[发明专利]一种基于SpaceWire接口交叉备份的冗余容错系统

说明书

本发明公开了一种基于SpaceWire接口交叉备份的冗余容错系统。使用本发明能够在节点设备的双机之间建立桥接链路，利用桥接链路实现主、备机的对外冗余通道，与现有方案相比，该系统在消除链路接口单点故障模式的同时，可将对外链路数量减少1/2，节省了电缆网的成本，降低了系统集成的难度；同时，在热备份节点设备中，桥接链路可直接用于主备机的信息交互(譬如健康数据等)，增强了节点设备的自主管理能力。

技术领域

本发明涉及星载设备容错设计领域，具体涉及一种基于SpaceWire接口交叉备份的冗余容错系统。

背景技术

SpaceWire作为一种面向星载电子设备互联的高速串行标准，具有简单、可靠、灵活等特点，可实现节点设备点对点连接或基于路由器的网络连接，在国内外航天器任务中得到了大量应用。

星载SpaceWire节点设备和网络设计中，为了避免发生单点故障，普遍采用双机冗余备份的容错设计方案来提高可靠性，即在设备之间互联或设备连接路由器时，采用SpaceWire链路接口完全交叉备份的设计方案，具体参见文献“SpaceWire:Spacecraft onboard data-handling network”(Acta Astronautica,第66期2010年)和“星载SpaceWire网络备份容错协议设计”(计算机测量与控制第23卷第2期2015年)。在接口完全交叉备份设计中，每个SpaceWire节点设备的主机和备机分别提供2路SpaceWire链路接口，用于连接到另一端设备的主份和备份，节点设备与节点设备相连的拓扑如图1所示，节点设备与路由器相连的拓扑如图2所示，这种SpaceWire链路接口完全交叉备份方法可保证设备具有较高的可靠性，消除链路接口单点故障模式。

但这种设计方式在航天器SpaceWire网络应用中存在以下问题：

(1)电缆多，成本高，电缆网的重量负担和布线难度大，并且随着节点设备数量增加问题更加突出；

(2)占用了过多的路由器端口，而冗余链路大部分时间或者一直处于不工作的空闲状态，大大降低了网络系统的集成度和利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于SpaceWire接口交叉备份的冗余容错系统，能够避免由网络拓扑复杂造成卫星系统电缆数量多、实施难度大和研制成本高的问题。

一种基于SpaceWire接口交叉备份的冗余容错系统，所述系统包括多个SpaceWire接口节点；每个SpaceWire接口节点由结构相同的主机和备机构成，主机和备机均包括顺连的SpaceWire接口芯片、主功能模块和存储器；

所述存储器用于存储SpaceWire接口芯片在不同链路传输模式下工作的端口及逻辑地址信息，且主机和备机的存储器存储的信息相同；

所述主功能模块用于根据当前的链路传输模式，将相应的端口及逻辑地址信息传输至SpaceWire接口芯片；

每个SpaceWire接口芯片，包括至少一个外部SpaceWire链路接口以及至少一个内部SpaceWire链路接口；属于同一SpaceWire接口节点的内部SpaceWire链路接口互连；不同SpaceWire接口节点通过各自的外部SpaceWire链路接口对应连接，使两SpaceWire接口节点的主机之间、两SpaceWire接口节点的备机之间或两SpaceWire接口节点的主备机之间实现通信。

较佳地，所述系统包括两个SpaceWire接口节点。

较佳地，所述SpaceWire接口节点包括两个内部SpaceWire链路接口。

较佳地，所述系统采用路径寻址的通信方式或逻辑寻址的通信方式进行通信。

较佳地，所述系统包括多个SpaceWire接口节点和一个具有冗余功能的路由设备；