專利名稱：網絡拓撲改變、改變的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種總線連接切換設備，該設備可以根據網絡拓撲或業(yè)務量自動切換其內部連接，因此該設備能用作轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點。
人們已經注意到使用IEEE1394高速串行總線(以下稱作“IEEE1394總線”)的網絡是一種總線類型的網絡。IEEE1394總線具有諸如自動設置節(jié)點ID、熱即插即用、和適于傳送移動圖像數據的等時模式的許多特性，并用作傳送數字圖像數據的總線。
在總線類型的網絡中，當總線大小(節(jié)點間的距離或最大傳輸延遲)增加時，帶寬效率下降。解決該缺點的一種通用方法是微分段。微分段是指用諸如橋接器的設備將網絡分成小的總線。在傳統(tǒng)的微分段中，網絡設計人員根據節(jié)點位置、網絡拓撲、業(yè)務量等確定分段。
在通常的網絡中，由于地址和延遲問題，拓撲結構和總線大小、節(jié)點數、和分段(hop)數并不完全自由。當網絡設計人員希望通過延長網絡或增加新設備來擴展網絡時，他需要事先判斷擴展之后的網絡配置是否被允許。當擴展之后的網絡配置不被允許時，網絡設計人員有必要增加諸如橋接器的新設備以避免這種問題。
另外，在IEEE1394總線中，因為只允許樹型總線拓撲結構，所以當用戶錯誤地形成環(huán)路時，將導致網絡不能正常運行的問題。作為一種檢測環(huán)路的方法，有一種利用復位網絡之后的超時的方法。然而，該方法具有延長不能使用網絡的時間的問題。
在IEEE1394總線中，因為只允許樹型的總線拓撲結構，所以出現一個問題，即當在節(jié)點或電纜發(fā)生故障中斷了故障位置的數據傳輸時，切斷總線以中斷該通信。
該發(fā)明用于解決上述問題。本發(fā)明的一個目的提供一種可用作不具有內部連接的轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點的網絡設備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能判斷關于網絡、業(yè)務量、連接狀態(tài)、節(jié)點端口狀態(tài)、網絡拓撲等的傳輸延遲條件以自動用作轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點的網絡設備。
根據本發(fā)明的第一總線連接切換設備包括多個總線連接單元，并具有這樣的布置，其中該設備能在任意兩個處于轉發(fā)器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)的總線連接單元之間切換連接。根據這樣的布置，當網絡設備連接到總線時，該網絡設備可用作轉發(fā)器或葉節(jié)點。
根據本發(fā)明的第二總線連接切換設備包括多個總線連接單元，并具有這樣的布置，其中該設備能在任意兩個處于轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)的總線連接單元之間切換連接。根據這樣的布置，當網絡設備連接到總線時，該網絡設備可用作轉發(fā)器或橋接器。
根據本發(fā)明的第三總線連接切換設備包括多個總線連接單元，并具有這樣的布置，其中該設備能在任意兩個處于轉發(fā)器連接狀態(tài)、橋接器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)的總線連接單元之間切換連接。根據這樣的布置，當網絡設備連接到總線時，該網絡設備可用作轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點。
根據本發(fā)明的第四總線連接切換設備具有這樣的布置，其中該設備監(jiān)視網絡拓撲和總線業(yè)務量，并根據監(jiān)視結果對本發(fā)明第一到第三總線連接切換設備的任意一個執(zhí)行切換操作。根據這樣的布置，第四切換設備能判斷關于網絡、業(yè)務量、連接狀態(tài)、節(jié)點端口狀態(tài)、網絡拓撲等等的傳輸延遲條件，因此網絡設備能自動用作轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點。


圖1是表示根據本發(fā)明實施例的總線連接切換設備的第一個可示范性布置的方框圖；圖2A和2B是表示圖1總線連接切換設備的內部連接狀態(tài)的圖；圖3是根據本發(fā)明實施例的總線連接切換設備的第二個可示范性布置的方框圖；圖4A和4B是表示圖3總線連接切換設備的一個內部連接狀態(tài)例子的圖5A和5B是表示圖3總線連接切換設備的另一內部連接狀態(tài)例子的圖；圖6是表示當本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點時網絡配置的圖；圖7是解釋圖6網絡中微分段的圖；圖8A和8B是解釋當本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點時如何避免限制網絡節(jié)點數的圖；圖9A和9B是解釋當本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器用作節(jié)點時如何避免限制網絡分段數的圖；圖10是解釋網絡中環(huán)路連接的圖，其中本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點；圖11A到11D是作為一個例子解釋如何避免網絡中總線限制的圖，其中本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點；圖12A到12D是作為另一個例子例子解釋如何避免網絡中總線限制的圖，其中本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點；圖13A到13E是解釋網絡冗余度的圖，其中本發(fā)明實施例的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點；和圖14A到14C是表示在具有冗余度的網絡中的節(jié)點出現故障時一個操作例子的圖。
