CN110719197A - 一种列车车载以太网状态预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种列车车载以太网状态预测方法及装置，用于准确预测出列车车载以太网的网络状态，以保证列车的安全运行。本申请实施例方法包括：首先通过端口镜像接入目标列车的车载以太网，以便通过对应的镜像端口获取目标列车端口的数据包，然后，再对获取到的数据包进行分析，得到各个端口的状态信息，进而，可以利用预测算法，结合目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车的端口状态信息进行分析，预测出目标列车车载以太网的网络状态。

Description

一种列车车载以太网状态预测方法及装置

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种列车车载以太网状态预测方法及装置。

背景技术

以太网是目前应用最普遍的局域网技术，由于其具有高带宽、组网灵活等特点，现已被广泛应用于列车控制网络中，成为车载控制网络未来发展的主流趋势。

由于列车控制网络的健康状态直接关系到列车运行的可靠性。因此，是否能够实现对列车控制网络的健康状态的实时监测，对于列车的稳定运行是尤为关键的。但是，列车车载以太网的故障诊断和维护是一项复杂的系统工程，目前的列车网络监测和诊断系统具有严重的滞后性，仅能实现针对已经发生的网络故障进行报警和处理，而对于网络潜在问题的预测尚没有有效的方法。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种列车车载以太网状态预测方法及装置，以解决现有技术中无法对列车车载以太网的健康状态进行提前预测的技术问题。

为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种列车车载以太网状态预测方法，所述方法包括：

通过端口镜像接入目标列车的车载以太网；

通过镜像端口获取所述目标列车端口的数据包；

通过对所述目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息；

利用预测算法，结合所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车的端口状态信息进行分析，预测所述目标列车车载以太网的网络状态。

在一种可选的实现方式中，所述通过端口镜像接入目标列车的车载以太网，包括：

通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

在一种可选的实现方式中，所述端口状态信息包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。

在一种可选的实现方式中，若预测出所述目标列车车载以太网的网络状态为所述目标列车车载以太网存在潜在故障，则所述方法还包括：

利用所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

在一种可选的实现方式中，所述方法还包括：

将所述目标列车车载以太网的网络状态发送至所述目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM。

第二方面，本申请提供了一种列车车载以太网状态预测装置，所述装置包括：

接入单元，用于通过端口镜像接入目标列车的车载以太网；

获取单元，用于通过镜像端口获取所述目标列车端口的数据包；

获得单元，用于通过对所述目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息；

预测单元，用于利用预测算法，结合所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车的端口状态信息进行分析，预测所述目标列车车载以太网的网络状态。

在一种可选的实现方式中，所述接入单元具体用于：

通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

在一种可选的实现方式中，所述端口状态信息包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。

在一种可选的实现方式中，若预测出所述目标列车车载以太网的网络状态为所述目标列车车载以太网存在潜在故障，则所述装置还包括：

定位单元，用于利用所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

在一种可选的实现方式中，所述装置还包括：

发送单元，用于将所述目标列车车载以太网的网络状态发送至所述目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM。

由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测方法及装置，在预测目标列车车载以太网的健康状态时，是先利用端口镜像的方式接入目标列车的车载以太网，以便通过对应的镜像端口获取目标列车端口的数据包，然后再对获取到的数据包进行分析，得到各个端口的状态信息，进而，可以利用预测算法，结合目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车的端口状态信息进行分析，预测出目标列车车载以太网的网络状态，相比于现有的仅能实现针对已经发生的网络故障进行报警和处理的方法，本申请是采用端口镜像技术接入车载以太网，进而可以利用镜像端口实时获取目标列车车载以太网各个网段的数据，并通过对这些数据进行处理，准确预测出目标列车车载以太网的网络状态。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测方法实施例的流程图；

图2为本申请实施例提供的通过端口镜像接入目标列车的车载以太网的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测方法的具体实现示意图；

图4为本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

由于以太网具有高带宽、组网灵活等特点，使得该网络在列车控制网络中逐渐普及应用，成为列车车载控制网络未来发展的主流趋势。并且实际应用中，可以将列车车载以太网划分为多个不同网段，每一网段间均可以进行数据交互。但对于列车车载以太网来说，目前仅能实现对网络中以发生的故障进行检查和处理，而无法对网络中可能存在的潜在问题进行预测，即，无法实时预测出列车车载以太网的网络健康状态，影响了列车的稳定运行。

基于此，本申请提出了一种列车车载以太网状态预测方法和装置，用于准确预测出目标列车车载以太网的网络状态，为目标列车的稳定运行提供保障。

以下将结合附图对本申请实施例提供的列车车载以太网状态预测方法进行详细说明。

参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测方法实施例的流程图，本实施例可以包括以下步骤：

S101：通过端口镜像接入目标列车的车载以太网。

在本申请实施例中，将采用本实施例进行车载以太网状态预测的任一列车定义为目标列车。为了能够准确预测出目标列车车载以太网的网络状态，保证目标列车的稳定运行，首先通过端口镜像的方式，接入目标列车的车载以太网。

