網絡通信量減少方法
2023-04-26 10:45:21 4
網絡通信量減少方法
【專利摘要】公開一種在多種結構的網絡中減少通信量的方法。該通信量減少方法包括第二節點接收第一幀複本的步驟，所述第二節點接收第二幀複本的步驟及所述第二節點去除所述第一幀複本和所述第二幀複本中後接收到的幀複本的步驟。
【專利說明】網絡通信量減少方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在多種結構的網絡中減少通信量的方法，尤其涉及一種在利用高可用性無縫冗餘度(HSR)標準的網絡中減少通信量的方法。
【背景技術】
[0002]現在，還沒有能夠在使用冗餘協議(redundancy protocol)等的網絡中合理地減少通信量的方法。尤其在利用高可用性無縫冗餘度(High availability SeamlessRedundancy, HSR)標準的網絡中，還沒有能夠減少通信量的有效方法。
【發明內容】
[0003]技術問題
[0004]本發明的目的是提供在環型網絡或矩陣型網絡中減少通信量的方法。
[0005]技術方案
[0006]為了達成如上所述的目的，根據本發明一個實施例的網絡通信量減少方法，包括第二節點接收第一幀複本的步驟；所述第二節點接收第二幀複本的步驟；以及所述第二節點去除所述第一幀複本和所述第二幀複本中後接收到的幀複本的步驟。
[0007]根據本發明另一實施例的網絡通信量減少方法，包括第二節點接收第一幀複本的步驟；所述第二節點接收第二幀複本的步驟；所述第二節點在所述第一幀複本不良時，去除所述第一幀複本的步驟；以及所述第二節點把所述第二幀複本轉發給相鄰的節點的步驟。
[0008]根據本發明又一實施例的網絡通信量減少方法，包括在矩陣型網絡中被指定為特定組的多個節點中，第二節點接收第一幀複本的步驟；以及所述第二節點把所述第一幀複本轉發給屬於所述特定組且與其相鄰的節點的步驟。其中，所述第二節點不把所述第一幀複本轉發給不屬於所述特定組的相鄰節點。
[0009]技術效果
[0010]本發明的網絡通信量減少方法控制使得節點只接收多個幀複本中的一個幀複本，因此沒有不必要的幀複本的收發過程，能夠減少網絡通信量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為顯示本發明第一實施例的網絡系統的示意圖；
[0012]圖2為顯示本發明第二實施例的網絡系統的示意圖；
[0013]圖3為顯示本發明第三實施例的網絡系統的示意圖；
[0014]圖4及圖5為顯示比較本發明的網絡的通信量與多個節點接收所有幀複本的網絡的通信量的圖表的示意圖；
[0015]圖6及圖7為顯示本發明第四實施例的網絡系統的示意圖。
[0016]附圖標記說明[0017]200, 300:源節點 302，304:第一節點(分配節點)
【具體實施方式】
[0018]以下參照附圖詳細說明本發明的實施例。
[0019]本發明的網絡通信量減少方法涉及在多種網絡中收發幀或幀複本(frame copy)時，減少所述網絡的通信量(負荷)的方法，尤其提出收發幀複本時的通信量減少方法。本發明的網絡可使用乙太網(Ethernet)等多種網絡。尤其，本發明提出在環型網絡或矩陣型網絡中的通信量減少方法。
[0020]巾貞複本用於冗餘協議(Redundancyprotocol)、雙重系統等。例如，當使多個節點雙重化時，即通過多個雙通道連接多個節點時，幀複本通過所述通道預先傳送到節點。若這樣預先傳送幀複本，則在多個所述通道中的一個通道發生障礙時，能夠通過未發生障礙的其他通道迅速恢復節點之間的連接。即，系統能夠利用幀複本以減少節點之間的通道恢復時間。在此，多個節點在能夠收發幀/幀複本的前提下，不限定於特定裝置。
[0021]本發明能夠適用於多種網絡，但以下假設為高可用性無縫冗餘度(Highavailability Seamless Redundancy, HSR)標準網絡。並且，比較利用HSR標準的現有的網絡系統與本發明的網絡系統的工作。在此，HSR是冗餘協議中的一種，指把幀複本轉發給其他節點的系統。
[0022]以下，參照附圖詳細說明本發明的網絡通信量減少方法的多種實施例。
