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CN102761463A - 网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法 - Google Patents

网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法 Download PDF

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CN102761463A
CN102761463A CN2011101106118A CN201110110611A CN102761463A CN 102761463 A CN102761463 A CN 102761463A CN 2011101106118 A CN2011101106118 A CN 2011101106118A CN 201110110611 A CN201110110611 A CN 201110110611A CN 102761463 A CN102761463 A CN 102761463A
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CN
China
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network equipment
network
bridge
local area
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Prior art date
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CN2011101106118A
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王钲鑫
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

一种网络设备，包括发送模块、判断模块及重建模块。发送模块在网路设备连接到局域网后，向局域网中的每一个其他网络设备发送广播封包，并从每一个其他网络设备接收到响应封包。判断模块根据所接收到的响应封包判断网络设备是否为根网桥。重建模块在网络设备为根网桥时，计算网络设备在连接到局域网后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，并选择从网络设备到其他各个网络设备中的功率消耗值的总和最小的路径，同时根据所选择的最小的路径重新生成生成树。本发明还提供一种网络设备在局域网内实现节能省电的方法。本发明所提供的网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法通过选择功耗最小的路径进行通信，可以达到节能省电的目的。

Description

网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法
技术领域
本发明涉及网络设备，尤其涉及网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法。
背景技术
目前，节能环保是当今世界的主题，越来越多的网络产品的设计开始向节能省电的领域靠拢，这只是单个设备的节能省电设计，然而，由多个网络设备所组成的局域网(Local Area Network，LAN)内怎样做到节能省电却很少有人关注。
因此，如何在由多个网络设备所组成的局域网内做到节能省电是当前业界急需改进的目标。
发明内容
有鉴于此，需要提供一种网络设备，以实现节能省电。
还需要提供一种网络设备在局域网内实现节能省电的方法，以实现节能省电。
本发明实施方式的网络设备，与其他多个网络设备共同组成一局域网，所述网络设备包括发送模块、判断模块及重建模块。发送模块在所述网路设备连接到所述局域网后，向所述局域网中的每一个其他网络设备发送广播封包，并从所述每一个其他网络设备接收响应封包，其中，所述广播封包包括所述网络设备的网桥标示符，所述响应封包包括发送所述响应封包的其他网络设备的网桥标示符。判断模块根据从所述每一个其他网络设备所接收到的所述响应封包判断所述网络设备的网桥标示符是否均小于所述其他网络设备的网桥标示符。重建模块在所述网络设备的网桥标示符均小于所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备为根网桥，计算所述网络设备在连接到所述局域网后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，并选择从所述网络设备到其他各个网络设备中的所述功率消耗值的总和最小的路径，同时根据所选择的所述最小的路径重新生成生成树，以达到节能省电的目的。
优选的，所述网桥标示符由优先级与介质访问控制地址两个部分组成。
优选的，所述网络设备还包括查找模块，用于在所述网络设备的网桥标示符大于至少一个所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备不是根网桥。
优选的，所述查找模块还用于在判定所述网络设备不是根网桥时，计算所述网络设备与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，找出从根网桥到所述网络设备的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。