其中，端口镜像指的是通过在车载以太网的交换机(或路由器)上，将一个或多个交换机端口(或路由器端口)的数据流量转发到某一个指定端口来实现对车载以太网网络的监听，此处可以将该指定端口定义为镜像端口，本申请实施例在不严重影响车载以太网中交换机各个端口(或路由器各个端口)正常吞吐流量的情况下，通过执行后续步骤S102-S104，利用镜像端口对目标列车车载以太网的网络状态进行分析。

具体来讲，参见图2，其示出了本申请实施例提供的通过端口镜像接入目标列车的车载以太网的结构示意图，图中示出了目标车辆车载以太网中的3个交换机，可通过端口镜像的方式，分别接入这三个交换机的指定端口，以交换机1为例，如图2所示，可以通过端口镜像接入交换机1中箭头指向的端口，并将该端口作为“镜像端口”，用以执行后续步骤S102。

需要说明的是，在利用端口镜像接入目标列车的车载以太网时，对网络拓扑结构不做限制，即，通过端口镜像的方式，可以灵活接入各种不同网络结构的车载以太网中，以通过镜像接口预测对应目标列车车载以太网的网络状态。

在本实施例的一种可能的实现方式中，步骤S101的实现过程可以包括：通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

在本实现方式中，由于网络的中央控制单元存储有大量的网络数据，因此，为了获取到尽可能多的网络数据来进行网络分析，可以将中央控制单元的端口作为“镜像端口”，以达到获取整网段网络设备数据的目的。

举例说明：如图2所示，假设中央控制单元为交换机1的端口1(即图2中的端口11)，则可以将其作为“镜像端口”来获取其所属网段中网络设备的数据。

在通过端口镜像接入目标列车的车载以太网的对应“镜像端口”后，可继续执行步骤S102。

S102：通过镜像端口获取目标列车端口的数据包。

在本申请实施例中，通过步骤S101以端口镜像的方式接入目标列车的车载以太网后，可利用现有或未来出现的数据抓取方法，通过接入的镜像端口获取到目标列车各个端口的数据包，并将获取到的数据包进行存储，用以执行后续步骤S103。

S103：通过对目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息。

在申请实施例中，通过步骤S102获取到目标列车各个端口的数据包后，可以利用现有或未来出现的数据处理方法，对获取到的数据包进行处理，以得到各个端口的状态信息，比如可以通过对各个数据包进行解码和统计分析的方式，得到各个端口对应的分析结果。

具体来讲，可以先对各个数据包进行解码处理，然后利用现有或未来出现的数据统计方法，对解码后的数据进行错帧统计、丢包率统计、端口数据周期统计以及端口和整网实时速率的统计等，以得到各个端口对应的端口状态信息。其中，一种可选的实现方式是，每个端口的端口状态信息可以包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。比如，可以包括某一端口出现了断路的情况，或者某一端口的错包率较高，又或者某一端口对应的通信速率较低等等。

进一步的，一种可选的实现方式是，还可以利用得到的各个网络端口的端口状态信息构建一个端口状态信息表，并将其进行存储，用以表征整个车载以太网网络端口的整体状态，并用以执行后续步骤S104。

S104：利用预测算法，结合目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车的端口状态信息进行分析，预测目标列车车载以太网的网络状态。

在本申请实施例中，通过步骤S103得到各个端口的端口状态信息后，进一步可以利用现有或未来出现的预测算法，结合网络拓扑结构，对各个网络端口的端口状态信息进行分析处理，以分析出该网络中哪些位置在传输数据时可能存在潜在故障，即，实现对目标列车车载以太网的网络健康状态的实时预测。

在本申请一些可选的实现方式中，若预测出目标列车车载以太网的网络状态为目标列车车载以太网存在潜在故障，则本实施例还可以包括：

利用目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

具体来讲，若在对各个网络端口的端口状态信息进行分析处理后，预测出目标列车车载以太网存在潜在故障，则可以根据目标列车车载以太网的网络拓扑结构和端口配置信息，对网络中的各个设备、交换机以及端口逐一进行故障排查，直至定位到存在潜在故障的位置，进而可以对该位置进行相应的故障处理，以保证目标列车的安全运行。

此外，在本申请一种可选的实现方式中，通过上述步骤S104预测出目标列车车载以太网的网络状态后，进一步还可以将目标列车车载以太网的网络状态发送至目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统(prognostic and healthmanagement，PHM)。

具体来讲，在预测出目标列车车载以太网的网络状态后，还可以通过目标列车车载以太网的应用接口，将该网络状态结果发送至车载无线传输设备WTD，该设备用于为地面监控中心发送目标列车的运行数据。和/或，还可以将该网络状态结果发送至车载故障预测与管理系统PHM，该系统用于收集目标列车的运行状态数据，并进行相应的预警。

可以理解的是，本申请不仅可以将目标列车车载以太网的网络状态发送至目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM，还可以接收目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM发送的控制指令，用以对目标列车车载以太网的网络状态进行控制。

