专利名称：以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法
技术领域：
本发明涉及一种以太网通信方法，尤其涉及基于以太网通信的分布式控制系统中节点之间进行通信的方法。
背景技术：
当分布式控制系统用于工业过程控制时，其通信网络应能及时传输现场过程信息和操作管理信息，因此要求通信网络必须具有快速实时的响应能力。而且，通信过程中的任何中断都可能造成停产的后果，甚至引起设备和人身事故，因此要求通信网络还必须具有极高的可靠性。
目前，分布式控制系统中采用的通信网络---以太网常常生成冗余网络，以增加网络通信的可靠性。在常规的冗余方法中，一条以太网通信线路通常会被系统中的多个节点共享，从而发生多个节点争用控制该条以太网通信线路的情况，进而造成通信线路的阻碍或访问延时的后果。在上述常规的冗余方法中存在着难以保证网络通信可靠性和实时性的缺憾。
专利号为98104275.9、发明名称为“以太网通信冗余方法”的中国发明专利中公开了一种双网冗余传输方法。请参照图1，系统的多节点间通过彼此独立的第一通信线路1和第二通信线路2建立连接，发送侧的一个节点3向第一通信线路1和第二通信线路2发送相同数据，接收侧的一个节点4确定首先收到的经检验的数据为接收数据。本专利通过增加独立的通信系统达到增加网络通信可靠的目的，但是没能满足网络实时响应的要求。而且以太网在通信过程中存在着很多运行状况，比如网络出现突发事件使负荷加重，采用上述双网冗余传输方式只是能最大限度保证以太网传输的可靠性，但是不仅不能快速传输数据解决网络冲突，而且在传输数据过程中还多占用网络的信道资源。本专利仅提供了一种传输模式，存在无法根据网络运行的状态灵活的选择传输模式的缺憾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，使分布式控制系统能针对不同场合及其运行状况灵活的选择传输模式，保证了以太网通信中的最大的传输可靠性，还能满足网络快速实时响应的要求，保持通信网络始终保持或处于最佳的通信状态。
本发明公开了一种以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，所述网络系统包括通过彼此独立的第一通信线路和第二通信线路在节点之间建立的两个通信系统，形成双网冗余模式、双网独立模式和单网模式三种通信模式，包括当通信网络处于双网冗余模式时，发送侧节点在规定的时间内通过所述第一通信线路和所述第二通信线路发送若干用于诊断网络负荷的数据包；接收所述接收侧节点的响应数据包；计算每个数据包的响应时间，从而得到所有响应时间的平均值；根据所述响应时间的平均值，选择通信模式。
其中，该方法还包括判断所述响应时间的平均值是否大于预先设定的第一临界值，如果是，通信网络的传输模式调整为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式。
其中，该方法还包括在通信网络的网络负荷映射表中保存平均值，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。并且，根据所述平均值查找网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息；判断所述当前网络负荷信息是否高于预先设定的第一临界状态，如果是，以太网调整传输模式为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式进行数据通信。
其中，该方法还包括当通信网络处于双网独立模式时，发送侧节点定周期通过所述第一通信线路和所述第二通信线路发送若干用于诊断网络负荷的数据包；接收所述接收侧节点的响应数据包；计算每个数据包的响应时间，从而得到所有响应时间的平均值；根据所述响应时间的平均值，选择通信模式。
其中，该方法还包括判断所述响应时间的平均值是否小于预先设定的第二临界值，如果是，通信网络调整成双网冗余模式进行数据传输，否则，通信网络保持双网独立模式。
