CN102035715A - 一种2m环网络故障诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2M环网络故障诊断方法及系统，所述方法包括：(1)获取所述动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储；(2)接入所述动力环境集中监控系统的2M环的环路汇聚总线上，针对该系统中的每个2M环，实时扫描该2M环内每个节点的通信状态，在通信异常时将扫描得到的该2M环内所有通信中断的节点组成通信中断节点集合S，并读取对应于该2M环的网络拓扑信息；根据所读取的网络拓扑信息分析判断出通信中断节点集合S中位于两端的两个故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}并据此生成故障工单。采用本发明，能够准确、快速地进行故障定位，生成故障信息明确、冗余度低的故障工单。

Description

一种2M环网络故障诊断方法及系统

技术领域

 本发明涉及动力环境集中监控系统领域，尤其涉及一种2M环网络故障诊断方法及系统。

背景技术

随着在动力环境集中监控系统中，常用的组网方式包括：2M时隙、全2M环、2M环等。而2M环具有链路自动愈合功能，当处于环路中的某个基站或传输线路出现中断后，环路会自动切换成链路方式，提高传输的稳定性；同时相对于全2M环的传输方式，一个环内所有设备共享一条2M链路，占用资源相对较少。正是基于上述的优点，目前动力环境监控领域中已大规模使用2M环组网方式。

当前动力环境集中监控系统在应用中大都针对某个局站中断自动生成故障工单，然后通知维护人员下基站检修。而在2M环组网方式下，一个2M环内的两个设备发生故障将会造成该2M环的通信链路中断，导致这些故障设备之间的并未发生故障的其他设备也发生通信中断，此时监控系统会将所有发生通信中断的设备认定为发生故障，这样生成的故障信息具有不明确的缺陷，会耗费维修人员的大量时间。比如，在主环内的一个支路下所有设备出现通信中断时，可能仅仅是由主环上的相应分支干节点设备发生故障引起的，而实际上却监控系统所生成的故障信息却涵盖了该支路下所有通信中断的设备；比如，在环内10个设备出现通信中断可能仅仅是由其中处于上游的两个设备发生故障引起的，而实际上监控系统所生成的故障信息却涵盖了这10个设备。

发明内容

本发明的目的在于在同一2M环内两个节点发生故障的情况下，针对现有技术的故障信息不明确的缺陷，提供一种2M环网络故障诊断方法及系统，实现准确的故障定位。

本发明提供的2M环网络故障诊断方法的一种实施例是这样实现的。

一种2M环网络故障诊断方法，应用于采用2M环组网方式的动力环境集中监控系统，该方法包括如下步骤：

（1）获取所述动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储；

（2）接入所述动力环境集中监控系统的2M环的环路汇聚总线上，针对该系统中的每个2M环，

实时扫描该2M环内每个节点的通信状态，在通信异常时将扫描得到的该2M环内所有通信中断的节点组成通信中断节点集合S，并读取对应于该2M环的网络拓扑信息。

根据所读取的网络拓扑信息从通信中断节点集合S中提取出故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}，该步骤包括：

①读取通信中断节点集合S中的第一个节点S1和第二个节点S2，初始设置两个故障源节点N=S1和P=S2；

②根据网络拓扑信息获取节点N和节点 P之间的节点集合                                               ，初始设置受影响节点集合C=C′；且初始化i=3；

③读取通信中断节点集合S中的第i个节点S3，判断S3是否属于受影响节点集合C，若是，则执行步骤④；否则，

根据网络拓扑信息获取节点S3与节点 N之间的节点集合C1、节点S3与节点P之间的节点集合C2，

若C是C1的真子集且C不是C2的真子集，则重置P=S3且C=C1，

若C是C2的真子集且C不是C1的真子集，则重置N=S3且C=C2，

若C既不是C1的真子集且C也不是C2的真子集，则执行步骤④；

④判断i是否小于m，所述m为通信中断节点集合S中的节点总数，若是，则i++并返回步骤③，否则按照最终得到的N和P确定故障源节点集合O={N，P}。

其中，所述实时扫描当前2M环内每个节点的通信状态以获取通信中断节点集合S的方法为：

接入2M环的环路汇聚总线上，对于当前2M环内的每个节点，向该节点发送访问数据包，若接收到该节点的确认信息，则认定该节点通信正常，否则认定该节点通信中断。

其中，所述步骤（1）进一步包括：在所述动力环境集中监控系统正常通信状态下，接入2M环的环路汇聚总线上；对于每个2M环，从环路的两端分别发送探测包，记录下环路上节点的访问顺序，据此生成对应于该2M环的两条树形链表 T1和T2并存储。

