊被掃描；以及-如果由每個終端設備所發(fā)射的專用幀(TRE)已經(jīng)被標識為在時間段的所選擇的值 (TEMP)期間被接收，則與所掃描的所述物理鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是可運 行的。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的方法，其特征在于，在監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運 行的所述步驟(200)期間，與所述可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊在時間段的預先 選擇的值(TEMP)內(nèi)被掃描，直到接收到與所存在的可能發(fā)射專用幀(TRE)的終端設備一樣 多的專用幀(TRE)，-如果由每個終端設備所發(fā)射的專用幀(TRE)已經(jīng)被標識為在時間段的所選擇的值 (TEMP)期間被接收，則專用幀(TRE)經(jīng)由與所述可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊被 發(fā)射；以及_如果可能由終端設備發(fā)射的專用幀(TRE)未被標識為在時間段的所選擇的值(TEMP) 期間被接收，則先前可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡被認為是不可運行的，而那時跟隨在監(jiān)測所述 可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的所述步驟之后的是確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的所述步驟 (100)。
5.根據(jù)權利要求2或4所述的方法，其特征在于，要被掃描的每個物理鏈路管理模塊都選自集合(E)，所述集合(E)特定于每個終端設備并且是通過聚集各自標識與不是不可運 行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊的信息而被定義的。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述集合是根據(jù)所述系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡 的使用頻率而被排序的列表。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的 運行期間，如果可能被接收的專用幀(TRE)在時間段的所述所選擇的值(TEMP)期間未被接 收，則從所述集合中刪除標識與不可運行的網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊的信息。
8.根據(jù)權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述時間段的每個值(TEMP)在 取值范圍內(nèi)被隨機定義，所述取值范圍的下限至少等于在所述系統(tǒng)的兩個終端設備之間傳 輸專用幀的最大持續(xù)時間的2倍。
9.根據(jù)權利要求2或權利要求4至8之一所述的方法，其特征在于，該方法包括由實體 監(jiān)測所述多個獨立的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的步驟(300)，在所述步驟(300)期間，表示可運行的以太 網(wǎng)網(wǎng)絡的信息和表示不可運行的網(wǎng)絡的信息被獲得，以便計算統(tǒng)計資料和/或生成警報和 /或獲得所述以太網(wǎng)網(wǎng)絡中的每一個的運行進展的歷史記錄。
10.一種用于在多個終端設備中的每個終端設備的鏈路管理模塊的層級上實施的設 備，所述多個終端設備用于彼此傳遞數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)來自彼此獨立并且各自允許在所述終 端設備之間傳遞所述數(shù)據(jù)的多個以太網(wǎng)網(wǎng)絡，所述設備包括用于確定可運行的以太網(wǎng)網(wǎng) 絡的裝置(MDRO)；以及用于監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的運行的裝置(MCRO)，物理鏈路 管理模塊與每個以太網(wǎng)網(wǎng)絡相關聯(lián)，其特征在于，所述裝置(MDR0，MCR0)使用_用于標識經(jīng)由所述物理鏈路管理模塊之一所接收的幀是專用幀的裝置(MITR)；-用于選擇所述物理管理模塊之一的裝置(MCRE)；-用于定義時間段的值的裝置(MTEMP)；-用于在接收到由終端設備所發(fā)射的專用幀之前在所述時間段的值期間一直掃描所選 擇的物理鏈路管理模塊的裝置(MSCRT)；-用于將與如下物理鏈路管理模塊有關的以太網(wǎng)網(wǎng)絡表示為可運行的裝置(MRO)A^ 由所述物理鏈路管理模塊，專用幀已經(jīng)在時間段的所述所選擇的值期間被接收到；以及-用于當在時間段的所述所選擇的值期間未接收到專用幀時將所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng) 絡表示為不可運行的裝置(MRIO)。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其特征在于，用于選擇所述物理管理模塊之一的所 述裝置(MCRE)從集合(E)中選擇物理鏈路管理模塊，所述集合(E)特定于每個終端設備并 且是通過聚集各自標識與不是不可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡有關的物理鏈路管理模塊的信息而 被定義的。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其特征在于，所述集合是根據(jù)所述系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng) 絡的使用頻率而被排序的列表。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的設備，其特征在于，用于監(jiān)測所述可運行的以太網(wǎng)網(wǎng) 絡的運行的所述裝置(MCRO)包括用于從所述集合中刪除標識與不可運行的網(wǎng)絡有關的物 理鏈路管理模塊的信息的裝置。
14.根據(jù)權利要求10至13之一所述的設備，其特征在于，所述時間段的每個值在取值 范圍內(nèi)被隨機定義，所述取值范圍的下限至少等于在所述系統(tǒng)的兩個終端設備之間傳輸所述類型的幀的最大持續(xù)時間的2倍。
15.根據(jù)權利要求10至14之一所述的設備，其特征在于，該設備包括用于獲得表示 可運行的以太網(wǎng)網(wǎng)絡的信息以及表示不可運行的網(wǎng)絡的信息的裝置(MODI)；以及用于計 算統(tǒng)計資料和/或生成警報和/或獲得所述以太網(wǎng)網(wǎng)絡中的每一個的運行進展的歷史記錄 的裝置。
16.以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的終端設備，其特征在于，該終端設備包括根據(jù)10至15之一所 述的設備。
17.用于在至少兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的冗余系統(tǒng)，其特征 在于，該冗余系統(tǒng)包括-至少一個其它的獨立的以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡，其允許在所述至少兩個終端設備之間傳 遞數(shù)據(jù)；-以及每個終端設備都符合權利要求16。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在來自多個以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡的至少兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)的方法，所述以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡彼此獨立并且各自允許在所述至少兩個終端設備之間傳遞數(shù)據(jù)。本發(fā)明包括在物理上最接近于鏈路的層級上、即在鏈路管理模塊上實施這樣的通信方法，以便確定將被用于所述終端設備之間的通信的冗余系統(tǒng)的第一網(wǎng)絡；在所述通信的整個長度期間控制該網(wǎng)絡的運行；以及在迄今為止所使用的網(wǎng)絡發(fā)生故障的情況下確定冗余系統(tǒng)的新的網(wǎng)絡。
文檔編號H04L12/56GK101939956SQ200880126530
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者G·科拉斯 申請人:薩基姆國防安全公司