CN112468328A - 一种基于交换式拓扑的双余度fc-ae-1553网络重构方法 - Google Patents

一种基于交换式拓扑的双余度fc-ae-1553网络重构方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于交换式拓扑的双余度FC‑AE‑1553网络重构方法，在网络通信节点采用冗余备份设计且节点传输通道为双余度通道的网络中，通过增加网络故障检测机制和主备节点通信功能切换机制，解决网络控制器或网络端节点发生故障后，备份网络端节点切换为网络控制器，加载网络消息调度表，完成网络命令帧组织调度和网络管理控制，接管故障网络控制器通信功能；或切换为网络端节点，并由网络交换机切换网络端节点地址与交换端口的物理映射关系，从而接管故障端节点功能，完成网络消息通信功能。本发明解决交换式FC‑AE‑1553网络的重构问题，缩短重构时间，提升网络可靠性。

Description

一种基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络重构方法
技术领域
本发明涉及网络重构设计领域，尤其是一种高速光纤通信网络重构的方法，采用FC-AE-1553协议进行数据通信。
背景技术
FC-AE-1553网络是一种高速光纤通信网络，采用命令响应式通信机制，支持交换式网络拓扑结构，系统通常由网络控制器、网络交换机和网络端节点构成，通过网络控制器对网络通信消息进行集中控制调度。为提升网络系统可靠性，网络节点采用双余度传输通道，并对网络控制器和关键端节点进行1+1冗余备份设计。在网络运行过程中，当网络控制器或网络端节点故障后，由备份网络节点自动升级为网络控制器，接管网络消息组织调度和网络控制功能，或升级为网络端节点，参与网络通信。由于备份节点的接入和网络功能的切换，网络功能结构、通信链路及路由关系将发生变化，需动态调整网络通信配置，而FC-AE-1553网络同时结合了命令响应式集中控制机制、双余度传输通道及交换式网络拓扑结构等特性，故一般的网络重构方法不能实现FC-AE-1553网络的重构。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络重构方法。为解决FC-AE-1553网络在网络控制器和网络端节点故障后，备份端节点参与网络通信的重构问题，本发明提供一种基于交换式拓扑的网络重构方法，能够动态改变网络通信配置和节点功能切换，实现网络的快速重构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：
步骤1.FC-AE-1553网络系统由网络控制器NC、网络交换机和多个端节点组成星型拓扑和双余度体系结构；
步骤2.在网络系统上电运行后，网络控制器NC按照网络消息调度表组织网络命令帧，控制网络消息传输；备份端节点Ⅰ工作于网络监视器模式，监控网络控制器NC的传输活动；备份端节点Ⅱ工作于网络监视器模式，监控与网络端节点NT3相关的消息数据；
步骤3.当网络控制器NC发生故障，网络消息传输中断，网络控制器NC控制主机检测出NC通信故障，通过切换控制信号通知备份端节点Ⅰ切换为网络控制器NC；
步骤4.备份端节点Ⅰ接收到切换控制信号后，确认网络控制器NC端无传输活动后，按照原网络控制器NC的配置信息切换为网络控制器，加载网络消息调度表，开始组织网络命令帧，接管原网络控制器NC功能，否则，不执行切换操作；
步骤5.当网络端节点NT3故障，网络控制器NC控制主机检测出NT3通信故障，通知网络交换机将网络端节点NT3地址对应的交换端口切换至备份端节点Ⅱ的交换端口，并通知备份端节点Ⅱ切换为网络端节点NT3；
步骤6.备份端节点Ⅱ接收到切换命令后，通过切换控制信号确认NT3故障后，按照NT3的配置信息切换为网络端节点，接管NT3的数据通信功能；
步骤7.网络重构结束。
所述的网络系统中，网络控制器NC、网络端节点NT1、NT2、NT3、备份端节点Ⅰ、备份端节点Ⅱ与交换机构成星型拓扑和双余度体系结构，其中，备份端节点Ⅰ作为网络控制器NC的备份节点，备份端节点Ⅱ作为网络端节点NT3的备份节点，网络控制器NC分别连接至两个交换机，每个交换机分别连接网络端节点NT1、NT2、NT3和备份端节点ⅠⅠ。
本发明的有益效果在于，在交换式FC-AE-1553网络系统中，当网络控制器或网络端节点故障后，备份端节点能够快速获取网络控制权，恢复网络传输调度能力，同时其他网络端节点可以在不重载网络通信配置文件且正常通信链路不用中断的条件下，实现NT地址与交换机物理端口映射关系的改变，从而解决交换式FC-AE-1553网络的重构问题，缩短重构时间，提升网络可靠性。
附图说明
图1为基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1533网络重构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明涉及一种基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络重构方法，在网络通信节点采用冗余备份设计且节点传输通道为双余度通道的网络中，通过增加网络故障检测机制和主备节点通信功能切换机制，解决网络控制器(NC)或网络端节点(NT)发生故障后，备份网络端节点(BNT)切换为网络控制器，加载网络消息调度表，完成网络命令帧组织调度和网络管理控制，接管故障网络控制器通信功能；或切换为网络端节点，并由网络交换机切换网络端节点地址与交换端口的物理映射关系，从而接管故障端节点功能，完成网络消息通信功能。实现不同网络节点主备功能的快速切换和网络拓扑实时重构，提升网络可靠性。
本发明根据网络节点之间的数据通信需求，形成网络控制器NC的消息调度配置文件。按照系统设计的网络节点备份原则，对网络控制器NC进行备份的端节点Ⅰ预先存储系统消息调度配置文件，对网络端节点NT进行备份的端节点Ⅱ预先存储NT3配置信息。在网络正常运行阶段，备份端节点均工作于网络监视器模式，对可能因故障而被替代的网络节点的数据进行捕获，不进行数据发送。当网络控制器NC故障后，NC控制主机检测出NC通信故障，并通过主备节点之间的切换控制信号通知备份端节点切换为网络控制器NC。备份端节点确认NC端无传输活动，加载网络消息调度表，开始组织网络命令帧，接管原网络控制器NC功能。当网络端节点故障，NC控制主机检测出网络端节点通信故障，通知网络交换机将故障网络端节点通信地址映射的交换端口切换至冗余备份节点所连接的物理端口，并通知备份端节点切换为NT，接管故障端节点的数据通信功能。
在如图1所示交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络示意结构下，网络系统由2个交换机、1个网络控制器NC、3个网络端节点NT和2个备份端节点组成，P1-P8为网络交换机物理端口，NC、NT和备份NT分别连接至交换机的不同端口。备份端节点Ⅰ为网络控制器的备份节点，备份端节点Ⅱ为网络端节点NT3的备份节点，原节点和备份节点之间通过切换控制信号交互控制指令和状态信息。本发明的具体实施例如下：
步骤1.FC-AE-1553网络系统由网络控制器NC、网络交换机和多个端节点组成。如图1所示的网络系统中，网络控制器NC、网络端节点NT1、NT2、NT3、备份端节点Ⅰ、备份端节点Ⅱ与交换机构成星型拓扑和双余度体系结构。其中，备份端节点Ⅰ作为网络控制器NC的备份节点，备份端节点Ⅱ作为网络端节点NT3的备份节点。
步骤2.在网络系统上电运行后，网络控制器NC按照网络消息调度表组织网络命令帧，控制网络消息传输。备份端节点Ⅰ工作于网络监视器模式，监控NC传输活动。备份端节点Ⅱ工作于网络监视器模式，监控网络端节点NT3的消息数据。
步骤3.当网络控制器NC故障，网络消息传输中断，NC控制主机检测出NC通信故障，通过切换控制信号通知备份端节点Ⅰ切换为网络控制器NC。
步骤4.备份端节点Ⅰ接收到切换控制信号后，确认NC端无传输活动后，按照原NC的配置信息切换为网络控制器，加载网络消息调度表，开始组织网络命令帧，接管原网络控制器NC功能，否则，不执行切换操作。
步骤5.当网络端节点NT3故障，NC控制主机检测出NT3通信故障，通知网络交换机将网络端节点NT3地址对应的交换端口从P3切换至P4，并通知备份端节点Ⅱ切换为网络端节点NT3。
步骤6.备份端节点Ⅱ接收到切换命令后，通过切换控制信号确认NT3故障后，按照NT3的配置信息切换为网络端节点，接管NT3的数据通信功能。
步骤7.网络重构结束。

