专利名称：网络拓扑改变、改变的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种总线连接切换设备，该设备可以根据网络拓扑或业务量自动切换其内部连接，因此该设备能用作转发器、桥接器或叶节点。
人们已经注意到使用IEEE1394高速串行总线(以下称作“IEEE1394总线”)的网络是一种总线类型的网络。IEEE1394总线具有诸如自动设置节点ID、热即插即用、和适于传送移动图像数据的等时模式的许多特性，并用作传送数字图像数据的总线。
在总线类型的网络中，当总线大小(节点间的距离或最大传输延迟)增加时，带宽效率下降。解决该缺点的一种通用方法是微分段。微分段是指用诸如桥接器的设备将网络分成小的总线。在传统的微分段中，网络设计人员根据节点位置、网络拓扑、业务量等确定分段。
在通常的网络中，由于地址和延迟问题，拓扑结构和总线大小、节点数、和分段(hop)数并不完全自由。当网络设计人员希望通过延长网络或增加新设备来扩展网络时，他需要事先判断扩展之后的网络配置是否被允许。当扩展之后的网络配置不被允许时，网络设计人员有必要增加诸如桥接器的新设备以避免这种问题。
另外，在IEEE1394总线中，因为只允许树型总线拓扑结构，所以当用户错误地形成环路时，将导致网络不能正常运行的问题。作为一种检测环路的方法，有一种利用复位网络之后的超时的方法。然而，该方法具有延长不能使用网络的时间的问题。
在IEEE1394总线中，因为只允许树型的总线拓扑结构，所以出现一个问题，即当在节点或电缆发生故障中断了故障位置的数据传输时，切断总线以中断该通信。
该发明用于解决上述问题。本发明的一个目的提供一种可用作不具有内部连接的转发器、桥接器或叶节点的网络设备。
本发明的另一个目的是提供一种能判断关于网络、业务量、连接状态、节点端口状态、网络拓扑等的传输延迟条件以自动用作转发器、桥接器或叶节点的网络设备。
根据本发明的第一总线连接切换设备包括多个总线连接单元，并具有这样的布置，其中该设备能在任意两个处于转发器连接状态或非连接状态的总线连接单元之间切换连接。根据这样的布置，当网络设备连接到总线时，该网络设备可用作转发器或叶节点。
根据本发明的第二总线连接切换设备包括多个总线连接单元，并具有这样的布置，其中该设备能在任意两个处于转发器连接状态或桥接器连接状态的总线连接单元之间切换连接。根据这样的布置，当网络设备连接到总线时，该网络设备可用作转发器或桥接器。
根据本发明的第三总线连接切换设备包括多个总线连接单元，并具有这样的布置，其中该设备能在任意两个处于转发器连接状态、桥接器连接状态或非连接状态的总线连接单元之间切换连接。根据这样的布置，当网络设备连接到总线时，该网络设备可用作转发器、桥接器或叶节点。
根据本发明的第四总线连接切换设备具有这样的布置，其中该设备监视网络拓扑和总线业务量，并根据监视结果对本发明第一到第三总线连接切换设备的任意一个执行切换操作。根据这样的布置，第四切换设备能判断关于网络、业务量、连接状态、节点端口状态、网络拓扑等等的传输延迟条件，因此网络设备能自动用作转发器、桥接器或叶节点。
图1是表示根据本发明实施例的总线连接切换设备的第一个可示范性布置的方框图；图2A和2B是表示图1总线连接切换设备的内部连接状态的图；图3是根据本发明实施例的总线连接切换设备的第二个可示范性布置的方框图；图4A和4B是表示图3总线连接切换设备的一个内部连接状态例子的图5A和5B是表示图3总线连接切换设备的另一内部连接状态例子的图；图6是表示当本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点时网络配置的图；图7是解释图6网络中微分段的图；图8A和8B是解释当本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点时如何避免限制网络节点数的图；图9A和9B是解释当本发明实施例的自动转发器/桥接器用作节点时如何避免限制网络分段数的图；图10是解释网络中环路连接的图，其中本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点；图11A到11D是作为一个例子解释如何避免网络中总线限制的图，其中本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点；图12A到12D是作为另一个例子例子解释如何避免网络中总线限制的图，其中本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点；图13A到13E是解释网络冗余度的图，其中本发明实施例的自动转发器/桥接器切换设备用作节点；和图14A到14C是表示在具有冗余度的网络中的节点出现故障时一个操作例子的图。
将参照图1-14结合本发明的实施例解释本发明。