將參照圖1-14結合本發(fā)明的實施例解釋本發(fā)明。
(總線連接切換設備的第一個可示范性的布置)圖1是表示根據本發(fā)明實施例的總線連接切換設備的第一個可示范性的布置的方框圖。該總線連接切換設備是用于連接到IEEE1394總線的自動轉發(fā)器／橋接器切換設備。
自動轉發(fā)器/橋接器切換設備1包括都連接到IEEE1394總線的端口/入口單元P1和P2；分別連接到端口/入口單元P1和P2的物理層處理單元(PHY)2和3；分別連接到物理層處理單元2和3的鏈路層處理單元(LINK)4和5；連接到鏈路層處理單元4和5的高級層處理單元6；連接在物理層處理單元2和3之間的具有開關的轉發(fā)器結構7；連接在鏈路層處理單元4和5之間的具有開關的橋接器結構8；和用于對具有開關的轉發(fā)器結構7和具有開關的橋接器結構8的進行開關控制的控制器9。以下，為了便于說明，具有開關的轉發(fā)器結構7將只稱作“轉發(fā)器結構7”，而具有開關的橋接器結構8將只稱作“橋接器結構8”。轉發(fā)器結構7當其開關處于ON狀態(tài)時用作轉發(fā)器結構，當開關處于OFF狀態(tài)時用于切斷物理層處理單元2和3間的連接。另外，橋接器結構8當其開關處于ON狀態(tài)時用作橋接器結構，當開關處于OFF狀態(tài)時用于切斷鏈路層處理單元4和5間的連接。
根據轉發(fā)器結構7和橋接器結構8開關的ON/OFF狀態(tài)，自動轉發(fā)器/橋接器切換設備1可處于三種內部連接狀態(tài)。第一種連接狀態(tài)是圖1所示的狀態(tài)，即，轉發(fā)器結構7和橋接器結構8的開關都處于OFF狀態(tài)。在這種連接狀態(tài)下，自動轉發(fā)器/橋接器切換設備1的兩個端口/入口單元P1和P2不連接(以下，該連接狀態(tài)將稱作“非連接狀態(tài)”)。如圖2A所示，該第二種連接狀態(tài)是轉發(fā)器結構7的開關處于ON狀態(tài)同時橋接器結構8的開關處于OFF狀態(tài)的狀態(tài)。在這種連接狀態(tài)，兩個端口/入口單元P1和P2通過物理層處理單元2和3連接，因此自動轉發(fā)器/橋接器切換設備1用作轉發(fā)器(以下，該連接狀態(tài)將稱作“轉發(fā)器連接狀態(tài)”)。如圖2B所示，該第三種連接狀態(tài)是轉發(fā)器結構7的開關處于OFF狀態(tài)同時橋接器結構8的開關處于ON狀態(tài)的狀態(tài)。在這種連接狀態(tài)，兩個端口/入口單元P1和P2通過鏈路層處理單元4和5連接，因此自動橋接器/橋接器切換設備1用作橋接器(以下，該連接狀態(tài)將稱作“橋接器連接狀態(tài)”)。
當從圖1刪除橋接器結構8時，有可能構造一種切換設備，該設備根據轉發(fā)器結構7的開關的ON/OFF狀態(tài)可以處于轉發(fā)器狀態(tài)或非連接狀態(tài)。另外，當進行切換控制以使轉發(fā)器結構7和橋接器結構8的開關不同時處于OFF狀態(tài)時，可以構造不是非連接狀態(tài)的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備。
(總線連接切換設備的第二個可示范性的布置)圖3是表示根據本發(fā)明實施例的總線連接切換設備的第二個可示范性的布置的方框圖。在該圖中，用與圖1相同的名字表示相應于圖1構成單元的構成單元。該總線連接切換設備還是用于連接到IEEE1394總線的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備。
自動轉發(fā)器/橋接器切換設備10包括都連接到IEEE1394總線的端口/入口單元P11-P14；分別連接到端口/入口單元P11-P14的物理層處理單元(PHY)11-14；分別連接到物理層處理單元11-14的鏈路層處理單元(LINK)15-18；連接到鏈路層處理單元15-18的高級層處理單元19；連接在物理層處理單元11和12之間的具有開關的轉發(fā)器結構20；連接在物理層處理單元12和13之間的具有開關的轉發(fā)器結構21；連接在物理層處理單元13和14之間的具有開關的轉發(fā)器結構22；連接在物理層處理單元14和11之間的具有開關的轉發(fā)器結構23；連接在鏈路層處理單元15和16之間的具有開關的橋接器結構24；連接在鏈路層處理單元16和17之間的具有開關的橋接器結構25；連接在鏈路層處理單元17和18之間的具有開關的橋接器結構26；和連接在鏈路層處理單元18和15之間具有開關的橋接器結構27。以下，為了便于說明，具有開關的轉發(fā)器結構20-23將只稱作“轉發(fā)器結構20-23”，而具有開關的橋接器結構24-27將只稱作“橋接器結構24-27”。轉發(fā)器結構20-23和橋接器結構24-27實質上分別具有與圖1轉發(fā)器結構7和橋接器結構8相同的功能。類似于圖1的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備1的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備10包括對轉發(fā)器結構20-23和橋接器結構24-27進行開關控制的控制器。然而，為了圖3的簡單不在圖3中說明該控制器。
自動轉發(fā)器/橋接器切換設備10可以根據轉發(fā)器結構20-23和橋接器結構24-27開關的ON/OFF狀態(tài)處于多種內部連接狀態(tài)。下面將解釋三個內部連接狀態(tài)的例子。
在第一個例子中，如圖3所示，轉發(fā)器結構20-23和橋接器結構24-27的開關都處于OFF狀態(tài)。在該狀態(tài)，類似于圖1所示的狀態(tài)，在四個端口/入口單元P11-P14之中沒有連接。即，該連接狀態(tài)是非連接狀態(tài)。
