实时性故障保护方法、主节点、从节点和环形网络系统与流程

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及实时性故障保护方法、主节点、从节点和环形网络系统。

背景技术：

在通信网络中，节点的实时性故障是指需要在故障发生时实时上报及实时应对处理的故障，比如节点的电路电弧故障或者电路过流故障。对节点的实时性故障需要进行保护，从而避免节点出错甚至是无法工作。

目前提出了针对星型网络的实时性故障保护方法。参见图1，在星型网络中，主节点与至少两个从节点进行点对点的连接。当任意一个从节点中发生实时性故障，比如出现了电路的电弧故障，从节点则利用点对点的消息，直接将故障信息上报给主节点，主节点也可以利用点对点的消息，直接向从节点下发故障处理指示。

可见，目前针对星型网络的节点，能够实现实时性故障保护。但是，对于环形网络中的节点，却没有相应的实时性故障保护。

技术实现要素：

本发明实施例提供了实时性故障保护方法、主节点、从节点和环形网络系统，能够对环形网络中的节点进行实时性故障保护。

一种实时性故障保护方法，包括：

设置第一以太网帧格式，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信 息字段；

环形网络上的第一从节点接收在所述环形网络上传输的所述第一以太网帧格式的第一消息帧；

当所述第一从节点解析出所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息；

所述第一从节点在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

其中，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：对应于至少一个弧光检测装置的至少一个比特位，以及对应于至少一个相位过流检测的至少一个比特位；

所述在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息包括：

当所述第一从节点中任意第一弧光检测装置处检测到电弧故障时，所述第一从节点在所述第一消息帧中，在对应于第一弧光检测装置的比特位上写入故障标识；当所述第一从节点中任意第一相位发生过流故障时，所述第一从节点在所述第一消息帧中，在对应于第一相位过流检测的比特位上写入故障标识。

可选地，在所述第一以太网帧格式中，所述数据域中进一步包括：计数器字段；

在所述第一从节点接收到所述第一消息帧之后，并在所述环形网络上发送所述第一消息帧之前，进一步包括：所述第一从节点将所述第一消息帧中的计数器字段的值加1。

可选地，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：故障处理指示位；

在所述第一从节点在所述环形网络上发送所述第一消息帧之后，进一步包括：所述第一从节点接收在所述环形网络上传输的所述第一以太网帧格式的第二消息帧；所述第一从节点解析出所述第二消息帧的目标地址域上携带 实时帧标识，且；所述第一从节点根据所述第二消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段中的故障处理指示位，进行对应的实时性故障处理。

可选地，在所述第一从节点接收到所述第一消息帧之前，进一步包括：

所述第一从节点在所述环形网络上接收到所述第一以太网帧格式的第三消息帧；

所述第一从节点解析出所述第三消息帧中目标地址域上携带广播帧标识，确定所述第三消息帧为非实时帧；

所述第一从节点在所述第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述第一从节点的设备参数信息，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

可选地，进一步包括：设置第二以太网帧格式，所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；

在所述第一从节点接收到所述第一消息帧之前，进一步包括：

所述第一从节点在所述环形网络上接收所述第二以太网帧格式的第四消息帧；

所述第一从节点解析出所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，确定所述第四消息帧为非实时帧；

所述第一从节点根据所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段，分别获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值。

可选地，进一步包括：设置第三以太网帧格式，所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括配置状态字段；

在所述获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值之后，进一步包括：

所述第一从节点构造所述第三以太网帧格式的第五消息帧，在所述第五消息帧中的目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上携带根据所述电弧故障检测的阈值和相位过流检测的阈值进行配置后 的配置结果信息，然后在所述环形网络上发送所述第五消息帧。

又一种实时性故障保护方法，包括：

设置第一以太网帧格式，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段；

环形网络上的主节点周期性在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；

所述主节点在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧，根据对应于第一从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点发生实时性故障。

其中，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：对应于至少一个弧光检测装置的至少一个比特位，以及对应于至少一个相位过流检测的至少一个比特位；

所述确定所述第一从节点发生实时性故障包括：当所述主节点在所述第一消息帧中，在对应于第一从节点的第一弧光检测装置的比特位上解析出故障标识，则确定所述第一弧光检测装置处发生电弧故障；当所述主节点在所述第一消息帧中，在对应于第一从节点的第一相位过流检测的比特位上解析出故障标识，则确定所述第一相位发生过流故障。