(总线连接切换设备的第一个可示范性的布置)图1是表示根据本发明实施例的总线连接切换设备的第一个可示范性的布置的方框图。该总线连接切换设备是用于连接到IEEE1394总线的自动转发器／桥接器切换设备。
自动转发器/桥接器切换设备1包括都连接到IEEE1394总线的端口/入口单元P1和P2；分别连接到端口/入口单元P1和P2的物理层处理单元(PHY)2和3；分别连接到物理层处理单元2和3的链路层处理单元(LINK)4和5；连接到链路层处理单元4和5的高级层处理单元6；连接在物理层处理单元2和3之间的具有开关的转发器结构7；连接在链路层处理单元4和5之间的具有开关的桥接器结构8；和用于对具有开关的转发器结构7和具有开关的桥接器结构8的进行开关控制的控制器9。以下，为了便于说明，具有开关的转发器结构7将只称作“转发器结构7”，而具有开关的桥接器结构8将只称作“桥接器结构8”。转发器结构7当其开关处于ON状态时用作转发器结构，当开关处于OFF状态时用于切断物理层处理单元2和3间的连接。另外，桥接器结构8当其开关处于ON状态时用作桥接器结构，当开关处于OFF状态时用于切断链路层处理单元4和5间的连接。
根据转发器结构7和桥接器结构8开关的ON/OFF状态，自动转发器/桥接器切换设备1可处于三种内部连接状态。第一种连接状态是图1所示的状态，即，转发器结构7和桥接器结构8的开关都处于OFF状态。在这种连接状态下，自动转发器/桥接器切换设备1的两个端口/入口单元P1和P2不连接(以下，该连接状态将称作“非连接状态”)。如图2A所示，该第二种连接状态是转发器结构7的开关处于ON状态同时桥接器结构8的开关处于OFF状态的状态。在这种连接状态，两个端口/入口单元P1和P2通过物理层处理单元2和3连接，因此自动转发器/桥接器切换设备1用作转发器(以下，该连接状态将称作“转发器连接状态”)。如图2B所示，该第三种连接状态是转发器结构7的开关处于OFF状态同时桥接器结构8的开关处于ON状态的状态。在这种连接状态，两个端口/入口单元P1和P2通过链路层处理单元4和5连接，因此自动桥接器/桥接器切换设备1用作桥接器(以下，该连接状态将称作“桥接器连接状态”)。
当从图1删除桥接器结构8时，有可能构造一种切换设备，该设备根据转发器结构7的开关的ON/OFF状态可以处于转发器状态或非连接状态。另外，当进行切换控制以使转发器结构7和桥接器结构8的开关不同时处于OFF状态时，可以构造不是非连接状态的自动转发器/桥接器切换设备。
(总线连接切换设备的第二个可示范性的布置)图3是表示根据本发明实施例的总线连接切换设备的第二个可示范性的布置的方框图。在该图中，用与图1相同的名字表示相应于图1构成单元的构成单元。该总线连接切换设备还是用于连接到IEEE1394总线的自动转发器/桥接器切换设备。
自动转发器/桥接器切换设备10包括都连接到IEEE1394总线的端口/入口单元P11-P14；分别连接到端口/入口单元P11-P14的物理层处理单元(PHY)11-14；分别连接到物理层处理单元11-14的链路层处理单元(LINK)15-18；连接到链路层处理单元15-18的高级层处理单元19；连接在物理层处理单元11和12之间的具有开关的转发器结构20；连接在物理层处理单元12和13之间的具有开关的转发器结构21；连接在物理层处理单元13和14之间的具有开关的转发器结构22；连接在物理层处理单元14和11之间的具有开关的转发器结构23；连接在链路层处理单元15和16之间的具有开关的桥接器结构24；连接在链路层处理单元16和17之间的具有开关的桥接器结构25；连接在链路层处理单元17和18之间的具有开关的桥接器结构26；和连接在链路层处理单元18和15之间具有开关的桥接器结构27。以下，为了便于说明，具有开关的转发器结构20-23将只称作“转发器结构20-23”，而具有开关的桥接器结构24-27将只称作“桥接器结构24-27”。转发器结构20-23和桥接器结构24-27实质上分别具有与图1转发器结构7和桥接器结构8相同的功能。类似于图1的自动转发器/桥接器切换设备1的自动转发器/桥接器切换设备10包括对转发器结构20-23和桥接器结构24-27进行开关控制的控制器。然而，为了图3的简单不在图3中说明该控制器。
自动转发器/桥接器切换设备10可以根据转发器结构20-23和桥接器结构24-27开关的ON/OFF状态处于多种内部连接状态。下面将解释三个内部连接状态的例子。
在第一个例子中，如图3所示，转发器结构20-23和桥接器结构24-27的开关都处于OFF状态。在该状态，类似于图1所示的状态，在四个端口/入口单元P11-P14之中没有连接。即，该连接状态是非连接状态。
在第二个例子中，如图4A所示，转发器结构20和22以及桥接器结构25的开关处于ON状态，而其它结构21、23、24、26和27的开关处于OFF状态。图4B表示了在该状态下的内部连接关系。即，当例如从端口/入口单元P11来看，端口/入口单元P11和端口/入口单元P12、P13和P14之间的连接分别是转发器连接、桥接器连接和桥接器连接。
