可扩展的以太网环形拓扑网络及其通信方法
【专利摘要】提供一种可扩展的以太网环形拓扑网络及其通信方法。本发明将环形拓扑以太网网络连接至各种形状的其他网络。为此，以环状配置的第一环形拓扑网络具有三个以上可扩展节点（每个可扩展节点具有三个以上以太网端口），并且第一环形拓扑网络通过可扩展节点的以太网端口中不用于形成第一环形拓扑网络的以太网端口而被连接至其他网络。因此，可以在不改变先前建立的环形拓扑网络的情况下增加设备，并且可以将各种形状的网络集成和管理成单个的网络。
【专利说明】可扩展的以太网环形拓扑网络及其通信方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种通过以太网端口连接的环形网络，并且更特别地，本公开能够使环形网络在保持原始的环结构的同时链接至具有各种拓扑的其他网络。
【背景技术】
[0002]近年来，由于高度工业化的社会、大量的信息以及高度复杂性，扩展性已经作为工业网络中的重要元素而变得突出，并且工业网络需要支持具有各种形状的拓扑从而集成(integrate)和管理分布式网点。
[0003]特别是，环形拓扑网络作为工业网络中的重要轴心而保持有一定地位，因此国际协议(诸如IEC62439)建立了用于基于工业网络的环形拓扑的协议。
[0004]环形拓扑网络具有的优势在于:因为即使中间节点有错误，环形拓扑网络也可以通过其他路径通信，所以可以确保网络的可靠性。
[0005]通常，工业场所通过经由以太网连接具有两个以太网端口的若干通信装置(节点)以形成环形拓扑网络来增强网络性能。
[0006]图1示出了具有两个以太网端口的节点10。端口 #1和端口 #2用于配置环形拓扑网络。
[0007]图2示出了使用具有两个以太网端口的若干节点的环形拓扑网络的示例。节点#11的第二端口 Pll和节点#12的第一端口 P12、节点#12的第二端口 P13和节点#13的第一端口 P14、节点#13的第二端口 P15和节点#14的第一端口 P16、节点#14的第二端口 P17和节点#15的第一端口 P18以及节点#15的第二端口 P19和节点#11的第一端口 P20被顺序地连接以形成环形拓扑网络。
[0008]然而，配置环形拓扑网络的此种典型方法具有的缺点在于:因为此方法只是对连接节点为环状感兴趣，所以网络的扩展性降低。
[0009]例如，因为支持环形拓扑网络的节点的以太网端口的数量限于两个，所以很难配置各种形状的网络。
[0010]而且，一旦环形拓扑网络被配置，将不考虑链接至除了相应环形拓扑网络以外的网络，并且很难将先前建立的若干网络集成和管理成单个的网络。
【发明内容】
[0011]实施例提供了一种可扩展的以太网环形拓扑网络，其中环形拓扑网络在保持其形状的同时被连接至其他网络，从而可以灵活地扩展、集成并且管理环形拓扑网络系统。
[0012]因此，根据实施例的可扩展的以太网环形网络包括第一环形拓扑网络，在所述第一环形拓扑网络中多个节点通过以太网端口被连接为环状，所述第一环形拓扑网络的一个以上的节点包括可扩展节点(每个可扩展节点具有三个以上以太网端口)，并且在可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的以太网端口被连接至其他网络。
[0013]形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点可以被连接至为线性的其他网络的节点。
[0014]形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点可以被连接至另一个环形拓扑网络。
[0015]在形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的一个以太网端口，可以被连接至在形成所述另一个环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述另一个环形拓扑网络的一个以太网端口。
[0016]当可扩展节点的以太网端口的数量可以是四个或大于四个时，形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中的两个以太网端口可以用于形成所述第一环形拓扑网络，并且相应的可扩展节点的以太网端口中的另两个以太网端口可以用于形成所述另一个环形拓扑网络。
[0017]在下面的附图和说明中列出了一个以上实施例的细节。通过本说明书和附图以及通过权利要求书，其他特征将是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是具有两个以太网端口的节点的示例；
[0019]图2是以太网环形拓扑网络的示例；
[0020]图3是可扩展的以太网环形网络的实施例；