可选地，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：故障处理指示位；

在所述确定所述第一从节点发生实时性故障之后，进一步包括：

所述主节点构造所述第一以太网帧格式的第二消息帧，在所述第二消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；在所述第二消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段中的故障处理指示位上携带故障处理指示，然后在所述环形网络上发送所述第二消息帧。

可选地，在所述主节点周期性在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第一消息帧之前，进一步包括：

所述主节点构造所述第一以太网帧格式的第三消息帧，在所述第三消息帧中目标地址域上携带广播帧标识，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

可选地，进一步包括：设置第二以太网帧格式，所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；

在所述主节点周期性在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第一消息帧之前，进一步包括：

所述主节点构造所述第二以太网帧格式的第四消息帧，在所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别携带用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值，然后在所述环形网络上发送所述第四消息帧。

可选地，进一步包括：设置第三以太网帧格式，所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括配置状态字段；

在所述环形网络上发送所述第四消息帧之后，进一步包括：所述主节点在所述环形网络上接收到所述第三以太网帧格式的第五消息帧，在所述第五消息帧中的目标地址域上解析出所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上解析出配置结果信息，确定所述第一从节点的配置结果。

一种环形网络系统，包括：

环形网络上的主节点、至少两个从节点；

所述主节点，用于周期性在所述环形网络上发送第一以太网帧格式的第一消息帧，其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段，所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；以及，在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧，根据接收的所述第一消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点发生实时性故障；

所述至少两个从节点中的任意第一从节点，用于在环形网络上接收所述第一消息帧；当解析所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息，然后在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

其中，所述主节点，进一步在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第三消息帧，该第三消息帧的目标地址域中携带广播帧标识；以及，根据返回的第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段，获取所述第一从节点的设备参数信息；

所述第一从节点，进一步在所述环形网络上接收到所述第三消息帧，根据所述第三消息帧的目标地址域中携带广播帧标识，在所述第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述第一从节点的设备参数信息，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

其中，所述主节点，进一步在所述环形网络上发送第二以太网帧格式的第四消息帧；所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；所述第四消息帧中目标地址域上携带有所述第一从节点的设备标识，所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别携带有用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值；

所述第一从节点，进一步在所述环形网络上接收所述第四消息帧，解析出所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，确定所述第四消息帧为非实时帧；根据所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段，分别获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值。

其中，所述第一从节点，进一步构造第三以太网帧格式的第五消息帧；所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括配置状态字段；所述第一从节点在所述第五消息帧中的目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上携带进行配置后的配置 结果信息，然后在所述环形网络上发送所述第五消息帧；

所述主节点，进一步在所述环形网络上接收所述第五消息帧，在所述第五消息帧中的目标地址域上解析出所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上解析出配置结果信息，确定所述第一从节点的配置结果。

一种从节点，包括：

环网接口单元，用于在环形网络上接收传输的第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段；

解析单元，用于解析所述环网接口单元接收到的所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；

帧处理单元，用于当所述解析单元解析出所述目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息，然后通过所述环网接口单元在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

一种主节点，包括：

环网端口单元，用于周期性在所述环形网络上发送第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段；所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧；

故障处理单元，用于根据所述环网端口单元接收到的第一消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点发生实时性故障。

可见，本发明实施例提供的实时性故障保护方法、主节点、从节点和环形网络系统，由于针对环形网络的特点和实时性故障保护的要求，设置了第一以太网帧格式，这样，主节点与从节点配合，主节点可以周期性发送具有第一以太网帧格式的第一消息帧，每一个从节点根据目标地址域上携带的实 时帧标识，则实时处理第一消息帧，并通过第一消息帧中对应于该从节点的单元信息字段来携带所述实时性故障的信息，从而即保证了主节点能够从第一消息帧中识别出每一个从节点的实时性故障信息，又能够保证主节点实时获取实时性故障信息，因此，能够实现对环形网络中的节点进行实时性故障保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是星型网络的结构示意图。

