[发明专利]一种以太环网快速自愈的系统、方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种以太网环形组网链路故障快速自愈系统、方法及设备，属于 以太环网保护技术领域。

背景技术

随着我国数字化变电站自动化系统的蓬勃发展，以太网设备的应用有着越来 越广泛的需求。这些设备组成的网络是连接站内各种智能电子设备的纽带，是数 字化变电站自动化系统的命脉，其可靠性是系统可用性的重要决定因素。

由于长距离组网应用的需求，在数字化变电站中通常可见使用光纤互连的环 形拓扑结构网络。例如风电站的监控和管理，站间距离非常长，采用环形拓扑可 使布线最为经济。但是，普通环网在其中某个节点或链路发生故障时即会造成通 信中断，可靠性较差。而具有快速自愈功能的以太环网可大幅提高通信网络的可 靠性，满足变电站系统对网络可靠性的要求。

由于以太网交换机组成环网后，如果存在二层环路，会造成数据包在网络中 循环转发，导致交换机不堪重负，网络瘫痪。快速生成树协议(RSTP)是一种能 阻塞网络冗余来达到消除网络二层环路目的的协议，通过网桥控制协议包的交 换，将网络配置成逻辑上不成环的树状拓扑结构。在这种结构的网络中，任意两 个通信终端只有一条有效路径，其余的路径作为冗余备份路径，逻辑上的连接处 于断开状态。在物理拓扑发生变化时，网络重新计算生成树配置，调整相关交换 机的端口状态，例如接通处于断开状态的备份路径，同时还要更新各台交换机中 的转发地址表。原理上，这种协议具有通用性，适用于任意物理拓扑结构的网络。 对于环网拓扑，RSTP算法过于复杂，使环网的自愈速度较慢，一旦环网中的通 信链路发生故障，大量的数据包会由于链路倒换迟缓而丢失，因此一般无法满足 数字化变电站自动化系统对网络可靠性的要求。

为了解决以太环网快速自愈的问题，一种快速环网保护协议(RRPP)被用于 以太环网中，防止二层环路，当以太环网上的一条通信链路断开时，迅速启用备 份链路以恢复环网上各个节点之间的通信。其故障检测主要通过告警机制和轮询 机制实现，当环网中的主节点检测到链路故障时，释放其副端口使其能够收发业 务报文，同时发送转发地址表更新报文。当故障恢复时，曾发生故障的节点临时 阻塞故障端口，但能透传协议报文，主节点检测到自己发送的协议报文后阻塞副 端口，并发送报文通知其他节点打开临时阻塞端口，刷新转发地址表。这种故障 自愈方式提供了较完善的环网故障自愈功能，能在较短时间内将备份链路倒换到 工作状态。而其故障恢复倒换机制较为繁琐，其间还存在短暂的两处断环状态， 这样，故障恢复时也会造成数据包丢失。另外，这种故障自愈方式在某条链路由 于工作条件恶劣而频繁发生故障时，会发生网络拓扑状态来回变换的现象，影响 网络的稳定，从而降低了环网的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的冗余阻塞和网络自愈系统、方法及设备，既 可满足网络快速自愈的需求，还能有效抵御同一处链路频繁故障对网络运行稳定 性的破坏，尽可能地减少各种因素造成的数据包丢失，更好得适应数字化变电站 自动化系统环形组网的应用需求。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种以太网环形组网链 路故障快速自愈系统，其特征在于，包括：

一个具有发信端口TP和备用端口BP的驻守节点设备，用于从发信端口TP 转发故障消息报文，将备用端口BP阻塞防止二层环路，在收到故障消息报文时 开通备用端口BP，在故障恢复时保持备用端口RP处于阻塞状态；

至少一个具有发信端口TP和监控端口MP的协同节点设备，用于从监控端口 MP接收故障消息报文，从发信端口TP转发故障消息报文，在检测到监控端口MP 所在链路发生故障时阻塞监控端口MP，并由发信端口TP发出故障消息报文；

驻守节点设备和各个协同节点设备之间通过将上述端口相连形成环，驻守节 点的发信端口TP连接第一个协同节点的监控端口MP，第一个协同节点的发信端 口TP连接下一个协同节点的监控端口MP，以此类推，最后一个协同节点的发信 端口TP连接驻守节点的备用端口BP。

本发明的另一个技术方案是提供了一种以太网环形组网链路故障快速自愈 系统，其特征在于，步骤为：

步骤1、按上述的以太网环形组网链路故障快速自愈系统搭建环网；