[发明专利]用于不同网段间网元通信的智能网桥及其数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，特别是涉及一种用于不同网段间网元通信的智能网桥及其数据传输方法。

背景技术

在目前的工程系统中，往往将设备分成现场操作设备和后台监控设备，各自运行于不同的网段之中。而当这两个网段中的设备要发生多对多的通信时，往往统一通过一个转发器或称网桥来实现数据包的转发。

现场操作设备和后台监控设备相互间要传输的数据包数量非常庞大，因此，作为沟通两个网段的枢纽，网桥的任务往往会非常的繁重。此外，在实际的工程系统中，往往会出现许多不可预知的异常情况，因此，也需要网桥能够对于现场操作设备的运行状况进行监测，能够对于异常状况进行相应的处理。

目前的转发器或者网桥一般采用的工作模式是无差别的接收所有现场操作设备的所有报文，并转发给监控设备。同时无差别的接收所有后台控制设备的控制命令并透明传输给现场操作设备。

这种设计还有一些不足的情况，首先，网桥作为网络传输的枢纽，其作用举足轻重，无差别的接收处理所有的数据包会加重网桥的负担，造成在网桥的网络带宽和处理能力上不必要的浪费。其次，在现场操作设备和后台监控设备相互间需要建立多对多通信的情况下，来自监控层的许多控制命令可能是相互矛盾的，比如某个监控设备要关闭与某个操作设备的网络连接，而另一个监控设备恰恰要保持与这个操作设备的网络连接。如果无差别的向现场操作设备转发来自后台监控设备的控制命令，会影响整个网络整体上的工作效能。

在专利号为200510090811的中国专利“智能网桥及其实现网络隔离控制的方法”中，提出了一种利用智能网桥实现网络隔离控制的方法。此发明包括处理器、存储器、组态控制模块、若干网络接口、和所述网络接口具有相同个数的网络通信模块。此发明可以对不同网段的所有报文进行监听、处理和转发，并可以根据组态信息来控制报文转发，隔离大部分在其他网段无效的报文。

这种网桥仍然存在需要改进的地方，在实际应用中，监控设备需要监控当前现场所有的操作设备的情况仍属少数。大多数场合下，监控设备只是有选择的挑选少数几个现场操作设备进行监控。无差别的接收所有设备的所有报文会不必要的加重作为传输枢纽的网桥的工作负担。

此外，由于在实际的工程系统中，会发生许多诸如设备死机，通讯链路故障等不可预知的异常情况。无论是现场操作设备还是后台监控设备，哪一个设备出现异常都可能会影响整个网络的运行，至少也会不必要地占用网桥的资源。长时间与一个已经死机的现场操作设备保持网络连接，或者是向一个已经关闭了的监控设备转发数据包。不但毫无意义，也造成宝贵的网桥资源的浪费。

以上发明的缺点在于并没有充分考虑到在工业应用中的实际情况，对于在实际工程系统中可能出现的诸如待处理的数据包数量庞大，设备死机链路中断，控制消息相互矛盾等情况缺乏考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于不同网段间网元通信的智能网桥及其数据传输方法，用于在工业系统中实现现场操作设备与后台监控设备之间高效稳定且便捷的多对多通信。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于不同网段间网元通信的智能网桥，用于包括现场操作设备和后台监控设备的工程系统，所述现场操作设备、所述后台监控设备各自运行于不同的网段，其特征在于，该智能网桥包括：

网络通信模块，用于实现所述现场操作设备、所述后台监控模块之间的数据传输；

数据处理模块，连接所述网络通信模块，用于处理所述后台监控设备发送的网络连接请求，根据所述网络连接请求获取所述后台监控设备感兴趣的现场操作设备，建立所述现场操作设备、所述后台监控模块之间的连接关系；接收所述现场操作设备发送的数据包，对所述数据包进行封装，并将封装后的数据包转发给与所述现场操作设备存在连接关系的后台监控设备。

所述的用于不同网段间网元通信的智能网桥，其中，还包括：

硬件承载模块，用于运行所述网络通信模块、所述数据处理模块。

所述的用于不同网段间网元通信的智能网桥，其中，所述硬件承载模块为配置有双网卡的计算机或包含有处理器、存储器和网络驱动设备的嵌入式设备。

所述的用于不同网段间网元通信的智能网桥，其中，所述数据处理模块以交换矩阵形式记录/保存所述现场操作设备与所述后台监控设备之间的连接关系。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用智能网桥实现数据传输的方法，用于包括现场操作设备和后台监控设备的工程系统，所述现场操作设备、所述后台监控设备各自运行于不同的网段，其特征在于，该方法包括：