在第三个例子中，如图5A所示，转发器结构23和桥接器结构26的开关处于ON状态，而其它结构20-22、24、25和27的开关处于OFF状态。图5B表示了在该状态下的内部连接关系。即，当从端口/入口单元P11来看，端口/入口单元P11和端口/入口单元P12、P13和P14之间的连接分别是非连接、桥接器连接和转发器连接。
有可能通过在物理层处理单元11和物理层处理单元13之间以及在物理层处理单元12和物理层处理单元14之间连接两个具有开关的转发器结构，和通过在链路层处理单元15和链路层处理单元17之间以及在链路层处理单元16和链路层处理单元18之间连接两个具有开关的桥接器结构，来实现更多的内部连接状态。
(具有自动转发器/桥接器切换设备的网络)将关于具有上述自动转发器/桥接器切换设备的网络进行说明。
(a)用微分段改进传输效率图6表示将图1或图3所示的自动转发器/桥接器切换设备用作节点的网络配置。在该图中，标记“○”表示节点。假设节点100-108内部分别是转发器连接的。除了节点109之外的节点都是经IEEE1394总线电缆连接的。
具有节点100-108的网络形成单个分段。该分段是指单个节点的传输操作所影响的范围。只通过简单的转发器(没有路径限制)连接到物理层的范围是单个分段。
在上述的网络中，为了改进网络效率，用桥接器对下面的部分(1)到(3)分段。
(1)本地传送大量数据的部分；(2)具有不同传输速率的部分(3)节点之间距离很长的部分。
例如，在图6中，在节点100和节点102之间传送大量数据的情况下，如图7所示，通过节点101内部的桥接器连接形成包括节点100-102的新分段。这样的分段可以防止节点100和节点102间的数据传输消耗整个网络的带宽。
另外，在图6中节点106和107的传输速率很慢的情况下，如图7所示，通过节点105内部的桥接器连接形成包含节点105-107的新分段。这样的分段可以防止整个网络的速率下降。
此外，在节点109连接到图6节点104以使节点间的距离变长情况下，如图7所示，通过节点104内部的桥接器连接形成包含节点104和109的新分段。这样的分段可以防止整个网络受到由于长距离传输导致传输效率降低的影响。
通过这种方式，有可能根据网络拓扑和业务量进行适当分段来高效率地利用网络。
现在将解释如何识别网络拓扑和业务量。连接到IEEE1394总线的每个节点可以通过总线初始化模式中的自识别过程知道每个节点的传输速率、端口数和网络拓扑。另外，可以通过声脉冲分组或类似的装置得知从一个节点到另一节点的传输延迟时间，并可以从该传输延迟时间计算出节点之间的电缆长度。即，可以知道组成网络的各个节点的连接关系以及节点间的距离。相应地，可以识别上述在(2)和(3)中描述的部分。
在以这种方式识别(2)和(3)描述的部分之后，每个节点判断是否需要切换操作，并根据判断结果将内部连接切换到桥接器连接状态。选代地，传输速率小于其它节点的节点或者通过远距离电缆连接的节点可以识别一个选作为桥接器的节点，并可以命令所选节点将其内部连接切换到桥接器连接状态。然而，在这些情况下，因为多个节点都有可能选为桥接器，所以最好安排选为桥接器的节点在没有反对时在总线上广播该事实并成为桥接器。或者，另一种安排也是可能的，即预先提供一个管理整个网络的节点，因此该节点指定一个选为桥接器的节点并命令该指定节点成为桥接器。
为了识别上述部分(1)，使用的下面方法，例如一种监视业务量以识别流过网络分组的信源和目的地的方法；一种查询试图在其间建立连接的节点的方法；和使得试图在其间建立连接的节点通知事实的方法。另外，试图传送大量数据的节点可以识别根据网络拓扑用作桥接器的节点，然后命令所识别节点将其内部连接切换到桥接器连接状态。
(b)避免总线限制①避免对节点数的限制图8A和8B是解释如何避免网络中对节点数的限制，在该网络中图1或图3所示的自动转发器/桥接器切换设备用作节点。图8A表示63个节点100-162已经连接到总线而第64个节点163正在连接到总线的情况，图8B表示第64个节点连接到总线之后的情况。这里，假设各个节点的内部连接都处于转发器连接状态。
如图8A所示，63个节点(即节点100-162)连接到总线。在这种情况下，当第64个节点163连接到总线时，超过了IEEE1394总线的总线限制。换句话说，关于IEEE1394总线，可连接到单个总线的最多节点数规定为“63”。这种不顾总线限制的额外连接第64个节点163将导致整个总线的操作停止。
在本发明的实施例中，当第64个节点163连接到总线时，总线被分成两个部分以避免总线限制。图8B表示了作为例子的一种情况，其中节点132是桥接器而总线被分成具有与其连接的节点100-131的总线#1和具有与其连接的节点133-163的总线#2。下面将解释将节点132用作桥接器的方法。