本发明实施方式的网络设备在局域网内实现节能省电的方法，所述局域网内已包括多个其他网络设备，所述方法包括以下步骤：网络设备在连接到所述局域网后，向所述局域网中的每一个其他网络设备发送广播封包，并从所述每一个其他网络设备接收到响应封包，其中，所述广播封包包括所述网络设备的网桥标示符，所述响应封包包括发送所述响应封包的其他网络设备的网桥标示符；根据从所述每一个其他网络设备所接收到的所述响应封包判断所述网络设备的网桥标示符是否均小于所述其他网络设备的网桥标示符；在所述网络设备的网桥标示符均小于所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备为根网桥，并计算所述网络设备在连接到所述局域网后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值；选择从所述网络设备到其他各个网络设备中的所述功率消耗值的总和最小的路径；及根据所选择的所述最小的路径重新生成生成树，以达到节能省电的目的。
优选的，所述网桥标示符由优先级与介质访问控制地址两个部分组成。
优选的，所述方法还包括在所述网络设备的网桥标示符大于至少一个所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备不是根网桥。
优选的，所述方法还包括在判定所述网络设备不是根网桥时，计算所述网络设备与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，找出从根网桥到所述网络设备的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。
本发明实施方式所提供的网络设备及其在局域网内实现节能省电的方法，根据判断在局域网内新增的网络设备是否为根网桥，并在新增的网络设备为根网桥时，重新生成生成树，并根据生成树所示的传输路径以最小的功率消耗值来传送对应的封包，进而达到节能省电的目的。
附图说明
图1为本发明一实施方式中网络设备A的应用环境示意图。
图2为本发明一实施方式中网络设备A的结构示意图。
图3为本发明一实施方式中重建模块重新生成生成树的流程示意图。
图4为本发明一实施方式中在局域网内实现节能省电的方法流程图。
主要元件符号说明
局域网                10
网络设备              A、B、C、D、
                      E、F、G
发送模块              100
判断模块              102
重建模块              104
计算模块              1042
选择模块              1044
查找模块              106
处理器                108
存储媒介              110
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，所示为本发明一实施方式中网络设备A的应用环境示意图。在本实施方式中，网络设备A与其他网络设备B、C、D、E、F、G一起组成局域网(Local Area Network，LAN)10，网络设备A、B、C、D、E、F、G之间的通信既可以是有线通信，也可以是无线通信，其中每一种网络设备可以分别是网关、交换机、路由器等。在本实施方式中，有的网络设备标记为虚线框，有的网络设备标记为实线框，其中标记为虚线框的网络设备表示该网络设备支持以太网节能省电(Energy Efficient Ethernet，EEE)功能，例如网络设备A、D、E、G，标记为实线框的网络设备表示该网络设备不支持EEE功能，例如网络设备B、C、F。
请参阅图2，所示为本发明一实施方式中网络设备A的结构示意图。在本实施方式中，其他网络设备B、C、D、E、F、G的结构与网络设备A的结构相同或相近似，在此以网络设备A的结构进行详细说明。
网络设备A包括发送模块100、判断模块102、重建模块104、查找模块106、处理器108及存储媒介110，重建模块104包括计算模块1042、选择模块1044。其中，模块100～106为存储于存储媒介110中的可执行程序，处理器108执行这些可执行程序，以实现其各自功能。
发送模块100在网路设备A连接进入局域网10后，首先向该局域网10中的其他网络设备，如网络设备B、C、D、E、F、G，发送广播封包以通知有新设备，即网路设备A连接到局域网10，其中，广播封包包括网路设备A的网桥标示符以及该网路设备A是否支持EEE功能等信息。
在本实施方式中，网桥标示符由优先级与介质访问控制(Media AccessControl，MAC)地址两个部分组成，总共由64位二进制表示，其中，优先级由16位的二进制表示，一般由局域网10分配给该网内的每一个网络设备，介质访问控制地址由48位的二进制表示。为了书写的方便，网桥标示符通常书写成十六进制数，例如，若其中一个网络设备的网桥标示符为24-6C-90-FB-A6-33-64-98，则表明前段的24-6C为局域网10分配给该网络设备的优先级，后段的90-FB-A6-33-64-98为该举网络设备的介质访问控制地址。
在本实施方式中，局域网10内的每一个网络设备均支持生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)，其中，生成树协议的工作方式如同生成一棵“树”，“树”的根部称之为根网桥(Root Bridge)，局域网10为网内的每一个网络设备均分配一个优先级，优先级的数值越小代表对应的网络设备成为根网桥的可能性越大，当局域网10内有两个网络设备具有相同优先级时，就比较这两个网络设备的介质访问控制地址的大小。实际上，在网路设备A在没有连接到局域网10之前，该局域网10内部根据生成树协议生成了用于传送封包的原始生成树，以防止在传送封包时发生广播风暴现象，从而避免由于网络存在环路使得封包的传送在该环路内不断地循环以致耗尽网络资源。