其中，该方法还包括在通信网络的网络负荷映射表中保存平均值，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。还包括根据所述平均值对比网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息；判断所述当前网络负荷信息是否低于预先设定的第二临界状态，如果是，以太网调整传输模式为双网冗余模式，否则，通信网络保持双网独立模式进行数据通信。
其中，该方法还包括a发送侧节点通过第一通信线路和第二通信线路发送相同数据包；b接收侧节点接收所述数据包；c对接收到的所述数据包校验，判断发送该数据包的通信线路是否存在着故障或不稳定，如果是通信网络调整为单网模式进行数据传输，否则通信网络保持原通信模式。
步骤c进一步包括当接收侧节点接收的数据包通过检验且为二条通信线路中首先收到的数据包时，将它存入缓存区，并记录数据包的标记和当前时间；启动超时计数器，如果在预定时间内没有接收到另一通信线路传送的相同数据包，则该通信线路故障，通信网络的传输模式转换到单网模式，否则进行步骤b。
步骤c还包括当所述接收侧节点接收到的数据包没有通过数据包合格性检验时，获取该数据包的标记后丢弃该数据包；根据数据包的标记，判断是否为二条通信线路中首先到达的数据包，如果是，在缓存区中记录所述标记和当前时间，然后，超时计时器开始计时，如果在规定时间内没有收到另一通信线路传送的相同数据包，该通信线路故障，通信网络的通信模式转换成单网模式，否则进行步骤b；否则，判断首先接收的数据包是否合格，如果是，该通信线路不稳定，通信网络的通信模式转换成单网模式；否则，通信网络保持双网冗余模式。
步骤c进一步包括当所述数据包通过合格性检验且为二条通信线路中后收到的数据包时，判断所述首次收到的数据包是否合格，如果是，通信网络保持双网冗余模式进行数据传输，否则，发送该首次数据包的通信线路故障，通信网络转换为单网模式进行数据传输，否则进行步骤b。
其中，该方法还包括发送侧节点在规定时间内通过第一通信线路和第二通信线路发送用于故障诊断的数据包，记录相应的发送时间；接收侧节点从每个数据包发送时间开始计时，当规定的时间内没有收到该发送侧节点发送的所述数据包的响应信息时，发送该数据包的通信线路出现故障进行计数；如果计数超时预定值，通信网络转换为单网模式进行数据传输，否则保持原通信模式。
其中，该方法还包括所述网络系统中至少三个节点彼此发送数据包；启动超时计数器，如果其中一个节点未在预先设定的时间内收到所述数据包，则该节点发生故障。该方法还包括所述网络系统中至少三个节点彼此发送数据包；启动超时计数器，如果在预先设定的时间内其中一个节点发送的数据包未被其它节点接收，则该节点发生故障。
其中，该方法还包括，当通信网络处理单网模式时，检测第一通信线路和第二通信线路是否正常传输，如果是，转换成双网冗余模式，否则保持单网模式。
与现有技术相比，该方法具有以下优点
当网络处于双网冗余模式下且网络出现负荷加重情况时，根据网络负荷模糊测试，能将通信网络转换成双网独立模式，从而保证了网络传输的实时性，并且充分利用网络信道资源。
而且，当网络的负荷减轻时，能将通信网络转换成双网冗余模式传输数据，保证了网络的可靠性。
还有，当网络出现故障或不稳定时，通信网络能转换成单网模式进行数据传输，保证了网络数据传输的可靠性。当网络故障或不稳定因素剔除时，通信网络能及时转换到双网冗余模式进行数据传输。
简而言之，本发明能够根据通信网络的运行状况和不同的场合灵活的选择传输模式，在保证数据传输的可靠性的同时，充分有效的利用网络信道资源，实现快速实时响应的效果，从而使得通信网络始终保持最佳的通讯状态。
图1是专利号为98104275.9、发明名称为“以太网通信冗余方法”的中国发明专利的基于以太网通信的分布式控制系统的方框图。
图2为本发明基于以太网通信的分布式控制系统的传输方框图。
图3为本发明中以太网帧的格式。
图4为本发明的基于以太网通信的分布式控制系统在故障情况下的单网模式的方框图。
图5为本发明的基于以于以太网通信的分布式控制系统在对可靠性要求不高的情况下直接采用的单网模式的方框图。
图6A为本发明通信网络从双网冗余模式自适应选择至双网独立模式的一种实施例的流程图。
图6B为本发明通信网络从双网冗余模式自适应选择至双网独立模式的第二种实施例的流程图。
图7为本发明通信网络从双网冗余模式自适应选择至单网独立模式的流程图。
图8为本发明通信网络从双网独立模式自适应选择至单网独立模式的流程图。
