[发明专利]一种列车以太网络路径的动态规划方法

说明书

本发明提供了一种列车以太网络路径的动态规划方法，属于网络通信领域，实现列车以太网络的冗余。该方法利用环路检测报文、链路通知报文和心跳检测报文三种报文，对列车网络路径进行动态规划。环路检测报文主要用来检测拓扑中的环形链路，决定阻塞端口的位置。链路通知报文主要用来通知所有交换设备链路发生变化，同步交换设备控制，降低网络恢复时间。心跳检测报文主要用来检测中继口的链路状态，更可靠的判断中继口链路的状态。本发明可用于网络拓扑固定的单环和多环网络，利用列车中交换设备的位置固定特点，快速对网络路径进行动态规划，以提高响应网络链路结构变化的速度，同时保证交换设备配置简单。

技术领域

本发明属于网络通信领域，涉及一种列车以太网络路径的动态规划方法。

背景技术

以太网技术是目前应用最为广泛的局域网通信技术，由于其具有兼容性好、组网方便、成本低、传输速度快等优点，迅速应用于列车以太网络领域。为了保证列车以太网络的可靠性，单环或者多环网络拓扑被大量采用，当一处物理网络链路断开时，网络数据可以通过其他的冗余链路进行正常的传输。但是，如果通信逻辑链路形成环路，通信数据会在环路内反复传输，从而造成网络风暴，因此，环形网络需要一种方法动态的规划数据传输路径，通过阻塞特定的端口，以保证网络在逻辑链路上没有环路，而当前环形网络的路径规划存在响应时间长或配置实现复杂等缺点。列车中的交换设备往往具有位置固定的特点，可利用该特点快速对网络路径进行动态规划，以提高响应网络链路结构变化的速度，同时保证交换设备配置简单。

如图2所示为一种多环列车以太网络拓扑结构，物理网络链路由10个交换设备组成。交换设备与交换设备相连的接口为中继口，与终端网络设备相连的接口为终端口。每一个交换设备都有一个唯一的MAC(Media Access Control)地址用来标识该设备。为了对以太网络拓扑进行动态规划，交换设备都有一个CPU专门处理逻辑控制工作，交换芯片与CPU相连的以太网接口称之为CPU端口。

在环形网络拓扑结构中，为了保证网络数据的正常传输，需要通过一种方法对列车以太网络路径进行动态规划，其中只有中继口才参与规划过程，而终端口则不参与。在网络链路连接正常的情况下，该方法通过阻塞某些交换设备的某些中继口来保证网络链路在逻辑上是没有环路的。同时，交换设备会实时监测中继口的链路状态，当某些链路断开连接时，该方法会动态的打开阻塞的中继口以保证网络继续保持畅通的状态；当某些链路恢复连接时，该方法会重新阻塞某些中继口以防止网络风暴的形成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在列车中提供一种环形网络路径的动态规划方法，利用列车以太网络拓扑固定的特点，快速对网络路径进行动态规划，提高响应网络链路结构变化的速度。

本发明的技术方案：

一种列车以太网络路径的动态规划方法，步骤如下：

在列车以太网络路径的动态规划方法中所用交换设备的中继口分为上行中继口和下行中继口；该动态规划方法设有三种网络报文，分别为环路检测报文、链路通知报文和心跳检测报文；三种网络报文在数据链路层运行，三种网络报文的目的MAC地址均为组播MAC地址，即当交换设备收到上述三种网络报文时，直接转发至CPU端口，不遵循交换设备正常的转发规则；

环路检测报文包含发送设备的MAC地址和目的端口号，用来检测物理链路是否存在环路。交换设备根据是否收到自身发送的环路检测报文来确定阻塞具体的下行中继口，防止网络拓扑中存在逻辑环路。

链路通知报文向交换设备的所有中继口发送，用来通告其他交换设备链路发生变化，保证交换设备的同步控制。为保证可靠性和快速性，链路通知报文使用多次重发机制，通过TTL(Time To Live)机制限制通信链路中的报文流量，同时采用广播和组播并存的方式发送报文以提高报文扩散的速度。