[发明专利]冗余网络系统及其冗余实现方法

说明书

技术领域：

本发明涉及以太网通信技术领域，尤其涉及一种可适用于实时以太网的冗余网络系统及其冗余实现方法。

背景技术：

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。随着以太网技术的发展，以太网通信在工业领域的应用也越来越广泛，工业生产的稳定运行和效益提高对于实时以太网的可用性提出了越来越高的要求，因此实时以太网的高可用性也越来越受到重视。

针对实时以太网的高可用性要求，目前普遍采用的是总线型结构和星型结构的通信方式。总线型结构的实时以太网通常采用同轴电缆作为传输介质，连接简单，所需电缆较少，且无需专用的网络设备，通常应用在小规模的网络中。星型结构的实时以太网管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的实时以太网所采用。

然而，上述总线型网络中，如果有一处线路或者节点出现故障，整个网络将无法通信；同时，星型网络中，如果连接各个主机节点的核心节点交换机出现故障，整个网络也将会无法通信。无论是总线型结构还是星型结构的实时以太网，随着工业应用中通信节点数目的增大，网络的故障率都会急剧增加，因此上述现有的实时以太网的冗余度和可靠性都较低，难以较好的满足工业领域应用的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可适用于实时以太网的冗余网络系统及其冗余实现方法，以实现在一处线路故障的情况下保持网络的正常通信，且在节点故障的情况下保持网络中其它节点之间的正常通信，降低实时以太网的故障率，提高其冗余度和可用性。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种冗余网络系统，包括：

不少于一个网桥节点和不少于两个普通节点；

所述普通节点包括第一网络接口和第二网络接口，所述第一网络接口和第二网络接口的物理地址相同，且两者的逻辑地址相同；

所述网桥节点包括第一环网接口、第二环网接口和外网接口，所述第一环网接口和第二环网接口的物理地址相同，且两者的逻辑地址相同；所述外网接口的物理地址和逻辑地址，与第一环网接口或第二环网接口的物理地址和逻辑地址均不同；

所述普通节点的第一网络接口和第二网络接口以及网桥节点的第一环网接口和第二环网接口依次相连接，构成环型冗余网络。

优选的，所述网桥节点的外网接口连接到所述环型冗余网络以外的设备接口，用于环型冗余网络与外网的通信。

优选的，所述环型冗余网络的各节点中包括通信方式控制模块，用于设置并切换各个节点的通信方式，使其采用分时机制、主从式机制或两者相结合的方式进行通信。

优选的，所述环型冗余网络采用主从式通信机制时，其中有且仅有一个普通节点或网桥节点为主节点，所述主节点用于控制该网络中各个节点报文的发送顺序。

本发明还提供了一种冗余实现方法，上述冗余网络系统中，包括：

节点通过与环型冗余网络内其他节点连接的两个接口同时发送互为冗余的报文，并接收环型冗余网络内的报文；

节点判断接收到的报文是否是发给该节点的单播报文，如果是，则无需转发该报文，否则进入下一步；

节点判断接收到的报文是否是该节点自身发送的报文，如果是，则无需转发该报文，否则，向该节点的另一个网络接口或环网接口转发该报文。

优选的，网桥节点在转发报文之前，还包括：

判断要发送的报文是否为需转发给环型冗余网络以外设备的报文，如果是，则通过该网桥节点的外网接口向环型冗余网络以外的设备转发所述报文。

优选的，所述冗余实现方法，还包括：

网桥节点通过外网接口接收环型冗余网络以外的设备发送的报文，并判断该报文是否需要向环型冗余网络内转发，如果是，则执行下一步；

网桥节点通过第一环网接口和第二环网接口向环型冗余网络内转发互为冗余的该报文。

优选的，所述冗余实现方法，还包括：

设定环型冗余网络中的一个普通节点或网桥节点为主节点，其余节点为从节点；

主节点向从节点发送允许发送报文命令，以控制所有的节点的报文发送顺序。

优选的，所述冗余实现方法，还包括：

设定环型冗余网络采用分时通信机制，为每一个普通节点和网桥节点分配不同的发送时间槽；

各个普通节点和网桥节点在自身分配到的时间槽内发送相应报文。