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专利号: 2020101882796
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种时间敏感网络帧复制与消除FRER和无缝冗余HSR互联方法,其特征在于:该方法通过在邻接HSR环网的骨干交换机输出端口增加冗余标签转换功能,实现骨干网和子网不同冗余协议的互联,保证整个网络的可靠性;

整个网络中设备包括:产生数据的终端节点、接收数据的终端节点、接入FRER网络的代理交换机、转发数据的骨干交换机和组成HSR环网的RedBox节点;

其中所述代理交换机作用是针对网络中不具有时间敏感网络冗余特性的终端节点,提供FRER增强功能,使终端设备的数据接入到具有FRER功能的网络中;

所述骨干交换机构成发送数据流的冗余传输路径,实现数据流的冗余转发功能,有效降低网络数据的丢包率;

所述组成HSR环的RedBox节点一方面实现非HSR设备接入HSR环的功能,另一方面作为HSR环网中进行数据转发的设备。

2.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络帧复制与消除和无缝冗余互联方法,其特征在于:所述方法具体为:S1:在网络中,网络设备实现不同的功能,构成冗余机制的各个实现部分;

代理交换机:针对不具有时间敏感网络冗余特性的终端设备,提供FRER功能增强;通过在代理交换机的输入接口增设配置流识别模块,是用于根据接收的数据帧中的特定字段识别出关键数据帧,以及序列生成模块,是用于为接收到的关键数据流生成连续的序列号子参数;

在输出端口增设配置序列编码模块,用于创建R-tag冗余标签,插入到数据帧,以及序列分裂模块,用于将封装好的数据帧复制多个冗余帧副本;

骨干交换机:一方面是用来转发接收到的数据帧;另一方面防止在数据帧传输和交换机处理过程中可能存在的错误对网络造成的影响;

RedBox节点:包含3个端口,一个用来将非HSR节点设备接入到HSR环中,与HSR环网中的设备通信,作为节点设备的代理;另外2个为HSR接口,与其他HSR设备构成环网;在HSR环网中,根据数据帧中的{source MAC address,sequence number}来唯一识别相同的数据帧及副本,接收第一次到达的数据帧,丢弃之后到达冗余数据帧;

S2:时间敏感网络数据帧中R-tag标签的封装:序列编码模块创建R-tag冗余标签,通过序列生成模块计算序列号子参数,将该子参数的低16位复制到R-tag冗余标签sequence number字段;

S3:HSR与R-tag冗余标签之间的转换:在邻接HSR环网的骨干交换机中通过序列解码函数提取数据帧中的序列号以及冗余路径VLAN ID;在输出端口实例化序列编码模块,构造HSR tag冗余标签,序列编码模块将序列号子参数低16位复制到HSR tag冗余标签的SeqNr字段,将冗余路径的标识VLAN ID写入HSR tag的PathId字段中,用来识别来自不同冗余路径的数据帧,并设置HSR_ET字段和计算LSDU字段的值构成HSRtag冗余标签,插入到数据帧中,封装成HSR数据帧格式;

S4:时间敏感网络帧的复制:Talker终端设备通过时间敏感网络FRER代理交换机将发往Listener终端的数据帧经过序列生成模块生成连续的序列号子参数,来表示数据帧的发送顺序,序列编码函数将R-tag冗余标签插入到数据帧中,序列分裂模块复制多份帧副本,通过发送端口发送到VLAN ID不同的冗余路径;

S5:副本帧的消除:RedBox节点其中一个端口接收到来自TSN交换机的带HSR tag冗余标签的数据帧,并将其发送到另外两个HSR端口;若如RedBox节点的HSR接口之后在环状冗余网中接收到相同的数据帧,不会转发该帧,以消除环网中帧副本;反之则向另一HSR端口转发。

3.根据权利要求2的一种时间敏感网络可靠性机制FRER和HSR互联方法,其特征在于:

所述FRER和HSR中的冗余标签:

S11:时间敏感网络FRER冗余机制中数据帧冗余标签R-tag组成:EtherType、reserved和sequence number字段,总计6个字节;

S12:高可用无缝冗余机制中数据帧冗余标签HSR tag组成:HSR_EtherType、PathId、LSDUsize和SeqNr字段,总计6个字节。

4.根据权利要求2所述的一种时间敏感网络可靠性机制FRER和HSR互联方法,其特征在于:所述FRER冗余机制保证网络可靠性是基于冗余路径转发的方式,在数据帧中需要包含区分不同冗余路径的字段;在时间敏感网络标准路径控制和预留802.1Qca标准采用不同的VLAN ID来标识Talker到Listener的冗余路径。