在第二個例子中，如圖4A所示，轉發(fā)器結構20和22以及橋接器結構25的開關處于ON狀態(tài)，而其它結構21、23、24、26和27的開關處于OFF狀態(tài)。圖4B表示了在該狀態(tài)下的內部連接關系。即，當例如從端口/入口單元P11來看，端口/入口單元P11和端口/入口單元P12、P13和P14之間的連接分別是轉發(fā)器連接、橋接器連接和橋接器連接。
在第三個例子中，如圖5A所示，轉發(fā)器結構23和橋接器結構26的開關處于ON狀態(tài)，而其它結構20-22、24、25和27的開關處于OFF狀態(tài)。圖5B表示了在該狀態(tài)下的內部連接關系。即，當從端口/入口單元P11來看，端口/入口單元P11和端口/入口單元P12、P13和P14之間的連接分別是非連接、橋接器連接和轉發(fā)器連接。
有可能通過在物理層處理單元11和物理層處理單元13之間以及在物理層處理單元12和物理層處理單元14之間連接兩個具有開關的轉發(fā)器結構，和通過在鏈路層處理單元15和鏈路層處理單元17之間以及在鏈路層處理單元16和鏈路層處理單元18之間連接兩個具有開關的橋接器結構，來實現更多的內部連接狀態(tài)。
(具有自動轉發(fā)器/橋接器切換設備的網絡)將關于具有上述自動轉發(fā)器/橋接器切換設備的網絡進行說明。
(a)用微分段改進傳輸效率圖6表示將圖1或圖3所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點的網絡配置。在該圖中，標記“○”表示節(jié)點。假設節(jié)點100-108內部分別是轉發(fā)器連接的。除了節(jié)點109之外的節(jié)點都是經IEEE1394總線電纜連接的。
具有節(jié)點100-108的網絡形成單個分段。該分段是指單個節(jié)點的傳輸操作所影響的范圍。只通過簡單的轉發(fā)器(沒有路徑限制)連接到物理層的范圍是單個分段。
在上述的網絡中，為了改進網絡效率，用橋接器對下面的部分(1)到(3)分段。
(1)本地傳送大量數據的部分；(2)具有不同傳輸速率的部分(3)節(jié)點之間距離很長的部分。
例如，在圖6中，在節(jié)點100和節(jié)點102之間傳送大量數據的情況下，如圖7所示，通過節(jié)點101內部的橋接器連接形成包括節(jié)點100-102的新分段。這樣的分段可以防止節(jié)點100和節(jié)點102間的數據傳輸消耗整個網絡的帶寬。
另外，在圖6中節(jié)點106和107的傳輸速率很慢的情況下，如圖7所示，通過節(jié)點105內部的橋接器連接形成包含節(jié)點105-107的新分段。這樣的分段可以防止整個網絡的速率下降。
此外，在節(jié)點109連接到圖6節(jié)點104以使節(jié)點間的距離變長情況下，如圖7所示，通過節(jié)點104內部的橋接器連接形成包含節(jié)點104和109的新分段。這樣的分段可以防止整個網絡受到由于長距離傳輸導致傳輸效率降低的影響。
通過這種方式，有可能根據網絡拓撲和業(yè)務量進行適當分段來高效率地利用網絡。
現在將解釋如何識別網絡拓撲和業(yè)務量。連接到IEEE1394總線的每個節(jié)點可以通過總線初始化模式中的自識別過程知道每個節(jié)點的傳輸速率、端口數和網絡拓撲。另外，可以通過聲脈沖分組或類似的裝置得知從一個節(jié)點到另一節(jié)點的傳輸延遲時間，并可以從該傳輸延遲時間計算出節(jié)點之間的電纜長度。即，可以知道組成網絡的各個節(jié)點的連接關系以及節(jié)點間的距離。相應地，可以識別上述在(2)和(3)中描述的部分。
在以這種方式識別(2)和(3)描述的部分之后，每個節(jié)點判斷是否需要切換操作，并根據判斷結果將內部連接切換到橋接器連接狀態(tài)。選代地，傳輸速率小于其它節(jié)點的節(jié)點或者通過遠距離電纜連接的節(jié)點可以識別一個選作為橋接器的節(jié)點，并可以命令所選節(jié)點將其內部連接切換到橋接器連接狀態(tài)。然而，在這些情況下，因為多個節(jié)點都有可能選為橋接器，所以最好安排選為橋接器的節(jié)點在沒有反對時在總線上廣播該事實并成為橋接器?；蛘撸硪环N安排也是可能的，即預先提供一個管理整個網絡的節(jié)點，因此該節(jié)點指定一個選為橋接器的節(jié)點并命令該指定節(jié)點成為橋接器。
為了識別上述部分(1)，使用的下面方法，例如一種監(jiān)視業(yè)務量以識別流過網絡分組的信源和目的地的方法；一種查詢試圖在其間建立連接的節(jié)點的方法；和使得試圖在其間建立連接的節(jié)點通知事實的方法。另外，試圖傳送大量數據的節(jié)點可以識別根據網絡拓撲用作橋接器的節(jié)點，然后命令所識別節(jié)點將其內部連接切換到橋接器連接狀態(tài)。
(b)避免總線限制①避免對節(jié)點數的限制圖8A和8B是解釋如何避免網絡中對節(jié)點數的限制，在該網絡中圖1或圖3所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點。圖8A表示63個節(jié)點100-162已經連接到總線而第64個節(jié)點163正在連接到總線的情況，圖8B表示第64個節(jié)點連接到總線之后的情況。這里，假設各個節(jié)點的內部連接都處于轉發(fā)器連接狀態(tài)。
如圖8A所示，63個節(jié)點(即節(jié)點100-162)連接到總線。在這種情況下，當第64個節(jié)點163連接到總線時，超過了IEEE1394總線的總線限制。換句話說，關于IEEE1394總線，可連接到單個總線的最多節(jié)點數規(guī)定為“63”。這種不顧總線限制的額外連接第64個節(jié)點163將導致整個總線的操作停止。
在本發(fā)明的實施例中，當第64個節(jié)點163連接到總線時，總線被分成兩個部分以避免總線限制。圖8B表示了作為例子的一種情況，其中節(jié)點132是橋接器而總線被分成具有與其連接的節(jié)點100-131的總線#1和具有與其連接的節(jié)點133-163的總線#2。下面將解釋將節(jié)點132用作橋接器的方法。
