专利名称：：用于选择环形拓扑网络的环管理站和节点的方法
技术领域：
：本公开涉及用于选择环形拓扑网络的环管理站(ringmanager)和节点的方法，更具体地讲，涉及用于选择环形拓扑网络的环管理站及其节点的方法，所述环形拓扑网络被配置为，使用全双工通信方法，在环形网络中通过使最合适的节点在响应每个节点的通信负荷时执行环管理站的功能来提高效率和可靠性。
背景技术：
：如果使用例如以太网的通信媒介通过直接地连接多个通信设备(下文称作“节点”)来配置网络，中间的节点可能会发生故障而产生整个网络通信中断的现象。为了防止这种现象，使用了即使中间的节点发生故障也能够通过另外的路径来通信的环形网络。所述环形网络被配置成使用全双工通信方法，其中，所述环形网络的每个节点能够通过硬件逻辑的方式传送数据包以提高网络性能。然而，如果整个节点是接收对象的广播包，相关的数据包会在无限回路中循环。作为防止这种问题的方法，将环形网络配置为使一个或多个特定的节点执行环管理站的功能以消减而不是传送接收的数据包。然而，现有技术中存在的问题在于，环管理站是固定的，以在环形网络中产生有效的通信。例如，假设设置环形网络，其中将节点1至10按该顺序依次连接，并且选择节点5作为环管理站。然后，因为在环管理站节点5没有数据包传送，使得如果从节点4向节点6传送数据包，所述数据包可以经由节点3向节点6传送，因为向节点5的传送不能实现。与从节点4经由节点5向节点6直接传送数据包相比，毫无疑问的是间接传送的效率低。来自节点4的数据包中继数越大，环形网络的效率越低。特别地，甚至在运行中的情况下，也可以改变每个节点的数据包中继数，由此完成环形网络的配置和环管理站的选择。因此，即使在配制环管理站的初始阶段已有效地选择了环管理站，不论网络状况如何，只要环管理站是固定的，上述效率低的问题会在任何时候发生。
发明内容本公开旨在解决上述缺点和/或问题，并且本公开的目的是提供一种用于选择环形拓扑网络的环管理站及其节点的方法，所述环形拓扑网络被配置为，通过使最合适的节点基于在运行环形网络的过程中实时变化的网络负荷情况、响应于使用全双工通信方法的环形网络中每个节点的通信负荷而执行环管理站的功能，来提高效率和可靠性，即使在初始阶段正在建立和运行环形网络期间。本发明要解决的技术问题不限于上述描述，并且通过以下描述本领域技术人员会清楚地理解到目前为止还没有提及的任何其他技术问题。本发明的目的是整体或部分地解决至少一个或多个上述问题和/或缺点并且至3少提供下文中描述的优点。为了整体地或部分地实现至少上述目的，并且根据已体现的和广泛描述的本发明的目的，本发明的一个总的方案提供了一种用于选择环形拓扑网络的环管理站的方法，其包括通过处在使用全双工通信方法且当前选择了环管理站的环形网络中的负责选择环管理站的节点，向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息，并接收所述诊断信息；通过所述负责选择环管理站的节点，使用从每个节点接收的所述诊断信息以选择执行环管理站功能的新节点；并且通过所述负责选择环管理站的节点，基于所述选择结果，向每个节点通知新选择的环管理站的信息。优选地，所述负责选择环管理站的节点为当前在所述环形网络中执行环管理站的节点。优选地，所述负责选择环管理站的节点从构成环形网络的每个节点周期性地接收数据包通信量以重新选择环管理站。优选地，所述负责选择环管理站的节点选择构成环形网络的具有最少的数据包中继数的节点作为环管理站。优选地，所述环形网络包括两个环管理站。优选地，所述负责选择环管理站的节点选择构成环形网络的具有最少的数据包中继数的节点作为第一环管理站，并且选择在与所选择的具有最少的数据包中继数的第一环管理站的两个通信端口连接的节点中的节点作为第二环管理站。优选地，所述请求和接收所述诊断信息的步骤进一步包括向每个节点传送用于请求关于数据包通信量的诊断信息的数据包。优选地，所述请求和接收所述诊断信息的步骤进一步包括，如果用于请求所述诊断信息的数据包被传送，则启动计时器。