CN1658578A - 双网络通信***的不间断切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在网络故障时，实现网络切换而不间断网络通信的双通信网络的通信方法。这种网络通信方法，将网络信息按照实时信息和非实时信息进行分类，网络信息中带有时戳，轮询信息从当前运行网络进行，而主动上送信息从两个运行网络同时上送。它的优点是网络正常时，只针对运行网段发送轮询命令，减少网络负荷；在网络故障时，只针对故障节点切换，而节省时间；同时，通过双网同时发送主动上送信息，保证网络切换期间数据没有丢失。

Description

双网络通信***的不间断切换方法

技术领域

本发明涉及电力***自动化的网络通信技术，提供了基于以太网的双网络通信***的实现方法，特别是实现了不间断的实时通信。

背景技术

双网络通信***基于以太网通信技术，应用于基于以太网的电力***自动化通信。通过利用以太网通信可靠性高、速度快、数据量大的特点和信息主动上送的机制，实现了不间断的实时通信。该实现方法是用于基于以太网的双网络冗余备用，既可以用于变电站层设备，又可以用于间隔层嵌入式设备，以实现网络热备用和平滑切换。

目前，常见的网络切换的实现方式主要有：

1、将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网，另一个网段是备网。网络正常时，网络信息只通过当前运行网段进行传递，当主网出现故障时，网络管理程序将整个网络切换到另一个网段，应用程序也开始接收该网段的网络信息。这种网络切换的优点是原理简单，实现也简单；缺点是整体网络切换需要耗费比较多的时间，从网络故障到切换的时间段内，网络信息有可能会丢失。

2、将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网，另一个网段是备网，管理程序根据每个网络节点的网络状况决定该节点使用哪个网段。网络正常时，每个节点的网络信息只通过该节点的当前运行网段进行传递，当某网络节点的网络连接出现故障时，网络管理程序将该网络节点切换到另一网段，应用程序也开始接收该网络节点的该网段的网络信息。这种网络切换的优点是因为只针对故障节点而节省切换时间，实现相对简单；缺点是从网络故障到切换的时间段内，网络信息仍有可能会丢失。

3、将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网，另一个网段是备网，管理程序根据每个网络节点的网络状况决定该节点使用哪个网段。网络正常时，网络信息通过每个节点的两个网段同时进行传递，网络信息到达接收端后，接收端当两个网段都接收到相同的网络信息，才判定网络信息有效；当某网络节点的网络连接出现故障时，网络管理程序将该网络节点切换到另一网段，同时通知应用程序只需要接收一个网段的网络信息。这种网络切换的优点是因为只针对故障节点而节省切换时间，信息可靠性高；但是，从网络故障到切换的时间段内，也很难保证网络信息不会丢失。

发明内容

为了克服现有网络切换技术中存在的上述问题，本发明提供了一种在网络故障时，实现网络切换而不间断网络通信的基于以太网的双网络通信***的实现方法。

该实现方法的原理是：将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网A，另一个网段是备网B，管理程序根据每个网络节点的网络状况决定该节点使用哪个网段。信息根据实时和非实时的要求，分为轮询信息和主动上送信息，轮询信息主要是变换不大或没有变化的定时查询信息，主动上送信息主要是需要立刻更新的变化比较大的变位信息或越限信息；网络正常时，轮询信息只通过网络节点的当前运行网段A进行传递，主动上送信息通过每个节点的两个网段A和B同时进行传递，任一个网段接收到的网络信息都判定为有效信息。网络信息到达接收端后，轮询信息直接处理，主动上送信息则根据信息中的时戳来决定该信息是否是最新信息，如果是最新信息就立即更新，如果不是最新信息就丢弃该信息；当某网络节点的网络连接出现故障时，网络管理程序将该网络节点切换到另一网段B，轮询信息通过切换后的网段B进行传递，主动上送信息因为是两个网段A和B都送，所以不会丢失。切换后，断开和该网络节点故障网段的连接，主动上送信息只从网段B进行上送；经过一段延时时间，重新连接该网络节点的故障网段，如果故障排除，则连接成功。重新连接成功后，主动上送信息重新从两个网段A和B同时上送。

