一种低成本以太单环网系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种低成本W太单环网系统及方法，属于W太环网保护技术领域，针 对的是工业自动化领域内普遍采用的W太单环网应用需求，能有效降低系统成本而又能满 足大部分应用的环网自愈要求。
【背景技术】
[0002] 能源安全对中国经济的可持续发展极为重要。随着国际能源格局和经济发展方式 的转变，能源产业发展呈现绿色环保的新趋势。国际能源未来变化的总趋势是，太阳能、风 能等新能源的开发比化石能源更受到重视，新能源产业成为重要的新兴产业。我国新能源 产业的发展潜力巨大，其中太阳能资源丰富，=分之二的国±面积年日照时数达到2200小 时W上，全国风能资源供给也有约10亿千瓦W上。
[0003] 太阳能光伏、风能发电等绿色清洁能源的建设，设及的地域面积往往非常大，发电 设施分布分散，形成的区域性节点多。W大量的工业W太网交换设备保证整个系统的正常 运行，而工业W太网交换设备又W-个个的单环形式作为主要的互连拓扑形成通信系统， 是一种可行、可靠、经济的模式，运是经过多年来的技术实践在业内形成的一种共识。随着 我国太阳能光伏、风能发电的大面积推广应用，其建设成本在产业竞争中成直线下降趋势， 相对来说，W太网交换设备的价格占比显得突出起来。
[0004] W太网通信的常识，W太网成环就会形成网络风暴，若不加W控制，系统很快就会 擁痕。而物理上成环的通信系统能够灵活的应对各种链路故障，具有非常好的系统健壮性。 如何让一个物理上成环的W太网变成逻辑上不成环的W太网是W太环网自愈系统的研究 主题。
[0005] 另一个W太网通信的常识，实现W太环网的W太网交换机必须是如图1所示的管 理型交换机（同时具有CPU部分和交换部分），如图2及图3所示的非管理型交换机（只须 具有交换部分，ROM部分可有可无）只能构成非环拓朴结构的W太网络，象星形、链形、树形 或它们的组合。
[0006] 如图4所示，在W太单环网中，每台管理型交换机的CPU部分都可W通过交换部分 获取W太环网管理信息，藉此可实现整个W太单环网中所有管理型交换机的合作。它们将 依据一定的算法，选择其中一台管理型交换机的两个互连端口中的一个，通过其CPU部分 控制其交换部分限制所选择的互连端口的通信能力（用"阻塞"运个术语来定义运个动作， 该互连端口在被阻塞后将只允许W太环网管理信息通过而阻止其它数据信息通过，该端口 又被称为阻塞端口），使一个物理上环形的网络变成一个逻辑上非环形的网络。
[0007] 整个W太单环网中所有管理型交换机的运种合作，能依据网络的实际情况动态地 选择需要阻塞的互连端口，动态地设定或取消互连端口的阻塞。运样，能够达成的一种最典 型的效果是：W太环网中的任何一处链路出现物理断开故障，可保证连在交换端口上的智 能设备之间的通信功能不受影响。
[0008] 通过W上的分析可W看出，没有CPU部分的参与，实现上述W太单环网功能将非 常困难。但是，另一方面，W太环网中所有的交换机都是管理型交换机，使得W太环网系统 具有非常强的处理能力，实际上它能处理比单环网复杂得多的多环网拓扑结构，也被称作 网格拓扑结构，只须把管理协议考虑得足够周全。
【发明内容】
[0009] 本发明的一个目的是提供一种适合新能源建设的低成本的W太单环网系统。本发 明的另一个目的是提供一种上述W太单环网系统的方法。
[0010] 为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种低成本W太单环网系 统，其特征在于：仅由一台管理型交换机及多台非管理型交换机组成W太单环网，管理型交 换机的两个互连端口中的一个作为可阻塞端口，该可阻塞端口为整个W太单环网中唯一可 被阻塞的互连端口；非管理型交换机的忍片能够接受清MC地址表命令，从而当W太单环 网中链路完整性发生变化时，重新建立MC地址表。
[0011] 本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述的低成本W太单环网系统的通 讯方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0012] 第一步、保持管理型交换机的可阻塞端口的阻塞状态，由管理型交换机通过除可 阻塞端口外的另一个互连端口不停地向W太单环网中发送W太单环网管理协议报文，通 过可阻塞端口是否能接收到管理协议报文来探知W太单环网的链路是否完整，若能接收到 管理协议报文，则循环执行第一步，若不能接收到管理协议报文，则链路不完整，进入第二 步；
[0013] 第二步、取消可阻塞端口的阻塞状态，使其恢复为新的互连端口，管理型交换机同 时通过新的互连端口及原有的互连端口向W太单环网发送报文，同时，管理型交换机向各 非管理型交换机发送清MAC地址表命令，各非管理型交换机清除原有的MAC地址表后重新 建立新的MC地址表；
[0014] 待W太单环网的链路恢复完整后，重新将可阻塞端口设定为阻塞状态，由管理型 交换机向各非管理型交换机发送清MC地址表命令，各非管理型交换机清除原有的MAC地 址表后返回第一步。
[0015] 非管理型交换机不仅没有CPU部分，而且交换部分也因无须有与CPU部分互连的 结构而更简化。很明显，非管理型交换机具备成本优势。对于太阳能光伏、风能发电等系统 中一个单环中动辄=四十台交换机的情况，W本发明提供的模式组成W太单环网，甚能实 现系统最需要的环网自愈功能，且自愈的时间也能满足要求。
[0016] 本发明针对工业自动化领域内普遍采用的单环网应用需求，能有效降低系统成本 而又能满足大部分应用要求，特别适合新能源建设中大范围采用W太单环网组网的应用需 求。
【附图说明】
[0017] 图1为管理型交换机原理图；
[0018] 图2为非管理型交换机一原理图；
[0019] 图3为非管理型交换机二原理图；
[0020] 图4为现有的W太单环网不意图；
[0021] 图5为本发明提供的W太单环网示意图；
[0022] 图6为本发明提供的W太单环网在链路不完整情况下的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 为使本发明更明显易懂，兹W优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0024] 如图5所示，本发明提出了低成本W太单环网组成模式的概念，其中保留了一台 管理型W太网交换机，由它来构筑W太单环网管理协议，