优选地，所述请求和接收所述诊断信息的步骤进一步包括，如果直到计时器停止运行时还没有接收到关于数据包通信量的诊断信息，则向每个节点重新请求关于数据包通信量的诊断信息。本公开的另一个总的方案提供了一种通过至少两个通信端口而连接到相邻节点以形成环形网络的节点，所述节点包括通信单元，其通过每个通信端口执行通信；收集单元，如果出现重新选择环管理站的需要，所述收集单元通过所述通信单元向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息并且收集由每个节点根据所述请求而传送的所述诊断信息；选择器，其使用通过所述收集单元收集的每个节点的所述诊断信息，重新选择负责执行环管理站的节点；以及通知器，其通过所述通信单元向每个节点通知关于将由所述选择器重新选择的节点作为环管理站的信息。优选地，所述诊断信息包括数据包中继数，并且所述选择器选择具有最小的数据包中继数的节点作为环管理站。优选地，如果向每个节点做出了关于数据包通信量的请求，则所述收集单元启动计时器，并且如果直到所述计时器停止运行时还没有接收到关于所述数据包通信量的诊断信息，则向每个节点重新请求关于数据包通信量的诊断信息。有益效果根据本公开的用于选择环形拓扑网络的环管理站和节点的方法的有益效果在于能够即使在环形网络初始建立期间、基于实时变化的网络负荷状况选择环管理站，能够响应于包括每个节点位置和MAC节点位置在内的结构条件而运行，其中环管理站的选择反映了当前的数据包通信量的状况，以使在环形网络中能够总是由最适合于当前网络状况的节点执行环管理站的功能。在所附权利要求中提出了被认为是本公开的特点的新的和创造性特征。然而，当结合附图阅读参照以下示例性的详细实施方式的详细描述时，可以最好地理解发明本身及其用途的优选方式、进一步的目的和优点，其中图1为说明用于全双工通信方法的环形网络的示意图；图2为其中每个节点掌握关于节段数的信息的过程的实例；图3为其中每个节点检查其自身是否为环管理站的过程的实例；图4和图5为在环形网络中选择环管理站的详细实例；图6为根据本公开的示例性实施例选择环管理站的方法；图7为收集用于选择环管理站的诊断信息的过程的实例；图8为基于收集的诊断信息选择环管理站的过程的实例；图9为用于选择两个环管理站的方法的实例；以及图10为说明根据本公开的节点的功能框图。具体实施例方式在以下的详细描述中，参考了构成其一部分的附图，其中通过可以实现本发明的具体示例性实施例的阐述方式来表示。充分详细地描述了这些实施方式以使本领域的技术人员能够实现本发明，应该理解的是可以使用其他的实施方式并且可以作出逻辑、机械和电的变化。因此，下面的描述不应以限制的意义来理解。这里公开的细节是通过实例的方式并且仅用于本公开的实施例的示例性讨论的目的，并且为了提供被认为最有用和最容易理解本公开的原理和概念方而的描述而提出的。在这方面，无意用比本公开的基本理解所必需的更详细的细节来显示本公开的结构细节，对附图的描述使本领域的技术人员明了可以如何在实践中体现本公开的几种形式。本公开并不局限于在以下的描述中所提出的或在附图中所阐述的本申请的结构和布置的细节。本公开还能具有其他的实施方式并且用多种方式进行实践和实现。此外，这里使用的词语和术语是用于说明的目的并且不应该被认为是限制。这里使用“包括”、“构成”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体是指包括此后所列举的项目和其等同替换以及其他的项目。在以下的描述中，给出了许多具体的细节以提供对实施例的全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到可以在没有一个或多个特定细节的情况下或者用其他的方法、组件和材料等来实现这里描述的技术。另一方面，没有详细示出和描述公知的结构、材料或运行以避免与某些方面混淆。在附图中，为了清楚可以放大层和区域的尺寸和相对尺寸。省略了涉及整个申请文件的相似元件的相似的附图标记以及彼此重复的说明。现在，将在下文中详细说明用于选择根据本公开的环形拓扑网络的环管理站和节点的方法的示例性实施例。