这种网络切换的优点是因为只针对故障节点而节省切换时间，信息可靠性高；同时，保证网络切换期间数据不会丢失。

该网络切换方法的基本特征是：

1、信息按照轮询信息和主动上送信息进行分类，主动上送信息在两个网段同时传送。

2、网络信息中带有时戳，并根据时戳判断网络信息是否已经更新过。如果更新过，就放弃改报文；否则，就更新改报文。

3、网络切换以网络节点为单位，只针对故障节点进行网络切换。

4、网络切换过程中，由于传递变化量的主动上送信息是从两个网段同时上送的，因此信息不会丢失。

附图说明

图1a和图1b显示了网络从正常到故障的切换过程示意图。

图2显示了轮询命令的发送的流程图。

图3显示了轮询命令的应答的流程图。

图4显示了主动上送信息的传递的流程图。

图5显示了轮询信息的接收的流程图。

图6显示了主动上送信息的接收的流程图。

图7显示了网络切换的流程图。

图8显示了网络恢复的流程图。

具体实施方式

基于以太网的双网络通信***的实现方法包括网络信息传递方式、网络故障状态的诊断、网络切换方式、网络恢复等部分。

1)网络信息传递方式

网络信息传递方式有两种：轮询和主动上送。轮询信息一般是定时进行，不具有实时的特点；主动上送信息一般只送变化的数据。在本发明中，两种信息传递方式都要用到，轮询方式用于定期召唤数据，由于数据量比较大，只通过当前运行网段进行。而主动上送数据用于传递变化的数据，这部分数据在两个网段同时进行，这样当其中一个网段出现故障时，信息可以通过另一个网段不间断的传递。

2)网络故障状态的诊断

检测到网络故障是进行网络切换的前提，因此快速、准确地判断网络故障很重要。为了保证网络切换方法是通用的，本发明采用了网络协议和网络管理相结合的方式判断网络的故障状态。方式1，标准的网络协议会判断网络的运行状态，并主动通知应用程序，应用程序利用这些返回信息判断网络故障；方式2，网络管理程序利用发送轮询命令是否成功判断当前运行网段是否可用，如果发送轮询命令不成功，累计发送失败次数，当发送失败次数达到限制条件，则判定该网段出现了故障。两种判断网络故障的方式各有缺点，方式1与网络协议有关，当发生物理故障时，判断网络故障的时间比方式2长，方式2与网络协议无关，当发生非物理故障时，判断网络故障的时间比方式1长，因此本发明中，两种方式相结合，任何一种方式判断出网络故障，都判定发生了网络故障。

3)网络切换方式

有了网络信息传递方式的保证，网络切换方式可以很灵活。本发明采用的方式是检测到某网络节点的某网段故障后，立即将该网络节点的运行网段切换到备用网段，并断开该网络节点的故障网段，并释放网络连接资源和该连接的维护信息。

4)网络恢复

网络管理程序的一个重要功能是自动进行网络恢复，根据配置文件的恢复时间定义，网络管理程序会定时尝试连接故障网段，由于该部分程序使用独立的线程，因此并不会阻塞其他程序的运行。当网络管理程序检测到连接成功，则自动维护该连接的信息，并重新进行相关初始化工作。另外，即使故障网络恢复正常，也不会立刻切换回该网段，因为两个网段是平等的关系，哪个网段是当前运行网段对于应用没有任何影响。

包含内容描述及相应功能

图1a和图1b显示了网络从正常到故障的切换过程示意图，图1a是网络正常运行时，图1b是网络故障时。如图1a和图1b所示，其中向上箭头表示主动上送信息，向下箭头表示查询命令；网络正常运行时，A网段表示当前运行网段，传递轮询信息和主动上送信息，B网段只传递主动上送信息；网络故障时，B网段表示当前运行网段，传递轮询信息和主动上送信息，A网段断开。

根据本发明，将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网A，另一个网段是备网B，管理程序根据每个网络节点的网络状况决定该节点使用哪个网段。信息根据实时和非实时的要求，分为轮询信息和主动上送信息，轮询信息主要是变换不大或没有变化的定时查询信息，主动上送信息主要是需要立刻更新的变化比较大的变位信息或越限信息；网络正常时，轮询信息只通过网络节点的当前运行网段A进行传递，主动上送信息通过每个节点的两个网段A和B同时进行传递，任一个网段接收到的网络信息都判定为有效信息。网络信息到达接收端后，轮询信息直接处理，主动上送信息则根据信息中的时戳来决定该信息是否是最新信息，如果是最新信息就立即更新，如果不是最新信息就丢弃该信息；当某网络节点的网络连接出现故障时，网络管理程序将该网络节点切换到另一网段B，轮询信息通过切换后的网段B进行传递，主动上送信息因为是两个网段A和B都送，所以不会丢失。切换后，断开和该网络节点故障网段的连接，主动上送信息只从网段B进行上送；经过一段延时时间，重新连接该网络节点的故障网段，如果故障排除，则连接成功。重新连接成功后，主动上送信息重新从两个网段A和B同时上送。

