[发明专利]一种带故障诊断与隔离功能的以太网集线器

说明书

本发明提供了一种带故障诊断与隔离功能的以太网集线器，属于机载网络通信技术领域。集线器可将网络通信系统由总线式拓扑变为星型拓扑，具有连接方便、可扩展性强等优点，减小了总线断路对整个通信系统的影响。但是，对于链路短路或节点乱发等故障，仍然会导致整个通信网络瘫痪。针对这一问题，本发明提出了一种故障诊断和隔离方案，采用以太网数据收发模块与每个节点单独通信的方式监控通信节点和链路的正常与否，利用控制开关屏蔽故障节点对通信链路的影响。该故障诊断和隔离方案的优点在于故障诊断准确性高和检出速度快，可有效隔离故障节点和链路，提高通信系统可靠性和容错能力。

技术领域

本发明属于机载网络通信技术领域，涉及一种高可靠以太网集线器。

背景技术

时间触发总线具有通信效率高、故障易监控等优点，广泛应用于航空航天领域的安全关键系统中。但是，时间触发总线仅在链路层考虑了故障监控问题，对于物理层的节点或链路故障问题并没有考虑。由于总线式拓扑结构共用同一物理链路，受断路和短路等故障影响很大。采用集线器将总线式拓扑变成星型拓扑后可实现部分物理链路的相互独立，但仍无法应对通信节点乱发或链路短路故障对整个通信系统的影响。另外，网络通信链路的故障类型和模式多样，且故障时间具有严重不确定性，如何快速准确地检测和判断故障位置也是一个重要的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种准确度高、检测速度快的以太网集线器故障诊断与隔离方案，以满足安全关键系统的应用需求。

一种带故障诊断与隔离功能的以太网集线器，其特征在于，包含逻辑处理器、N个以太网接口、N个控制开关和N个以太网数据收发模块，其中：所述以太网接口的信号线通过所述控制开关连接至内部总线，以保证所述控制开关处于闭合状态时，所述以太网接口之间相互连接，形成总线式通信链路；所述控制开关的控制信号连接至所述逻辑处理器，由所述逻辑处理器对所述控制开关的断开与闭合状态进行控制；所述以太网接口的信号线连接至所述以太网数据收发模块，所述以太网数据收发模块连接至所述逻辑处理器。

可选地，所述以太网集线器的故障诊断和隔离过程如下：

S1.在总线链路空闲时，所述逻辑处理器将所述控制开关置为断开状态，实现对所述以太网接口之间的链路隔离；

S2.所述逻辑处理器通过所述以太网数据收发模块发送状态信息查询帧Q1至每个所述以太网接口连接的通信节点；

S3.所述以太网接口连接的通信节点收到上述状态信息查询帧Q1后，立即回复状态反馈帧F1，将其自身状态信息发送给所述逻辑处理器；

S4.在所述逻辑处理器发送状态信息查询帧Q1后一段时间T1内，若所述逻辑处理器正确收到所述以太网接口对应通信节点回复的状态反馈帧F1，且反馈的状态为正常，认为相应通信节点和链路正常；否则，若所述逻辑处理器未正确收到所述以太网接口对应通信节点的状态反馈帧F1或反馈的状态不正常，认为相应通信节点或链路出现故障；

S5.在所述逻辑处理器发送状态信息查询帧Q1后一段时间T2后(T2>T1)，若所述以太网接口对应通信节点和链路的状态判定为正常，则将相应的所述控制开关置为闭合状态；若所述以太网接口对应通信节点和链路的状态判定为故障，则将相应的所述控制开关置为断开状态；

S6.所述逻辑处理器对状态判定为故障的通信节点和链路保持状态监控，若相应通信节点和链路恢复正常，则将对应的所述控制开关置为闭合状态，恢复其与其它通信节点和链路的正常通信。

可选地，所述逻辑处理器在且仅在故障诊断和隔离过程中将所述控制开关置为断开状态，其它时间不对所述控制开关进行断开操作。

可选地，当所述以太网集线器处于断电状态时，所述控制开关将处于闭合状态，保证所述以太网接口之间形成总线式通信链路。