综上，在本申请实施例提供的列车车载以太网状态预测方法中，在预测目标列车车载以太网的健康状态时，是先利用端口镜像的方式接入目标列车的车载以太网，以便通过对应的镜像端口获取目标列车端口的数据包，然后再对获取到的数据包进行分析，得到各个端口的状态信息，进而，可以利用预测算法，结合目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车的端口状态信息进行分析，预测出目标列车车载以太网的网络状态，相比于现有的仅能实现针对已经发生的网络故障进行报警和处理的方法，本申请是采用端口镜像技术接入车载以太网，进而可以利用镜像端口实时获取目标列车车载以太网各个网段的数据，并通过对这些数据进行处理，准确预测出目标列车车载以太网的网络状态。

为便于理解，现结合图3所示一种列车车载以太网状态预测方法的具体实现示意图。对本申请实施例提供的列车车载以太网状态预测方法的具体实现过程进行介绍。

如图3所示，本申请实施例的实现过程为：首先，通过端口镜像的方式接入目标列车的车载以太网。然后，通过镜像端口抓取和分析数据包，并将分析结果进行存储，比如可以通过通用的USB接口对存储数据进行自动下载转存。接着，对抓取的端口数据包进行解码和统计分析，比如可以对抓取的端口数据包进行错帧统计、丢包率统计、端口数据周期统计、端口和整网实时速率的统计等，以得到各个端口的状态信息。进而，可以结合网络拓扑对得到的各个端口的状态信息进行分析，以预测出目标列车网络控制系统中可能存在的潜在故障，并对存在潜在故障的具体位置进行定位。同时，还可以通过目标列车车载以太网的应用接口，将预测出来的目标列车车载以太网的网络状态发送至目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM，具体实现过程参见步骤S101～S104。

上述实施例详细叙述了本申请方法的技术方案，相应地，本申请还提供了一种列车车载以太网状态预测装置，下面对该装置进行介绍。

参见图4，图4是本申请实施例提供的一种列车车载以太网状态预测装置的结构图，如图4所示，该装置包括：

接入单元401，用于通过端口镜像接入目标列车的车载以太网；

获取单元402，用于通过镜像端口获取所述目标列车端口的数据包；

获得单元403，用于通过对所述目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息；

预测单元404，用于利用预测算法，结合所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车的端口状态信息进行分析，预测所述目标列车车载以太网的网络状态。

可选地，所述接入单元401具体用于：

通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

可选地，所述端口状态信息包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。

可选地，若预测出所述目标列车车载以太网的网络状态为所述目标列车车载以太网存在潜在故障，则所述装置还包括：

定位单元，用于利用所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

可选地，所述装置还包括：

发送单元，用于将所述目标列车车载以太网的网络状态发送至所述目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM。

综上，在本申请实施例提供的列车车载以太网状态预测装置中，在预测目标列车车载以太网的健康状态时，是先利用端口镜像的方式接入目标列车的车载以太网，以便通过对应的镜像端口获取目标列车端口的数据包，然后再对获取到的数据包进行分析，得到各个端口的状态信息，进而，可以利用预测算法，结合目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对目标列车的端口状态信息进行分析，预测出目标列车车载以太网的网络状态，相比于现有的仅能实现针对已经发生的网络故障进行报警和处理的方法，本申请实施例是采用端口镜像技术接入车载以太网，进而可以利用镜像端口实时获取目标列车车载以太网各个网段的数据，并通过对这些数据进行处理，准确预测出目标列车车载以太网的网络状态。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种列车车载以太网状态预测方法，其特征在于，所述方法包括：

通过端口镜像接入目标列车的车载以太网；

通过镜像端口获取所述目标列车端口的数据包；

通过对所述目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息；

利用预测算法，结合所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车的端口状态信息进行分析，预测所述目标列车车载以太网的网络状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过端口镜像接入目标列车的车载以太网，包括：

通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端口状态信息包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若预测出所述目标列车车载以太网的网络状态为所述目标列车车载以太网存在潜在故障，则所述方法还包括：

利用所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述目标列车车载以太网的网络状态发送至所述目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM。

6.一种列车车载以太网状态预测装置，其特征在于，所述装置包括：

接入单元，用于通过端口镜像接入目标列车的车载以太网；

获取单元，用于通过镜像端口获取所述目标列车端口的数据包；

获得单元，用于通过对所述目标列车端口的数据包进行分析，得到端口状态信息；

预测单元，用于利用预测算法，结合所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车的端口状态信息进行分析，预测所述目标列车车载以太网的网络状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接入单元具体用于：

通过端口镜像的方式接入目标车辆车载以太网的中央控制单元的接入端口。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述端口状态信息包括端口的错帧统计结果、丢包率统计结果、端口数据周期统计结果、端口和整网实时速率的统计结果。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，若预测出所述目标列车车载以太网的网络状态为所述目标列车车载以太网存在潜在故障，则所述装置还包括：

定位单元，用于利用所述目标列车车载以太网的网络拓扑信息，对所述目标列车车载以太网存在的潜在故障的所在位置进行定位，得到定位结果。

10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

发送单元，用于将所述目标列车车载以太网的网络状态发送至所述目标列车的车载无线传输设备WTD和/或车载故障预测与管理系统PHM。

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