[发明专利]一种降低RSTP环网功耗方法及其应用

说明书

本发明公开了一种降低RSTP环网功耗方法及其应用，本发明所提供的降低RSTP环网功耗的方法，在由全部支持RSTP协议且满足IEEE 802.3az EEE标准的网络设备(例如交换机)所构成的网络系统中，在被阻塞的冗余链路仅转发RSTP协议规定的BPDU报文，将指定端口状态设置为Discarding阻塞状态不转发那些最终因为接收方MAC是Discarding阻塞状态而丢弃的网络报文。通过这种方法大大降低冗余链路的使用率，让冗余链路两端满足IEEE 802.3az EEE标准的PHY在绝大部分时间都处于睡眠状态，从而降低网络使用的功耗。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种降低RSTP环网功耗方法及其应用。

背景技术

随着以太网规模的不断扩大,网络中交换设备数量的不断增加,并且网络通信速率不断提高,设备功耗的也飞速增长。如何降低以太网的功耗，成为数通领域研究的热点。在一些特定组网环境中，如使用电池供电或机载组网环境中，降低以太网功耗的意义远不止节能这一点，更可以实现更低的散热要求，更轻的设备重量等。有实验表明，以太网PHY工作在1Gbps时链路功耗大约是0.5W左右，10G时功耗大约在5w左右。传统以太网为了使发送方和接收方在没有数据传递时仍能保持同步，不管有没有数据在传递，以太网的功耗都是固定的。为降低以太网的功耗，业界已经广范使用IEEE 802.3az EEE(Energy EfficientEthernet)节能以太网标准。节能以太网EEE的原理是让PHY在无数据传递时自动休眠从而节省能耗。

在某些组网环境中需要有冗余链路保护以提高网络对链路故障的容错性，采用环形组网方式是实现这种组网方式的最常用方法。而以太网交换机要求网络中不能有环路，否则会出现网络风暴引起整个网络中断不可用，因而出现了网络中环路动态检测和去环的方法，目前使用最广范的是IEEE 802.1D 2004版RSTP协议。

RSTP协议通过阻塞冗余的物理链路来破除网络环路。当主链路故障时，自动倒换至被阻塞的某一条冗余链路。被阻塞链路的状态可分解成以下子状态(以链路点对点相连的两端分别是替代端口和指定端口为例)：两端的PHY均处于Link up状态，指定端口的MAC层处于Forwarding转发状态，替代端口的MAC层处于Discarding阻塞状态，可以看到被阻塞链路的2个PHY均处于工作状态。如果被阻塞的链路上没有或仅有很少流量时，满足节能以太网EEE标准的PHY会绝大部分时间工作在睡眠状态，因此即使被阻塞链路的2个PHY处于Link up状态它们的功耗依然很低。但实际情况并不是这样，这两个PHY甚至多数时间都无法休眠。分析如下：按RSTP协议规范，处于阻塞链路两端的端口会以hello time间隔(默认为2秒)互相发送BPDU报文，如果链路上仅存在BPDU报文的交互，这个链路属于绝对空闲的状态，PHY绝大多数时间都在睡眠，功耗应极低。但阻塞的链路也在转发以下类型的报文1.在当前交换机转发表内无记录需要从每个端口泛洪出去的单播报文；2.网络中的广播报文或部分多播报文。并且随着用户变多和网络流量变大，这些类型的报文数量会随之增长。这些报文会按以下顺序传输并最终消亡：指定端口的MAC—指定端口的PHY—替代端口的PHY—替代端口的MAC丢弃，因此被阻塞链路的2个PHY会被频繁的唤醒进行无用的数据收发，因而无法睡眠。使用标准RSTP组建环网时，网络拓扑和阻塞链路收发数据过程如图1所示。

发明内容

为了解决现有标准RSTP协议组建环网时，被阻塞链路的PHY会被频繁唤醒进行无用的数据收发，因而无法睡眠，导致无法降低能耗的技术问题，本发明提出了一种降低RSTP环网功耗方法，该方法能够大大降低冗余链路的使用率，让冗余链路两端的PHY在绝大部分时间都处于睡眠状态，从而有效降低网络使用的功耗。

本发明通过下述技术方案实现：