[发明专利]基于时间同步状态监控的时间触发以太网故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于机载网络通信技术领域，涉及一种通信链路故障诊断方法。

背景技术

机载网络通信系统是整个机载航电系统的关键部件，通信系统故障将导致传感器反馈数据或飞控计算机控制指令不能正确可靠传输，对飞行器安全及飞行任务的完成有着至关重要的影响。为了提高网络通信的可靠性，一般采用冗余备份的方法避免单一链路存在的可靠性等问题。考虑成本、资源利用率等多方面因素，时间触发以太网通信系统一般采用双余度的交换网结构避免设备的层层备份。然而，双余度通信系统一直面临的一个重要问题是如何有效地进行余度表决和故障诊断，即当两个通道存在不一致问题时，如何甄别正确与故障通道。如果处理不当，双余度通信系统不仅无法提高系统可靠性，还会导致系统故障和出错的概率增大，相比于单通道时的网络可靠性更差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种简单实用、易实现、可靠性高的故障诊断方法。

基于时间同步状态监控的时间触发以太网故障诊断方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)所述时间触发以太网执行时间同步算法，完成时间同步过程，形成全局统一的时间基准；

(2)在预先约定的时刻，所述时间触发以太网中所有端节点和交换机将其本地时间基准信息发送给相邻的交换机；

(3)所述时间触发以太网中所有交换机对接收到的时间基准信息进行延迟补偿和计算，执行时间同步状态判定过程，根据时间偏差大小判定各端口对应通信设备的时间同步状态是否正常；

(4)所述时间触发以太网中所有交换机将时间同步状态判定结果封装至状态反馈数据帧发送给各端口对应的端节点或交换机；

(5)所述时间触发以太网中所有端节点和交换机根据反馈结果执行通信链路运行状态判定过程，判断相关通信链路的运行状态是否正常。

进一步的，所述时间基准信息需在指定的时间窗口内到达其目的交换机，否则视为无效。

进一步的，所述时间偏差的计算依据是所述时间触发以太网通过时间同步过程建立的全局统一的时间基准。

进一步的，所述时间触发以太网中所有交换机对未收到正确时间基准信息的端口，直接判定其所对应通信设备的时间同步状态异常。

进一步的，所述状态反馈数据帧需在指定的时间窗口内到达各端口对应的端节点或交换机，否则视为无效。

进一步的，所述时间触发以太网中所有端节点和交换机对未收到状态反馈信息帧或收到异常状态反馈的情况，判定相关通信链路的运行状态异常，仅在收到正常状态反馈的情况时，判定相关通信链路的运行状态为正常。

本发明在时间信息的传递和反馈过程中，可有效验证相邻通信节点之间物理传输链路、双方的数据发送和接收模块等硬件部分是否正常，以及各通信节点的时间信息和软件部分的运行状态，具有简单实用、易实现、可靠性高等优点。另外，以时间触发以太网建立的全局统一的时间基准为判定依据，可为双余度通信系统提供正确的参考信息，用于解决两个通道状态不一致时无法有效判定故障通道的难题。

附图说明

图1：本发明的算法流程图。

图2：TTE系统示例。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明，此处所说明的方案只用来提供对本发明的进一步理解，为本申请的一部分，不构成对本发明方案的限定。

以图2所示原型系统为例，简述采用基于时间同步状态监控的故障诊断方法的实现过程。图2中每个节点有两个通信通道，分别连接两个不同的交换机设备，构成双余度通信链路。本发明所介绍的故障诊断方法可周期性执行，也可由一些条件触发执行，对于一个具体的诊断过程，其步骤如下：

①时间同步过程：时间触发以太网通过一定的时间同步方法，实现全局网络通信节点之间的时间同步，形成统一的时间基准。

②发送时间信息：在预先约定的时刻，端节点向其相邻交换机发送自身的本地时间基准信息，即端节点N1、N2和N3向交换机SW1和SW2发送时间信息，端节点N4和N5向交换机SW3和SW4发送时间信息；相邻交换机之间互相交换时间信息，即交换机SW1和SW2向交换机SW3和SW4发送时间信息，同时交换机SW3和SW4向交换机SW1和SW2发送时间信息。交换机有个指定的接收时间窗口，在接收窗口内到达的时间信息被认为是有效信息，可作为后续条件判定的数据，在接收时间窗口之外到达的时间信息均被丢弃。