图1为说明以环形连接的η个节点的环形网络(10)的示意图。参考图1，每个节点由两个通信端口形成，每个通信端口与相邻的节点连接，并且每个节点能够向双方向传送数据包。如果需要，可以用多种方法配置环形网络(10)。例如，可以用全双工以太网配置环形网络(10)。再次参考图1，如果配置了环形网络(10)，可以使用包括每个节点的节段数(hopcount)或者MAC(媒体存取控制)地址在内的结构信息来选择一个或多个节点作为环管理站。所述环管理站不将传送给其自身的数据包传送给下一个节点以防止广播包在无限回路中循环。图2为由节点1至3形成的环形网络的实施例，其中，每个节点维持基于节段数的路由表(routingtable)。在环形网络中的每个节点以预定的形式来广播其信息。例如，节点1(21)通过通信端口(S21)中的任一个来广播信息。通过通信端口中的任一个而接收到广播信息的节点2(22)将节点1的节段数增加1，更新其路由表并广播至其他的通信端口(S22，S23)。通过通信端口中的任一个而接收节点1的广播信息的节点3(23)将节点1的节段数增加1，更新其路由表并广播至其他的通信端口(S24，S25)。在假定由节点1至3形成环形网络的情况下，节点1(21)现在通过另一侧的通信端口接收其在步骤S21所广播的信息。然后，节点1(21)发现其所属的网络是环形，并且能够基于节段数信息检查其自身，即检查节点1(21)是否为环管理站(S26)。也就是说，如果节点在环形网络中广播数据包，则相应的数据包将通过另一侧的通信端口接收到，从而如果通过另一个端口接收到了其自身发送的数据包，则其自身能够检查并且明了其自身为环管理站。此外，如果在每个节点完成上述过程，为所述每个节点作出基于节段数的路由表，并且所述每个节点能够使用路由表的信息来检查是否每个节点自身为环管理站。同时，所述环形网络可以分为两类，S卩，标识了主(master)从(slave)的环形网络，以及未标识主从的环形网络。在主/从结构的环形网络中，环管理站选自各个从节点(slavenode)0图3为每个节点检查每个节点自身是否为环管理站的过程的实例。参考图3，每个节点调查其路由表以检查是否存在主节点，以及哪个节点具有最大的MAC地址(S31)。作为在S31的调查结果，如果在路由表中不存在主节点(S32)，则所述节点自身检查该节点自身是否为具有最大的MAC地址(S36)的节点，如果是肯定的，则所述节点选择其自身作为环管理站(S35)。然而，作为在S31的调查的结果，如果判定在路由表中存在主节点(S32)，则所述节点判定在环形网络中的节点总数是偶数还是奇数(S33)。作为在S33的调查的结果，如果判定在环形网络中的节点总数是偶数，并且如果从一个通信端口到主节点的节段数与从另一个通信端口到主节点的节段数相同，则所述节点选择其自身作为环管理站(S34，S35)，但是如果是否定的，则所述节点判定该节点自身不是环主节点。作为在S33的调查的结果，如果确定在环形网络中的节点总数是奇数，并且如果从一个通信端口到主节点的节段数与从另一个通信端口到主节点的节段数相差1(S37)，并且如果所述节点的MAC地址比与较大节段数的通信端口相邻的节点的MAC地址大或相同(S38)，则所述节点选择其自身作为环管理站(S35)。作为在S33的调查的结果，如果从一个通信端口到主节点的节段数与从另一个通信端口到主节点的节段数不是相差1(S37)，并且如果所述节点的MAC地址比与较大节段数的通信端口相邻的节点的MAC地址小(S38)，所述节点确定其自身不是环主节点。图4a为其中不存在主节点的环形网络的实例。假定MAC地址按从节点1到节点6的顺序增加，节点6(41)选择其自身作为环管理站。图4b为节点的全部数目为偶数的环形网络的实施例，并且存在主节点(43)。假定MAC地址按从节点1到节点6的顺序增加，节点4(45)选择其自身作为环管理站。图4c为节点的全部数目为奇数的环形网络的实施例，并且存在主节点(46)。如果假定MAC地址按从节点1到节点5的顺序增加，节点4选择其自身作为环管理站。此外，两个或多个节点可用作环管理站，并且参照图5，将描述选择两个环管理站的实例。