图2是环形网络的结构示意图。

图3是本发明一个实施例中从节点中进行实时性故障保护方法的流程图。

图4是本发明一个实施例中主节点中进行实时性故障保护方法的流程图。

图5是本发明一个实施例中实时性故障保护系统的结构示意图。

图6是本发明一个实施例中利用实时性故障保护系统进行实时性故障保护的流程图。

图7是本发明一个实施例中的以太网帧结构。

图8是本发明一个实施例中目标地址域的结构示意图。

图9是本发明一个实施例中从节点的结构示意图。

图10是本发明一个实施例中主节点的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

环形网络是使用一个连续的环将每个节点连接在一起的闭合的环。参见图2，在一种环形网络中，包括主节点与从节点，主节点与每一个从节点无法进行点对点的连接，而是通过环路依次连接，主节点在环形网络上发送消息，消息逐一经过每一个从节点，并返回主节点。

在环形网络中，当从节点上发生实时性故障时，无法采用现有技术的方式由从节点直接点对点实时上报给主节点。因此需要适合于环形网络特点的实时性故障保护方法。

在本发明的多个实施例中，可以针对环形网络的特点和实时性故障的上报要求，设计以太网帧格式的消息帧。比如，设计实时帧来上报各个从节点的实时性故障信息，设计非实时的广播帧来使主节点获取环形网络上各个从节点的设备参数信息，设计非实时的请求帧和应答帧来使得主节点与环形网络上的特定从节点进行信息交互比如从节点配置信息的交互。下面将通过不同的实施例来分别进行说明。

本发明一个实施例针对环形网络的特点，提出了一种实时性故障保护方法，应用于环形网络的任意一个从节点中，参见图3，该方法包括：

301：预先设置第一以太网帧格式。

这里，第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段。

302：环形网络上的第一从节点接收在所述环形网络上传输的所述第一以太网帧格式的第一消息帧。

第一以太网帧格式的第一消息帧是在环形网络中周期性发送的、用于各个从节点上报实时性故障信息的实时帧。

303：当所述第一从节点解析出所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息。

304：所述第一从节点在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

可见，在上述图3所示的实施例中，通过第一消息帧(以太网帧格式的实时帧)来实现特定从节点中实时性故障的上报。

在上述图3所示的实施例中，由于根据环形网络的特点设置了第一以太网帧格式，这样，任意一个从节点在接收到第一以太网帧格式的第一消息帧时，根据目标地址域上携带的实时帧标识，则实时处理第一消息帧，并通过第一消息帧中对应于该从节点的单元信息字段来携带所述实时性故障的信息，也就是说，环形网络中，不同从节点可以利用对应的不同单元信息字段来携带各自的实时性故障的信息。因此，图3所示实施例，即保证了主节点能够从第一消息帧中识别出每一个从节点的实时性故障信息，又能够保证主节点实时获取实时性故障信息，因此，能够实现对环形网络中的节点进行实时性故障保护。

实时性故障可以包括电弧故障和不同相位的过流故障，为了针对该两种故障提供环形网络上的实时性保护，在本发明一个实施例中，在上述步骤301中，所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段包括：对应于至少一个弧光检测装置的至少一个比特位，以及对应于至少一个相位过流检测的至少一个比特位；

则上述步骤303中，所述在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息包括：

当所述第一从节点中任意第一弧光检测装置处检测到电弧故障时，所述第一从节点在所述第一消息帧中，在对应于第一弧光检测装置的比特位上写入故障标识；当所述第一从节点中任意第一相位发生过流故障时，所述第一从节点在所述第一消息帧中，在对应于第一相位过流检测的比特位上写入故障标识。

可见，通过上述实施例中，对应于弧光检测装置的比特位和对应于相位过流检测的比特位，环形网络上的每一个从节点都可以将自身中发生故障的弧光检测装置的信息和发生过流的相位的信息携带在作为实时帧的第一消息 帧中，上报给主节点，使得环形网络上的主节点既可以识别出从节点中具体的故障信息，比如是哪一个弧光检测装置出现故障，是哪一个电流相位发生过流，而且还可以实时获取该电弧故障和相位过流故障信息。

针对环形网络的特点，一个环网上有多个从节点，为了保证主节点能够了解是否所有从节点都进行了消息帧的处理，在本发明一个实施例中，可以通过设置计数器字段，即完成计数器的功能，相应地，在上述步骤301中，在所述第一以太网帧格式中，所述数据域中进一步包括：计数器字段；

