基于高可靠性綜合控制的冗余以太網(wǎng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、以太網(wǎng)技術(shù)從誕生開始，就以其領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢被應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)的各個(gè)角落，從而一舉成為了當(dāng)今局域網(wǎng)技術(shù)的主流。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與需求的廣泛提出，人們逐漸開始將以太網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到一些可靠性相對較高的場合。其中，采用基于冗余結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)能夠很好地提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體可靠性，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的本身并未定義冗余通信特性。這就需要人們對以太網(wǎng)進(jìn)行冗余改造設(shè)計(jì)。為了滿足高可靠性的要求，必須從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸方式以及協(xié)議等多個(gè)方

2、面進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。具有高可靠性的冗余以太網(wǎng)設(shè)計(jì)研究如今已經(jīng)引起了行業(yè)足夠的重視，成為一個(gè)備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。本文依托航空科學(xué)基金2011年度課題項(xiàng)目“可用于高可靠綜合控制的雙冗余以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究”，以設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)高可靠性綜合控制的雙冗余以太網(wǎng)為研究目的，開展了相關(guān)研究工作，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.在冗余以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，采用了“節(jié)點(diǎn)冗余”和“網(wǎng)絡(luò)冗余”相結(jié)合的方式，以太網(wǎng)交換機(jī)之間采用環(huán)形的方式相連，而終端節(jié)點(diǎn)

3、的兩個(gè)網(wǎng)卡分別與兩個(gè)不同的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行連接，從而設(shè)計(jì)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這樣保證了當(dāng)某一條鏈路失效時(shí)，數(shù)據(jù)依舊可以從另外一條鏈路傳輸，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
　　2.在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、協(xié)議與通信設(shè)計(jì)方面，修改傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式和TCP/IP協(xié)議，并在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層中添加冗余處理層來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信需求。隨后，重點(diǎn)研究可用于高可靠綜合控制的雙冗余以太網(wǎng)絡(luò)通訊的方法和技術(shù)方案。從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送端和接收端詳細(xì)地對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模式、冗余判斷方法進(jìn)行

4、設(shè)計(jì)，并且采用冗余傳輸?shù)姆绞剑瑥亩岣呔W(wǎng)絡(luò)的可靠性。
　　3.在高可靠綜合控制的雙冗余以太網(wǎng)絡(luò)通訊故障模式監(jiān)控、故障恢復(fù)機(jī)制等方面，針對全網(wǎng)的鏈路情況，設(shè)計(jì)了故障響應(yīng)機(jī)制，對故障的節(jié)點(diǎn)或者鏈路做出及時(shí)的預(yù)警，并且能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的故障及時(shí)做出相應(yīng)的鏈路切換。同時(shí)，能夠識別網(wǎng)絡(luò)所出現(xiàn)的擴(kuò)充情況，并及時(shí)更新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息。
　　4.在高可靠雙冗余以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證方面，開發(fā)基于高可靠性綜合控制的冗余以太網(wǎng)控制軟件平臺，通過軟件可以實(shí)現(xiàn)對冗