CN111901709B - 一种多网络控制备份的光纤通信网络系统 - Google Patents

Abstract

本申请披露了一种多网络控制备份的光纤通信网络系统，包括：主控机箱，所述主控机箱包括主控单元、第一通信卡、第二通信卡和第三通信卡，所述第一通信卡被配置为NC节点，所述第二通信卡和第三通信卡被配置为NM节点；至少一个NT节点，所述至少一个NT节点通过光纤网络上的分光器与所述NC节点、NM节点通信；所述两个NM节点用于：监测第一通信卡的工作状态；当两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”时，判定所述第一通信卡故障，否则，判定所述第一通信卡未故障；当所述第一通信卡故障时，断开第一通信卡，将第二通信卡设置为NC节点。

Description

一种多网络控制备份的光纤通信网络系统

技术领域

本申请涉及光纤通信网络系统领域，具体涉及一种多网络控制备份的光纤通信网络系统。

背景技术

FC-AE-1553网络是一种高带宽、低延迟、高可靠的光纤通信总线协议，其协议由美国国家标准协会(ANSI)制定，并定义了MIL-STD-1553B协议到光纤通道(FC,FiberChannel)高层协议的映射，它为光纤1553总线的开发提供了协议支撑。与传统MIL-STD-1553B总线一样，FC-AE-1553定义了一个命令/响应式的总线标准，同时为了提高可靠性，传输通道同样采用双冗余备份的机制。

目前FC-AE-1553网络大多基于单个网络控制器(以下简称NC节点，NetworkController)的方式，但是随着技术的不断发展，相关行业对系统的可靠性提出了更高的要求，之前基于单NC节点，双传输通道备份的FC-AE-1553总线网络就不能满足更高的要求，为了避免因单NC节点故障造成的严重后果，需要对该网络的可靠性进一步提高。

在FC-AE-1553总线网络中，所有的通信流程，都由NC节点发起，因此NC节点的可靠性很大程度的决定了系统的可靠性，在现有的技术框架下，整个FC-AE-1553网络中通常只有一个NC节点，当NC节点发生故障时，整个总线网络将全部瘫痪。

发明内容

针对现有技术中“NC节点发生故障时，整个总线网络将全部瘫痪”的问题，本申请提出了一种多网络控制备份的光纤通信网络系统，避免因NC节点单点故障造成系统整体失效的问题，进而达到提升系统可靠性的效果。

本申请实施例的第一方面提供了一种多网络控制备份的光纤通信网络系统，包括：主控机箱，所述主控机箱包括主控单元、第一通信卡、第二通信卡和第三通信卡，所述第一通信卡被配置为NC节点，所述第二通信卡和第三通信卡被配置为NM节点；至少一个NT节点，所述至少一个NT节点通过光纤网络上的分光器与所述NC节点、NM节点通信；所述两个NM节点用于：监测第一通信卡的工作状态；当两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”时，判定所述第一通信卡故障，否则，判定所述第一通信卡未故障；当所述第一通信卡故障时，断开第一通信卡，将第二通信卡设置为NC节点。

进一步地，所述第二通信卡和第三通信卡监测第一通信卡的工作状态，包括：接收来自主控单元的数据；若在预设时间段内，两个NM节点均未接收到NC节点的数据，则两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。

进一步地，所述第二通信卡和第三通信卡监测第一通信卡的工作状态，包括：接收来自主控单元的数据；若在预设时间段内，两个NM节点中的至少一个接收到第一通信卡的数据，能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对；若两个NM节点中的至少一个的比对结果为“不一致”时，进一步判断所述第一通信卡的工作状态。

进一步地，所述进一步判断所述第一通信卡的工作状态，包括：主控单元向NC节点和两个NM节点发送检测数据；NC节点将接收到的检测数据广播发送；NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对；当两个NM节点中的至少一个的比对结果为“一致”时，两个NM节点中的至少一个判定所述第一通信卡的工作状态为“正常”；当两个NM节点中的比对结果均为“不一致”时，两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。