在上述步骤303中可以进一步包括：所述第一从节点将所述第一消息帧中的计数器字段的值加1。这样，当第一消息帧后续回到主节点时，主节点则可以通过计数器字段的值是否等于环形网络中从节点的个数来判断出是否所有从节点均进行了处理。

为了进一步使得主从节点能够交互对于实时性故障的处理措施，在本发明一个实施例中，在上述步骤301中，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：故障处理指示位；

在上述步骤304之后，进一步包括：

所述第一从节点接收在所述环形网络上传输的所述第一以太网帧格式的第二消息帧；

所述第一从节点解析出所述第二消息帧的目标地址域上携带实时帧标识，确定进行实时性处理；

所述第一从节点根据所述第二消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段中的故障处理指示位，进行对应的实时性故障处理。

上述实施例中，是通过实时帧(第一消息帧和第二消息帧)来实现特定从节点中实时性故障的上报和故障处理。

为了使得环形网络上的主节点能够预先获取到所有从节点中的配置信息，比如，有几个弧光探头(弧光检查装置)等，从而便于后续故障处理，在传输用于上报实时性故障信息的第一消息帧之前，可以通过交互第一以太网帧格式的非实时帧(广播形式的第三消息帧)来实现。具体地，在步骤302所 述第一从节点接收到所述第一消息帧之前，进一步包括：

所述第一从节点在所述环形网络上接收到所述第一以太网帧格式的第三消息帧(为广播帧)；

所述第一从节点解析出所述第三消息帧中目标地址域上携带广播帧标识，确定所述第三消息帧为非实时帧；

所述第一从节点在所述第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述第一从节点的设备参数信息，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

这样，通过上述实施例中非实时帧(广播形式的第三消息帧)，在环形网络中，每一个从节点都可以将自身中的设备参数信息比如有几个弧光探头等通过不同单元信息字段上报给主节点。

在本发明一个实施例中，可以通过非实时帧(请求帧与应答帧模式下的第四消息帧和第五消息帧)来实现环形网络中主节点与特定从节点的请求与应答模式的信息交互，比如实现从节点的参数配置过程。

具体地，在上述步骤301中进一步包括：设置第二以太网帧格式，所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；

在步骤302所述第一从节点接收到所述第一消息帧之前，进一步包括：

所述第一从节点在所述环形网络上接收所述第二以太网帧格式的第四消息帧(主节点发送的请求帧)；

所述第一从节点解析出所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，确定所述第四消息帧为发送给自己的非实时帧；

所述第一从节点根据所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值，从而在自身中进行相应的配置处理。

并且，具体地，在上述步骤301中进一步包括：设置第三以太网帧格式，所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包 括配置状态字段；

在所述第一从节点获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值之后，进一步包括：

所述第一从节点构造所述第三以太网帧格式的第五消息帧(从节点发送的应答帧)，在所述第五消息帧中的目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上携带根据所述电弧故障检测的阈值和相位过流检测的阈值进行配置后的配置结果信息，然后在所述环形网络上发送所述第五消息帧，以便将自身的配置结果上报给主节点。

以上各个实施例描述了为实现实时性故障保护，在环形网络中的每一个从节点中需要进行的处理。

针对环形网络的特点，本发明一个实施例还提出了一种实时性故障保护方法，应用于环形网络的主节点中，参见图4，该方法包括：

401：预先设置第一以太网帧格式。

这里，第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段。

402：环形网络上的主节点周期性在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识。

第一以太网帧格式的第一消息帧是主节点在环形网络中周期性发送的、用于使各个从节点上报实时性故障信息的实时帧。

第一消息帧会在环形网络上传输，经过各个从节点，回到主节点。

403：主节点在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧，根据对应于第一从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点发生实时性故障。

可见，在上述图4所示的实施例中，通过第一消息帧(以太网帧格式的实时帧)来实现特定从节点中实时性故障的上报。

在上述图4所示的实施例中，由于根据环形网络的特点设置了第一以太 网帧格式，这样，即保证了主节点能够从第一消息帧中识别出每一个从节点的实时性故障信息，又能够保证主节点实时获取实时性故障信息，因此，能够实现对环形网络中的节点进行实时性故障保护。

与本发明一个实施例中，对应于上述关于从节点相应实施例的描述，为了针对电弧故障和不同相位的过流故障该两种故障提供环形网络上的实时性保护，在步骤401的所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：对应于至少一个弧光检测装置的至少一个比特位，以及对应于至少一个相位过流检测的至少一个比特位；