[0023]圖1為顯示本發明第一實施例的網絡系統的示意圖。
[0024]如圖1所示，網絡系統為環型網絡(Ring type network)，並且包括作為源工作的第一節點C以及多個第二節點D、E、F、G、H、I及J。
[0025]第一節點C為源節點，從外部節點(未圖示)接收巾貞，並複製(duplicate)接收到的幀，從而生成兩個幀複本。第一節點C可通過第一埠向左側方向轉發多個幀複本中的第一幀複本，通過第二埠向右側方向轉發多個幀複本中的第二幀複本。其中，各所述幀複本包含具有能夠識別自身的、諸如序列號(Sequence Number)等信息的標籤(tag),轉發是一種包含廣播(broadcasting)及單播(unicasting)的概念。
[0026]根據本發明的一個實施例，第一節點C可以不另外存儲幀複本，而是在生成所述幀複本後轉發給第二節點D及J。
[0027]第二節點D、E、F、G、H、I及J的作用是接收相應的巾貞複本,並傳送給下一個節點，特別地，可以在多個幀複本中只接收一個幀複本。根據本發明的一個實施例，第二節點D、
E、F、G、H、I及J接收並傳送相應的幀複本，但可以不存儲。即，第二節點D、E、F、G、H、I及J作為傳送節點工作。
[0028]以下，說明在這種環型網絡中傳送幀複本的過程。
[0029]第一節點C把第一幀複本轉發給第二節點J，把第二幀複本轉發給第二節點D。即，第一節點C能夠分別向與其連接的所有通道轉發相應的幀複本。
[0030]第二節點J通過第一幀複本的標籤識別轉發的所述第一幀複本並將其轉發給作為下一個節點的第二節點I，第二節點D通過第二幀複本的標籤識別轉發的所述第二幀複本並將其轉發給作為下一個節點的第二節點E。此時，第二節點D、J可各自包括接收相應幀複本的埠和轉發所述幀複本的埠。[0031]第二節點J把第一幀複本轉發給第二節點I，第二節點D把第二幀複本轉發給第二節點E。並且，第二節點J把第一幀複本轉發給第二節點H，第二節點E把第二幀複本轉發給第二節點F。
[0032]若假設第一節點C同時轉發了多個所述幀複本，則即使考慮到延遲，多個幀複本也會實際上同時到達第二節點G。此時，本發明的網絡通信量減少方法為了減少通信量，使用如下方法。
[0033]以下說明第一幀複本和第二幀複本均為正常複本的第一情況下的通信量減少方法。
[0034]第一幀複本到達第二節點G，這表示第二節點J、I及H正常接收到了所述第一幀複本。並且，第二幀複本到達第二節點G，這表示第二節點D、E及F正常接收到了所述第二幀複本。從而，第二節點J、I及H為已接收到第一幀複本的狀態，因此無需接收第二幀複本，第二節點D、E及F為已接收到第二幀複本的狀態，因此無需接收第一幀複本。
[0035]根據本發明的一個實施例，第二節點H從第二節點G接收到第二幀複本時，由於其已經接收到第一幀複本，因此去除第二幀複本。具體來講，第二節點H在接收到所述第二幀複本時，通過分析所述第二幀複本的標籤，檢測出是否是與第一幀複本相同的複本，並根據檢測結果去除所述第二幀複本。其中，所述標籤表示幀複本，例如，其能夠以序列號的形式包含於所述第二巾貞複本的頭部(Header)。如上所述,當第二節點H去除第二巾貞複本時,其他第二節點I及J也不會接收第二幀複本。
[0036]第二節點F在從第二節點G接收到第一幀複本時，由於其已經接收到第二幀複本，因此去除第一幀複本。具體來講，第二節點F在接收到所述第一幀複本時，通過分析所述第一幀複本的標籤，檢測出是否是與第二幀複本相同的複本，並根據檢測結果去除所述第一幀複本。如上所述，當第二節點F去除第一幀複本時，其他第二節點E及D也不會接收第一幀複本。
[0037]綜上所述，第二節點D、E、F、H、I及J只接收兩個幀複本中的一個幀複本，並把接收到的幀複本轉發給下一個節點，從而能夠在實現雙重系統的同時減少網絡通信量。
[0038]根據本發明的另一實施例，若多個幀複本未同時到達第二節點G，而是間隔時間差到達，則第二節點G可以保留先到達的幀複本，去除後到達的幀複本。例如，當第一幀複本先到達第二節點G，第二幀複本後到達時，第二節點G去除後到達的第二幀複本，並把第一幀複本轉發給第二節點F。當然，第二節點F已接收到第一幀複本，因此去除從第二節點G轉發的第一幀複本。