②避免分段數的限制圖9A和9B是解釋如何避免網絡中對分段數的限制，其中該網絡中圖1或圖3所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備用作節(jié)點。圖9A表示了網絡包含節(jié)點100-116的十六個分段和第17個分段正連接到網絡的情況，和圖9B表示第17個分段節(jié)點與其連接后網絡的情況。這里，假設各個節(jié)點的內部連接都處于轉發(fā)器連接狀態(tài)。
如圖9A所示，節(jié)點100-116經IEEE1394總線電纜連接以形成16個分段的連接配置。在這種情況之下，當節(jié)點117連接節(jié)點116時，分段數變成“17”，因此超過了IEEE1394總線的推薦值“16”。因此，在本發(fā)明的實施例中，當第17個分段節(jié)點117連接到節(jié)點116時，總線被分成兩個分段以避免對分段數的限制。圖9B表示作為例子的情況，其中節(jié)點109用作橋接器和總線被分成節(jié)點100-109的分段和節(jié)點109-117的分段。后面將解釋如何將節(jié)點109用作橋接器。
(c)避免環(huán)路連接圖10是解釋環(huán)路連接的圖。當如圖所示節(jié)點106連接到具有節(jié)點100-106的網絡中的節(jié)點102時，節(jié)點102、103、104和106形成環(huán)路。對于IEEE1394總線，當在網絡建立環(huán)路時，網絡的功能停止。因此，在本發(fā)明的實施例中，如圖10所示的情況，即使節(jié)點102連接到IEEE1394總線電纜，通過將節(jié)點106的內部連接設置為適當的連接狀態(tài)也就可以避免形成環(huán)路。后面將詳細說明。
(d)如何避免總線限制圖11A-11D是解釋如何避免總線限制的圖(對于節(jié)點數和分段數都存在這種問題)。
在解釋如何避免總線限制之前，將解釋端口。通常，在IEEE1394總線中，相應于電纜插入連接器的裝置邏輯上稱為“端口”。一個電纜插入一個“端口”，該端口以1∶1的比例與在電纜另一端提供的另一個“端口”連接。轉發(fā)器和橋接器都具有多個“端口”。
同時，存在一種所謂的由橋接器結構劃分的“入口”?！叭肟凇笔菍儆诒取岸丝凇备呒墝拥挠^念。一個“入口”具有一個或多個“端口”。一個“入口”連接到一個總線。一個“入口”內的“端口”充當轉發(fā)器。如果必要的話，“入口”通過橋接器結構連接到另一個“入口”。即，人們認為叫做“轉發(fā)器”的設備只有一個“入口”，具有通過橋接器結構連接的多個“入口”的設備是“橋接器”。
“端口”和“入口”應當從本質上彼此區(qū)分。這是因為在現有的網絡設備中，層是靜態(tài)的并且依照層來理解事物。
然而，在本實施例中，成為另一種情況。本實施例的主要目的是實現轉發(fā)器和橋接器之間的自由切換，即可以自由改變該設備所屬的網絡層。這意味著在本實施例中不能獨立處理本應獨立討論的層。
在本實施例中，“端口”和“入口”具有下面的關系。正如其原始含意所表示的，“端口”是單個電纜所連接的出口。一個或更多“端口”形成“轉發(fā)器連接”的組，該組成為單個“入口”。一個“入口”和另一個“入口”彼此通過橋接器結構“橋接器連接”。即，在本實施例中，“端口”不變化，但“入口”根據其內部連接狀態(tài)隨時變化。
下面將解釋具有兩個端口的設備，并只涉及端口。將省略對入口的解釋以避免復雜的說明，但可以參照下面的解釋確定入口的狀態(tài)。更具體地，每次“橋接器連接”發(fā)生或消失時，入口的狀態(tài)都變化，。
圖11A表示節(jié)點“A”連接到總線#1而節(jié)點“B”連接到總線#2的情況。即，節(jié)點“A”和“B”連接到不同的總線。不言而喻，總線#1和#2都滿足總線限制。每個節(jié)點“A”和“B”都是圖1所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備。在節(jié)點“A”和“B”中，圖中省略了其高級層處理單元等。重要的是端口沒有連接到另一節(jié)點的節(jié)點應當預先設置為非連接狀態(tài)。相應地，在節(jié)點“A”和“B”中，端口間的連接處于非連接狀態(tài)。
圖11B表示了緊接圖11A所示情況中連接節(jié)點“A”和“B”之后的情況。由于連接，在端口A2和B2之間建立新的總線#3。節(jié)點“A”和“B”經總線#3交換關于網絡拓撲等的信息，并判斷總線#1和#2間的連接是否超過總線限制。
當判斷沒有超過總線限制時，如圖11C所示，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)而節(jié)點“B”的端口B1和B2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)。結果，在總線#1、#2和#3同時發(fā)生總線復位以形成作為整體的總線#4。
另一方面，當判斷超過總線限制時，如圖11D所示，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為處于橋接器連接狀態(tài)而節(jié)點“B”的端口B1和B2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)。結果總線#1、#2和#3同時發(fā)生總線復位，因此總線#2和#3形成單個總線#4。在這種情況下，在節(jié)點“A”和“B”中可以相反地設置橋接器連接狀態(tài)和轉發(fā)器連接狀態(tài)。
圖12A-12D是其它解釋如何避免總線限制的圖。在這種情況下，節(jié)點“A”是圖1所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備，而節(jié)點“B”是普通的節(jié)點(轉發(fā)器)。其它部分與圖11A-11D所示的大致相同。