在步骤403中，确定所述第一从节点发生实时性故障包括：当所述主节点在所述第一消息帧中，在对应于第一弧光检测装置的比特位上解析出故障标识，则确定所述第一从节点的第一弧光检测装置处发生电弧故障；当所述主节点在所述第一消息帧中，在对应于第一相位过流检测的比特位上解析出故障标识，则确定所述第一从节点的第一相位发生过流故障。

与本发明一个实施例中，对应于上述关于从节点相应实施例的描述，为了进一步使得主从节点能够交互对于实时性故障的处理措施，在本发明一个实施例中，在上述步骤401中，在所述第一以太网帧格式中，数据域的每一个单元信息字段中包括：故障处理指示位；

在步骤403确定所述第一从节点发生实时性故障之后，进一步包括：

所述主节点构造所述第一以太网帧格式的第二消息帧，在所述第二消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；在所述第二消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段中的故障处理指示位上携带故障处理指示，然后在所述环形网络上发送所述第二消息帧。

上述应用于主节点的方法实施例中，是通过实时帧(第一消息帧和第二消息帧)来实现主节点获取特定从节点的实时性故障信息并指示该特定从节点进行故障处理。

与本发明一个实施例中，对应于上述关于从节点相应实施例的描述，主节点可以通过预先发送第一以太网帧格式的非实时帧(广播形式的第三消息 帧)来获取各个从节点的配置信息。此时，在步骤402之前，进一步包括：

所述主节点构造所述第一以太网帧格式的第三消息帧，在所述第三消息帧中目标地址域上携带广播帧标识，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

在本发明一个实施例中，可以通过非实时帧(请求帧与应答帧模式下的第四消息帧和第五消息帧)来实现环形网络中主节点与特定从节点的请求与应答模式的信息交互。步骤401中进一步包括：设置第二以太网帧格式，所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；

在步骤402之前，进一步包括：所述主节点构造所述第一以太网帧格式的第四消息帧，在所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别携带用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值，然后在所述环形网络上发送所述第四消息帧，以便通过该请求帧即第四消息帧实现对第一从节点的配置。

相应地，步骤401进一步包括：设置第三以太网帧格式，所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括配置状态字段；

在所述环形网络上发送所述第四消息帧之后，进一步包括：所述主节点在所述环形网络上接收到所述第三以太网帧格式的第五消息帧，在作为应答帧的所述第五消息帧中的目标地址域上解析出所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上解析出配置结果信息，确定所述第一从节点的配置结果。

本发明一个实施例还提出了一种环形网络系统，参见图5，包括：

环形网络上的主节点501、至少两个从节点502(图中示出3个从节点)；

所述主节点501，用于周期性在所述环形网络上发送第一以太网帧格式的第一消息帧，其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域， 所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点502的不同单元信息字段；所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；以及，在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧，根据接收的所述第一消息帧中对应于第一从节点502的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点502发生实时性故障；

所述至少两个从节点中的任意第一从节点502，用于在环形网络上接收所述第一消息帧；当解析所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息，然后在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

在本发明系统的一个实施例中，所述主节点，进一步在所述环形网络上发送所述第一以太网帧格式的第三消息帧，该第三消息帧的目标地址域中携带广播帧标识；以及，根据返回的第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段，获取所述第一从节点的设备参数信息；

所述第一从节点，进一步在所述环形网络上接收到所述第三消息帧，根据所述第三消息帧的目标地址域中携带广播帧标识，在所述第三消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述第一从节点的设备参数信息，然后在所述环形网络上发送所述第三消息帧。

在本发明系统的一个实施例中，所述主节点，进一步在所述环形网络上发送第二以太网帧格式的第四消息帧；所述第二以太网帧格式中包括目标地址域和数据域，所述数据域中包括电弧阈值字段、过流阈值字段；所述第四消息帧中目标地址域上携带有所述第一从节点的设备标识，所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别携带有用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值；

所述第一从节点，进一步在所述环形网络上接收所述第四消息帧，解析出所述第四消息帧中目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，确定所述第四消息帧为非实时帧；根据所述第四消息帧中的电弧阈值字段和过流阈 值字段分别获取用于进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值。