Claims (2)

1.一种基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络重构方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1.FC-AE-1553网络系统由网络控制器NC、网络交换机和多个端节点组成星型拓扑和双余度体系结构；
步骤2.在网络系统上电运行后，网络控制器NC按照网络消息调度表组织网络命令帧，控制网络消息传输；备份端节点Ⅰ工作于网络监视器模式，监控网络控制器NC的传输活动；备份端节点Ⅱ工作于网络监视器模式，监控与网络端节点NT3相关的消息数据；
步骤3.当网络控制器NC发生故障，网络消息传输中断，网络控制器NC控制主机检测出NC通信故障，通过切换控制信号通知备份端节点Ⅰ切换为网络控制器NC；
步骤4.备份端节点Ⅰ接收到切换控制信号后，确认网络控制器NC端无传输活动后，按照原网络控制器NC的配置信息切换为网络控制器，加载网络消息调度表，开始组织网络命令帧，接管原网络控制器NC功能，否则，不执行切换操作；
步骤5.当网络端节点NT3故障，网络控制器NC控制主机检测出NT3通信故障，通知网络交换机将网络端节点NT3地址对应的交换端口切换至备份端节点Ⅱ的交换端口，并通知备份端节点Ⅱ切换为网络端节点NT3；
步骤6.备份端节点Ⅱ接收到切换命令后，通过切换控制信号确认NT3故障后，按照NT3的配置信息切换为网络端节点，接管NT3的数据通信功能；
步骤7.网络重构结束。
2.根据权利要求1所述的基于交换式拓扑的双余度FC-AE-1553网络重构方法，其特征在于：
所述的网络系统中，网络控制器NC、网络端节点NT1、NT2、NT3、备份端节点Ⅰ、备份端节点Ⅱ与交换机构成星型拓扑和双余度体系结构，其中，备份端节点Ⅰ作为网络控制器NC的备份节点，备份端节点Ⅱ作为网络端节点NT3的备份节点，网络控制器NC分别连接至两个交换机，每个交换机分别连接网络端节点NT1、NT2、NT3和备份端节点ⅠⅠ。
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