[0039]根據本發明的另一實施例，第一節點C可以不同時轉發多個幀複本，而是依次轉發。其結果，多個幀複本不同時到達第二節點G，因此第二節點G可以去除後到達的幀複本。
[0040]以下比較利用HSR標準的本發明的網絡系統與現有的網絡系統的工作。
[0041]在利用HSR標準的現有的網絡系統中，當從源節點輸出幀複本時，各幀複本各自循環環型網絡後重新輸入至源節點。即，除源節點之外的其他節點接收並存儲多個幀複本，從而增加網絡通信量。
[0042]但是，在利用HSR標準的本發明的網絡系統中，第二節點只接收一個幀複本，因此與現有的網絡系統相比，能夠大幅減少通信量。
[0043]以下，說明多個第一幀複本中的任一個幀複本不良的第二情況下的通信量減少方法。以下，為了便於說明，假設第一幀複本在從第一節點C向第二節點J傳送的過程中發生錯誤，第二幀複本正常。
[0044]當第一節點C把第一幀複本轉發給第二節點J時，第二節點J判斷轉發的第一幀複本是否不良，當判斷出第一幀複本不良時去除第一幀複本。其結果，第一幀複本不會傳送到其他第二節點1、H、G、F、E及D。相反，由於第二幀複本正常，因此第二幀複本從第一節點C輸出並依此通過第二節點D、E、F、G、H、I及J後重新回到第一節點C。
[0045]綜上所述，即使多個幀複本中的部分幀複本不良，第二節點1、H、G、F、E及D仍然只接收一個幀複本，從而能夠減少網絡通信量。
[0046]現有的網絡系統中未給出這種不良情況下的節點的工作方法。
[0047]圖2為顯示本發明第二實施例的網絡系統的示意圖。
[0048]如圖2所示，網絡系統包括源節點200、第一節點C以及第二節點D、E、F、G、H、I及Jo即，不同於第一實施例，在本實施例中第一節點C不作為源節點工作，而是另外存在源節點 200。
[0049]儘管第一節點C不是源節點，但其仍可以接收幀，從而生成多個幀複本，並把多個幀複本轉發給與其連接的第二節點D、E、F、G、H、I及J。即，第一節點C作為分配節點工作。
[0050]當然，本發明的網絡通信量減少方法與第一實施例類似，控制使得第二節點D、E、
F、G、H、I及J只接收一個幀。
[0051]圖3為顯示本發明第三實施例的網絡系統的示意圖。
[0052]如圖3所示，網絡系統包括源節點300、第一節點302及304、第二節點A、B、C、D及
E0
[0053]源節點300通過第一網絡，例如通過區域網A向第一節點302傳送幀，通過第二網絡，例如通過區域網B向第一節點304傳送與向第一節點302傳送的巾貞相同的巾貞。其中，第一節點302及304可以作為分配節點工作。
[0054]第一節點302複製從源節點300傳送的幀，從而生成第一幀複本及第二幀複本，並向左側轉發第一幀複本，向右側轉發第二幀複本。
[0055]第一節點304複製從源節點300傳送的幀，從而生成第三幀複本及第四幀複本，並向左側轉發第三幀複本，向右側轉發第四幀複本。
[0056]在這種結構中，當第二巾貞複本轉發到第一節點304時，由於第一節點304已轉發第四幀複本，因此接收第二幀複本後將其去除。另外，由於第一節點302已轉發第一幀複本，因此接收第三幀複本後將其去除。其結果，僅第一幀複本和第四幀複本傳送到第二節點A、B、C、D及E。當然，第二節點A、B、C、D及E只接收第一幀複本和第四幀複本中的一個幀複本，從而減少網絡通信量。
[0057]參照圖1至圖3並整理可知，本發明的網絡通信量減少方法能夠控制使得用於接收幀複本的第二節點只接收多個幀複本中的一個幀複本。
[0058]以下，比較本發明的網絡通信量和節點接收多個幀複本中的所有幀複本時的網絡通信量。但是，為了便於說明，說明圖1中的網絡的通信量。
[0059]圖4及圖5為顯示比較本發明的網絡通信量與節點接收所有幀複本的網絡的通信量的圖表的示意圖。
[0060]如圖4所示，在環型網絡結構中節點接收所有幀複本的網絡的通信量與節點數N成比例，相反，只接收一個幀複本的本發明的網絡通信量與節點數的一半(N/2)成比例。即，本發明的網絡通信量大幅減少。
[0061]如圖5所示，在環型網絡結構中通信量的減少量與節點數N成比例。