在本发明系统的一个实施例中，所述第一从节点，进一步构造第三以太网帧格式的第五消息帧；所述第三以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括配置状态字段；所述第一从节点在所述第五消息帧中的目标地址域上携带所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上携带进行配置后的配置结果信息，然后在所述环形网络上发送所述第五消息帧；

所述主节点，进一步在所述环形网络上接收所述第五消息帧，在所述第五消息帧中的目标地址域上解析出所述第一从节点的设备标识，在所述配置状态字段上解析出配置结果信息，确定所述第一从节点的配置结果。

为了更加清楚地体现本发明一个实施例中实时性故障保护的过程，下面结合本发明实施例的环形网络系统，通过实施例a来进行详细说明。

实施例a：

参见图5和图6，在该实施例a中，实时性故障保护包括：

601：设置以太网帧格式。

这里，将实时性故障保护中使用的各个消息帧统一为如图7所示的以太网帧格式。

图7中，包括前导帧(preamble)、帧起始定界符(sfd)、目标地址域(destinationaddress)、源地址(sourceaddress)、数据长度(datalength)、数据域(datapad)以及帧校验字段(fcs)。其中，前导帧(preamble)、帧起始定界符、源地址、数据长度、帧校验字段可以是以太网帧要求的常用结构，而目标地址域和数据域可以是本实施例中新定义的结构。

针对图7所示的格式，还可以有多种以太网帧格式：

以太网帧格式1：应用于交互实时性故障信息的实时帧，以及搜集环形网络中从节点的设备参数信息的非实时的广播帧；

以太网帧格式2：应用于主节点向环形网络中的特定从节点发送的请求帧；

以太网帧格式3：应用于从节点向环形网络中的主节点发送的应答帧。

无论是上述何种以太网帧格式中，目标地址域的具体形式都可以参见图8，当目标地址域的值为“ff:ff:ff:ff:ff:ff”，表示实时帧标识(用于实时性故障的实时性上报)；当目标地址域的值为“00:00:00:00:00:xx”，表示非实时帧标识，且表示消息帧发送给设备id为xx的从节点(用于非实时的请求与应答模式)；当目标地址域的值为“00:00:00:00:00:ff”，表示非实时帧标识，且表示广播消息，发送给所有设备(用于设备上电的自检)。

不同的以太网帧格式下，数据域的具体形式不同。

以太网帧格式1下的数据域，参见如下表1，包括：

表1

帧序号字段(frameserialno)：因为以太网帧格式1的消息帧是周期性发送的，为了准确标识当前消息帧的发送周期，可以使用该帧序号字段的值来体现当前发送周期。

计数器字段(wkc)：用于从节点的计数，从而根据该计数值确定消息经过的从节点的个数；

至少两个单元信息字段(unit1～unit49)：对应于环形网络上不同从节点，比如unit1对应从节点1，unit2对应从节点2，以此类推，unit49对应从节点49。

校验码(checkcode):用于校验。

在一种优选的方式中，对于以太网帧格式1下的上述数据域，对于每一个单元信息字段均可以具有如下表2所示的结构，在每一个单元信息字段中，可以包括：

表2

设备标识位(deviceid)，位于单元信息字段的第1字节，用于携带对应的从节点的设备标识；

故障描述位(arc/current)：位于单元信息字段的第2字节，具体可以包括8个比特位，其中，比特位0～2(bit0、bit1、bit2)分别用于表示相位1、相位2和相位3是否发生过流故障(比如0表示正常，1表示故障)；比特位4～6(bit4、bit5、bit6)分别用于表示弧光探头1、弧光探头2和弧光探头3是否发生电弧故障(比如0表示正常，1表示故障)；比特位3和7(bit3、bit7)预留。