参考图5a，在由一个主节点(51)和几个从节点(节点1节点3，节点5节点7)形成的环形网络中，可以从与主节点(51)有的最大节段数的两个从节点(52，53)中选择环主节点。参考图5b，在由多个主节点(54-1，54-2)和几个从节点(节点1节点3，节点5，节点7)形成的环形网络中，从具有最小的MAC地址的主节点(54-2)开始具有最大的节段数的一个从节点(54-3)、以及在与该从节点(54-3)临近的从节点中的一个节点(54-4)可以被选作环管理站。参考图5c，在没有主/从结构的环形网络中，具有最大的MAC地址的一个节点(55-2)和与其相邻的节点(55-1)可以被选作环管理站。参考图6，将详细描述在根据本公开的示例性实施例的环形网络中用于选择环管理站的方法。首先，如果形成环形网络，使用任意的方法来选择环管理站，并且所述环形网络开始运行(S61)，负责在形成环形网络的每个节点中选择环主节点的一个节点基于从步骤S62到S65的过程执行重新选择环管理站的功能。在环形网络运行时，负责选择环管理站的节点定义一个负责重新选择环管理站的节点，并且为了方便起见，所述节点在下文被称作“负责重新选择的节点”。可采用多种配置来在形成环形网络的节点中选择负责重新选择的节点，例如，当前作为环管理站的节点可执行负责重新选择的节点的功能。在运行的环形网络之中，当需要重新选择环管理站时，负责重新选择的节点进行从步骤S63到S65的过程(S62)，如果必要，可有多种配置用于判定何种情形作为重新选择环管理站的时刻。例如，所述需要可包括这样的情形例如，当有来自用户的指令的情形；出现了新的路径，大量超过预定基准的数据包流动于其上的情形；以及从没有接收或传送过数据包的节点接收或传送数据包的情形。此外，所述环管理站选择过程可以在每个预定周期重复地进行。7当需要重新选择环管理站时，所述负责重新选择的节点可向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息并接收这些信息(S63)，其中术语“关于数据包通信量的诊断信息”是指能够调查在每个节点处的通信负荷的信息，例如，可以包括在每个节点处的数据包中继数的信息。图7为收集用于选择环管理站的诊断信息的过程的实施例。参考图7，将描述在S63中执行的过程的详细实例。所述负责重新选择的节点向每个节点传送用于请求关于数据包通信量的诊断信息的数据包(S71)并且启动计时器(S72)。如果从环形网络的所有节点接收到在步骤S71请求的关于数据包通信量的诊断信息直到计时器停止运行，负责重新选择的节点结束步骤S63(S73，S74)。然而，如果直到计时器停止运行(S73，S74)也还未从环形网络的所有节点接收到在步骤S71请求的关于数据包通信量的诊断信息，则向前至S71重新请求关于数据包通信量的诊断信息。如果通过S63从环形网络的所有节点接收到关于数据包通信量的诊断信息，负责重新选择的节点利用相关的诊断信息来重新选择执行环管理站功能的环管理站(S64)。在步骤S64可以有多种使用相关的关于数据包通信量的诊断信息选择环管理站的方法，并且实例中的一个可以是选择具有最少的数据包通信量的节点作为环管理站。图8为基于收集的诊断信息而选择环管理站的过程的实例，将详细描述S64所执行的过程。所述负责重新选择的节点将变量(i)初始化为1，并且暂时地将新的可选择的环管理站定为节点i(S81)。此时，假定环形网络被配置成具有节点1到节点η。现在，如果节点(i)的数据包中继数超过节点(i+Ι)的数据包中继数(S82)，所述节点(i+Ι)被暂时地定为新选择的环管理站(S83)。如果变量⑴的值不为(n-1)(S84)，这表明存在需要调查的目标，增加变量⑴的值以进行至步骤S82(S85)，并且如果变量(i)的值为(n-1)，这表明已调查了所有的目标，结束步骤S63。因此，通过这些处理可以选择具有最少的数据包中继数的节点作为环管理站。通过步骤S64已经重新选择了环管理站的所述负责重新选择的节点向每个节点通知重新选择的环管理站的信息(S65)。