[0062]在圖1中當第一幀複本和第二幀複本同時到達第二節點G的情況下，本發明的網絡通信量減少方法與節點接收所有幀的現有的網絡系統相比，能夠取得通信量減少37.5%的效果。
[0063]圖6及圖7為顯示本發明第四實施例的網絡系統的示意圖。
[0064]如圖6所示，本實施例的網絡系統為矩陣型網絡，包括多個節點I至12。
[0065]由於節點I至12組成矩陣結構，因此個別節點通過多個通道向相鄰的節點傳送相應的幀複本。其結果，可能導致網絡通信量增加。
[0066]因此，本發明的網絡通信量減少方法為了減少通信量，提出如下方法。但是，為了便於說明，假設節點I為複製接收到的幀，從而生成第一幀複本及第二幀複本的源節點或分配節點，假設節點11為多個所述幀複本要到達的目的地。
[0067]本發明的網絡通信量減少方法將節點I至12中的部分節點設定成組，例如，如圖7所示，把節點1、2、3、7、11、10、9及5設定為一個組。即，形成用於傳送所述幀複本的環形的新網絡拓撲結構(network topology)。
[0068]設定組後，幀複本只經由組內的節點2、3、7、5、9及10，傳送到目的地節點11。具體來講，節點I把第一幀複本轉發給節點5，把第二幀複本轉發給節點2。節點2接收第二幀複本，並把接收到的第二幀複本轉發給節點3。
[0069]根據本發明的一個實施例，當節點2把第二巾貞複本轉發給節點3時,節點2可以參照存儲於其中的路徑表，向被設定為下一個連接節點的節點3轉發第二幀複本。若沒有設定組，則節點2將向與其連接的所有節點3及6轉發第二幀複本，但是在本發明中節點2隻向屬於組的節點3傳送第二幀複本。
[0070]根據本發明的另一實施例，可以通過分析轉發到節點2的第二幀複本，以檢測下一個要傳送的節點3，並向檢測出的節點3轉發第二幀複本。即，第二幀複本具有關於組內的節點1、2、3、7、11、10、9及5的信息(節點信息)，節點2能夠通過分析第二幀複本中所含的節點信息，從而確定下一個傳送第二幀複本的節點。
[0071]節點3、7、5、9及10也以與節點2相同的方式轉發相應的幀複本。其結果，從節點I轉發的第一幀複本經由節點5、9及10，傳達到目的地節點11，從節點I轉發的第二幀複本經由節點2、3及7傳達到目的地節點11。
[0072]綜上所述，當網絡系統為矩陣型網絡時，本發明的網絡通信量減少方法把所有節點分離成組，並控制使得只通過組內的節點傳達幀複本。當然，組內的各節點可以不接收多個幀複本，只接收一個幀複本。
[0073]圖6的網絡結構中，設定組時的通信量相當於未設定組時的通信量的53%，即大幅減少通信量。
[0074]在以上說明中設定有目的地，而在沒有目的地節點的情況下，組內的節點2、3、7、
11、10、9及5與第一實施例相同，去除後到達的幀複本。
[0075]儘管以上內容中未說明，組內的節點雖不向與其連接的不屬於組的節點轉發幀複本，但是可以從不屬於組的節點接收預定的幀。例如，雖然節點7與不屬於組的節點6及節點8連接,但是不傳送巾貞複本,並且可以從節點6或8接收中貞。
[0076]工業應用性
[0077]所述本發明的實施例為了例示而公開，本領域的普通技術人員應當理解:在不脫離本發明的思想和範圍的前提下其依然可以進行多種修改、變更或補充，而這些修改、變更或補充並不使相應技術方案的本質脫離本發明權利要求的範圍。
【權利要求】
1.一種網絡通信量減少方法，其特徵在於，包括: 第二節點接收第一幀複本的步驟； 所述第二節點接收第二幀複本的步驟；以及 所述第二節點去除所述第一幀複本和所述第二幀複本中後接收到的幀複本的步驟。
2.根據權利要求1所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於，還包括: 第一節點通過複製接收到的幀而生成所述第一幀複本及所述第二幀複本的步驟； 所述第一節點向左側方向轉發所述第一幀複本的步驟；以及 所述第一節點向右側方向轉發所述第二幀複本的步驟。
3.根據權利要求2所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第一節點為源節點，所述第一節點及所述第二節點屬於環型網絡，並且所述網絡利用HSR標準。
