專利名稱：冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種通信技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體是一種冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)總線又稱數(shù)據(jù)干線，是由總線通信控制裝置、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信協(xié)議等構(gòu)成的通信系統(tǒng)。隨著航空航天運(yùn)載器和車船等機(jī)動(dòng)平臺(tái)中電子設(shè)備的大量應(yīng)用，基于總線技術(shù)的電子綜合系統(tǒng)迅速發(fā)展起來。航空航天運(yùn)載器和車船等機(jī)動(dòng)平臺(tái)中的總線網(wǎng)絡(luò)既要通過信息的交聯(lián)達(dá)到功能綜合的目的，還要滿足各個(gè)功能子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。與一般意義的總線技術(shù)相比，它要求具有極高的可靠性。在航空航天運(yùn)載器和車船等機(jī)動(dòng)平臺(tái)在工作中存在較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾，溫度、濕度、氣壓、潔凈度也難以保證，在使用過程中維修困難，故障造成的損失往往較大。因此該類總線產(chǎn)品在硬件與通信協(xié)議上加強(qiáng)了可靠性設(shè)計(jì)，采取隔離、冗余和多種錯(cuò)誤檢測(cè)與故障恢復(fù)機(jī)制，降低誤碼率，防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓，確保總線在惡劣的環(huán)境中能夠可靠工作。目前已有多種用于總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到應(yīng)用，例如總線型、環(huán)形、星型等。對(duì)于這些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)數(shù)據(jù)總線中的一個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)造成鏈路的中斷，使數(shù)據(jù)無法正確傳輸。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Sachs，M.W.在《Communications Magazine，IEEE》(IEEE通信雜志，Volume 34，Issue 8，Aug.1996 pp40-50)發(fā)表的“Fibre Channel and related standards”(光纖通道和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn))文章，該文中介紹了光纖通道通常情況下使用的環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是同樣存在當(dāng)數(shù)據(jù)總線中的一個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)造成鏈路的中斷，使數(shù)據(jù)無法正確傳輸。因此，總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響到總線系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)總線在數(shù)據(jù)傳輸可靠性方面存在的技術(shù)上的不足，提出一種冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使其能夠提高數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)傳輸可靠性，保證當(dāng)數(shù)據(jù)總線工作在惡劣環(huán)境中時(shí)，當(dāng)單個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，仍然可以保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而提高數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)總線的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，同時(shí)引入冗余和交叉鏈路的環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，構(gòu)成冗余交叉環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。具體是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)總線的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了一個(gè)備份單元，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)和備份單元中，分別設(shè)置三對(duì)收發(fā)器。
對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，都設(shè)置相應(yīng)的備份單元，保證當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，備份單元工作保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元，同時(shí)設(shè)置三個(gè)收發(fā)裝置。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元中，第一收發(fā)器直接和相鄰的節(jié)點(diǎn)或者相鄰的備份單元相連，構(gòu)成主干鏈路和備份鏈路。另外在每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元中，第二收發(fā)器和相隔的節(jié)點(diǎn)或者備份單元連接，構(gòu)成旁路鏈路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的第三收發(fā)器和相鄰的備份單元連接，備份單元的第三收發(fā)器和相鄰的節(jié)點(diǎn)互相連接，構(gòu)成交叉鏈路。通過這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以保證當(dāng)單個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，仍然可以保證數(shù)據(jù)的傳輸。
當(dāng)主干鏈路當(dāng)中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以通過交叉鏈路，自動(dòng)的切換到備份鏈路。如果相應(yīng)的備份單元同時(shí)也發(fā)生故障，系統(tǒng)可以通過旁路鏈路，直接和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，保證數(shù)據(jù)的不間斷傳輸。同時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某一鏈路發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以通過啟用交叉鏈路或者旁路鏈路的方式，保證數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳輸。
本發(fā)明提出一種同時(shí)引入冗余和交叉環(huán)路的環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，構(gòu)成冗余交叉環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，可以保證當(dāng)數(shù)據(jù)總線的單個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)仍然不間斷地傳輸，從而提高數(shù)據(jù)總線的可靠性。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的各種數(shù)據(jù)總線中。