具体实施例方式
请参阅图2，图2绘示了一个基于以太网通信的分布式控制系统，其中第一通信线路和第二通信线路并非局限连接节点A和节点B，可以是执行以太网通信中所有节点的通信线路。以下就以节点A和节点B来说明本发明以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法。
节点A和节点B包括分别连接第一通信线路和第二通信线路的以太网接口1#和以太网接口2#、TCP/IP协议机、数据缓存区、发送和接收数据队列、冗余处理机。其中，以太网接口1#和以太网接口2#实现节点A、B与通信网络的连接，完成第一通信线路和第二通信线路的以太网信号的收发处理和控制。TCP/IP协议机实现TCP/IP协议的处理。数据缓存区用于临时存储要接收/发送的数据。发送和接收数据队列用于存储相应发送/接收的数据信息。冗余处理机完成双重化数据包的合并、分配、独立信息通道的操作、双信道的故障诊断等处理，以及根据上层应用层的命令控制数据发送/接收过程。
节点A和节点B通过第一通信线路和第二通信线路建立通信连接。假设节点A是发送侧的一个节点，节点B是接收侧的一个节点，发送侧节点A和接收侧节点B之间存在着三种传输模式双网冗余模式、双网独立模式和单网模式。
其中，双网冗余模式是指节点A通过第一通信线路和第二通信线路同步发送同一数据包至节点B。节点B接受通过第一和第二通信线路发送的数据包，经过检验步骤，确认其中先到达的数据包作为有效数据包，传输至应用层，双网冗余模式确保了数据安全的到达目的地节点以保证以太网传输的可靠性。
请参阅图3，图3为本发明传输的数据包中以太网帧的一种数据格式。以太网帧包括头部和数据部分，其中，数据部分包括命令字、时间标记和数据本体。命令字用于区别该数据帧的类型，比如，“00”表示该数据帧为一般数据，“10”表示该数据帧为用于诊断网络负荷的数据包，“11”表示特定的故障诊断信息数据包，时间标记用于记录发送该数据帧的时间，两个相同的数据包中具有相同的时间标记。
当通信网络处于双网独立模式下时，节点A和节点B通过第一通信线路和第二通信线路建立通信连接。发送侧节点A通过第一和第二通信线路向接收侧节点B发送不同的数据包，使网络的传输数据流量增加一倍，充分利用了网络信道资源，在网络负荷较重的情况下能保证数据传输的实时性。
当通信网络处于单网模式下，节点A和节点B通过第一或第二通信线路建立通信连接。在第一或第二通信线路出现故障时，节点之间可以转换到单网模式(如图4所示)。在对可靠性不高的通信网络中，也可采用单网模式(如图5所示)。
当分布式通信系统建立通信时，节点A和节点B之间并非局限于一种通信模式，可以根据通信网络的具体通信情况自适应地选择通信模式。包括双网冗余模式和双网独立模式的自适应选择过程、双网冗余模式和单网模式的自适应选择过程、双网独立模式和单网模式的自适应选择过程。
其中，双网冗余模式和双网独立模式的自适应过程包括(请参阅图6A)当以太网通信处于双网冗余模式时，发送侧节点A定周期发送用于诊断负荷信息的数据包(步骤S110)；其中，数据包可采用如图3所示的以太网帧，以太网帧的命令字中的内容为“10”，接收侧节点B接收到该数据包后，立即响应该数据包，发送响应信息回节点A。节点A接收到节点B的响应信息(步骤S120)；计算发送数据包和响应信息之间的时间差值，得到响应时间(步骤S130)；判断是否收到所有数据包的响应信息(步骤S140)，如果是，计算在规定的时间内所有响应时间的平均值(步骤S150)，否则回到步骤S120。
判断响应时间的平均值是否大于预先设定的第一临界值(步骤S160)，如果是，通信网络的传输模式调整为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式。
还可以采取以下的方法调整通信模式(请参阅图6B)。
在通信网络中预先设置网络负荷映射表，并且每一次计算得到的平均值都保存在网络负荷映射表，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。比如，系统在启动时，预先设置一个提供各个节点网络负荷状态的网络负荷映射表，包括进行网络负荷模糊测试的时间、所得到的响应时间平均值、网络负荷经验指标。通信网络每进行一次模糊测试，就更新一次网络负荷映射表和网络负荷经验指标。请参阅表1，表1为网络负荷映射表的一个具体例子。