进一步地，在预设时间段内，两个NM节点中的至少一个接收到第一通信卡的数据，能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对前，还包括：能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自NC节点通过光纤网络广播的数据格式转换为与接收自主控单元发送的数据格式相同。

进一步地，NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对前，包括：两个NM节点将接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据格式转换为与接收自主控单元的检测数据格式相同。

进一步地，第二通信卡被设置为NC节点后，第三通信卡作为NM节点，监测NC节点的工作状态；当第二通信卡的工作状态为“不正常”时，判定第二通信卡是否故障，当第二通信卡故障时，断开第二通信卡，将第三通信卡设置为NC节点。

进一步地，所述光纤通信网络系统还包括备光纤网络和备分光器，当光纤网络出现故障时，所述至少一个NT节点通过备光纤网络和备分光器与NC节点和NM节点通信。

进一步地，所述光纤通信网络系统还包括网络匹配终端，所述网络匹配装置的接入位置位于总线型光纤通信网络系统的最前端，用于总线型光纤网络的终端匹配，实现光波长转换和序列转发，使得NC节点、NT节点和NM节点可以连接于总线型光纤网络的任意位置。

本申请实施例，通过采用多机备份和切换逻辑，实现了FC-AE-1553总线网络的系统可靠性提升，同时采用NM节点作为NC节点的备份节点，减少了闲置率，提高了系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。

图1是根据本申请的一些实施例所示的多网络控制器备份的光纤通信网络系统示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的多网络控制器备份的光纤通信网络系统的故障检测及恢复示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。

图1是根据本申请的一些实施例所示的多网络控制器备份的光纤通信网络系统示意图。如图1所示，所述光纤通信网络系统包括主控机箱和至少一个网络终端(以下简称NT节点，Network Terminal)NT节点(图1中示出的NT个数为n个)。

所述主控机箱包括主控单元、第一通信卡、第二通信卡和第三通信卡。初始状态时，所述第一通信卡为被配置为NC节点，所述第二通信卡和第三通信卡被配置为网络监视器(以下简称NM节点，Network Monitor)，NM节点用于监测NC节点的工作状态。

如图1所示，所述至少一个NT节点通过光纤网络上的分光器与所述NC节点、NM节点通信。在一次数据传输过程中，主控单元将待发送数据通过机箱内部总线发送给作为NC节点的第一通信卡(图1中标记为通信模块(1))、作为NM节点的第二通信卡(图1中标记为通信模块(2))和作为NM节点的第三通信卡(图1中标记为通信模块(3))。接收到主控单元发送的数据后，NC节点(第一通信卡)将所述数据广播发送出去。具体地，NC将接收到的来自主控单元的数据广播发送给两个NM节点(第二通信卡和第三通信卡)和所述至少一个NT节点。

在一些实施例中，NC节点广播的过程包括：将从主控单元通过机箱总线接收到的数据转换为FC数据广播出去。在一些实施例中，作为NC节点的第一通信卡会发生故障。例如，第一类故障：NC节点将从主控单元接收到的数据转换为FC数据时发生转换错误。又例如，第二类故障：NC节点接收到主控单元的数据后，无法广播发送出去。还例如，第三类故障：NC节点无法接收到主控单元发送的数据，此时，NC节点也不会广播转发数据。

值得说明的是，上述举例仅是NC节点故障类型的大致分类。实际上，NC的分类可以归为两大类，即无法广播转发(第二类故障和第三类故障)和广播转发错误(第一类故障)。所述无法广播转发是指，NM节点和至少一个NT节点收不到NC节点广播的数据。所述广播转发错误是指，NC可以广播转发，但广播转发的数据是错误的，与接收自主控单元的数据表示的内容是不一致的。

所述两个NM节点的监控过程包括：主控单元将数据发送给NC节点和两个NM节点；两个NM节点监测NC节点广播的数据，并基于监测的NC节点广播的数据，确定NC节点的工作状态。当两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”时，系统判定所述第一通信卡故障。