②避免分段数的限制图9A和9B是解释如何避免网络中对分段数的限制，其中该网络中图1或图3所示的自动转发器/桥接器切换设备用作节点。图9A表示了网络包含节点100-116的十六个分段和第17个分段正连接到网络的情况，和图9B表示第17个分段节点与其连接后网络的情况。这里，假设各个节点的内部连接都处于转发器连接状态。
如图9A所示，节点100-116经IEEE1394总线电缆连接以形成16个分段的连接配置。在这种情况之下，当节点117连接节点116时，分段数变成“17”，因此超过了IEEE1394总线的推荐值“16”。因此，在本发明的实施例中，当第17个分段节点117连接到节点116时，总线被分成两个分段以避免对分段数的限制。图9B表示作为例子的情况，其中节点109用作桥接器和总线被分成节点100-109的分段和节点109-117的分段。后面将解释如何将节点109用作桥接器。
(c)避免环路连接图10是解释环路连接的图。当如图所示节点106连接到具有节点100-106的网络中的节点102时，节点102、103、104和106形成环路。对于IEEE1394总线，当在网络建立环路时，网络的功能停止。因此，在本发明的实施例中，如图10所示的情况，即使节点102连接到IEEE1394总线电缆，通过将节点106的内部连接设置为适当的连接状态也就可以避免形成环路。后面将详细说明。
(d)如何避免总线限制图11A-11D是解释如何避免总线限制的图(对于节点数和分段数都存在这种问题)。
在解释如何避免总线限制之前，将解释端口。通常，在IEEE1394总线中，相应于电缆插入连接器的装置逻辑上称为“端口”。一个电缆插入一个“端口”，该端口以1∶1的比例与在电缆另一端提供的另一个“端口”连接。转发器和桥接器都具有多个“端口”。
同时，存在一种所谓的由桥接器结构划分的“入口”。“入口”是属于比“端口”更高级层的观念。一个“入口”具有一个或多个“端口”。一个“入口”连接到一个总线。一个“入口”内的“端口”充当转发器。如果必要的话，“入口”通过桥接器结构连接到另一个“入口”。即，人们认为叫做“转发器”的设备只有一个“入口”，具有通过桥接器结构连接的多个“入口”的设备是“桥接器”。
“端口”和“入口”应当从本质上彼此区分。这是因为在现有的网络设备中，层是静态的并且依照层来理解事物。
然而，在本实施例中，成为另一种情况。本实施例的主要目的是实现转发器和桥接器之间的自由切换，即可以自由改变该设备所属的网络层。这意味着在本实施例中不能独立处理本应独立讨论的层。
在本实施例中，“端口”和“入口”具有下面的关系。正如其原始含意所表示的，“端口”是单个电缆所连接的出口。一个或更多“端口”形成“转发器连接”的组，该组成为单个“入口”。一个“入口”和另一个“入口”彼此通过桥接器结构“桥接器连接”。即，在本实施例中，“端口”不变化，但“入口”根据其内部连接状态随时变化。
下面将解释具有两个端口的设备，并只涉及端口。将省略对入口的解释以避免复杂的说明，但可以参照下面的解释确定入口的状态。更具体地，每次“桥接器连接”发生或消失时，入口的状态都变化，。
图11A表示节点“A”连接到总线#1而节点“B”连接到总线#2的情况。即，节点“A”和“B”连接到不同的总线。不言而喻，总线#1和#2都满足总线限制。每个节点“A”和“B”都是图1所示的自动转发器/桥接器切换设备。在节点“A”和“B”中，图中省略了其高级层处理单元等。重要的是端口没有连接到另一节点的节点应当预先设置为非连接状态。相应地，在节点“A”和“B”中，端口间的连接处于非连接状态。
图11B表示了紧接图11A所示情况中连接节点“A”和“B”之后的情况。由于连接，在端口A2和B2之间建立新的总线#3。节点“A”和“B”经总线#3交换关于网络拓扑等的信息，并判断总线#1和#2间的连接是否超过总线限制。
当判断没有超过总线限制时，如图11C所示，节点“A”的端口A1和A2设置为处于转发器连接状态而节点“B”的端口B1和B2设置为处于转发器连接状态。结果，在总线#1、#2和#3同时发生总线复位以形成作为整体的总线#4。
另一方面，当判断超过总线限制时，如图11D所示，节点“A”的端口A1和A2设置为处于桥接器连接状态而节点“B”的端口B1和B2设置为处于转发器连接状态。结果总线#1、#2和#3同时发生总线复位，因此总线#2和#3形成单个总线#4。在这种情况下，在节点“A”和“B”中可以相反地设置桥接器连接状态和转发器连接状态。
图12A-12D是其它解释如何避免总线限制的图。在这种情况下，节点“A”是图1所示的自动转发器/桥接器切换设备，而节点“B”是普通的节点(转发器)。其它部分与图11A-11D所示的大致相同。
图12B表示了紧接图12A所示情况中连接节点“A”和“B”之后的情况。该连接使总线#2发生总线复位，结果端口A2又形成总线#2。节点“A”和“B”(或总线#2的适当节点)经总线#2交换关于网络拓扑等等的信息，并判断总线#1和#2间的连接是否超过节点数限制、分段数限制和环路数限制。