表1
以上仅为一个最简单的实施例，但本发明并非局限于此。
根据所述平均值查找网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息。
判断所述当前网络负荷信息是否高于预先设定的第一临界状态(步骤S170)，如果是，以太网调整传输模式为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式进行数据通信。
以下具体举个实例。
节点A以1秒的时间时隔在10分种内向节点B通过第一和第二通信线路发送相同的数据包，节点B确定首先接收到的数据包为有效数据包，并且及时发送读数据至节点A，最简单地，将数据包回发至节点A。节点A接收到读数据，记录其接收的时间，计算所有数据包的响应时间，求得其平均值，如＜0.4s。假设网络负荷经验值指标为“相当好＜0.3s”、“好0.3～0.5s”、“较好0.5s～1.0s”“一般1.0s～3.0”“差3.0s～5.0s””极差＞5.0s”。平均值和网络负荷经验值比较，获得网络负荷状态信息为“好”。可以结合实际网络通信中对实时性的要求，预先设置第一临界状态为“较好”，则通信网络自适应调整为双网独立模式，解除网络冲突，提高网络的响应时间。
当以太网通信处于双网独立模式时，同样可以进行网络负荷模糊测试求得响应平均值，判断所述响应时间的平均值是否小于预先设定的第二临界值，如果是，通信网络调整成双网冗余模式进行数据传输，否则，通信网络保持双网独立模式。比如，预先设定的第二临界值可以结合实际网络通信中对可靠性的要求，预先设置如平均值＜0.5s时，自适应调整为双网冗余模式，提高传输可靠性。还可以通过如下方式实施。在通信网络的网络负荷映射表中保存平均值，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。根据所述平均值对比网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息；判断所述当前网络负荷信息是否低于预先设定的第二临界状态，如果是，以太网调整传输模式为双网冗余模式，否则，通信网络保持双网独立模式进行数据通信。如第二临界状态为“差”，而当前的网络负荷信息为“极差”，此时以太网会调整以太网调整传输模式为双网冗余模式。
其中，双网冗余模式和单网模式的自适应选择过程。请参阅图7，具体步骤如下当通信网络处于双网冗余模式时，发送侧节点A通过第一通信线路和第二通信线路发送数据包至节点B，接收侧节点B接收来自第一或第二通信线路的数据包(步骤S210)；对接收到的数据包进行检验，判断是否合格？检验包括以太网帧的标准校验流程，如CRC校验，以及本发明中定义的以太网帧的数据有效性检验(步骤S211)。
接着步骤S211，当该数据包检测合格时，根据缓存区中是否有该数据包的记录标识，判断是否是首先收到的数据包(步骤S212)，如果是，进行步骤S213，否则进行步骤S221。当为首次收到的数据包时，将接收到的数据包作为有效的首先接收的数据包存入缓存区，并记录其记录标识和当前时间(步骤S213)，然后将数据包放入数据接收队列，通知应用层处理(步骤S214)，接着从当前时间开始计时，判断在预先设定的时间内是否接收到来自另一以太网通信线路的相同数据包？(步骤S215)，如果是，该以太网通信线路“无法正常接收”的计数器加1(步骤S216)，判断计数器是否超过预定值吗？(步骤S217)，如果是，判断另一以太网通信线路为网络故障，并刷新网络状态，一个正常，另一个故障，并将双网冗余模式转换为单网模式，否则进行步骤S210。
接着步骤S212，当接收到的数据包不是首先收到的数据包时，通过查找缓冲区判断首先收到的数据包是否合格(步骤S221)。如果是，丢弃接收到的数据包，删除缓存区中的历史记录以释放存储空间，(步骤S222)然后刷新网络状态，两条以太网通信线路都为正常，网络传输模式保持双网冗余模式(步骤S223)；否则，将接收到的数据包放入“数据接收队列”，通知应用层处理，同时删除缓冲区中的历史数据(步骤S231)，该以太网通信线路“校验不合格”计数器计数值加1(步骤S232)；判断计数值是否超过预定值(步骤S233)？如果是，判断另一以太网通信线路不稳定，刷新状态一个正常，一个不稳定，并将双网冗余模式转换为单网模式，否则进行步骤S210。