圖12B表示了緊接圖12A所示情況中連接節(jié)點“A”和“B”之后的情況。該連接使總線#2發(fā)生總線復位，結果端口A2又形成總線#2。節(jié)點“A”和“B”(或總線#2的適當節(jié)點)經總線#2交換關于網絡拓撲等等的信息，并判斷總線#1和#2間的連接是否超過節(jié)點數限制、分段數限制和環(huán)路數限制。
當判斷沒有超過節(jié)點數限制時，如圖12C所示，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為轉發(fā)器連接狀態(tài)。結果，在總線#1和#2同時發(fā)生總線復位，因此形成作為整體的單個總線#3。
另一方面，當判斷超過節(jié)點數限制時，如圖12D所示，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為處于橋接器連接狀態(tài)。
(e)如何避免環(huán)路連接將參照圖11A-11D和12A-12D解釋避免環(huán)路連接的方法。
圖11A表示節(jié)點“A”連接到總線#1和節(jié)點“B”連接到總線#2的情況。換句話說，節(jié)點“A”和“B”連接到不同的總線，因此理所當然的沒有形成任何環(huán)路。每個節(jié)點“A”和“B”都是圖1所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備。重要的是其端口沒有連接到另一節(jié)點的節(jié)點應當預先設置為非連接狀態(tài)。相應地，在節(jié)點“A”和“B”，端口設置為處于非連接狀態(tài)。
圖11B表示緊接在圖11A所示的情況中連接節(jié)點“A”和“B”之后的情況。該連接在端口A2和B2之間形成新的總線#3。節(jié)點“A”和“B”經總線#3交換信息以判斷總線#1和#2是相同還是不同。該判斷方法將在后面解釋。
當判斷兩條總線相同時，節(jié)點繼續(xù)等待。當判斷兩條總線不同或者當兩條總線在等待之后變得不同時，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)而節(jié)點“B”的端口B1和B2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)。當它們都處于轉發(fā)器連接狀態(tài)時，在總線#1、#2和#3同時發(fā)生總線復位以形成如圖11C所示的作為整體的總線#4。此時，根據情況來確定節(jié)點“A”和“B”的內部是設置為橋接器連接狀態(tài)還是設置為轉發(fā)器連接狀態(tài)。
圖12A表示節(jié)點“A”連接到總線#1和節(jié)點“B”連接到總線#2的情況。換句話說，節(jié)點“A”和“B”連接到不同的總線，因此理所當然的不會形成任何環(huán)路。節(jié)點“A”是圖1所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備，而節(jié)點“B”是普通的節(jié)點(轉發(fā)器)。重要的是節(jié)點A的內部應當預先設置為非連接狀態(tài)。
圖12B表示了緊接圖12A所示情況中連接節(jié)點“A”和“B”之后的情況。該連接使總線#2發(fā)生總線復位，結果端口A2又形成總線#2。節(jié)點“A”和“B”(或總線#2的適當節(jié)點)經總線#2交換信息以判斷總線#1和#2是相同還是不同。該判斷方法將在后面解釋。
當判斷兩條總線相同時，節(jié)點繼續(xù)等待。當判斷兩條總線不同或者當兩條總線在等待之后變得不同時，節(jié)點“A”的端口A1和A2設置為處于轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)。當它們都處于轉發(fā)器連接狀態(tài)時，在總線#1、#2和#3同時發(fā)生總線復位以形成如圖12C所示的作為整體的單個總線#3。此時，根據情況來確定節(jié)點“A”和“B”的內部是設置為橋接器連接狀態(tài)還是設置為轉發(fā)器連接狀態(tài)。
下面將解釋在圖11B或圖12B情況下如何判斷總線#1和#2是相同還是不同。
節(jié)點“A”經總線#3得到總線#2的總線ID，接著比較得到的總線ID和總線#1的總線ID。如果兩個總線ID不同，則總線#1和#2不同。如果兩個總線ID相同，則總線#1和#2相同。
節(jié)點“A”得到端口B2的節(jié)點ID，如果在總線#1上有端口B2的節(jié)點ID，則總線#1和#2相同。
節(jié)點“A”得到關于總線#2拓撲結構的信息，接著比較得到的總線#2的拓撲結構和總線#1的拓撲結構。如果兩個拓撲結構不同，則總線#1和#2不同。另一方面，如果兩個拓撲結構相同，則總線#1和#2相同。
可以通過上述的三個方法判斷兩條總線不同，但是不能判斷兩條總線相同。結果，下面六個方法(ⅰ)到(ⅵ)的一個或多個用于判斷兩條總線是否相同。
(ⅰ)當總線#1和#2的總線ID相同時，從端口A1將分組發(fā)送到與端口B2相同的地址。當能在端口B2收到分組時，總線#1和#2相同。
(ⅱ)當總線#1和#2的總線ID相同時，從端口A1向總線#1廣播識別幀。當能在端口B2收到識別幀時，總線#1和#2相同。
(ⅲ)比較在端口A1和B2同時收到的幀。當在兩個端口收到相同的幀時，總線#1和#2相同。
(ⅳ)查詢節(jié)點“B”唯一的ID。從端口A1向與端口B2相同地址查詢唯一的ID。當兩個唯一的ID相同時，總線#1和#2相同。
(ⅴ)安裝管理整個網絡的服務器，并對服務器進行查詢。當服務器同時收到來自端口A1和B2的查詢時，總線#1和#2相同。
(ⅵ)一個合適的節(jié)點(例如，循環(huán)主)預先確定為確認目標。在該循環(huán)主為確認目標的情況下，檢查總線#1的循環(huán)主和總線#2的循環(huán)主是否相同。當兩個循環(huán)主相同時，總線#1和#2相同。
(f)冗余度圖13A-13E是解釋冗余度的圖。在圖13A-13E中，標記“○”表示節(jié)點，該節(jié)點是圖1或圖3所示的自動轉發(fā)器/橋接器切換設備。圖13A表示每個節(jié)點經IEEE1394總線物理連接。在圖13B中，用一半陰影表示的節(jié)點意味著其內部設置為非連接狀態(tài)。相應地，在圖13A所示的網絡中，物理地形成環(huán)路，但沒有電形成環(huán)路因為網絡具有圖13C所示的連接配置。