在一些实施例中，两个NM节点判定NC节点的工作状态是否正常包括：两个NM节点接收来自主控单元的数据；同时监测来自NC节点的数据；若在预设时间段内，两个NM节点均未接收到NC节点的数据，则两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。如前文所述，此时，判定第一通信卡故障。

在一些实施例中，两个NM节点判定NC节点的工作状态是否正常包括：两个NM节点接收来自主控单元的数据；同时监测来自NC节点的数据；若在预设时间段内，两个NM节点中的至少一个接收到第一通信卡的数据，能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对；若两个NM节点中的至少一个的比对结果为“不一致”时，进一步判断所述第一通信卡的工作状态。需要进一步判断第一通信卡的工作状态的情形有多种。例如，一个NM节点接收到来自第一通信卡的数据(另一个未接收到)。又例如，两个NM节点均接收到来自第一通信卡的数据，且其中一个NM节点的比对结果为“不一致”。还例如，两个NM节点均接收到来自第一通信卡的数据，且两个NM节点的比对结果均为“不一致”。

在一些实施例中，所述“进一步判断所述第一通信卡的工作状态”包括：主控单元向NC节点和两个NM节点发送检测数据；NC节点将接收到的检测数据广播发送；NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对；当两个NM节点中的至少一个的比对结果为“一致”时，两个NM节点中的至少一个判定所述第一通信卡的工作状态为“正常”；当两个NM节点中的比对结果均为“不一致”时，两个NM节点中均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。如前文所述，此时，判定NC节点故障。通过采用特定的检测数据进行故障检测，可以使得故障检测结果更为可靠。

在一些实施例中，不论是数据传输阶段还是检测阶段，NM节点进行比对前，均需要将接收自NC节点通过光纤网络广播的数据转化为与接收自主控单元的数据的格式相同。

当第一通信卡故障时，断开第一通信卡，将第二通信卡设置为NC节点。第二通信卡被设置为NC节点后，第三通信卡仍作为NM节点，监测NC节点的工作状态。当第二通信卡的工作状态为“不正常”时，判定第二通信卡是否故障，当第二通信卡故障时，断开第二通信卡，将第三通信卡设置为NC节点。

在一些实施例中，所述“第三通信卡仍作为NM节点，监测NC节点的工作状态”，包括：NM节点接收主控单元的数据；若在预设时间段内，NM节点未接收到NC节点的数据，则NM节点判定所述第二通信卡的工作状态为“不正常”，当NM节点判定第二通信卡的工作状态为“不正常”时，所述第二通信卡故障。

在一些实施例中，所述“第三通信卡仍作为NM节点，监测NC节点的工作状态”，包括：NM节点接收主控单元的数据；若在预设时间段内，NM节点接收到NC节点的数据，NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对，若NM节点的比对结果为“不一致”时，进一步判断所述第一通信卡的工作状态。所述“进一步判断所述第一通信卡的工作状态”，包括：主控单元向NC节点和NM节点发送检测数据；NC节点将接收到的检测数据广播发送；NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对；当NM节点中的比对结果为“不一致”时，NM节点判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。

在一些实施例中，所述光纤通信网络系统中还包括备光纤网络和备分光器，当光纤网络出现故障时，所述至少一个NT节点通过备光纤网络和备分光器与NC节点和NM节点通信。

在一些实施例中，所述光纤通信网络系统还包括网络匹配终端，所述网络匹配装置的接入位置位于总线型光纤通信网络系统的最前端(所述最前端指的是主控机箱的相对端，如图1中所示的最右端)，用于总线型光纤网络的终端匹配，实现光波长转换和序列转发，使得NC节点、NT节点和NM节点可以连接于总线型光纤网络的任意位置。

在一些实施例中，将第二通信卡配置为NC节点后，可以进行故障恢复，当故障恢复时，系统重置，将第一通信卡配置为NC节点，将第二通信卡和第三通信卡配置为NM节点；若故障未恢复，则继续使用第二通信卡作为NC节点。图2是根据本申请的一些实施例所示的多网络控制器备份的光纤通信网络系统的故障检测及恢复示意图。图2中所示的通信模块即为前文所述的通信卡。如图2所示，当通信模块1故障时，关闭通信模块1的电源，并将通信模块2配置为NC节点。当进行故障清除后，判断故障是否清除，若已清除，则系统重置，将通信模块1作为NC节点进行通信；并同时检测通信模块1是否故障；若未清除，则继续使用通信模块2作为NC节点。