接着步骤S211，当接收到的数据包进行检验不合格时，获得该数据包的记录标识后丢弃该数据包(步骤S241)，并在缓存区中查找是否具有相同的记录标记(步骤S242)，如果没有，则该数据包中第一通信线路和第二通信线路中首次收到的数据包，在缓冲区中记录该标识和当前时间，(S243)，然后从当前时间开始计时，判断在规定的时间内是否收到另一以太网通信线路相同的数据包(步骤S244)，如果是，该以太网通信线路“无法正常接收”次数加1(步骤S245)，否则进行步骤S210，接着步骤S245，判断次数是否超过预先设定值，如果否，进行步骤S210，如果是，刷新网络状态，一条线路不稳定，另一条线路有故障，从双网冗余模式转换成单网模式(步骤S247)。
接着步骤S242，当接收到的数据包不是首先收到的数据包，接着判断首先收到的数据是否合格(步骤S251)，如果是，删除缓存区中的历史数据，以释放内存空间(步骤S252)，接着，该通信线路“校验不合格”次数计1，(步骤S253)再次，判断“校验不合格”次数是否超出预定值(步骤S254)，如果否，进行步骤S210，如果是，刷新网络状态，一个不稳定，一个故障，将双网冗余模式转换成单网模式(步骤S255)。
接着步骤S251，当首先接收到的数据包也为不合格时，则两条以太网通信线路“校验不合格”次数各计1(步骤S261)，两条以太网通信线路“不合格次数”是否都超过预定值(步骤S262)？如果否，继续进行步骤S210，如果是，刷新网络状态，两条以太网通信线路均为不稳定(步骤S263)，继续保持双网冗余模式。
以上是通过故障诊断检测方法，使得能根据网络实际情况，双网冗余模式灵活地转换成单网模式。当以太网处于单网模式时，同样，根据故障诊断检测方法，检测到故障或不稳定的网络又能正常接收到信息时，重新转换为双网冗余模式。
双网独立模式和单网模式之间自适应过程，具体步骤如下(请参阅图8)S310设定发送侧节点A和接收侧节点B正常传输下的最大延时时间；S320在规定的时间内(如1分钟内)，节点A周期性(如以1秒为时间间隙)通过第一通信线路和第二通信线路发送特定故障诊断信息数据包至节点B，记录每个数据包对应的发送时间，其中，特定故障诊断信息数据包可采用图3所示的数据结构，并且“命令字”为“特定故障诊断信息数据”的标记“11”，当接收侧节点接收到含有该标记的数据包，判定该数据包为特定故障诊断信息数据包，发送响应数据包；S330判断接收到的响应数据包是否在最大延时时间内接收到，如果否，双网独立模式进行步骤S340，否则判断是否接收到所有数据包的响应数据包(步骤S370)；如果是，通信网络继续保持双网独立模式，否则继续接收节点B发送的响应数据包，进行步骤S330；S340“发送该数据包所在的线路”计数加1，然后进行步骤S350；S350判断计数是否超过预先设定值，如果是，判断该条线路故障，从双网独立模式转换成单网模式，否则判断是否接收到所有数据包的响应数据包(步骤S360)；如果是，通信网络继续保持双网独立模式，否则继续接收节点B发送的响应数据包，进行步骤S330。
该特定故障诊断法是网络系统通过定周期的发送特定的故障诊断信息数据包，来判断网络故障情况，不仅适用于双网独立模式到单网模式的自适应，也适用双网冗余模式到单网模式的自适应。
当节点在两个以上时，也可采取特定故障诊断法来判断各个节点的故障情况。网络系统中至少三个节点彼此发送数据包；启动超时计数器，如果其中一个节点未在预先设定的时间内收到所述数据包，则该节点发生故障，或者当检测到在预先设定的时间内其中一个节点发送的数据包未被其它节点接收，则该节点发生故障。
假定该网络系统有三个节点节点A、节点B、节点C。每个节点定周期向其它节点发送故障诊断信息数据包，若节点A、B能收到该数据包但都收不到节点C的数据包，则可判断C节点故障，或者，节点C在规定时间内都没收到故障诊断信息数据包，则判断该节点故障。