当判断没有超过节点数限制时，如图12C所示，节点“A”的端口A1和A2设置为转发器连接状态。结果，在总线#1和#2同时发生总线复位，因此形成作为整体的单个总线#3。
另一方面，当判断超过节点数限制时，如图12D所示，节点“A”的端口A1和A2设置为处于桥接器连接状态。
(e)如何避免环路连接将参照图11A-11D和12A-12D解释避免环路连接的方法。
图11A表示节点“A”连接到总线#1和节点“B”连接到总线#2的情况。换句话说，节点“A”和“B”连接到不同的总线，因此理所当然的没有形成任何环路。每个节点“A”和“B”都是图1所示的自动转发器/桥接器切换设备。重要的是其端口没有连接到另一节点的节点应当预先设置为非连接状态。相应地，在节点“A”和“B”，端口设置为处于非连接状态。
图11B表示紧接在图11A所示的情况中连接节点“A”和“B”之后的情况。该连接在端口A2和B2之间形成新的总线#3。节点“A”和“B”经总线#3交换信息以判断总线#1和#2是相同还是不同。该判断方法将在后面解释。
当判断两条总线相同时，节点继续等待。当判断两条总线不同或者当两条总线在等待之后变得不同时，节点“A”的端口A1和A2设置为处于转发器连接状态或桥接器连接状态而节点“B”的端口B1和B2设置为处于转发器连接状态或桥接器连接状态。当它们都处于转发器连接状态时，在总线#1、#2和#3同时发生总线复位以形成如图11C所示的作为整体的总线#4。此时，根据情况来确定节点“A”和“B”的内部是设置为桥接器连接状态还是设置为转发器连接状态。
图12A表示节点“A”连接到总线#1和节点“B”连接到总线#2的情况。换句话说，节点“A”和“B”连接到不同的总线，因此理所当然的不会形成任何环路。节点“A”是图1所示的自动转发器/桥接器切换设备，而节点“B”是普通的节点(转发器)。重要的是节点A的内部应当预先设置为非连接状态。
图12B表示了紧接图12A所示情况中连接节点“A”和“B”之后的情况。该连接使总线#2发生总线复位，结果端口A2又形成总线#2。节点“A”和“B”(或总线#2的适当节点)经总线#2交换信息以判断总线#1和#2是相同还是不同。该判断方法将在后面解释。
当判断两条总线相同时，节点继续等待。当判断两条总线不同或者当两条总线在等待之后变得不同时，节点“A”的端口A1和A2设置为处于转发器连接状态或桥接器连接状态。当它们都处于转发器连接状态时，在总线#1、#2和#3同时发生总线复位以形成如图12C所示的作为整体的单个总线#3。此时，根据情况来确定节点“A”和“B”的内部是设置为桥接器连接状态还是设置为转发器连接状态。
下面将解释在图11B或图12B情况下如何判断总线#1和#2是相同还是不同。
节点“A”经总线#3得到总线#2的总线ID，接着比较得到的总线ID和总线#1的总线ID。如果两个总线ID不同，则总线#1和#2不同。如果两个总线ID相同，则总线#1和#2相同。
节点“A”得到端口B2的节点ID，如果在总线#1上有端口B2的节点ID，则总线#1和#2相同。
节点“A”得到关于总线#2拓扑结构的信息，接着比较得到的总线#2的拓扑结构和总线#1的拓扑结构。如果两个拓扑结构不同，则总线#1和#2不同。另一方面，如果两个拓扑结构相同，则总线#1和#2相同。
可以通过上述的三个方法判断两条总线不同，但是不能判断两条总线相同。结果，下面六个方法(ⅰ)到(ⅵ)的一个或多个用于判断两条总线是否相同。
(ⅰ)当总线#1和#2的总线ID相同时，从端口A1将分组发送到与端口B2相同的地址。当能在端口B2收到分组时，总线#1和#2相同。
(ⅱ)当总线#1和#2的总线ID相同时，从端口A1向总线#1广播识别帧。当能在端口B2收到识别帧时，总线#1和#2相同。
(ⅲ)比较在端口A1和B2同时收到的帧。当在两个端口收到相同的帧时，总线#1和#2相同。
(ⅳ)查询节点“B”唯一的ID。从端口A1向与端口B2相同地址查询唯一的ID。当两个唯一的ID相同时，总线#1和#2相同。
(ⅴ)安装管理整个网络的服务器，并对服务器进行查询。当服务器同时收到来自端口A1和B2的查询时，总线#1和#2相同。
(ⅵ)一个合适的节点(例如，循环主)预先确定为确认目标。在该循环主为确认目标的情况下，检查总线#1的循环主和总线#2的循环主是否相同。当两个循环主相同时，总线#1和#2相同。
(f)冗余度图13A-13E是解释冗余度的图。在图13A-13E中，标记“○”表示节点，该节点是图1或图3所示的自动转发器/桥接器切换设备。图13A表示每个节点经IEEE1394总线物理连接。在图13B中，用一半阴影表示的节点意味着其内部设置为非连接状态。相应地，在图13A所示的网络中，物理地形成环路，但没有电形成环路因为网络具有图13C所示的连接配置。
如图13C所示，现在假设在中心节点出现故障并且该中心节点与其它节点电隔离。在这种情况下，如图13D所示，网络被电分成三个部分，因此彼此之间不可能通信。