[0021]图4是具有三个以上以太网端口的节点的示例；
[0022]图5是环形拓扑网络被连接至线性网络的实施例；
[0023]图6是不同的环形拓扑网络彼此连接的实施例；
[0024]图7是不同的环形拓扑网络彼此连接的另一个实施例；
[0025]图8是三个以上环形拓扑网络连接的实施例；以及
[0026]图9是用于说明可扩展节点的操作的示例。
【具体实施方式】
[0027]在下文中，将参照附图详细地描述示例性实施例。
[0028]参照图3，根据实施例的可扩展的以太网环形网络基本上包括多个节点被布置为环状的网络(NI，被称为第一环形拓扑网络)。
[0029]节点表示包括一定数量的以太网端口并且能够进行以太网通信的通信装置。各个节点可以按照需要以各种方式配置，参与配置网络并且传送通信帧至被连接至节点本身的相邻节点。
[0030]在图3中，第一环形拓扑网络NI形成这样的环形拓扑网络:其中节点#21的第二端口 P31-2和节点#22的第一端口 P32-1、节点#22的第二端口 P32-2和节点#23的第一端口 P33-1、节点#23的第二端口 P32-2和节点#24的第一端口 P34-1、节点#24的第二端口P34-2和节点#25的第一端口 P35-1以及节点#25的第二端口 P35-2和节点#21的第一端口 P31-1被顺序地连接。
[0031]尽管为了方便进行说明，本示例包括五个节点，但是配置环形拓扑网络的节点数量可以不同。
[0032]特别是，配置第一环形拓扑网络NI的一个以上节点需要是可扩展的节点并且第一环形拓扑网络NI可以通过可扩展的节点而被连接至另一个网络N2。[0033]可扩展节点表示包括三个以上以太网端口的节点，并且图3的第一环形拓扑网络NI中的节点#23是可扩展节点。
[0034]除了可扩展节点之外的一般节点(节点#21、节点#22、节点#24以及节点#25)可以仅包括两个以太网端口从而形成环形拓扑网络。
[0035]节点#23的两个以太网端口 P33-1和P33-2用于形成第一环形拓扑网络NI，并且不用于形成第一环形拓扑网络NI的以太网端口 P33-3用作被连接至另一个网络N2的端□。
[0036]也就是说，第一环形拓扑网络NI通过可扩展节点而被连接至另一个网络N2。尽管图3示出了第一环形拓扑网络NI通过为可扩展节点的节点#23的第三端口 P33-3而被连接至另一个网络N2，但是连接至另一个网络N2的方式可以根据可扩展节点的以太网端口的数量而不同，并且被连接至第一环形拓扑网络NI的另一个网络N2也可以具有不同的形状。
[0037]图4a示出了具有三个以太网端口的可扩展节点41的示例，第一端口端口 #1和第二端口端口 #2可以用于配置第一环形拓扑网络NI，而第三端口端口 #3可以用于连接至另一个网络。
[0038]图4b示出了具有四个以太网端口的可扩展节点42的示例，四个以太网端口的第一端口端口 #1和第二端口端口 #2可以用于配置第一环形拓扑网络NI，而第三端口端口 #3和第四端口端口 #4可以用于连接至另一个网络。
[0039]将第一环形拓扑网络NI连接至另一个网络N2的方式可以有许多。例如，可以将第一环形拓扑网络NI的可扩展节点简化成另一个网络N2的节点，或者可以进行配置以使得第一环形拓扑网络NI的可扩展节点参与形成另一个环形拓扑网络。
[0040]将第一环形拓扑网络NI连接至另一个网络N2的方式可以固定但可以是可配置的。
[0041]关于这一点，可扩展节点41和可扩展节点42中的每一个可扩展节点可以包括设置单元43，设置单元43能够使连接至另一个网络N2的方式是可配置的。
[0042]设置单元43可以以各种类型配置，例如，配置为开关。在这种情况下，通过对开关进行设置，用户可以确定是使用端口 #3和端口 #4用于形成另一个环形拓扑网络还是使用它们来简单地连接至另一个网络N2的节点。
[0043]现在将描述根据本发明可以被配置的各种形状的网络的实施例。
[0044]参照图5，第一环形拓扑网络NI的可扩展节点可以被连接至其他的网络N2-1和N2-2，网络N2-1和N2-2以菊花链方式连接。
[0045]第一环形拓扑网络NI的节点中的节点#26为可扩展节点，具有四个以太网端口P36-1至P36-4，并且通过第一端口 P36-1和第二端口 P36-2形成第一环形拓扑网络NI。
[0046]而且，作为连接至其他网络的以太网端口的第三端口 P36-3被连接至线性网络N2-1，并且第四端口 P36-4被连接至另一个线性网络N2-2。
[0047]如果形成第一环形拓扑网络NI的可扩展节点具有三个以太网端口，则其可以被连接至线性网络。
[0048]另一方面，形成第一环形拓扑网络NI的可扩展节点还可以被连接至另一个环形拓扑网络。[0049]图6是这样一种示例:其中第一环形拓扑网络NI通过以太网端口 P33-3而被连接至另一个环形拓扑网络N2-61，以太网端口 P33-3在形成第一环形拓扑网络NI的可扩展节点#23的以太网端口中且不用于第一环形拓扑网络NI的形成。