本申请相比于现有技术，具有如下有益效果：

一、可以有效的提升FC-AE-1553总线网络的系统可靠性，避免因NC节点单点故障造成的系统故障；

二、采用多机备份，且备份的多机在未作为NC节点时，用作NM节点，提高了系统效率，减少了系统闲置率；

三、备份的多机进行多重逻辑判断，提高了故障检测准确性。

应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种多网络控制备份的光纤通信网络系统，其特征在于，包括：

主控机箱，所述主控机箱包括主控单元、第一通信卡、第二通信卡和第三通信卡，所述第一通信卡被配置为网络控制器NC节点，所述第二通信卡和第三通信卡被配置为网络监视器NM节点；

至少一个网络终端NT节点，所述至少一个NT节点通过光纤网络上的分光器与所述NC节点、NM节点通信；

两个所述NM节点用于：监测第一通信卡的工作状态；当两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”时，判定所述第一通信卡故障，否则，判定所述第一通信卡未故障；

所述第二通信卡和第三通信卡监测第一通信卡的工作状态，包括：接收来自主控单元的数据；若在预设时间段内，两个NM节点中的至少一个接收到第一通信卡的数据，能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对；若两个NM节点中的至少一个的比对结果为“不一致”时，进一步判断所述第一通信卡的工作状态；

所述进一步判断所述第一通信卡的工作状态，包括：主控单元向NC节点和两个NM节点发送检测数据；NC节点将接收到的检测数据广播发送；NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对；当两个NM节点中的至少一个的比对结果为“一致”时，两个NM节点中的至少一个判定所述第一通信卡的工作状态为“正常”；当两个NM节点中的比对结果均为“不一致”时，两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”；

当所述第一通信卡故障时，断开第一通信卡，将第二通信卡设置为NC节点。

2.如权利要求1所述的光纤通信网络系统，其特征在于，所述第二通信卡和第三通信卡监测第一通信卡的工作状态，包括：

接收来自主控单元的数据；

若在预设时间段内，两个NM节点均未接收到NC节点的数据，则两个NM节点均判定所述第一通信卡的工作状态为“不正常”。

3.如权利要求1所述的光纤通信网络系统，其特征在于，在预设时间段内，两个NM节点中的至少一个接收到第一通信卡的数据，能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自主控单元的数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的数据进行比对前，还包括：

能够接收到来自第一通信卡的数据的NM节点将接收自NC节点通过光纤网络广播的数据格式转换为与接收自主控单元发送的数据格式相同。

4.如权利要求1所述的光纤通信网络系统，其特征在于，NM节点将接收自主控单元的检测数据和接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据进行比对前，包括：

两个NM节点将接收自NC节点通过光纤网络广播的检测数据格式转换为与接收自主控单元的检测数据格式相同。

5.如权利要求1所述的光纤通信网络系统，其特征在于：

第二通信卡被设置为NC节点后，第三通信卡作为NM节点，监测NC节点的工作状态；

当第二通信卡的工作状态为“不正常”时，判定第二通信卡是否故障，当第二通信卡故障时，断开第二通信卡，将第三通信卡设置为NC节点。

6.如权利要求1所述的光纤通信网络系统，其特征在于，还包括备光纤网络和备分光器，当光纤网络出现故障时，所述至少一个NT节点通过备光纤网络和备分光器与NC节点和NM节点通信。

7.如权利要求1-6任一所述的光纤通信网络系统，其特征在于，还包括网络匹配终端，所述网络匹配终端的接入位置位于总线型光纤通信网络系统的最前端，用于总线型光纤网络的终端匹配，实现光波长转换和序列转发，使得NC节点、NT节点和NM节点可以连接于总线型光纤网络的任意位置。

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