4.根據權利要求2所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第一節點通過分析所述第一幀複本的標籤而檢測出是否是所述幀的複本，通過分析所述第二幀複本的標籤檢測出是否是所述幀的複本。
5.根據權利要求2所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於，還包括: 第三節點通過複製所述幀而生成第三幀複本及第四幀複本的步驟； 所述第三節點向左側方向轉發生成的所述第三幀複本的步驟；以及 所述第三節點向右側方向轉發生成的所述第四幀複本的步驟， 其中，所述第二節點去除所述第三幀複本和所述第四幀複本中接收到的幀複本，所述第三節點去除所述第一幀複本和所述第二幀複本中接收到的幀複本。
6.根據權利要求1所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第二節點去除所述第二幀複本並把所述第一幀複本轉發給相鄰的節點，其中所述第二節點另外包括接收所述第一幀複本的埠和輸出所述第一幀複本的埠。
7.—種網絡通信量減少方法，其特徵在於，包括: 第二節點接收第一幀複本的步驟； 所述第二節點接收第二幀複本的步驟； 所述第二節點在所述第一幀複本不良時，去除所述第一幀複本的步驟；以及 所述第二節點把所述第二幀複本轉發給相鄰的節點的步驟。
8.根據權利要求7所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於，還包括: 第一節點通過複製接收到的幀而生成所述第一幀複本及所述第二幀複本的步驟； 所述第一節點向左側方向轉發所述第一幀複本的步驟；以及 所述第一節點向右側方向轉發所述第二幀複本的步驟， 其中，所述第一節點及所述第二節點屬於環型網絡。
9.根據權利要求8所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第一節點在所述第一幀複本的標籤中標記出所述第一幀複本為所述幀的複本，並且所述網絡利用HSR標準。
10.一種網絡通信量減少方法，其特徵在於，包括: 在矩陣型網絡中被指定為特定組的多個節點中，第二節點接收第一幀複本的步驟；以及所述第二節點把所述第一幀複本轉發給屬於所述特定組且與其相鄰的節點的步驟， 其中，所述第二節點不把所述第一幀複本轉發給不屬於所述特定組的相鄰節點。
11.根據權利要求10所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 被指定為所述特定組的多個節點構成環型拓撲結構。
12.根據權利要求11所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於，還包括: 所述特定組內的多個節點中作為源節點的第一節點通過複製幀而生成所述第一幀複本及第二幀複本的步驟； 所述第一節點把生成的所述第一幀複本轉發給屬於所述組並在左側與其相鄰的節點的步驟；以及 所述第一節點把生成的所述第二幀複本轉發給屬於所述組並在右側與其相鄰的節點的步驟。
13.根據權利要求12所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第二節點去除所述第一幀複本和所述第二幀複本中後到達的幀複本，並且所述網絡利用HSR標準。
14.根據權利要求10所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第二節點從不屬於所述組的節點接收幀。
15.根據權利要求10所述的網絡通信量減少方法，其特徵在於: 所述第二節點參照存儲的表，把所述第一幀複本轉發給所述節點。
【文檔編號】H04L12/437GK103733579SQ201280031292
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年4月23日 優先權日:2012年2月17日
【發明者】李鍾明, 薩阿德·阿拉維·恩薩艾夫 申請人:明知大學產學協力團