综合以上方法，以下举一实际应用中自适应冗余以太网传输方法实现的主要过程在开始数据传输之前，对节点的网络传输模式进行设置，从节点的优先级区分，对于重要节点可以在任何时候始终采用冗余传输模式，以保证最大的传输可靠性；对于对可靠性要求不高的场合，可采用单网模式，以减低应用系统的资源；对于一般对可靠性和实时性都有要求的节点，先设置为双网冗余模式。以下过程针对一般情况在系统建立通信后，所述的随机故障诊断检测随着数据包的传输随之建立，若某些场合对故障诊断有更进一步要求，也可启用特定故障诊断检测逻辑对故障情况进行更详细的诊断。在故障诊断检测中判定网络无故障情况下，系统启用网络负荷模糊测试，由于负荷计算需要一定的时间才能正确的输出一组表征网络负荷特性的网络负荷状态信息，再生成网络负荷映射表，网络负荷映射表通过实时刷新不断获取最新网络负荷状态，以提供给各节点最新的网络负荷信息，因此系统在上电10-20分钟后才能启用网络负荷映射表和相应的处理任务；当负荷加重时，双网冗余网络转换为双网独立模式来解除网络冲突，提高网络的响应能力，使网络处于不冗余的状态，此时则可启用特定故障诊断检测逻辑来对网络的故障情况进行判断；当负荷减轻时，通过网络负荷模糊测试与判断，可将双网独立模式重新转换为双网冗余模式。
以上过程完成了自适应冗余以太网传输方式的选择。
权利要求
1.一种以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，所述网络系统包括通过彼此独立的第一通信线路和第二通信线路在节点之间建立的两个通信系统，形成双网冗余模式、双网独立模式和单网模式三种通信模式，其特征在于，包括当通信网络处于双网冗余模式时，发送侧节点在规定的时间内通过所述第一通信线路和所述第二通信线路发送若干用于诊断网络负荷的数据包；接收所述接收侧节点的响应数据包；计算每个数据包的响应时间，从而得到所有响应时间的平均值；根据所述响应时间的平均值，选择通信模式。
2.如权利要求1所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括判断所述响应时间的平均值是否大于预先设定的第一临界值，如果是，通信网络的传输模式调整为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式。
3.如权利要求1所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括在通信网络的网络负荷映射表中保存平均值，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。
4.如权利要求3所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括根据所述平均值查找网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息；判断所述当前网络负荷信息是否高于预先设定的第一临界状态，如果是，以太网调整传输模式为双网独立模式，否则，通信网络保持双网冗余模式进行数据通信。
5.如权利要求1所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括当通信网络处于双网独立模式时，发送侧节点定周期通过所述第一通信线路和所述第二通信线路发送若干用于诊断网络负荷的数据包；接收所述接收侧节点的响应数据包；计算每个数据包的响应时间，从而得到所有响应时间的平均值；根据所述响应时间的平均值，选择通信模式。
6.如权利要求5所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括判断所述响应时间的平均值是否小于预先设定的第二临界值，如果是，通信网络调整成双网冗余模式进行数据传输，否则，通信网络保持双网独立模式。
7.如权利要求5所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括在通信网络的网络负荷映射表中保存平均值，更新用于表示响应时间和网络负荷对应关系的网络负荷经验指标。
8.如权利要求7所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括根据所述平均值对比网络负荷经验指标，得到当前网络负荷信息；判断所述当前网络负荷信息是否低于预先设定的第二临界状态，如果是，以太网调整传输模式为双网冗余模式，否则，通信网络保持双网独立模式进行数据通信。