圖1為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2為本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式例圖1圖3為本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式例圖2圖4為本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式例圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)為環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了一個(gè)備份單元。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)和備份單元中，分別設(shè)置三對(duì)收發(fā)器。當(dāng)節(jié)點(diǎn)通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成主干鏈路，當(dāng)每個(gè)備份單元通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成備份鏈路。當(dāng)主干鏈路當(dāng)中的某個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到備份鏈路，保證數(shù)據(jù)的不間斷傳輸。另外每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元通過第二收發(fā)器和相隔的節(jié)點(diǎn)或者備份單元連接，構(gòu)成旁路鏈路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的第三收發(fā)器和相鄰的備份單元連接，備份單元的第三收發(fā)器和相鄰的節(jié)點(diǎn)互相連接，構(gòu)成交叉鏈路。通過旁路鏈路和交叉鏈路的相互配合，可以保證當(dāng)主干鏈路或者備份鏈路中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)或者鏈路發(fā)生故障時(shí)，仍然可以保障數(shù)據(jù)的不間斷傳輸。以下當(dāng)數(shù)據(jù)總線發(fā)生故障時(shí)，本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式例舉3例例1如圖2所示，當(dāng)數(shù)據(jù)總線的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式為發(fā)生故障節(jié)點(diǎn)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過交叉鏈路和故障節(jié)點(diǎn)的備份單元互相連接，形成閉合的鏈路，從而保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。
例2如圖3所示，當(dāng)數(shù)據(jù)總線的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)和備份單元同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式為故障節(jié)點(diǎn)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)直接通過旁路鏈路連接，這時(shí)雖然無法接收和發(fā)送故障節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，但整個(gè)數(shù)據(jù)總線仍然形成一個(gè)閉合的鏈路，可以保證其它節(jié)點(diǎn)正確收發(fā)數(shù)據(jù)。
例3如圖4所示，當(dāng)數(shù)據(jù)總線相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以及其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的備份單元發(fā)生故障時(shí)，本發(fā)明數(shù)據(jù)總線的連接方式為這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)通過旁路鏈路和交叉鏈路的相互配合，仍然使整個(gè)數(shù)據(jù)總線形成閉合鏈路，從而保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。
權(quán)利要求
1.一種冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)總線的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了一個(gè)備份單元，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)和備份單元中，分別設(shè)置三對(duì)收發(fā)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成主干鏈路，當(dāng)每個(gè)備份單元通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成備份鏈路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)主干鏈路當(dāng)中的某個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到備份鏈路，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元通過第二收發(fā)器和相隔的節(jié)點(diǎn)或者備份單元連接，構(gòu)成旁路鏈路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，如果主干鏈路以及相應(yīng)的備份鏈路同時(shí)發(fā)生故障，系統(tǒng)通過旁路鏈路，直接和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的第三收發(fā)器和相鄰的備份單元連接，備份單元的第三收發(fā)器和相鄰的節(jié)點(diǎn)互相連接，構(gòu)成交叉鏈路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的主干鏈路或者備份鏈路發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)通過啟用交叉鏈路或者旁路鏈路的方式，保證數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳輸。
全文摘要
一種通信技術(shù)領(lǐng)域的冗余交叉環(huán)形數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)總線的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了一個(gè)備份單元，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)和備份單元中，分別設(shè)置三對(duì)收發(fā)器。當(dāng)節(jié)點(diǎn)通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成主干鏈路，當(dāng)每個(gè)備份單元通過第一收發(fā)器相互連接時(shí)，構(gòu)成備份鏈路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者備份單元通過第二收發(fā)器和相隔的節(jié)點(diǎn)或者備份單元連接，構(gòu)成旁路鏈路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的第三收發(fā)器和相鄰的備份單元連接，備份單元的第三收發(fā)器和相鄰的節(jié)點(diǎn)互相連接，構(gòu)成交叉鏈路。本發(fā)明可以保證當(dāng)數(shù)據(jù)總線的單個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及鏈路發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)仍然不間斷地傳輸，從而提高數(shù)據(jù)總線的可靠性。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的各種數(shù)據(jù)總線中。
文檔編號(hào)H04L12/437GK1753385SQ200510029069
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者宋寧, 李孝鵬, 殷宗敏 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)