如圖13C所示，現在假設在中心節(jié)點出現故障并且該中心節(jié)點與其它節(jié)點電隔離。在這種情況下，如圖13D所示，網絡被電分成三個部分，因此彼此之間不可能通信。
相應地，在本發(fā)明的實施例中，設置為非連接狀態(tài)的節(jié)點切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)以例如使網絡處于圖13E所示的狀態(tài)。由此，所有的節(jié)點都被電連接，因為彼此之間可以進行通信。然而，此時，當圖13中由一半陰影表示的三個節(jié)點同時連接時，就形成環(huán)路。為了避免發(fā)生這種情況，變換這些節(jié)點變到轉發(fā)器連接狀態(tài)的切換時間。切換時間變換方法包括利用隨機數的方法、預先確定變換時間順序的方法、和根據節(jié)點ID確定其優(yōu)先級順序的方法。當變換三個節(jié)點的切換時間時，可以避免連接到最后連接的節(jié)點，因為已經執(zhí)行了上述的環(huán)路連接避免方法。另外，可以在節(jié)點發(fā)生故障時預先確定哪些節(jié)點連接和哪些節(jié)點沒有連接。可以利用在自識別過程中得到的拓撲結構信息實現該確定。
圖14A-14C時表示當節(jié)點發(fā)生故障時具有冗余度的網絡的可示范性操作的圖。
在圖14A中，節(jié)點“A”的端口A1和節(jié)點“B”的端口B2連接到總線#1，而節(jié)點“C”的兩個端口連接到總線#1。另外，節(jié)點“A”和“B”彼此物理連接，但其內部設置為非連接狀態(tài)。
在這種情況下，當節(jié)點“C”出現故障時，發(fā)生總線復位，如圖14B所示，結果端口A1連接的總線變成#1而端口B2連接的總線變成#2。節(jié)點“A”和“B”經總線#3交換信息以判斷總線#1和#2是相同還是不同。該判斷方法已在上面解釋過了。
當判斷總線#1和#2相同時，節(jié)點繼續(xù)等待。當判斷兩條總線#1和#2不同時，節(jié)點“A”和“B”的內部連接狀態(tài)變換到如圖14C所示的轉發(fā)器連接狀態(tài)。由此，所有的節(jié)點都連接到相同的總線#4，結果在出現故障的情況下也能實現所有節(jié)點之間的通信。
正如上面所解釋的，根據本發(fā)明，有可能將總線間的的連接切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)。因此，可以提供具有極佳效果的總線連接切換設備，因此，當節(jié)點連接到總線時，該節(jié)點可以充當轉發(fā)器或葉節(jié)點。
另外，根據本發(fā)明，有可能將總線間的的連接切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)。因此，可以提供具有極佳效果的總線連接切換設備，因此，當節(jié)點連接到總線時，該節(jié)點可以充當轉發(fā)器或橋接器。
另外，根據本發(fā)明，有可能將總線間的的連接切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)、橋接器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)。因此，可以提供具有極佳效果的總線連接切換設備，因此，當節(jié)點連接到總線時，該節(jié)點可以充當轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點。
根據本發(fā)明，監(jiān)視網絡拓撲和總線業(yè)務量以根據監(jiān)視結果執(zhí)行上述的切換操作。因此，可以提供具有極佳效果的總線連接切換設備，通過判斷關于網絡、業(yè)務量、連接狀態(tài)、節(jié)點端口狀態(tài)、網絡拓撲等的傳輸延遲條件，該設備能自動用作轉發(fā)器、橋接器或葉節(jié)點。
權利要求
1．一種總線連接切換設備，包括多個總線連接單元；和用于將所述總線連接單元切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)的切換裝置。
2．如權利要求1所述的總線連接切換設備，其中當所述總線連接單元連到所述總線時，所述切換裝置監(jiān)視網絡拓撲和總線的業(yè)務量，接著根據監(jiān)視情況進行所述切換操作。
3．如權利要求1所述的總線連接切換設備，其中當至少一個所述總線連接單元沒有連到總線時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述非連接狀態(tài)。
4．如權利要求3所述的總線連接切換設備，其中當一個總線連接單元新連到所述總線時，所述切換裝置檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷已經連接另一個總線連接單元而不是所述總線連接單元的已經連接的總線與所述總線相同時，所述切換裝置使所述總線連接單元保持所述非連接狀態(tài)；和當判斷所述已經連接的總線與所述總線不同時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)。
5．一種總線連接切換設備，包括多個總線連接單元；和用于將所述總線連接單元切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)或橋接器連接狀態(tài)的切換裝置。
6．如權利要求5所述的總線連接切換設備，其中當所述總線連接單元連到所述總線時，所述切換裝置監(jiān)視網絡拓撲和總線的業(yè)務量，接著根據監(jiān)視情況進行所述切換操作。