指示性信息(sc/bos/boc)：位于单元信息字段的第3字节，其中，

时间同步位(sc)：用于携带时间同步信息，用于主从节点进行时间同步；

故障处理指示位(boc)：用于携带主节点将针对特定从节点的故障处 理指示；

故障处理反馈位(bos)：用于携带从节点完成故障处理的情况信息。

错误状态位(errorstatus):位于单元信息字段的第4-5字节，用于携带错误状态信息。

校验码(checkcode):位于单元信息字段的第6字节，用于校验。

以太网帧格式2下的数据域，参见如下表3所示结构，可以包括：

表3

消息类型(messagetype)；

计数器字段(wkc)：用于从节点的计数，从而根据该计数值确定消息经过的从节点的个数；

设备标识字段(deviceid)：用于携带请求帧的目的从节点的标识；

电弧阈值字段(arcthreshold)：用于配置从节点的电弧阈值；

过流阈值字段(currentthreshold):用于配置从节点的过流阈值；

校验码(checkcode):用于校验。

以太网帧格式3下的数据域，参见如下表4，可以包括：

表4

消息类型(messagetype)；

计数器字段(wkc)：用于从节点的计数，从而根据该计数值确定消息经过的从节点的个数；

配置状态字段(configurationstatus)：用于从节点的配置结果信息；

校验码(checkcode):用于校验。

至此，则预先在环形网络的主节点和从节点中配置了用于信息交互的各以太网帧格式。

602：在环形网络中，在各个节点上电后，主节点构造以太网帧格式1的广播帧，并在环形网络上发送该广播帧。

这里通过广播帧搜集各个从节点的设备参数信息，使得主节点了解从节点的情况，比如有几个弧光探头、从节点的设备标识等。

在该广播帧中，参见图8，目标地址域携带广播帧标识，即00:00:00:00:00:ff。

603：环形网络中的每一个从节点接收到广播帧后，解析出目标地址域上携带广播帧标识，确定为非实时帧,将数据域中的计数器字段的当前值加1，在对应于自身的单元信息字段上携带自身的设备参数信息，然后在所述环形网络上发送该广播帧。

这里，参见表1，比如与主节点直连的从节点1将计数器字段的值加1，并在数据域中单元信息字段1中携带自身的设备参数信息，比如该从节点1的设备标识、从节点1中的弧光探头的标识。

604：主节点接收到返回的广播帧，根据返回的广播帧中对应于各个从节点的单元信息字段，获取各个从节点的设备参数信息。

605:主节点根据获取的各个从节点的设备参数信息，针对每一个从节点 分别构造以太网帧格式2的请求帧(用于配置各个从节点)，并在环形网络上发送该请求帧。

这里，参见图8所示的目标地址域和表3所示的以太网帧格式2下的数据域，比如，针对从节点1的请求帧，目标地址域上携带从节点1的设备标识(比如目标地址域的值为00:00:00:00:00:11)，在数据域中的电弧阈值字段和过流阈值字段分别携带用于从节点1进行电弧故障检测的阈值和用于相位过流检测的阈值，以便通过该请求帧对从节点1进行配置。

606：每一个从节点接收到以太网帧格式2的请求帧时，根据请求帧目的地址域中的设备标识字段，如果确定是发给自身的请求帧，则根据请求帧中的电弧阈值字段和过流阈值字段进行配置。

这里，根据目标地址域的值为00:00:00:00:00:11，从节点1可以确定收到的一个请求帧是发给自己的，且为非实时帧。则进行相应的配置。

607：每一个从节点构造以太网帧格式3的应答帧，在目标地址域上携带从节点的设备标识，在数据域的配置状态字段中携带配置结果信息，然后在所述环形网络上发送应答帧，以便将自身的配置结果上报给主节点。

这里，参见表4所示的以太网帧格式3下的数据域，从节点在配置状态字段上携带根据所述电弧故障检测的阈值和相位过流检测的阈值进行配置后的配置结果信息。

至此，主节点通过非实时的广播帧获取了环形网络上各个从节点的设备参数信息，通过非实时的请求帧与应答帧完成了对环形网络中各个从节点的参数配置。

608：在环形网络中，主节点周期性地构造并发送以太网帧格式1的探测消息帧。

该探测消息帧可以是上述实施例中涉及的第一消息帧。

这里，为了实时得到从节点中的实时性故障信息，主节点会周期性地发送探测消息帧，该探测消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识，参见图8，值为ff:ff:ff:ff:ff:ff；参见表1，主节点将帧序号字段(frameserialno) 的值置为当前周期值，比如1。

609：在环形网络中，每一个从节点在接收到探测消息帧时，解析出目标地址域上携带实时帧标识，在探测消息帧中对应于该从节点的单元信息字段上携带实时性故障的信息，然后在环形网络上发送该探测消息。

