[发明专利]一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统。

背景技术

在将以太网应用于现场级的工业环境已经成为工业控制的一个重要发展方向。工业以太网具有以下优点：通讯速率高，资源共享能力强，可实现“管控一体化”功能；可持续发展潜力大，用户在技术升级方面无需独自的研究投入。但是在工业现场中，环境因素比较复杂，电磁干扰、温湿度变化、振动等因素均可导致网络系统的故障，从而使故障点后续的网络失效，甚至造成系统瘫痪。所以在一些对可靠性要求较高的场合，系统冗余特性显得尤为重要。

工业自动化领域的以太网冗余由各国家单位共同制定形成IEC62439标准。标准中分为双网络冗余和环形冗余。双网络冗余中有并行冗余协议（Parallel Redundancy Protocol，PPR）、交叉冗余协议（Cross-network Redundancy Protocol，CRP）、信号冗余协议BRP(Beacon Redundancy Protocol，BRP)协议，他们通过双端口节点跨接在两个网络中，或通过单端口节点接入其中某一网络。PRP协议的双网络是独立的，CRP协议在双网络中增加了互联线，BRP协议在CRP的基础上跨接了信标节点。由于双网络冗余需配备两套网络，故实现成本较高。环形冗余包含快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）、媒介冗余协议（Media Redundancy Protocol，MRP）、动态选路协议（Dynamic Routing Protocol，DRP）、高度可用无缝冗余的环形通信网络（High-availability Seamless Redundancy，HSR），实现成本相对较低。RSTP、MRP及DRP都需要在环路中找出一个端口来阻塞或接通环路，因此在系统出现故障后会丢失数据帧，恢复系统需一定时间。HSR协议中，数据包从源节点分别朝两个不同的方向发送，经转发一周后回到源节点，系统中的每个节点都会收到来自不同方向的相同数据包，因此系统出现故障时不会丢失命令数据帧，可实现零时间恢复系统。HSR以其较低的成本及快速恢复的特性，越来越成为高可用性工业以太网的发展方向。

HSR协议在专利《在环形通讯网络中的数据传输》(申请公布号CN101989943A)中有详细的描述，按照其描述的基本原理，假设网络中有主站0、从站1、从站2及主站M，主站0为工作主站，主站M为备份主站，如图1所示。主站0分别向两个端口发出一对“空白冗余帧A”和“空白冗余帧B”，分别按相反方向绕行至源节点后加载其数据成为“加载冗余帧A”和“加载冗余帧B”，然后继续绕行至目标站点，目标站点提取数据，然后继续绕行至源节点并消除此帧，一次数据通信结束。假设主站0为源节点，从站1、从站2、主站M分别为目标站点，则完成一次所有节点的数据交换的原理如图2所示，主站0在不同的时间片分别向两个不同的方向发送相同的冗余命令帧，目标从站收到命令帧后，加载反馈数据，然后继续发送至主站0。在一个宏通讯周期内，从站能收到两份来自不同方向的命令帧，主站也能收到来自两个不同方向的反馈帧。但是当从站故障或从站间网线故障时，从站虽然能收到一份命令帧，但主站已经不能再收到反馈帧了。同样，主站M也不能收到反馈帧，已经完全失去了数据热备份的功能，而在某些系统中，主站的运行结果和历史信息是相关的，所以当网线故障恢复时，工作主站和备份主站的运行结果已完全不同了。

综上所述，现有技术中的主站冗余方法存在不能实现数据热备份的功能的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种环形通信网络主站冗余的方法、装置及系统，以解决现有技术中的主站冗余方法存在不能实现数据热备份的功能的问题。

一种环形通信网络主站冗余的方法，所述方法包括：

备份主站接收并缓存与自身网络位置相邻的工作主站发送的数据包，所述工作主站利用自身的至少两个端口以相反的方向向从站及备份主站发送的数据包到达目标站点后，目标站点往回发送反馈数据包，所述反馈数据包到达工作主站和备份主站后被消除；

备份主站若确定该数据包中的网络标识号与自身的网络标识号相同，则往回发送反馈数据包；

否则，向前转发该数据包，所述数据包在到达目标从站后或到达工作主站后被消除。

一种环形通信网络主站冗余的方法，所述方法包括：

工作主站向与自身网络位置相邻的备份主站发送数据包，并