[发明专利]多个环形拓扑构建相交环实现稳定通信的方法及拓扑结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种采用多个环形拓扑构建相交环实现稳定通信的方法，以及采用该方法构建的相交环拓扑结构。

【背景技术】

随着以太网技术的迅速发展及其在商用领域的应用日渐广泛，越来越多的工业控制设备也逐渐使用以太网并采用TCP/IP协议作为主要的通信标准。虽然应用于工业控制领域的以太网标准与商用以太网相同，但在工业控制领域，还需要网络能在比较恶劣的工作环境下稳定地工作。因此，用来连接工业设备的网络产品需要经过特别设计，才能提供工业级的可靠性，以满足长期连续运行的需求。另外，在工业控制领域，所需连接的设备分布较分散，单个地方连接设备少，因此需要实现光纤冗余环路功能。

STP协议解决了冗余环路问题。但是它还是有缺点的，STP协议的缺陷主要表现在收敛速度上。当拓扑发生变化，新的配置消息要经过一定的时延才能传播到整个网络，这个时延称为Forward Delay，协议默认值是15秒。在所有网桥收到这个变化的消息之前，若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时环路。为了解决临时环路的问题，生成树使用了一种定时器策略，即在端口从阻塞状态到转发状态中间加上一个只学习MAC地址但不参与转发的中间状态，两次状态切换的时间长度都是Forward Delay，这样就可以保证在拓扑变化的时候不会产生临时环路。但是，这个看似良好的解决方案实际上带来的却是至少两倍ForwardDelay的收敛时间！

申请号为“201010107799.6”的中国发明专利申请文件提出了一种环形拓扑，可以实现快速收敛，但是单个的环形拓扑结构比较简单，不能构建复杂拓扑，虽然RSTP能构建复杂拓扑，但是收敛时间满足不了一些应用。因此，有必要提供一种方法，该方法既能够实现复杂拓扑也能满足快速收敛。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于，提供一种采用多个环形拓扑构建相交环实现稳定通信的方法，该方法既能实现复杂拓扑也能满足快速收敛。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用多个环形拓扑构建相交环实现稳定通信的方法，所述相交环是以两个节点作为需要通信的两个环形拓扑的共用节点，两个共用节点间的链路作为两个环形拓扑的共用链路，构建成的两个相交的环形拓扑或者依次相交的多个环形拓扑，每一对共用节点中的一个为边缘节点，另一个为辅助边缘节点；所述稳定通信的方法包括以下步骤：

当所述共用链路连接正常时，每个环形拓扑遵循单环单环运作机制，相交的两个环形拓扑互不影响但可相互通信；

当相交的两个环形拓扑的共用链路断开时，与该共用链路相连的边缘节点将自身的与其中一个环形拓扑相连的端口设置为阻塞状态，每个环形拓扑中的主节点将自身的副端口设置为转发状态；

当相交的两个环形拓扑的断开的共用链路恢复连接时，与该共用链路相连的边缘节点将打开自身处于阻塞状态的端口，每个环形拓扑中的主节点将自身的副端口设置为阻塞状态。

作为优选方案，所述当相交的两个环形拓扑的共用链路断开时，与该共用链路相连的边缘节点将自身的与其中一个环形拓扑相连的端口设置为阻塞状态，每个环形拓扑中的主节点将自身的副端口设置为转发状态的步骤具体为：

当所述共用链路断开连接时，与该共用链路相连的辅助边缘节点分别通过两个环形拓扑发送第一通知消息；

当边缘节点第一次收到沿某一环形拓扑传送的第一通知消息时，将发送第二通知消息，该环形拓扑的主节点收到该第二通知消息时将打开其副端口；

当边缘节点第二次收到沿另一环形拓扑传送的第一通知消息时，边缘节点会将其与该环形拓扑相连的端口设置为阻塞状态，同时将发送第二通知消息，该环形拓扑的主节点收到该第二通知消息时将打开其副端口。

作为优选方案，所述稳定通信的方法进一步包括以下步骤：

自所述共用链路断开连接时起，辅助边缘节点周期性的发送第一通知消息，边缘节点收到该第一通知消息后，根据预定策略判断是否存在环路，若存在环路，则边缘节点阻塞自身的一个端口，

所述预定策略通常是：若连续收到两次第一通知消息，则说明存在环路。

作为优选方案，所述稳定通信的方法进一步包括以下步骤：

当所述共用链路断开连接时，若一个环形拓扑的一条链路断开连接，边缘节点打开之前阻塞的端口，并发出消息通知各节点刷新MAC表；

若该环形拓扑中断开的链路恢复连接，则边缘节点将阻塞之前打开的端口，并发出消息通知各节点刷新MAC表。