7．如權利要求5所述的總線連接切換設備，其中當一個總線連接單元新連到所述總線時，所述切換裝置檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷超過所述總線的總線限制時，所述切換裝置使所述總線連接單元切換到所述橋接器連接狀態(tài)；和當判斷沒有超過所述總線的總線限制時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)。
8．一種總線連接切換設備，包括多個總線連接單元；和用于將所述總線連接單元切換為轉發(fā)器連接狀態(tài)、橋接器連接狀態(tài)或非連接狀態(tài)的切換裝置。
9．如權利要求8所述的總線連接切換設備，其中當所述總線連接單元連到所述總線時，所述切換裝置監(jiān)視網絡拓撲和總線的業(yè)務量，接著根據監(jiān)視情況進行所述切換操作。
10．如權利要求8所述的總線連接切換設備，其中當至少一個所述總線連接單元沒有連到總線時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述非連接狀態(tài)。
11．如權利要求10所述的總線連接切換設備，其中當一個總線連接單元新連到所述總線時，所述切換裝置檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷超過所述總線的總線限制時，所述切換裝置使所述總線連接單元切換到所述橋接器連接狀態(tài)；和當判斷沒有超過所述總線的總線限制時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)。
12．如權利要求10所述的總線連接切換設備，其中當一個總線連接單元新連到所述總線時，所述切換裝置檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷已經連接另一個總線連接單元而不是所述總線連接單元的已經連接的總線與所述總線相同時，所述切換裝置使所述總線連接單元保持所述非連接狀態(tài)；和當判斷所述已經連接的總線與所述總線不同時，所述切換裝置將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述橋接器連接狀態(tài)。
13．一種網絡系統(tǒng)，包括如權利要求2、6或9所述的總線連接切換設備。
14．如權利要求13所述的網絡系統(tǒng)，其中所述總線連接切換設備將所述總線連接單元設置為所述橋接器連接狀態(tài)，以使進行相對較大傳輸的部分形成另一條總線。
15．如權利要求13所述的網絡系統(tǒng)，其中所述總線連接切換設備將所述總線連接單元設置為所述橋接器連接狀態(tài)，以使具有相對較低數據傳輸速率的部分形成另一條總線。
16．如權利要求13所述的網絡系統(tǒng)，其中所述總線連接切換設備將所述總線連接單元設置為所述橋接器連接狀態(tài)，以使在較遠距離連接的部分形成另一條總線。
17．如權利要求3所述的總線連接切換設備，其中所述總線連接切換設備連接到第一總線連接切換設備或第二總線連接切換設備，所述第一總線連接切換設備包括多個第一總線連接單元和用于將所述第一總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第一切換裝置，而所述第二總線連接切換設備包括多個第二總線連接單元和用于將所述第二總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)、所述橋接器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第二切換裝置；所述總線連接切換設備的所述切換裝置，當其中一個其自己的總線連接單元新連到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；根據網絡拓撲和所述總線的業(yè)務量發(fā)出命令以便將所述第一或第二總線連接切換設備的處于最佳置所述第一或第二總線連接單元切換為所述非連接狀態(tài)，并在判斷已經連接其自己的總線連接單元而不是所述其自己的這個總線連接單元的總線與所述要連接的總線相同時，將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)；和當判斷兩條總線不相同時，將其自己的總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)。
18．如權利要求10所述的總線連接切換設備，其中所述總線連接切換設備連接到另一個第一總線連接切換設備或另一個第二總線連接切換設備，所述第一總線連接切換設備包括多個第一總線連接單元和用于將所述第一總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第一切換裝置，而所述第二總線連接切換設備包括多個第二總線連接單元和用于將所述第二總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)、所述橋接器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第二切換裝置；所述總線連接切換設備的所述切換裝置，當其中一個其自己的總線連接單元新連到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；根據網絡拓撲和所述總線的業(yè)務量發(fā)出命令以便將所述第一或第二總線連接切換設備的處于最佳位置的所述第一或第二總線連接單元切換為所述非連接狀態(tài)，并在判斷已經連接其自己的總線連接單元而不是所述其自己的這個總線連接單元的總線與所述要連接的總線相同時，將所述總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述橋接器連接狀態(tài)；和當判斷兩條總線不相同時，將其自己的總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)。
