[发明专利]冗余和非冗余帧的接收

说明书

技术领域

本发明涉及诸如交通工具控制、驱动控制或变电站自动化的应用中的 通信网络领域。其出自根据权利要求1的前序的通过通信网络中的接收设 备来接收帧的方法，所述通信网络包括至少两个用于传输冗余帧的物理链 路或者基本网络。

背景技术

为了增加重要的数据网络或者如交通工具控制、驱动控制或变电站自 动化等关键应用的可用性，需要冗余。基本上，冗余可以通过复制通信线 路例如电或光传输线路以及对应协议栈的至少物理层来提供。尽管复制信 息的发送通常不是直接实施的主要障碍，但是对复制信息的接收和处理可 要求特殊的设备。

通信标准IEC 61375规定了两个物理上独立的基本网络，并引入了逐 帧冗余，其目的是改进可用性以使其能够用于轨道交通工具，其中，发送 器同时通过两个线路来发送冗余帧，而接收器主要通过一个线路来接收数 据而对另一个进行观察。美国专利申请公开US 2003/0147377 A1将该原 理应用于冗余的交换式全双工以太网类型的通信网络中。为了过滤副本， 在两个基本网络上发送同样的帧之前，发送器将标识符字段添加到帧中。 只有当帧的标识符先前没有通过另一网络被接收到时，即副本在链路层被 拒绝时，接收器才接受该帧。标识符是相继帧的连续的帧号或序列计数器 值，所述帧号或序列计数器值在预定的计数之后从0重新开始，如IEEE标 准802.2所揭示的。给定的时间窗对接受帧的时间进行定界。为了保持标 准互联网协议(IP)帧头，优选地将序列计数器插入在净荷和校验序列之 间。

前面提到的方法在封闭环境中工作良好，其中，所有设备都被预期在 帧中插入序列计数器。然而，尤其是在变电站自动化区域中，第三方设备 和/或移动设备如工程用膝上型电脑经常只连接到两个冗余线路中的一 个，且不具有由网络中的大多数设备所使用的特定的冗余协议知识。在这 种情况下，接收器会遇到携带有序列计数器的帧和未携带有序列计数器的 帧。在这种情况下，接收器可将包括序列计数器并附加到前面的帧的字段 解释为错误，或者将其作为填充而忽略掉。传输控制协议(TCP)和用户 数据报协议(UDP)能够处理这种情况，而其它协议实际上会拒绝该帧。 为避免这种情况，在任何数据通信之前，需要扩展的网络和设备配置过程， 该过程针对每个设备来确定该设备是遵守还是不遵守冗余协议。另外，以 太网帧的普遍问题在于这样的事实，即在某些情况下，没有有关帧长度的 可靠信息。因此，将帧截短在某些情况下可能会得出正确的校验和，从而 导致未检测出的错误。

EP 854 610公开了一种以太网冗余方法，其无需进行用于交换测量 数据和控制命令的切换。该方法借助于数据标识符在接收设备的低层控制 部分将副本(即冗余帧)丢弃，但是并未提供对剥离了所述数据标识符的 单独帧(singular frames)的主动检测。具体地，寻址到接收设备的单 独传输数据存储在缓存器部分的接收区域中。在检查是否已通过冗余系统 的通信线路接收了同样的数据的后续步骤中，没有发现这样的同样的数 据，而单独数据(singular data)实际上被转发到相应的接收队列以及 上层应用。一些时间后，异常处理将从接收队列中去除单独数据，就此而 言，在预定的超时时段内将不会接收到副本。单独数据的出现被当作异常 行为的罕见情况来处理，该方法固有地将单独数据给上层应用来处理，甚 至不考虑在接收设备的低层控制部分去识别该单独数据。

发明内容

因此，本发明的目的是，通过有限的配置或不进行配置，使发送设备 能够连接到冗余通信网络的两个线路之一，并向接收设备发送帧，该接收 设备连接到两个线路并准备好接收通过两个线路所发送的冗余帧。该目的 通过根据权利要求1和11的接收帧的方法和用于数据帧的数据格式来实 现。根据从属的专利权利要求，进一步的优选实施例是易于理解的。

根据本发明，接收设备对只通过一个线路传输的非冗余即单独帧以及 通过两个线路传输或者至少打算传输的复制即冗余帧进行辨别或区分。识 别为单独帧、没有其副本存在的任何帧被直接转发以进一步处理。针对预 先已接收的副本，识别为冗余帧、根据某冗余协议来传输的任何帧在后续 被检查。如果后者不是该情况，则冗余帧被识别为第一帧，并被转发以进 一步处理。否则，冗余帧被识别为第二帧或晚到的帧并被忽略，尽管如此， 从其接收中可得到某些信息。因此，接收设备能够通过通信网络与实施特 定冗余协议的发送设备以及不遵守特定冗余协议的发送设备进行通信。