专利名称：一种基于多网络的节点间的冗余通讯方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于多网络的节点间的冗余通讯方法。
背景技术：
在通信领域，数据的可靠传输具有重要的意义，这一点尤其体现在会危及人民生命财产安全的行业中，例如铁路运输业。在这些行业中，通常通过冗余通讯的方式保证数据的可靠接收，冗余通讯可通过硬件或软件实现，通过硬件实现具有成本高和故障率高的缺陷，而通过软件实现则存在数据重复处理的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过软件实现的可避免数据重复处理的冗余通讯方·法。本发明采用的技术方案为一种基于多网络的节点间的冗余通讯方法，为每个节点配置N个相互独立的网络接口，将每个节点的N个网络接口分别与物理上独立的以太网I网至N网对应相连，使每个节点具有N个独立的以太网通道，所有节点的各网络接口具有互不相同的IP地址，其中，N为大于等于2的自然数；所述冗余通讯方法为发送方节点通过其N个以太网通道以数据帧的形式向接收方节点同时发送数据，数据帧的帧头包括帧编号、发送者ID和接收者ID，发送方节点对其每次发送的数据赋予不同的帧编号；接收方节点从其接收数据帧列表中提取一数据帧后，根据当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点判断当前提取的数据帧是否已经处理过，如果未处理过则进行数据处理，并关联记录当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点。其中，接收方节点根据当前提取的数据帧的发送者ID及/或IP地址确定当前提取的数据帧所属的发送方节点。其中，第M个节点的第X个网络接口的IP地址为128. 128.乂.11，其中，乂、1为自然数，I < X < N，M彡2 ;接收方节点根据当前提取的数据帧的发送者ID及/或IP地址的第四个字节确定当前提取的数据帧所属的发送方节点。其中，发送方节点在启动或重新启动后首先向接收方节点发送数据内容表示连接信息的数据帧，以为接收方节点提供发送方节点的初始帧编号，即告知接收方节点以该数据帧的帧编号为起始记录进行判断，相当于告知接收方节点清除之前的针对该发送方节点的帧编号记录；对于接收方节点每次均在自身的接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据帧进行判断的技术方案，即为告知接收方节点该发送方节点的最小帧编号。其中，发送方节点采用自增长的方式对数据帧的帧编号进行赋值，接收方节点每次均在自身的接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据帧进行判断；接收方节点判断当前提取的数据帧是否已经处理过的方法为当前提取的数据帧的帧编号若大于上一次处理的来自同一发送方节点的数据帧的帧编号，则表示当前提取的数据帧未处理过，否则表示当前提取的数据帧已通过其余的以太网通道接收并处理过。本发明的有益效果为本发明的冗余通讯方法主要通过软件实现，降低了对硬件的要求，普通的网络设备便可以实现，从而降低了硬件冗余设备的成本；另外，本发明的冗余通讯方法通过引入判断机制避免对相同数据的重复处理，提高了处理速度。
图I为根据本发明的基于多网络的节点间的冗余通讯方法的各节点间的网络连接结构；图2为根据本发明的基于多网络的节点间的冗余通讯方法的一种实施方式的流 程图。
具体实施例方式应用本发明的冗余通讯方法的硬件基础如图I所示，为每个节点配置N个相互独立的网络接口，将每个节点的N个网络接口分别与物理上独立的以太网I网至N网对应相连，使每个节点具有N个独立的以太网通道(此处的独立是针对同一节点的各以太网通道而言，而不是节点间的以太网通道相互独立)，所有节点的各网络接口具有互不相同的IP地址，其中，N为大于等于2的自然数。图I所示的实施例中具有M个节点，分别为节点1，节点2，直到节点M，M为大于等于2的自然数，M个节点均挂在N条以太网上，各节点的N个网络接口与以太网I网至N网——对应连接。