9.如权利要求1所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括a发送侧节点通过第一通信线路和第二通信线路发送相同数据包；b接收侧节点接收所述数据包；c对接收到的所述数据包校验，判断发送该数据包的通信线路是否存在着故障或不稳定，如果是通信网络调整为单网模式进行数据传输，否则通信网络保持原通信模式。
10.如权利要求9所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，步骤c进一步包括当接收侧节点接收的数据包通过检验且为二条通信线路中首先收到的数据包时，将它存入缓存区，并记录数据包的标记和当前时间；启动超时计数器，如果在预定时间内没有接收到另一通信线路传送的相同数据包，则该通信线路故障，通信网络的传输模式转换到单网模式，否则进行步骤b。
11.如权利要求9所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，步骤c还包括当所述接收侧节点接收到的数据包没有通过数据包合格性检验时，获取该数据包的标记后丢弃该数据包；根据数据包的标记，判断是否为二条通信线路中首先到达的数据包，如果是，在缓存区中记录所述标记和当前时间，然后，超时计时器开始计时，如果在规定时间内没有收到另一通信线路传送的相同数据包，该通信线路故障，通信网络的通信模式转换成单网模式，否则进行步骤b；否则，判断首先接收的数据包是否合格，如果是，该通信线路不稳定，通信网络的通信模式转换成单网模式；否则，通信网络保持双网冗余模式。
12.如权利要求11所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，步骤c进一步包括当所述数据包通过合格性检验且为二条通信线路中后收到的数据包时，判断所述首次收到的数据包是否合格，如果是，通信网络保持双网冗余模式进行数据传输，否则，发送该首次数据包的通信线路故障，通信网络转换为单网模式进行数据传输，否则进行步骤b。
13.如权利要求1或9所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括发送侧节点在规定时间内通过第一通信线路和第二通信线路发送用于故障诊断的数据包，记录相应的发送时间；接收侧节点从每个数据包发送时间开始计时，当规定的时间内没有收到该发送侧节点发送的所述数据包的响应信息时，发送该数据包的通信线路出现故障进行计数；如果计数超时预定值，通信网络转换为单网模式进行数据传输，否则保持原通信模式。
14.如权利要求13所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括所述网络系统中至少三个节点彼此发送数据包；启动超时计数器，如果其中一个节点未在预先设定的时间内收到所述数据包，则该节点发生故障。
15.如权利要求13所述的以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，其特征在于，还包括所述网络系统中至少三个节点彼此发送数据包；启动超时计数器，如果在预先设定的时间内其中一个节点发送的数据包未被其它节点接收，则该节点发生故障。
16.如权利要求13或12所述的以太网通信传输模式自适应方法，其特征在于，还包括，当通信网络处理单网模式时，检测第一通信线路和第二通信线路是否正常传输，如果是，转换成双网冗余模式，否则保持单网模式。
全文摘要
本发明公开了一种以太网冗余网络系统中数据传输模式的自适应选择方法，该方法通过网络负荷模糊测试和故障诊断检测获得网络负荷情况、网络稳定性及故障情况，控制系统根据这些通信网络的运行情况，自适应的选择网络通信的传输方式，即双网冗余模式、双网独立模式还是单网模式。该方法使系统网络针对各种不同场合及其运行状况而灵活的选择传输模式，保证了最大的传输可靠性的同时充分有效的利用网络信道资源，实现快速实时的响应能力，保持控制网络始终最佳的通讯状态。
文档编号H04L12/28GK1556624SQ200310124218
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者黄文君, 陆卫军, 朱练, 靳旭哲 申请人:浙江浙大中控技术有限公司