此时，如果作用为环管理站的节点为所述负责重新选择的节点，并且在步骤S64中重新选择的节点仍为所述的负责重新选择的节点自身，环管理站不发生变化，以至于可以省略向每个节点通知关于重新选择的环管理站的信息的过程。同时，所述环形网络可以包括两个或多个环管理站。步骤S46可以在形成环形网络的节点中选择具有最少的数据包通信量的节点作为第一环管理站，并且在连接到所述第一环管理站的两个端口的各个节点中选择具有最少的数据包通信量的节点作为第二环管理站。参考图9，基于通过步骤S63收集的每个节点的关于数据包通信量的诊断信息，所述负责重新选择的节点调查具有最少的数据包中继数的节点(M)(S91)。作为在步骤S91调查的结果，如果节点(M)包括所述负责重新选择的节点自身，步骤S64结束(S92)，并且如果节点(M)不包括所述负责重新选择的节点自身，所述负责重新选择的节点选择节点(M)作为第一环管理站(S93)。此后，负责重新选择的节点调查与节点(M)的两个端口(第一通信端口和第二通信端口)相邻的每个节点的数据包中继数(S94)，并且选择具有最少的数据包中继数的节点作为第二环管理站(S95，S96)。也就是说，如果与第一通信端口相邻的节点的数据包中继数比与第二通信端口相邻的节点的数据包中继数小或相同，所述负责重新选择的节点选择与节点(M)的第一通信端口相邻的节点作为第二环管理站(S95)。如果与第一通信端口相邻的节点的数据包中继数比与第二通信端口相邻的节点的数据包中继数大，所述负责重新选择的节点选择与节点(M)的第二通信端口相邻的节点作为第二环管理站(S96)。图10为说明根据本公开的节点的功能框图。参考图10，根据本公开的节点(100)可以通过至少两个通信端口(101-1,101-2)连接到相邻的节点以形成环形网络，并且为了执行环管理站选择功能，所述节点(100)可包括通信单元(103)、收集单元(105)、选择器(106)和通知器(107)。通过例如以太网的物理线路(12)将所述第一通信端口(101-1)和第二通信端口(101-2)连接到相邻的节点。通信单元根据环形网络的通信方法通过每个通信端口进行通信。如果需要重新选择环管理站，收集单元(105)通过通信单元(103)向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息，并且收集由每个节点根据请求传送的诊断信息。关于在什么情况下选择环管理站，可以实现多种配置。例如，所述需要可以包括以下情形，例如，当有来自用户的指令时的情形；出现了有大量的超过预定基准的数据包流动的新路径的情形；以及，从没有接收或传送过数据包的节点接收或传送数据包的情形。此外，所述环管理站选择过程可以在每个预定周期重复地进行。术语“关于数据包通信量的诊断信息”是指能够调查在每个节点处的通信负荷的信息，并且例如可以包括在每个节点处的关于数据包中继数的信息。选择器(106)使用通过所述收集单元(105)收集的每个节点的诊断信息重新选择负责执行环管理站的节点。通过选择器(106)，可以有多种选择环管理站的方法，实例之一为可以选择具有最小数据包通信量的节点作为环管理站。通知器(107)通过通信单元(103)执行向每个节点通知由所述选择器(106)重新选择的节点作为环管理站的信息的功能。如果通过选择器(106)重新选择的环管理站仍为相应的节点(100)自身，环管理站不发生变化，以至于可以省略向每个节点通知关于重新选择的环管理站的信息的过程。然而，根据本公开的上述实施方式可以以许多不同的方式体现并且不应解释为仅限于这里公开的示例性实施例。因此，应该预期的是本公开的实施例可以覆盖本公开的改进和变换改变，假设这些改进和变化落入所附的权利要求及其等同物的范围内。虽然可以相对于几个实施例公开了特定的特征或方案，但是这些特征和方案可以选择性地与所需的其他实施例的一个或多个其他特征和/或方案结合。工业实用性根据本公开的用于选择环形拓扑网络的环管理站和节点的方法具有的工业实用性在于，能够即使在环形网络初始建立期间、基于实时变化的网络负荷状况而选择环管理站，并响应于包括每个节点和MAC节点的位置的结构条件而运行，环管理站的选择反映了当前的数据包通信量的状况，以使在环形网络中能够总是由最适合于当前网络状况的节点来执行环管理站的角色。