1.轮询命令的发送

如附图2所示，定时发送轮询命令，轮询命令只从当前运行网段发送，同时利用发送的返回状态判断网络是否正常。

图2中的各步骤功能解释如下：

S01—从当前运行网段发送轮询命令。查询网络节点的当前运行网段，从该网段向网络节点发送轮询命令。

S02—判断是否发送成功。本步骤需要根据网络协议的实际情况来判断是否发送成功。

S03—累计发送失败次数。以网络节点为单位，根据各个网络节点的情况来分别累计各个网络节点的发送失败次数。

S04—清空发送失败次数。轮询命令发送成功后，说明网络情况良好，因此可以把网络失败次数清空。

S05—判断是否失败次数越限。判断是否失败次数越限，一般是根据网络情况来决定。

S06—判定网络故障。一旦发送失败次数越限，就判定网络出现了故障，但并不处理。

2.轮询命令的应答

如附图3所示，根据轮询命令，组织数据，并从收到轮询命令的网段进行应答。

图3中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否收到轮询命令。

S02—判断是否需要主动上送。轮询应答需要判断是否当时有主动上送，如果有主动上送，需要立刻发送主动上送信息。

S03—向接收到轮询命令的网络发送轮询应答。如果当时没有主动上送信息，就可以立刻根据轮询命令的内容来发送轮询应答。

3.主动上送信息的传递

如附图4所示，主动上送信息只包括发生变位活着越限的数据，这些信息由于需要及时、可靠的传递，所以同时从两个网段发送。

图4中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否需要主动上送。

S02—向两个网段同时发送主动上送信息。为了保证主动上送信息不丢失，需要向两个网段同时发送主动上送信息。

4.轮询信息的接收

如附图5所示，由于轮询信息比主动上送信息的优先级低，因此可以直接更新。

图5中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否收到轮询应答。

S02—更新轮询应答信息。如果收到轮询应答信息，就可以根据需要来更新收到的信息。

5.主动上送信息的接收

如附图6所示，主动上送信息有两份相同的信息，因此需要根据信息的时戳判断，如果不重复，则立即更新，否则，丢弃重复的信息。

图6中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否收到主动上送信息。

S02—判断信息是否已存在。由于主动上送信息是从两个网段同时上送，因此需要判断信息是否已经更新过，以免重复更新数据。

S03—更新主动上送信息。如果主动上送信息没有更新过，那么就需要更新主动上送信息。

6.网络切换

如附图7所示，根据网络故障情况，切换网络，并负责清除网络资源。

图7中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否网络故障。判断网络故障的方法，参见图1的说明。

S02—将当前运行网络切换到备用网。一旦某网络节点出现网络故障，就需要将该网络节点的运行网络切换到备用网。

S03—断开网络连接，释放网络资源和维护信息。切换完网络后，需要断开已经发生故障的网络，并把相关的网络资源和维护信息释放掉。

7.网络恢复

如附图8所示，网络恢复是为了实现对暂时性网络故障的自我修复，而不影响***的正常运行。

图8中的各步骤功能解释如下：

S01—判断是否到定时时间。重新连接网络一般需要等待一段时间，等待多少时间由应用程序来决定。

S02—尝试连接故障网段。如果定时时间到，就可以尝试连接故障网段。

S03—判断是否连接成功。

S04—维护网络信息，并进行相关初始化。如果连接成功，那么连接返回的信息需要维护，并给其他相关程序使用。

Claims (7)

1、一种在网络故障时，实现网络切换而不间断网络通信的基于以太网的双网络通信***的通信方法，将通信网络分为主网、备网两个网段，其中一个网段是主网，另一个网段是备网，管理程序根据每个网络节点的网络状况决定该节点使用哪个网段，当某网络节点的网络连接出现故障时，网络管理程序将该网络节点切换到另一网段，其特征在于：

将网络信息按照实时信息和非实时信息分类为轮询信息和主动上送信息，并在网络信息中设置时戳；

网络正常时，轮询信息只通过网络节点的当前运行网段进行传递；

主动上送信息通过每个节点的两个网段同时进行传递，任一个网段接收到的网络信息都判定为有效信息；

网络信息到达接收端后，轮询信息直接处理；

网络信息到达接收端后，主动上送信息则根据信息中的时戳来决定该信息是否是最新信息，从而决定是否更新；

网络故障后，将故障网络节点切换到另一网段；

网路故障后，轮询信息通过切换后的网段进行传递。

2、如权利要求1所述的通信方法，其中进一步包括网络故障状态的诊断、网络恢复的步骤。

3、如权利要求1所述的通信方法，其特征在于：

轮询方式用于定期召唤数据，只通过当前运行网段进行；

主动上送数据用于传递变化的数据，该数据在两个网段同时进行。

4、如权利要求2所述的通信方法，其特征在于网络故障状态的诊断步骤包括采用网络协议的方式，其中：

网络协议判断网络故障，使用操作***机制通知应用程序，并利用返回信息判断网络故障。

5、如权利要求2所述的通信方法，其特征在于网络故障状态的诊断步骤包括采用网络管理的方式，其中：

网络管理程序利用发送轮询命令是否成功判断当前运行网段是否可用，如果发送轮询命令不成功，累计发送失败次数，当发送失败次数达到限制条件，则判定该网段出现了故障。

6、如权利要求3所述的通信方法，其特征在于：

只针对故障网络节点进行切换；

检测到某网络节点的某网段故障后，立即将该网络节点的运行网段切换到备用网段；

断开该网络节点的故障网段，并释放网络连接资源和该连接的维护信息；

7、如权利要求2所述的通信方法，其特征在于网络恢复步骤包括：

配置文件中定义恢复时间；

网络管理程序使用独立的线程，定时尝试连接故障网段；

当网络管理程序检测到连接成功，则自动维护该连接的信息，并重新进行相关初始化工作；

故障网络恢复正常。

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