[0050]另一个环形拓扑网络N2-61形成这样的环形拓扑网络:其中节点#61的第二端口 P61-2和节点#62的第一端口 P62-1、节点#62的第二端口 P62-2和节点#63的第一端口 P63-1、节点#63的第二端口 P63-2和节点#64的第一端口 P64-1、节点#64的第二端口P64-2和节点#65的第一端口 P65-1以及节点#65的第二端口 P65-2和节点#61的第一端口 P61-1被顺序地连接。
[0051]在另一个环形拓扑网络N2-61处，可扩展节点是节点#65，并且形成第一环形拓扑网络NI的节点#23的第三端口 P33-3被连接至以太网端口 P65-3，以太网端口 P65-3在形成另一个环形拓扑网络N2-61的可扩展节点#65的以太网端口中且不用于环形拓扑网络的形成。
[0052]在这种情况下，需要的是形成第一环形拓扑网络NI的可扩展节点和形成另一个环形拓扑网络N2-61的可扩展节点中的每一个可扩展节点具有三个以上以太网端口。
[0053]参照图7，形成第一环形拓扑网络NI的可扩展节点的以太网端口中的两个以太网端口可以用于第一环形拓扑网络NI的形成，并且相应的可扩展节点的以太网端口中的另两个以太网端口可以用于另一个环形拓扑网络N2-62的形成。
[0054]也就是说，作为第一环形拓扑网络NI的可扩展节点的节点#26的以太网端口中的第一端口 P36-1和第二端口 P36-2用于形成第一环形拓扑网络NI，而第三端口 P36-3和第四端口 P36-4用于形成另一个环形拓扑网络N2-62。
[0055]这样，通过一个可扩展节点可以形成两个环形拓扑网络并且在这种情况下，可扩展节点的以太网端口的数量需要为四个或大于四个。
[0056]图8示出了这样一种实施例:其中两个不同的环形拓扑网络N2-61和N2-63被连接至第一环形拓扑网络NI，并且第一环形拓扑网络NI包括两个可扩展的节点#23和节点#26。
[0057]环形拓扑网络N2-61包括节点#61、节点#62、节点#63、节点#64以及节点#65,并且在为可扩展节点的节点# 6 5的以太网端口中不参与形成环形拓扑网络的第三端口P65-3，被连接至节点#23的第三端口 P33-3，节点#23为第一环形拓扑网络NI的可扩展节点。
[0058]环形拓扑网络N2-63形成这样的环形拓扑网络:其中节点#71的第二端口 P71-2和节点#72的第一端口 P72-1、节点#72的第二端口 P72-2和节点#73的第一端口 P73-1、节点#73的第二端口 P73-2和节点#74的第一端口 P74-1、节点#74的第二端口 P74-2和节点#26的第四端口 P36-4以及节点#26的第三端口和节点#71的第一端口 P71-1被顺序地连接。
[0059]因为环形拓扑网络N2-61的可扩展节点通过单个端口 P65-3而被连接至第一环形拓扑网络NI，所以需要的是第一环形拓扑网络NI的相应的可扩展节点#23具有三个以太网端口。
[0060]然而，因为环形拓扑网络N2-63通过第一环形拓扑网络NI的可扩展节点节点#26配置环形，所以第一环形拓扑网络NI的节点#26需要具有至少四个以太网端口。也就是说，节点#26的第一端口 P36-1和第二端口 P36-2形成第一环形拓扑网络NI，而第三端口P36-3和第四端口 P36-4形成环形拓扑网络N2-63。
[0061]当连接若干环形网络时，用于可扩展节点的路径可以不形成圈。
[0062]图9示出了处理形成第一环形拓扑网络的可扩展节点的通信的过程的示例，并且如果在步骤S91中接收到待传送到另一个节点的数据包，则在步骤S92中，可扩展节点传送相应的数据包至与可扩展节点本身相邻的形成第一环形拓扑网络的节点。
[0063]而且，在步骤S93中，可扩展节点检查可扩展节点本身是否还被连接至除第一环形拓扑网络之外的另一个网络，并且在步骤S94中，如果为肯定的情况，则可扩展节点传送数据包至相应的节点。
[0064]在本说明书中，第一环形拓扑网络表示被定义为描述任何环形拓扑网络的术语。
[0065]所以，所有的环形拓扑网络可以被理解成是关于其他网络的第一环形拓扑网络，并且网络可以被配置为使得相继连接三个以上网络。
[0066]而且，每个环形拓扑网络可以包括两个以上的可扩展节点，并且不存在对通过可扩展节点连接的其他网络的拓扑的约束。因此，只要根据实施例的网络包括至少一个环形拓扑网络，网络就可以按照需要以各种方式进行配置。
[0067]根据实施例，甚至可以在不改变先前建立的环形拓扑网络的情况下增加设备。因为环形拓扑网络可以与各种拓扑的其他网络通信，所以可以将若干网络集成和管理成单个的网络。