权利要求1.一种用于选择环形拓扑网络的环管理站的方法，其特征在于通过处在使用全双工通信方法且当前选择了环管理站的环形网络中的负责选择环管理站的节点，向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息并接收所述诊断信息；通过所述负责选择环管理站的节点，使用从每个节点接收的所述诊断信息并且选择执行环管理站功能的新节点；并且基于所述选择结果，通过所述负责选择环管理站的节点，向每个节点通知新选择的环管理站的fn息ο2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述负责选择环管理站的节点为当前在所述环形网络中执行环管理站功能的节点。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述负责选择环管理站的节点从构成所述环形网络的每个节点周期性地接收数据包通信量以重新选择环管理站。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述负责选择环管理站的节点选择构成所述环形网络的具有最少的数据包中继数的节点作为环管理站。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于所述环形网络包括两个环管理站。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述负责选择环管理站的节点选择构成所述环形网络的具有最少的数据包中继数的节点作为第一环管理站，并且选择在与所选择的具有最少的数据包中继数的第一环管理站的两个通信端口连接的节点中的节点作为第二环管理站。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于所述请求和接收所述诊断信息的步骤进一步包括启动计时器，以及在向每个节点传送用于请求关于所述数据包通信量的诊断信息的数据包以后，如果直到所述计时器停止运行时还没有接收到关于所述数据包通信量的诊断信息，则重新向每个节点请求关于所述数据包通信量的诊断信息。8.—种通过至少两个通信端口连接到相邻节点以形成环形网络的节点，所述节点的特征在于包括通信单元，其通过每个通信端口执行通信；收集单元，如果需要重新选择环管理站，所述收集单元通过所述通信单元向每个节点请求关于所述数据包通信量的诊断信息，并且收集由每个节点根据所述请求而传送的所述诊断信息；选择器，其使用通过所述收集单元收集的每个节点的所述诊断信息，重新选择负责执行环管理站功能的节点；以及通知器，其通过所述通信单元向每个节点通知关于将由所述选择器重新选择的节点作为环管理站的信息。9.根据权利要求8所述的节点，其特征在于所述诊断信息包括数据包中继数，并且所述选择器选择具有最小的数据包中继数的节点作为环管理站。10.根据权利要求8或9所述的节点，其特征在于，如果向每个节点做出了关于所述数据包通信量的请求，则所述收集单元启动计时器，并且如果直到所述计时器停止运行时还没有接收到关于所述数据包通信量的诊断信息，则向每个节点重新请求关于数据包通信量的诊断信息。全文摘要公开了一种用于选择环形拓扑网络的环管理站和节点的方法，其中，为此目的，负责选择环管理站的节点周期性地向每个节点请求关于数据包通信量的诊断信息并从每个节点接收关于所述数据包通信量的诊断信息，重新选择能够执行环管理站功能的节点，并且向每个节点通知重新选择的环管理站的信息，由于能够即使在环形网络初始建立期间、基于实时变化的网络负荷状况而选择环管理站，并能够响应于包括每个节点的节段数和MAC节点的结构条件而运行，从而使所述环形网络能够更有效地运行。文档编号H04L12/24GK102238029SQ20111012220公开日2011年11月9日申请日期2011年5月6日优先权日2010年5月6日发明者权永灿,李寿康申请人:Ls产电株式会社