本发明的冗余通讯方法为发送方节点(即向外发送数据的节点)通过其相互间独立的N个以太网通道向接收方节点(即接收数据的节点)同时发送数据，对应所发送数据的数据帧的帧头包括帧编号、发送者ID和接收者ID，发送方节点对其每次发送的数据赋予不同的帧编号；接收方节点从其接收数据帧列表中提取一数据帧后，根据当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点判断当前提取的数据是否已经处理过，如果未处理过则进行数据处理，并关联记录当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点，这样，既可保证接收方节点对相同的数据仅处理一次，又实现了冗余通讯，即只要一条以太网通道通讯正常，即可接收到数据。在此，由于不同的节点可以采用相同的帧编号发送数据，因此，必须关联记录帧编号和数据所属的发送方节点，否则将无法准确判断当前提取的数据是否已经处理过。需要说明的是，本领域技术人员均清楚，发送数据是以数据帧的形式进行发送，数据帧包括帧头、数据内容和帧尾，帧头和帧尾信息是格式化的定长信息，数据内容是变长信息，由数据类型决定，由此可见，数据是数据帧的组成部分，在本领域中，某些情况下习惯采用“数据”进行说明，例如“接收数据”、“发送数据”，某些情况下习惯采用“数据帧”进行说明，例如“提取数据帧”，本领域的技术人员均清楚数据与数据帧间的对应关系，因此，不能认为本发明的申请文件存在技术术语不统一的问题。另外，各节点需要通过数据帧的接收者ID判断是否为发送给自己的数据，即判断是否要接收以太网上传输的数据，该部分是现有技术，并不属于本发明的发明点，因此，本发明对此不予说明。接收方节点可根据当前提取的数据帧的发送者ID及/或发送方节点的IP地址确定当前提取的数据帧所属的发送方节点。为了简化接收方节点的判断步骤，设第M个节点的第X个网络接口的IP地址为128. 128.X.M，其中，X、M为自然数，I < X<N，M彡2，这样，接收方节点仅根据IP地址的第四个字节即可确定当前提取的数据帧所属的节点。同样是为了简化接收方节点的判断步骤，发送方节点可采用自增长的方式对数据帧的帧编号进行赋值，接收方节点每次均在自身的接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据中贞进行判断；这样，若当前提取的数据巾贞的巾贞编号若大于上一次处理的来自同一发送方节点的数据帧的帧编号，则表示当前提取的数据帧未处理过，否则表示当前提取的数据帧已通过其余的以太网通道接收并处理过。例如，设有3条以太网通道，节点I通过以太网I网、2网和3网向节点2发送数据 A (先发)和B (后发)，数据A的帧编号是55，数据B的帧编号是66，当节点2先从以太网I网中收到了数据A，进行数据处理并记录节点I的帧编号55，当从以太网2网和3网收到数据A时，帧编号55小于等于记录的帧编号55，此时就不处理从以太网2网和3网收到的数据A ;当节点2从以太网2网接收到了数据B，帧编号66大于记录的帧编号55，则进行数据处理并记录此次的节点I的帧编号66，当再次从以太网I网和3网收到数据B时，就不再进行数据处理。现针对一节点(该节点在接收数据时为接收方节点，在发送数据时为发送方节点)给出一种执行上述冗余通讯方法的实施例，该节点开始工作后执行以下各步骤步骤101 :更新当前待发送数据的帧编号，之后执行步骤102 ；步骤102 :将接收到的数据放入接收数据帧列表中，如发送数据帧列表中存在数据，则通过N个以太网通道发送数据到对方节点，之后执行步骤103 ；步骤103 :判断是否与对方节点建立连接，如果否则进入步骤201，如果是则进入步骤104 ；步骤104 :将数据内容表示设备状态的数据帧(以下简称设备状态帧)放入发送数据帧列表中，如存在待发送数据，则将待发送数据放入发送数据帧列表中，然后执行步骤105 ；步骤105 :判断接收数据帧列表中是否存在数据帧，如存在则进入步骤106，如不存在则进入步骤301 ；步骤106 :从接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据帧，然后执行步骤107 步骤107 :判断当前提取的数据帧的帧编号是否大于已处理过(上一次处理)的来自同一节点的数据帧的帧编号，如果是则进入步骤108，如果否则进入步骤105 ；步骤108 :根据数据类型对当前提取的数据帧进行数据处理；步骤201 :将数据内容表示连接信息的数据帧放入发送数据帧列表中，之后进入步骤202 ；步骤202 :判断接收数据帧列表中是否存在数据帧，如存在则进入步骤203，如不存在则进入步骤101 ；步骤203 :从接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据帧，然后执行步骤204 步骤204:判断当前提取的数据帧的数据内容是否为连接信息，如是则进入步骤401，如否则进入步骤205 ；