相应地，在本发明的实施例中，设置为非连接状态的节点切换为转发器连接状态以例如使网络处于图13E所示的状态。由此，所有的节点都被电连接，因为彼此之间可以进行通信。然而，此时，当图13中由一半阴影表示的三个节点同时连接时，就形成环路。为了避免发生这种情况，变换这些节点变到转发器连接状态的切换时间。切换时间变换方法包括利用随机数的方法、预先确定变换时间顺序的方法、和根据节点ID确定其优先级顺序的方法。当变换三个节点的切换时间时，可以避免连接到最后连接的节点，因为已经执行了上述的环路连接避免方法。另外，可以在节点发生故障时预先确定哪些节点连接和哪些节点没有连接。可以利用在自识别过程中得到的拓扑结构信息实现该确定。
图14A-14C时表示当节点发生故障时具有冗余度的网络的可示范性操作的图。
在图14A中，节点“A”的端口A1和节点“B”的端口B2连接到总线#1，而节点“C”的两个端口连接到总线#1。另外，节点“A”和“B”彼此物理连接，但其内部设置为非连接状态。
在这种情况下，当节点“C”出现故障时，发生总线复位，如图14B所示，结果端口A1连接的总线变成#1而端口B2连接的总线变成#2。节点“A”和“B”经总线#3交换信息以判断总线#1和#2是相同还是不同。该判断方法已在上面解释过了。
当判断总线#1和#2相同时，节点继续等待。当判断两条总线#1和#2不同时，节点“A”和“B”的内部连接状态变换到如图14C所示的转发器连接状态。由此，所有的节点都连接到相同的总线#4，结果在出现故障的情况下也能实现所有节点之间的通信。
正如上面所解释的，根据本发明，有可能将总线间的的连接切换为转发器连接状态或非连接状态。因此，可以提供具有极佳效果的总线连接切换设备，因此，当节点连接到总线时，该节点可以充当转发器或叶节点。
另外，根据本发明，有可能将总线间的的连接切换为转发器连接状态或桥接器连接状态。因此，可以提供具有极佳效果的总线连接切换设备，因此，当节点连接到总线时，该节点可以充当转发器或桥接器。
另外，根据本发明，有可能将总线间的的连接切换为转发器连接状态、桥接器连接状态或非连接状态。因此，可以提供具有极佳效果的总线连接切换设备，因此，当节点连接到总线时，该节点可以充当转发器、桥接器或叶节点。
根据本发明，监视网络拓扑和总线业务量以根据监视结果执行上述的切换操作。因此，可以提供具有极佳效果的总线连接切换设备，通过判断关于网络、业务量、连接状态、节点端口状态、网络拓扑等的传输延迟条件，该设备能自动用作转发器、桥接器或叶节点。
权利要求
1．一种总线连接切换设备，包括多个总线连接单元；和用于将所述总线连接单元切换为转发器连接状态或非连接状态的切换装置。
2．如权利要求1所述的总线连接切换设备，其中当所述总线连接单元连到所述总线时，所述切换装置监视网络拓扑和总线的业务量，接着根据监视情况进行所述切换操作。
3．如权利要求1所述的总线连接切换设备，其中当至少一个所述总线连接单元没有连到总线时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述非连接状态。
4．如权利要求3所述的总线连接切换设备，其中当一个总线连接单元新连到所述总线时，所述切换装置检查所述要连接总线的状态；当判断已经连接另一个总线连接单元而不是所述总线连接单元的已经连接的总线与所述总线相同时，所述切换装置使所述总线连接单元保持所述非连接状态；和当判断所述已经连接的总线与所述总线不同时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态。
5．一种总线连接切换设备，包括多个总线连接单元；和用于将所述总线连接单元切换为转发器连接状态或桥接器连接状态的切换装置。
6．如权利要求5所述的总线连接切换设备，其中当所述总线连接单元连到所述总线时，所述切换装置监视网络拓扑和总线的业务量，接着根据监视情况进行所述切换操作。
7．如权利要求5所述的总线连接切换设备，其中当一个总线连接单元新连到所述总线时，所述切换装置检查所述要连接总线的状态；当判断超过所述总线的总线限制时，所述切换装置使所述总线连接单元切换到所述桥接器连接状态；和当判断没有超过所述总线的总线限制时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态。
8．一种总线连接切换设备，包括多个总线连接单元；和用于将所述总线连接单元切换为转发器连接状态、桥接器连接状态或非连接状态的切换装置。
9．如权利要求8所述的总线连接切换设备，其中当所述总线连接单元连到所述总线时，所述切换装置监视网络拓扑和总线的业务量，接着根据监视情况进行所述切换操作。
10．如权利要求8所述的总线连接切换设备，其中当至少一个所述总线连接单元没有连到总线时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述非连接状态。