其中，所述步骤②中根据网络拓扑信息获取节点N和节点 P之间的节点集合

的过程进一步包括：

读取对应于当前2M环的两条树形链表T1和T2；

以N为根节点，分别由上至下遍历树形链表T1和T2搜索得到其子节点集合N1和N2；以P为根节点，分别由上至下遍历树形链表T1和T2搜索得到其子节点集合P1和P2；

按照公式

计算得到节点集合C′。

其中，所述步骤（2）中，以广度搜索方法或者深度搜索方法遍历搜索树形链表。

其中，所述方法还包括：根据故障源节点集合O={N，P}生成故障工单。

一种2M环网络故障诊断系统，应用于采用2M环组网方式的动力环境集中监控系统，该系统包括：网络访问模块、实时扫描模块、拓扑图生成模块、拓扑图获取模块以及诊断分析模块。

所述网络访问模块，用于通过网络设备转换器接入环路汇聚总线，与各2M环进行网络通信。

所述实时扫描模块，用于通过网络访问模块针对每个2M环实时扫描环内每个节点的通信状态，在通信异常时获取所有通信中断的节点信息得到通信中断节点集合S并通知诊断分析模块。

所述拓扑图生成模块，用于获得所述动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储。 

所述拓扑图获取模块，用于从拓扑图生成模块存储的信息中获取对应2M环的网络拓扑信息并提供给诊断分析模块。

所述诊断分析模块，用于根据所读取的网络拓扑信息进行分析判断，从通信中断节点集合S中提取出故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}。

其中，还包括工单生成模块，用于根据所述故障源节点集合O生成故障工单。

其中，所述拓扑图生成模块，用于通过网络访问模块在所述动力环境集中监控系统正常通信状态下，采用向每个2M环的两端分别发送探测包并记录探测包的访问节点顺序的方式获取其网络拓扑信息，并将该网络拓扑信息转化为2条树形链表的形式进行存储。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：

本发明针对同一2M环内的两个节点发生故障造成通信链路中断的情况进行故障诊断：由于同一2M环内两个节点发生故障时会造成该环路通信链路中断，导致在此两个故障节点之间的非故障节点也发生通信中断，本发明即针对该情况根据2M环组网方式本身的特点来进行故障诊断，先扫描出发生通信中断的所有节点，再从中分析出位于两端的故障源节点，采用该方法能够准确、快速地进行故障定位，生成故障信息明确、冗余度低的故障工单，方便现场设备检修，提供了检修人员的工作效率；另外，可通过自动探测读取当前的网络拓扑信息，无需手动录入数据，减少人工干预出错的环节。

附图说明

图1是本发明实施例中2M环网络故障诊断系统结构示意图。

图2是本发明涉及到的动力环境集中监控系统的网络拓扑结构示意图。

图3是本发明实施例中B1—B5环路示意图，其中B2和B4为故障源节点。

图4是本发明实施例中2M环网络故障诊断方法流程图。

图5是本发明实施例中根据A1—A4环路生成的树形链表结构（1）。

图6是本发明实施例中根据A1—A4环路生成的树形链表扑结构（2）。

图7是本发明实施例中根据B1—B5环路生成的树形链表结构（1）。

图8是本发明实施例中根据B1—B5环路生成的树形链表结构（2）。

具体实施方式

由于2M环自身的拓扑结构特点，处于环路中的传输设备并不是完全独立的，而是紧密联系在一起，其中多个设备发生通信中断时，会改变传输链路，可能导致主环及其支路下的其它设备也出现通信中断，本发明正是基于2M环路的此传输特点仅针对同一2M环内的两个节点发生故障造成通信链路中断的情况进行精确诊断分析，最终生成故障信息准确、冗余度低的故障工单，减轻维护人员的工作量，达到节约成本的目的。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，该图为2M环网络故障诊断系统在动力环境集中监控系统中的应用示意图，该2M环网络故障诊断系统的环路汇聚总线上挂有两个2M环：A1—A4组成一个2M环；B1—B5组成另一个2M环，其中B31、B32是B3支路下的设备节点，如果B3发生通信中断，B31和B32也会出现通信中断。