一般而言，生成树由根网桥以及位于其他节点上的网络设备相连而成，封包的转发由该生成树所表示的发送路径进行发送。举例来说，在图1中，假如网络设备A为根网桥，当封包由网络设备A发送到网络设备E时，从图1中所示的生成树传输路径可以看出存在三条可选择的传输路径，即A-C-E、A-D-F-E及A-B-D-F-E。局域网10可以选择其中任意一条传输路径将封包由网络设备A发送到网络设备E，而且后续所有由网络设备A发送到网络设备E的封包都将按所选择的传输路径进行传送。只有当局域网10内的拓扑结构发生改变时，例如有新的网络设备加入局域网10，局域网10内的生成树才需要重新生成，否则不变。
在本实施方式中，发送模块100向局域网10中的其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G发送广播封包，然后从每一个其他网络设备接收到响应封包，其中响应封包包括发送该响应封包的其他网络设备的网桥标示符。
判断模块102根据从每一个其他网络设备所接收到的响应封包判断网络设备A的网桥标示符是否均小于其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G的网桥标示符。在本实施方式中，由于每一个响应封包均包括发送该响应封包的网络设备的网桥标示符，因此，判断模块102将所接收到的局域网10内的各个其他网络设备的网桥标示符与网络设备A的网桥标示符进行对比，也就是比较用64位二进制表示的网桥标示符的大小。
重建模块104在网络设备A的网桥标示符均小于其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G的网桥标示符时，判定网络设备A为根网桥。在本实施方式中，由于在生成树协议的规定下，当新加入局域网10的网络设备A为根网桥时，局域网10内的生成树需要重新生成。
在本实施方式中，重新生成生成树的详细做法如图3所示。
请参阅图3，所示为本发明一实施方式中重建模块104重新生成生成树的流程示意图。如图3所示，(a)为局域网10在加入了网络设备A后的拓扑图，(b)为经过计算与调整之后重新生成的生成树的示意图。
在本实施方式中，重建模块104包括计算模块1042与选择模块1044。
计算模块1042计算在网络设备A加入局域网10后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值。在本实施方式中，网络设备A可以通过不同类型的端口(Port)与相邻的其他网络设备相连，例如RJ-45端口、BNC端口、AUI端口、光纤端口等。每一种端口发送封包的速率不同，例如10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等，两个网络设备之间的功率消耗值等于两个网络设备之间发送封包的速率值乘以预设的比例值。其中，当两个网络设备都支持EEE功能时，预设的比例值为50％，以及当存在两个网络设备之一不支持EEE功能时，预设的比例值为100％。
如图3中(a)所示，网络设备A与网络设备B、C、D相邻，若网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间发送封包的速率分别为100Mbps、10Gbps、100Mbps，则根据上述功率消耗值的计算公式可以计算出网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间的功率消耗值分别为100、10000、50。为了使数值方便运算，在本实施方式中规定100Mbps＝3，1Gbps＝6，10Gbps＝9，这样网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间的功率消耗值可以分别简化为3、9、1.5。在其他的实施方式中，为了使数值方便运算，可以设定为其他的简化数值。在本实施方式中，其他网络设备，如网络设备B、C、D、E、F、G与各自相邻的网络设备之间的功率消耗值的计算以此类推，并最后形成如图3中(a)所示。
选择模块1044选择从网络设备A出发到其他各个网络设备中的功率消耗值的总和最小的路径，并根据所选择的功率消耗值的总和最小的路径重新生成生成树。举例来说，从网络设备A出发到网络设备B的传输路径包括3条，分别是A-B、A-D-B及A-C-E-F-D-B，从图3中(a)所示可以看出这3条传输路径中功率消耗值的总和分别是3，1.5+3＝4.5，9+6+3+6+3＝27，很显然，传输路径为A-B的功率消耗值的总和最小，因此，从网络设备A出发到网络设备B的多条传输路径中选择路径为A-B。从网络设备A出发到其他网络设备的传输路径的选择以此方法类推，并最后形成如图3中(b)所示的重新生成的生成树的示意图。在重新生成的生成树示意图中，从网络设备A出发到每个网络设备只有唯一的一条传输路径，且该传输路径是功率消耗值的总和最小的路径，后续从网络设备A发送到其他各个网络设备的封包就按照图3中(b)所示重新生成的生成树进行转发，这样就大大降低了局域网10内部的电力消耗，达到节能省电的目的。
请重新参阅图2，查找模块106在网络设备A的网桥标示符大于至少一个其他网络设备的网桥标示符时，判定新加入局域网10的网络设备A不是根网桥时，由于网络设备A在没有加入局域网10之前，该局域网10存在原始的根网桥，这样一来，查找模块106则计算网络设备A与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，并找出从原始的根网桥到网络设备A的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。在本实施方式中，计算网络设备A与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值的方法于上述的计算方法相同，且寻找功率消耗值的总和最小的路径的方法亦与上述的方法相同。