本步骤中，参见图8，比如与主节点直连的从节点1接收到探测消息后，将计数器字段的值加1。

无论从节点是否发生实时性故障，都会在对应的单元信息字段写入实时性故障信息，比如，没有发生，则写入0，发生则写入1。

在携带实时性故障的信息时，参见表2，从节点1中弧光检测装置1处检测到电弧故障时，从节点1在探测消息帧中对应于弧光检测装置(比如弧光探头)1的比特位(即单元信息字段1中的故障描述位的比特4)上写入故障标识，比如置1；当从节点1相位1发生过流故障时，从节点1在对应于相位1过流检测的比特位(即单元信息字段1中的故障描述位的比特0)上写入故障标识，比如置1。

610：主节点接收到返回的探测帧，根据接收到的探测帧中对应于各个从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定从节点发生实时性故障。

本步骤中，主节点首先可以根据返回的探测帧中计数器字段的值是否等于从节点的个数来判断出是否所有从节点都进行了故障上报处理。

本步骤中，主节点解析返回的探测帧，单元信息字段1(unit1)的故障描述位的比特4和比特0被置1，则可以确定从节点1的弧光探头1处检测到电弧故障，且从节点1的相位1发生过流故障。

611:主节点构造以太网帧格式1的故障处理帧，在目标地址域上携带实时帧标识；在对应于故障从节点比如从节点1的单元信息字段1中故障处理指示位上携带故障处理指示，然后在所述环形网络上发送故障处理帧。

612:从节点1接收到故障处理帧，解析出设备标识位上携带该从节点1的标识，则根据故障处理帧中对应于从节点1的单元信息字段中的故障处理 指示位，进行对应的实时性故障处理。

本发明一个实施例提出了一种从节点，参见图9，包括：

环网接口单元901，用于在环形网络上接收传输的第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段；

解析单元902，用于解析所述环网接口单元901接收到的所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；

帧处理单元903，用于当所述解析单元902解析出所述目标地址域上携带实时帧标识，且当前发生实时性故障时，在所述第一消息帧中对应于所述第一从节点的单元信息字段上携带所述实时性故障的信息，然后通过所述环网接口单元在所述环形网络上发送所述第一消息帧。

本发明实施例还提出了一种主节点，参见图10，包括：

环网端口单元1001，用于周期性在所述环形网络上发送第一以太网帧格式的第一消息帧；其中，所述第一以太网帧格式中包括目标地址域和数据域；其中，所述数据域中包括对应于环形网络上不同从节点的不同单元信息字段；所述第一消息帧中的目标地址域上携带实时帧标识；在所述环形网络上接收返回的所述第一消息帧；

故障处理单元1002，用于根据所述环网端口单元1001接收到的第一消息帧中对应于第一从节点的单元信息字段上携带的实时性故障的信息，确定所述第一从节点发生实时性故障。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明的各个实施例至少具有如下的有益效果：

1、由于针对环形网络的特点和实时性故障保护的特点，设置了第一以太网帧格式，由于针对环形网络的特点和实时性故障保护的要求，设置了第一以太网帧格式，这样，主节点与从节点配合，主节点可以周期性发送具有第 一以太网帧格式的第一消息帧，每一个从节点根据目标地址域上携带的实时帧标识，则实时处理第一消息帧，并通过第一消息帧中对应于该从节点的单元信息字段来携带所述实时性故障的信息，从而即保证了主节点能够从第一消息帧中识别出每一个从节点的实时性故障信息，又能够保证主节点实时获取实时性故障信息，因此，能够实现对环形网络中的节点进行实时性故障保护。

2、本发明实施例中，不同从节点的实时性故障信息可以同时携带在一个实时消息帧(比如上述实施例中的第一消息帧或探测消息帧)中不同的单元信息字段，针对环形网络的特点，能够实时性上报各个从节点的实时性故障信息。

3、本发明实施例中，针对电弧故障和相位的过流故障，均能通过数据域中相应的比特位进行准确故障信息的上报，比如具体哪一个弧光检测装置发生故障，具体哪一个相位发生故障，都可以进行上报，因此，故障上报的更为准确。

4、本发明实施例中，不仅通过设计的实时帧的结构能够完成环形网络中各个从节点实时性故障的上报，还能通过设计的非实时的广播帧来完成环形网络中各个从节点设备参数信息的搜集，以及通过设计的非实时的请求帧和应答帧来完成特定从节点的配置和配置结果的上报，大大提高了实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤 可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。