如图2所示，本实施例中2M环网络故障诊断系统由网络访问模块、实时扫描模块、拓扑图生成模块、拓扑图获取模块、诊断分析模块和工单生成模块组成。

其中，网络访问模块，用于通过网络设备转换器接入环路汇聚总线，与各2M环进行网络通信。

实时扫描模块，用于通过网络访问模块针对每个2M环定时扫描环内每个节点的通信状态，在通信异常时获取通信中断的节点构成通信中断节点集合S并通知诊断分析模块。

拓扑图生成模块，用于获得动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储；其中，网络拓扑信息的获取及存储的过程具体为：根据2M环内的传输协议（如令牌环协议），从环路的两端分别发送探测包，记录下环路上节点的访问顺序，将每一个环路（环路下可能会包含支路）分别转化成两条树形链表存储到内存和磁盘中（如数据库、XML文件系统等），树形链表中每一个节点包含唯一标识与实际传输过程中的网络设备形成一一对应的关系。

拓扑图获取模块，用于从拓扑图生成模块存储的信息中获取对应2M环的网络拓扑信息并提供给诊断分析模块。

诊断分析模块，用于针对每个2M环，在实时扫描模块开始扫描到环内有两个及以上节点通信中断时，根据所读取的网络拓扑信息分析判断出通信中断节点集合S中位于两端的故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}。

工单生成模块，用于根据故障源节点集合O生成故障工单。

如图4所示，本实施例中具体的2M环网络故障诊断方法包括以下步骤（该方法以如图3所示的B1—B5环路出现通信异常且其中的节点B2和节点B4为故障源节点为例）。

401、将2M环网络故障诊断系统通过网络设备转换器（实现E1线路和以太网对接功能）接入到2M环的环路汇聚总线上，以实现2M环网络故障诊断系统能够和环路上所有设备进行通信。 

402、2M环网络故障诊断系统启动并进行初始化，在初始化过程中，拓扑图生成模块获取当前的网络拓扑信息（包括主环以及主环下支路），并针对每个2M环分别存储。

本实施例中，该步骤中网络拓扑信息的获取及存储的过程具体为：拓扑图生成模块通过网络访问模块分别往M1端口和M2端口发送两个探测包，其中一个包由A1依次经过A2、A3、A4最终返回到M2端口，形成一条树形链表，如图6所示；另一个探测包由A4依次经过A3、A2、A1最终返回到M1端口，也形成一条树形链表，如图6。同理，图7和图8为B1—B5环路转化成的两条树形链表。

403、2M环网络故障诊断系统在正常启动后，实时扫描模块启动内部定时器，通过网络访问模块定时访问获取当前每一个设备的通信状态，以B1—B5环路为例，一旦系统在一个较短的时间内检测到该环内的一组节点同时处于中断状态，即S={B2，B3，B4，B31，B32}，诊断系统开始计算其中的故障源节点集合O。

404、诊断分析模块通过拓扑图获取模块加载对应的两条树形链表，即图7和图8所示树形链表，读取S的第一个节点B2和第二个节点B3，并初始设置故障源节点N=B2、P=B3，根据设备和树形节点映射标识（这里直接使用B2、B3）定位到节点B2和B3。

405、以B2为根节点，采用广度搜索方式遍历图7所示的树形链表结构搜索获取其子节点集合N1={B3，B31，B32，B4，B5}，同理遍历图8所示的树形链表结构搜索获取其子节点集合N2={B1}；以B3为根节点，采用广度搜索方式遍历图7所示的树形链表结构搜索获取其子节点集合P1={B4，B5}，同理遍历图8所示的树形链表结构搜索获取其子节点集合P2={B1，B2，B31，B32}；之后根据公式

（其中，

表示并集；表示交集；

表示补集）计算出集合C′={}（空集），初始设置受影响节点集合C= C′，即C={}。

406、读取S的第三个节点B4，判定节点B4不属于受影响节点集合C，因此根据树形链表计算出B4和B2之间的节点集合C1={B3，B31，B32}以及B4和B3之间的节点集合C2={}，比较C、C1、C2，其中C是C1的真子集且C不是C2的真子集，因此重置受影响节点集合C={B3、B31、B32}，故障源P=B4。

读取S的第四个节点B31，发现B31属于当前受影响节点集合C，则忽略该节点。

读取S的第五个节点B32，发现B31属于当前受影响节点集合C，同理也忽略节点B32。

最终确定本次故障分析结果中一个故障源节点N=B2、另一个故障源节点P=B4，故障源节点集合O={N，P}，N和P之间的受影响节点集合C={B3、B31、B32}。

407、根据得到的故障源节点集合O={B2，B4 }生成故障工单。

在上述方法中，尽管会扫描到B2、B3、B31、B32、B4都发生通信中断故障，但是经分析表明，B3、B31、B32是受影响的节点，B2和B4才是故障源节点，因此最终仅生成两条故障工单通知维护人员检修B2、B4节点设备以及相关的通信线路。在相同的情况下，与现有方法的生成的5条故障工单相比，本发明明显提高了故障信息的准确度、降低了故障工单的冗余度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种2M环网络故障诊断方法，应用于采用2M环组网方式的动力环境集中监控系统，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）获取所述动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储；