请参阅图4，所示为本发明一实施方式中在局域网10内实现节能省电的方法流程图。在本实施方式中，该方法通过图2所示的各个模块来实现。
在步骤S400中，发送模块100在网路设备A连接进入局域网10后，首先向该局域网10中的其他网络设备，如网络设备B、C、D、E、F、G，发送广播封包以通知有新设备，即网路设备A连接到局域网10，其中，广播封包包括网路设备A的MAC地址以及该网路设备A是否支持EEE功能等信息。
在本实施方式中，局域网10内的每一个网络设备均支持生成树协议，其中，生成树协议的工作方式如同生成一棵“树”，“树”的根部称之为根网桥，局域网10为网内的每一个网络设备均分配一个优先级，优先级的数值越小代表对应的网络设备成为根网桥的可能性越大，当局域网10内有两个网络设备具有相同优先级时，就比较这两个网络设备的介质访问控制地址的大小。实际上，在网路设备A在没有连接到局域网10之前，该局域网10内部根据生成树协议生成了用于传送封包的原始生成树，以防止在传送封包时发生广播风暴现象，从而避免由于网络存在环路使得封包的传送在该环路内不断地循环以致耗尽网络资源。
一般而言，生成树由根网桥以及位于其他节点上的网络设备相连而成，封包的转发由该生成树所表示的发送路径进行发送。举例来说，在图1中，假如网络设备A为根网桥，当封包由网络设备A发送到网络设备E时，从图1中所示的生成树传输路径可以看出存在三条可选择的传输路径，即A-C-E、A-D-F-E及A-B-D-F-E。局域网10可以选择其中任意一条传输路径将封包由网络设备A发送到网络设备E，而且后续所有由网络设备A发送到网络设备E的封包都将按所选择的传输路径进行传送。只有当局域网10内的拓扑结构发生改变时，例如有新的网络设备加入局域网10，局域网10内的生成树才需要重新生成，否则不变。
在本实施方式中，发送模块100向局域网10中的其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G发送广播封包，然后从每一个其他网络设备接收到响应封包，其中响应封包包括发送该响应封包的其他网络设备的网桥标示符。
在步骤S402中，判断模块102根据从每一个其他网络设备所接收到的响应封包判断网络设备A的网桥标示符是否均小于其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G的网桥标示符。
在本实施方式中，由于每一个响应封包均包括发送该响应封包的网络设备的网桥标示符，因此，判断模块102将所接收到的局域网10内的各个其他网络设备的网桥标示符与网络设备A的网桥标示符进行对比，也就是比较用64位二进制表示的网桥标示符的大小。
若在网络设备A的网桥标示符均小于其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G的网桥标示符时，则在步骤S404中，重建模块104判定网络设备A为根网桥，同时，计算模块1042计算在网络设备A加入局域网10后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值。在本实施方式中，由于在生成树协议的规定下，当新加入局域网10的网络设备A为根网桥时，局域网10内的生成树需要重新生成，其中，重新生成生成树需要由重建模块104内的计算模块1042与选择模块1044共同完成。
在本实施方式中，网络设备A可以通过不同类型的端口(Port)与相邻的其他网络设备相连，例如RJ-45端口、BNC端口、AUI端口、光纤端口等。每一种端口发送封包的速率不同，例如10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等，两个网络设备之间的功率消耗值等于两个网络设备之间发送封包的速率值乘以预设的比例值。其中，当两个网络设备都支持EEE功能时，预设的比例值为50％，以及当存在两个网络设备之一不支持EEE功能时，预设的比例值为100％。如图3中(a)所示，网络设备A与网络设备B、C、D相邻，若网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间发送封包的速率分别为100Mbps、10Gbps、100Mbps，则根据上述功率消耗值的计算公式可以计算出网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间的功率消耗值分别为100、10000、50。为了使数值方便运算，在本实施方式中规定100Mbps＝3，1Gbps＝6，10Gbps＝9，这样网络设备A与其相邻的网络设备B、C、D之间的功率消耗值可以分别简化为3、9、1.5。在其他的实施方式中，为了使数值方便运算，可以设定为其他的简化数值。在本实施方式中，其他网络设备，如网络设备B、C、D、E、F、G与各自相邻的网络设备之间的功率消耗值的计算以此类推，并最后形成如图3中(a)所示。
在步骤S406中，选择模块1044选择从网络设备A出发到其他各个网络设备中的功率消耗值的总和最小的路径，并根据所选择的功率消耗值的总和最小的路径重新生成生成树。举例来说，从网络设备A出发到网络设备B的传输路径包括3条，分别是A-B、A-D-B及A-C-E-F-D-B，从图3中(a)所示可以看出这3条传输路径中功率消耗值的总和分别是3，1.5+3＝4.5，9+6+3+6+3＝27，很显然，传输路径为A-B的功率消耗值的总和最小，因此，从网络设备A出发到网络设备B的多条传输路径中选择路径为A-B。从网络设备A出发到其他网络设备的传输路径的选择以此方法类推，并最后形成如图3中(b)所示的重新生成的生成树的示意图，在重新生成的生成树示意图中，从网络设备A出发到每个网络设备只有唯一的一条传输路径，且该传输路径是功率消耗值的总和最小的路径，后续从网络设备A发送到其他各个网络设备的封包就按照图3中(b)所示重新生成的生成树进行转发，这样就大大降低了局域网10内部的电力消耗，达到节能省电的目的。