[0068]上述实施例旨在帮助读者理解本发明并且本发明不限于上述实施例，并且本发明的普通技术人员可以作出各种变型而不背离本发明的技术精神。
【权利要求】
1.一种可扩展的以太网环形网络，其中多个节点通过以太网端口被连接为环状从而形成第一环形拓扑网络，所述第一环形拓扑网络包括一个以上可扩展节点，所述一个以上可扩展节点中的每个可扩展节点包括三个以上以太网端口，并且在可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的以太网端口被连接至其他网络。
2.根据权利要求1所述的可扩展的以太网环形网络，其中形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点被连接至为线性的其他网络的节点。
3.根据权利要求1所述的可扩展的以太网环形网络，其中形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点被连接至另一个环形拓扑网络，在所述另一个环形拓扑网络中多个节点通过以太网端口彼此连接为环状。
4.根据权利要求3所述的可扩展的以太网环形网络，其中在形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的一个以太网端口，被连接至在形成所述另一个环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述另一个环形拓扑网络的一个以太网端口。
5.根据权利要求3所述的可扩展的以太网环形网络，其中可扩展节点的以太网端口的数量为四个或大于四个，并且 形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中的两个以太网端口用于形成所述第一环形拓扑网络，并且相应的可扩展节点的以太网端口中的另两个以太网端口用于形成所述另一个环形拓扑网络。
6.根据权利要求1所述的可扩展的以太网环形网络，其中可扩展节点进一步包括用于设置连接至所述其他网络的方式的设置单元。
7.根据权利要求6所述的可扩展的以太网环形网络，其中所述设置单元选择可扩展节点连接至为线性的其他网络的节点的方式和多个节点通过以太网端口连接至环状的所述另一个环形拓扑网络的方式中的一种方式。
8.—种可扩展的以太网环形网络的通信方法，所述方法包括: 形成第一环形拓扑网络，其中多个节点通过以太网端口连接为环状； 由所述第一环形拓扑网络中的一个以上可扩展节点接收待传送至另一个节点的数据包，其中可扩展节点是具有三个以上以太网端口的节点； 由所述可扩展节点传送所接收到的包至与所述可扩展节点本身相邻的节点；并且 如果所述可扩展节点本身还连接至除了所述第一环形拓扑网络之外的其他网络，则由所述可扩展节点将所接收到的数据包传送至相应的节点；并且 其中在所述可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的以太网端口被连接至所述其他网络。
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点被连接至为线性的所述其他网络的节点。
10.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一环形拓扑网络的所述可扩展节点被连接至另一个环形拓扑网络，在所述另一个环形拓扑网络中多个节点通过以太网端口彼此连接为环状。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述第一环形拓扑网络的一个以太网端口，被连接至在形成所述另一个环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中不用于形成所述另一个环形拓扑网络的一个以太网端口。
12.根据权利要求11所述的方法，其中可扩展节点的以太网端口的数量为四个或大于四个，并且 形成所述第一环形拓扑网络的可扩展节点的以太网端口中的两个以太网端口用于形成所述第一环形拓扑网络，并且相应的可扩展节点的以太网端口中的另两个以太网端口用于形成所述另一个环形拓扑网络。
13.根据权利要求8所述的方法，其中可扩展节点进一步包括设置连接至所述其他网络的方式。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述设置连接至所述其他网络的方式包括:选择可扩展节点连接至为线性的其他网络的节点的方式和多个节点通过以太网端口连接至环状的所述另一个环形拓`扑网络的方式中的一种方式。
【文档编号】H04L12/28GK103812735SQ201310535906
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】尹建, 吴俊锡 申请人:Ls产电株式会社