（2）接入所述动力环境集中监控系统的2M环的环路汇聚总线上，针对该系统中的每个2M环，

实时扫描该2M环内每个节点的通信状态，在通信异常时将扫描得到的该2M环内所有通信中断的节点组成通信中断节点集合S，并读取对应于该2M环的网络拓扑信息；

根据所读取的网络拓扑信息从通信中断节点集合S中提取出故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}，该步骤包括：

①读取通信中断节点集合S中的第一个节点S1和第二个节点S2，初始设置两个故障源节点N=S1和P=S2；

②根据网络拓扑信息获取节点N和节点 P之间的节点集合                                               

，初始设置受影响节点集合C=C′；且初始化i=3；

③读取通信中断节点集合S中的第i个节点S3，判断S3是否属于受影响节点集合C，若是，则执行步骤④；否则，

根据网络拓扑信息获取节点S3与节点 N之间的节点集合C1、节点S3与节点P之间的节点集合C2，

若C是C1的真子集且C不是C2的真子集，则重置P=S3且C=C1，

若C是C2的真子集且C不是C1的真子集，则重置N=S3且C=C2，

若C既不是C1的真子集且C也不是C2的真子集，则执行步骤④；

④判断i是否小于m，所述m为通信中断节点集合S中的节点总数，若是，则i++并返回步骤③，否则按照最终得到的N和P确定故障源节点集合O={N，P}。

2.如权利要求1所述的2M环网络故障诊断方法，其特征在于，所述实时扫描当前2M环内每个节点的通信状态以获取通信中断节点集合S的方法为：

接入2M环的环路汇聚总线上，对于当前2M环内的每个节点，向该节点发送访问数据包，若接收到该节点的确认信息，则认定该节点通信正常，否则认定该节点通信中断。

3.如权利要求1或2所述的2M环网络故障诊断方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：

在所述动力环境集中监控系统正常通信状态下，接入2M环的环路汇聚总线上；对于每个2M环，从环路的两端分别发送探测包，记录下环路上节点的访问顺序，据此生成对应于该2M环的两条树形链表 T1和T2并存储。

4.如权利要求3所述的2M环网络故障诊断方法，其特征在于，所述步骤②中根据网络拓扑信息获取节点N和节点 P之间的节点集合

的过程进一步包括：

读取对应于当前2M环的两条树形链表T1和T2；

以N为根节点，分别由上至下遍历树形链表T1和T2搜索得到其子节点集合N1和N2；以P为根节点，分别由上至下遍历树形链表T1和T2搜索得到其子节点集合P1和P2；

按照公式计算得到节点集合C′。

5.如权利要求4所述的2M环网络故障诊断方法，其特征在于，所述步骤（2）中，以广度搜索方法或者深度搜索方法遍历搜索树形链表。

6.如权利要求1所述的2M环网络故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括：根据故障源节点集合O={N，P}生成故障工单。

7.一种2M环网络故障诊断系统，应用于采用2M环组网方式的动力环境集中监控系统，其特征在于，该系统包括：网络访问模块、实时扫描模块、拓扑图生成模块、拓扑图获取模块以及诊断分析模块；

所述网络访问模块，用于通过网络设备转换器接入环路汇聚总线，与各2M环进行网络通信；

所述实时扫描模块，用于通过网络访问模块针对每个2M环实时扫描环内每个节点的通信状态，在通信异常时获取所有通信中断的节点信息得到通信中断节点集合S并通知诊断分析模块；

所述拓扑图生成模块，用于获得所述动力环境集中监控系统的网络拓扑信息，并针对每个2M环分别存储； 

所述拓扑图获取模块，用于从拓扑图生成模块存储的信息中获取对应2M环的网络拓扑信息并提供给诊断分析模块；

所述诊断分析模块，用于根据所读取的网络拓扑信息进行分析判断，从通信中断节点集合S中提取出故障源节点N和P，得到故障源节点集合O={N，P}。

8.如权利要求7所述的2M环网络故障诊断系统，其特征在于，还包括工单生成模块，用于根据所述故障源节点集合O生成故障工单。

9.如权利要求7或8所述的2M环网络故障诊断系统，其特征在于，所述拓扑图生成模块，用于通过网络访问模块在所述动力环境集中监控系统正常通信状态下，采用向每个2M环的两端分别发送探测包并记录探测包的访问节点顺序的方式获取其网络拓扑信息，并将该网络拓扑信息转化为2条树形链表的形式进行存储。

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