步骤205 :判断当前提取的数据帧的数据内容是否为确认连接信息，如是则进入步骤501，如否则进入步骤101 ；步骤401 :将数据内容为确认连接的数据帧放入发送数据帧列表中，并从当前提取的数据帧中获取当前处理的对方节点的帧编号，之后进入步骤101 ；步骤501 :设置和对方节点的连接状态为已连接，之后进入步骤101 ；步骤301 :判断接收数据帧列表中不存在数据帧的时间是否超过预设时间，如否则进入步骤101，如是则进入步骤302 ；步骤302 :设置和对方节点的连接状态为未连接，之后进入步骤101。以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用来限定本发明的实施范围，但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。·
权利要求
1.一种基于多网络的节点间的冗余通讯方法，其特征在于为每个节点配置N个相互独立的网络接口，将每个节点的N个网络接口分别与物理上独立的以太网I网至N网对应相连，使每个节点具有N个独立的以太网通道，所有节点的各网络接口具有互不相同的IP地址，其中，N为大于等于2的自然数； 所述冗余通讯方法为发送方节点通过其N个以太网通道以数据帧的形式向接收方节点同时发送数据，数据帧的帧头包括帧编号、发送者ID和接收者ID，发送方节点对其每次发送的数据赋予不同的帧编号；接收方节点从其接收数据帧列表中提取一数据帧后，根据当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点判断当前提取的数据帧是否已经处理过，如果未处理过则进行数据处理，并关联记录当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点。
2.根据权利要求I所述的冗余通讯方法，其特征在于接收 方节点根据当前提取的 数据帧的发送者ID及/或IP地址确定当前提取的数据帧所属的发送方节点。
3.根据权利要求I所述的冗余通讯方法，其特征在于第M个节点的第X个网络接口的IP地址为128. 128.乂1，其中3^为自然数，1彡X彡N，M彡2 ;接收方节点根据当前提取的数据帧的发送者ID及/或IP地址的第四个字节确定当前提取的数据帧所属的发送方节点。
4.根据权利要求I所述的冗余通讯方法，其特征在于发送方节点在启动或重新启动后首先向接收方节点发送数据内容表示连接信息的数据帧，以为接收方节点提供发送方节点的初始帧编号。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的冗余通讯方法，其特征在于发送方节点采用自增长的方式对数据帧的帧编号进行赋值，接收方节点每次均在自身的接收数据帧列表中提取帧编号最小的数据帧进行判断；接收方节点判断当前提取的数据帧是否已经处理过的方法为当前提取的数据帧的帧编号若大于上一次处理的来自同一发送方节点的数据帧的帧编号，则表示当前提取的数据帧未处理过，否则表示当前提取的数据帧已通过其余的以太网通道接收并处理过。
全文摘要
本发明公开了一种基于多网络的节点间的冗余通讯方法，即发送方节点通过其N个以太网通道向接收方节点同时发送数据，发送方节点对其每次发送的数据赋予不同的帧编号；接收方节点从其接收数据帧列表中提取一数据帧后，根据当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点判断当前提取的数据帧是否已经处理过，如否则进行数据处理，并关联记录当前提取的数据帧的帧编号和所属的发送方节点。本发明的冗余通讯方法主要通过软件实现，降低了对硬件的要求，普通的网络设备便可以实现，从而降低了硬件冗余设备的成本；另外，本发明的冗余通讯方法通过引入判断机制避免对相同数据的重复处理，提高了处理速度。
文档编号H04L12/713GK102970221SQ20121039662
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者徐志豪, 王建强, 陈真, 叶辉, 汪柏寿, 李金德 申请人:上海亨钧科技有限公司