19．如權利要求4所述的總線連接切換設備，其中所述總線連接切換設備連接到另一個第一總線連接切換設備或另一個第二總線連接切換設備，所述第一總線連接切換設備包括多個第一總線連接單元和用于將所述第一總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第一切換裝置，而所述第二總線連接切換設備包括多個第二總線連接單元和用于將所述第二總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)、所述橋接器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第二切換裝置；當判斷已經連接其自己的總線連接單元而不是所述其自己的這個總線連接單元的總線與所述要連接的總線相同時，所述總線連接切換設備的所述切換裝置將所述第一或第二總線連接切換設備的所述第一或第二總線連接單元間的連接切換為所述切換器連接狀態(tài)，以使所述第一或第二總線連接切換設備的所述第一或第二總線連接單元保持在所述非連接狀態(tài)，接著判斷兩條總線不相同。
20．如權利要求12所述的總線連接切換設備，其中所述總線連接切換設備連接到另一個第一總線連接切換設備或另一個第二總線連接切換設備，所述第一總線連接切換設備包括多個第一總線連接單元和用于將所述第一總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第一切換裝置，而所述第二總線連接切換設備包括多個第二總線連接單元和用于將所述第二總線連接單元切換到所述轉發(fā)器連接狀態(tài)、所述橋接器連接狀態(tài)或所述非連接狀態(tài)的第二切換裝置；當判斷已經連接其自己的總線連接單元而不是所述其自己的這個總線連接單元的總線與所述要連接的總線相同時，所述總線連接切換設備的所述切換裝置將所述第一或第二總線連接切換設備的所述第一或第二總線連接單元間的連接切換為所述切換器連接狀態(tài)或所述橋接器連接狀態(tài)，以使所述第一或第二總線連接切換設備的所述第一或第二總線連接單元保持在所述非連接狀態(tài)，接著判斷兩條總線不相同。
21．一種用于網絡系統(tǒng)的節(jié)點，該網絡系統(tǒng)包括多個如權利要求1、5或8所述的總線連接切換設備，其中所述節(jié)點監(jiān)視所述網絡系統(tǒng)的拓撲結構和業(yè)務量，并根據監(jiān)視結果向所述總線連接切換設備發(fā)出切換命令。
22．一種網絡連接切換方法，包括以下步驟在如權利要求3所述的總線連接切換設備的其中一個所述總線連接單元連接到具有如權利要求21所述節(jié)點的網絡系統(tǒng)的另一條總線的情況下，當所述總線切換設備的另一個總線連接單元連接到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷連接到所述這個總線連接單元的所述總線與所述總線相同時，如權利要求3所述的總線連接切換設備將判斷結果通知給如權利要求21所述的節(jié)點；和當判斷兩條總線不相同時，將如權利要求3所述的總線連接切換設備的所述總線連接單元切換為所述切換器連接狀態(tài)。
23．一種網絡連接切換方法，包括以下步驟在如權利要求10所述的總線連接切換設備的其中一個所述總線連接單元連接到具有如權利要求21所述節(jié)點的網絡系統(tǒng)的另一條總線的情況下，當所述總線切換設備的另一個總線連接單元連接到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷連接到所述這個總線連接單元的所述總線與所述總線相同時，如權利要求10所述的總線連接切換設備將判斷結果通知給如權利要求21所述的節(jié)點；和當判斷兩條總線不相同時，將如權利要求10所述的總線連接切換設備的所述總線連接單元切換為所述切換器連接狀態(tài)或所述橋接器連接狀態(tài)。
24．一種網絡連接切換方法，包括以下步驟在如權利要求3所述的總線連接切換設備的其中一個所述總線連接單元連接到具有如權利要求21所述節(jié)點的網絡系統(tǒng)的另一條總線的情況下，當所述總線切換設備的另一個總線連接單元連接到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷連接到所述這個總線連接單元的所述總線與所述總線相同時，如權利要求3所述的總線連接切換設備將判斷結果通知給如權利要求21所述的節(jié)點；和當判斷兩條總線不相同時，將如權利要求3所述的總線連接切換設備的所述總線連接單元切換為所述切換器連接狀態(tài)。
25．一種網絡連接切換方法，包括以下步驟在如權利要求10所述的總線連接切換設備的其中一個所述總線連接單元連接到具有如權利要求21所述節(jié)點的網絡系統(tǒng)的另一條總線的情況下，當所述總線切換設備的另一個總線連接單元連接到所述總線時，檢查所述要連接總線的狀態(tài)；當判斷連接到所述這個總線連接單元的所述總線與所述總線相同時，如權利要求10所述的總線連接切換設備將判斷結果通知給如權利要求21所述的節(jié)點；和當判斷兩條總線不相同時，將如權利要求10所述的總線連接切換設備的所述總線連接單元切換為所述切換器連接狀態(tài)或所述橋接器連接狀態(tài)。
26．一種網絡系統(tǒng)，包括如權利要求3、4、10或20所述的總線連接切換設備；和如權利要求21所述的節(jié)點，其中在所述總線連接單元之間物理地形成環(huán)路，以使所述網絡具有冗余度。
全文摘要
自動轉發(fā)器/橋接器切換設備包括:都連接到IEEE1394總線的端口/入口單元;分別連接到端口/入口單元的物理層處理單元;分別連接到物理層處理單元的鏈路層處理單元;連接到鏈路層處理單元的高級層處理單元。該自動轉發(fā)器/橋接器切換設備還包括:連接在物理層處理單元之間的具有開關的轉發(fā)器結構;連接在鏈路層處理單元之間的具有開關的橋接器結構;和用于對轉發(fā)器結構和橋接器結構的開關進行開關控制的控制器。
文檔編號H04L12/46GK1285671SQ0011874
公開日2001年2月28日 申請日期2000年6月23日 優(yōu)先權日1999年8月24日
發(fā)明者佐佐木雄飛, 篠原利章, 都築健吾 申請人:松下電器產業(yè)株式會社