若网络设备A的网桥标示符大于至少一个其他网络设备，即网络设备B、C、D、E、F、G的网桥标示符时，则在步骤S408中，查找模块106判定网络设备A不是根网桥，由于网络设备A在没有加入局域网10之前，该局域网10存在原始的根网桥，这样一来，查找模块106则计算网络设备A与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，并找出从原始的根网桥到网络设备A的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。在本实施方式中，计算网络设备A与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值的方法于上述的计算方法相同，且寻找功率消耗值的总和最小的路径的方法亦与上述的方法相同。
本发明实施方式所提供的网络设备A及在局域网10内实现节能省电的方法，根据判断在局域网10内新增的网络设备A是否为根网桥，并在新增的网络设备A为根网桥时，重新生成生成树，并根据生成树所示的传输路径以最小的功率消耗值来传送对应的封包，进而达到节能省电的目的。

Claims (8)

1.一种网络设备，与其他多个网络设备共同组成一局域网，其特征在于，所述网络设备包括：
发送模块，用于在所述网路设备连接到所述局域网后，向所述局域网中的每一个其他网络设备发送广播封包，并从所述每一个其他网络设备接收响应封包，其中，所述广播封包包括所述网络设备的网桥标示符，所述响应封包包括发送所述响应封包的其他网络设备的网桥标示符；
判断模块，用于根据从所述每一个其他网络设备所接收到的所述响应封包判断所述网络设备的网桥标示符是否均小于所述其他网络设备的网桥标示符；及
重建模块，用于在所述网络设备的网桥标示符均小于所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备为根网桥，计算所述网络设备在连接到所述局域网后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，并选择从所述网络设备到其他各个网络设备中的所述功率消耗值的总和最小的路径，同时根据所选择的所述最小的路径重新生成生成树，以达到节能省电的目的。
2.如权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述网桥标示符由优先级与介质访问控制地址两个部分组成。
3.如权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述网络设备还包括查找模块，用于在所述网络设备的网桥标示符大于至少一个所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备不是根网桥。
4.如权利要求3所述的网络设备，其特征在于，所述查找模块还用于在判定所述网络设备不是根网桥时，计算所述网络设备与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，找出从所述根网桥到所述网络设备的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。
5.一种网络设备在局域网内实现节能省电的方法，所述局域网内已包括多个其他网络设备，其特征在于，所述方法包括：
网络设备在连接到所述局域网后，向所述局域网中的每一个其他网络设备发送广播封包，并从所述每一个其他网络设备接收到响应封包，其中，所述广播封包包括所述网络设备的网桥标示符，所述响应封包包括发送所述响应封包的其他网络设备的网桥标示符；
根据从所述每一个其他网络设备所接收到的所述响应封包判断所述网络设备的网桥标示符是否均小于所述其他网络设备的网桥标示符；
在所述网络设备的网桥标示符均小于所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备为根网桥，并计算所述网络设备在连接到所述局域网后与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值；
选择从所述网络设备到其他各个网络设备中的所述功率消耗值的总和最小的路径；及
根据所选择的所述最小的路径重新生成生成树，以达到节能省电的目的。
6.如权利要求5所述的网络设备在局域网内实现节能省电的方法，其特征在于，所述网桥标示符由优先级与介质访问控制地址两个部分组成。
7.如权利要求5所述的网络设备在局域网内实现节能省电的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述网络设备的网桥标示符大于至少一个所述其他网络设备的网桥标示符时，判定所述网络设备不是根网桥。
8.如权利要求7所述的网络设备在局域网内实现节能省电的方法，其特征在于，所述方法还包括在判定所述网络设备不是根网桥时，计算所述网络设备与其相邻的其他网络设备之间的功率消耗值，找出从所述根网桥到所述网络设备的多条传输路径中功率消耗值的总和最小的路径，并切断其他功率消耗值的总和不是最小的路径的连接以更新所述局域网内原始的生成树。
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