11．如权利要求10所述的总线连接切换设备，其中当一个总线连接单元新连到所述总线时，所述切换装置检查所述要连接总线的状态；当判断超过所述总线的总线限制时，所述切换装置使所述总线连接单元切换到所述桥接器连接状态；和当判断没有超过所述总线的总线限制时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态。
12．如权利要求10所述的总线连接切换设备，其中当一个总线连接单元新连到所述总线时，所述切换装置检查所述要连接总线的状态；当判断已经连接另一个总线连接单元而不是所述总线连接单元的已经连接的总线与所述总线相同时，所述切换装置使所述总线连接单元保持所述非连接状态；和当判断所述已经连接的总线与所述总线不同时，所述切换装置将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述桥接器连接状态。
13．一种网络系统，包括如权利要求2、6或9所述的总线连接切换设备。
14．如权利要求13所述的网络系统，其中所述总线连接切换设备将所述总线连接单元设置为所述桥接器连接状态，以使进行相对较大传输的部分形成另一条总线。
15．如权利要求13所述的网络系统，其中所述总线连接切换设备将所述总线连接单元设置为所述桥接器连接状态，以使具有相对较低数据传输速率的部分形成另一条总线。
16．如权利要求13所述的网络系统，其中所述总线连接切换设备将所述总线连接单元设置为所述桥接器连接状态，以使在较远距离连接的部分形成另一条总线。
17．如权利要求3所述的总线连接切换设备，其中所述总线连接切换设备连接到第一总线连接切换设备或第二总线连接切换设备，所述第一总线连接切换设备包括多个第一总线连接单元和用于将所述第一总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述非连接状态的第一切换装置，而所述第二总线连接切换设备包括多个第二总线连接单元和用于将所述第二总线连接单元切换到所述转发器连接状态、所述桥接器连接状态或所述非连接状态的第二切换装置；所述总线连接切换设备的所述切换装置，当其中一个其自己的总线连接单元新连到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；根据网络拓扑和所述总线的业务量发出命令以便将所述第一或第二总线连接切换设备的处于最佳置所述第一或第二总线连接单元切换为所述非连接状态，并在判断已经连接其自己的总线连接单元而不是所述其自己的这个总线连接单元的总线与所述要连接的总线相同时，将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态；和当判断两条总线不相同时，将其自己的总线连接单元切换到所述转发器连接状态。
18．如权利要求10所述的总线连接切换设备，其中所述总线连接切换设备连接到另一个第一总线连接切换设备或另一个第二总线连接切换设备，所述第一总线连接切换设备包括多个第一总线连接单元和用于将所述第一总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述非连接状态的第一切换装置，而所述第二总线连接切换设备包括多个第二总线连接单元和用于将所述第二总线连接单元切换到所述转发器连接状态、所述桥接器连接状态或所述非连接状态的第二切换装置；所述总线连接切换设备的所述切换装置，当其中一个其自己的总线连接单元新连到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；根据网络拓扑和所述总线的业务量发出命令以便将所述第一或第二总线连接切换设备的处于最佳位置的所述第一或第二总线连接单元切换为所述非连接状态，并在判断已经连接其自己的总线连接单元而不是所述其自己的这个总线连接单元的总线与所述要连接的总线相同时，将所述总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述桥接器连接状态；和当判断两条总线不相同时，将其自己的总线连接单元切换到所述转发器连接状态。
19．如权利要求4所述的总线连接切换设备，其中所述总线连接切换设备连接到另一个第一总线连接切换设备或另一个第二总线连接切换设备，所述第一总线连接切换设备包括多个第一总线连接单元和用于将所述第一总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述非连接状态的第一切换装置，而所述第二总线连接切换设备包括多个第二总线连接单元和用于将所述第二总线连接单元切换到所述转发器连接状态、所述桥接器连接状态或所述非连接状态的第二切换装置；当判断已经连接其自己的总线连接单元而不是所述其自己的这个总线连接单元的总线与所述要连接的总线相同时，所述总线连接切换设备的所述切换装置将所述第一或第二总线连接切换设备的所述第一或第二总线连接单元间的连接切换为所述切换器连接状态，以使所述第一或第二总线连接切换设备的所述第一或第二总线连接单元保持在所述非连接状态，接着判断两条总线不相同。
