[发明专利]一种列车环网组网的方法

说明书

技术领域

本发明涉及列车网络组网技术领域，具体地讲，涉及对列车环网组网方式的改进与实施。

背景技术

MRP(Media Redundancy Protocol，介质冗余协议)是用于对环形网络中单个交换机或者单个交换机链接发生错误而设计的。

MRP环网由一个MRM和多个MRC组成，其中，MRM和MRC都具有交换机的功能，各类以太网业务可以通过MRM或MRC连接进入MRP环网。

    如图1所示，MRP环网的组成包括：一个MRM节点101，多个MRC节点102，接入环网的终端节点103以及连接各节点之间的链路线缆104，其中：

MRM节点101，为介质冗余管理节点，每个环网正常工作状态下，需有且仅有一个MRM节点；MRM实现以下功能：

    1.周期性地通过自身的两个环路端口向环网发送测试帧（Test Frame），以检测环网状态；

    2.如果MRM的一个环路端口能收到另一个环路端口发出的测试帧，说明环路正常，此时，MRM将其中一个端口（主端口，首先LinkUp上线的端口称为主端口）设为转发状态105（FORWARDING），将另一个端口（副端口）设为阻塞状态106（BLOCKED），以防止业务成环；

    3.如果MRM在设定的时间间隔内两个端口都无法收到相互发出的测试帧，说明环路存在问题，此时MRM会从两个端口发出拓扑状态改变帧（Topology Change Frame），用于控制环网中所有节点（包括MRM和MRC）在特定时间间隔后进行清FDB操作；

    4.如果MRM设置为响应MRC的端口变化，则MRM在收到MRC发出的端口上线/下线帧（LinkUp/LinkDown Frame）后，也会发出拓扑状态改变帧；

   5.MRM不会在其自身的两个端口间转发MRP协议帧，包括拓扑状态改变帧，测试帧，端口上线/下线帧；

MRC节点102，为介质冗余客户节点，每个环网中可以有多个MRC，基于对性能的要求，MRM和MRC的节点总数一般不超过50个；MRC实现以下功能：

    1.在两个环路端口间转发MRM发出的测试帧和拓扑状态改变帧；

    2.收到拓扑状态改变帧后，提取拓扑状态改变帧里携带的时间参数，并在等待此时间参数定义的间隔后进行清FDB的操作；

    3.如果端口检测到链路状态变化（LinkUp/LinkDown），会通过两个端口发出端口上线/下线帧（LinkUp/LinkDown Frame），用于将变化状态通知MRM；

终端节点103，终端节点通过MRM或MRC连接进入环网，是业务的发起者和接收者；终端节点可以是一台主机或一个普通的交换机及其下连接的主机；

链路104，用于连接各节点的物理线缆或逻辑通路，两个节点间的链路出错代表节点间的通信受阻，环路状态也会相应发生变化；

现有技术中，可以将MRP环网应用于列车中，以实现在列车中布置以太网环网。在列车上采用介质冗余协议MRP环网组网时，每个车厢需要放置一个节点；若采用传统的按车厢顺序相邻节点相连、头尾相连的方式，则组网后的形态如图2所示，其存在有些链路距离太长、中间连接点过多的问题。

具体到列车的应用环境，实际的组网状态如图3所示。如图3中：

节点201，为MRP环网中MRM或MRC节点，每个节点有两个端口与环网相连；

车厢202，为列车车厢示意，每个车厢中放置一个节点201；

过桥线203，为列车车厢间线路的连接通路，两个相邻车厢的线缆204分别与过桥线203两端的接口相连，从而连接在一起；

线缆204，连接节点之间的以太网线缆，线缆跨越车厢时，通过过桥线203相连；

现以列车有16节车厢（高速列车一般为16或者8编组），即n=16为例说明：每节车厢长约30米，若按图3所示头尾节点直接相连时，最长的线缆长度至少为 16*30=480米，再算上通过每节车厢时必要拐弯、绕行，长度会超过500米；并且，头尾节点相连接的线缆还需经过n-1=15个过桥线203进行连接，每个连接点都会引入额外的信号损耗和干扰。

MRP环网是基于以太网，而以太网的最大传输距离受到以下方面的限制，最长传输距离理论上不大于100米：

1.信号在传输时，会由于电阻和电容的原因而导致信号衰减或畸变，累积的信号衰减将不能保证信号稳定地传输；