20．如权利要求12所述的总线连接切换设备，其中所述总线连接切换设备连接到另一个第一总线连接切换设备或另一个第二总线连接切换设备，所述第一总线连接切换设备包括多个第一总线连接单元和用于将所述第一总线连接单元切换到所述转发器连接状态或所述非连接状态的第一切换装置，而所述第二总线连接切换设备包括多个第二总线连接单元和用于将所述第二总线连接单元切换到所述转发器连接状态、所述桥接器连接状态或所述非连接状态的第二切换装置；当判断已经连接其自己的总线连接单元而不是所述其自己的这个总线连接单元的总线与所述要连接的总线相同时，所述总线连接切换设备的所述切换装置将所述第一或第二总线连接切换设备的所述第一或第二总线连接单元间的连接切换为所述切换器连接状态或所述桥接器连接状态，以使所述第一或第二总线连接切换设备的所述第一或第二总线连接单元保持在所述非连接状态，接着判断两条总线不相同。
21．一种用于网络系统的节点，该网络系统包括多个如权利要求1、5或8所述的总线连接切换设备，其中所述节点监视所述网络系统的拓扑结构和业务量，并根据监视结果向所述总线连接切换设备发出切换命令。
22．一种网络连接切换方法，包括以下步骤在如权利要求3所述的总线连接切换设备的其中一个所述总线连接单元连接到具有如权利要求21所述节点的网络系统的另一条总线的情况下，当所述总线切换设备的另一个总线连接单元连接到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；当判断连接到所述这个总线连接单元的所述总线与所述总线相同时，如权利要求3所述的总线连接切换设备将判断结果通知给如权利要求21所述的节点；和当判断两条总线不相同时，将如权利要求3所述的总线连接切换设备的所述总线连接单元切换为所述切换器连接状态。
23．一种网络连接切换方法，包括以下步骤在如权利要求10所述的总线连接切换设备的其中一个所述总线连接单元连接到具有如权利要求21所述节点的网络系统的另一条总线的情况下，当所述总线切换设备的另一个总线连接单元连接到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；当判断连接到所述这个总线连接单元的所述总线与所述总线相同时，如权利要求10所述的总线连接切换设备将判断结果通知给如权利要求21所述的节点；和当判断两条总线不相同时，将如权利要求10所述的总线连接切换设备的所述总线连接单元切换为所述切换器连接状态或所述桥接器连接状态。
24．一种网络连接切换方法，包括以下步骤在如权利要求3所述的总线连接切换设备的其中一个所述总线连接单元连接到具有如权利要求21所述节点的网络系统的另一条总线的情况下，当所述总线切换设备的另一个总线连接单元连接到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；当判断连接到所述这个总线连接单元的所述总线与所述总线相同时，如权利要求3所述的总线连接切换设备将判断结果通知给如权利要求21所述的节点；和当判断两条总线不相同时，将如权利要求3所述的总线连接切换设备的所述总线连接单元切换为所述切换器连接状态。
25．一种网络连接切换方法，包括以下步骤在如权利要求10所述的总线连接切换设备的其中一个所述总线连接单元连接到具有如权利要求21所述节点的网络系统的另一条总线的情况下，当所述总线切换设备的另一个总线连接单元连接到所述总线时，检查所述要连接总线的状态；当判断连接到所述这个总线连接单元的所述总线与所述总线相同时，如权利要求10所述的总线连接切换设备将判断结果通知给如权利要求21所述的节点；和当判断两条总线不相同时，将如权利要求10所述的总线连接切换设备的所述总线连接单元切换为所述切换器连接状态或所述桥接器连接状态。
26．一种网络系统，包括如权利要求3、4、10或20所述的总线连接切换设备；和如权利要求21所述的节点，其中在所述总线连接单元之间物理地形成环路，以使所述网络具有冗余度。
全文摘要
自动转发器/桥接器切换设备包括:都连接到IEEE1394总线的端口/入口单元;分别连接到端口/入口单元的物理层处理单元;分别连接到物理层处理单元的链路层处理单元;连接到链路层处理单元的高级层处理单元。该自动转发器/桥接器切换设备还包括:连接在物理层处理单元之间的具有开关的转发器结构;连接在链路层处理单元之间的具有开关的桥接器结构;和用于对转发器结构和桥接器结构的开关进行开关控制的控制器。
文档编号H04L12/46GK1285671SQ0011874
公开日2001年2月28日 申请日期2000年6月23日 优先权日1999年8月24日
发明者佐佐木雄飛, 篠原利章, 都築健吾 申请人:松下电器产业株式会社