航天用時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步性的故障分析*

趙 夢(mèng)，田文波，羅 宇，王冠雄，劉 強(qiáng)

(1.上海航天電子技術(shù)研究所·上?！?01109；2.中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院 智能計(jì)算技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·上?！?01109)

0 引 言

在航空航天和汽車(chē)等安全性至關(guān)重要的行業(yè)中，需要在設(shè)備間使用高度可靠的通信。由于這些行業(yè)對(duì)于實(shí)時(shí)性、可靠性和容錯(cuò)性提出的更高要求，確定性網(wǎng)絡(luò)如時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)(Time-Triggered Ethernet，TTEthernet)、精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol，PTP)、FlexRay總線、時(shí)間觸發(fā)總線(Time-Triggered CAN，TTCAN)、SAFEbus、時(shí)間觸發(fā)協(xié)議/ A類(lèi)(Time Triggered Protocol/class A，TTP/A)得到了廣泛的應(yīng)用。尤其在航天電子設(shè)備朝著模塊化、綜合化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，星載信息量、綜合化程度不斷提升的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)中高質(zhì)量的同步保證了可靠的確定性通信，因此提高接入以太網(wǎng)的設(shè)備之間正確的同步性是非常重要的。

TTEthernet是從航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)改進(jìn)而來(lái)的，用于工業(yè)和航空電子應(yīng)用的時(shí)間關(guān)鍵型網(wǎng)絡(luò)。它由SAE AS6802標(biāo)準(zhǔn)化，時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)運(yùn)行在OSI第2層，與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)完全兼容。通過(guò)使用混合基礎(chǔ)設(shè)施支持時(shí)間觸發(fā)(Time-Triggered，TT)、速率約束(Rate-Constrained，RC)和盡力而為(Best-Effort，BE)業(yè)務(wù)，從而滿(mǎn)足嚴(yán)格的定時(shí)傳輸要求。其主要特點(diǎn)是基于全局同步的離線調(diào)度表的時(shí)間觸發(fā)通信模式。在TT報(bào)文準(zhǔn)備就緒且RC報(bào)文已經(jīng)傳輸?shù)那闆r下，采用搶占、及時(shí)阻塞和打亂次序三種集成方法解決沖突。它還支持不同流量類(lèi)別的虛擬分離，包括確定性和非確定性通信方式。時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備是集成不同流量類(lèi)別數(shù)據(jù)流的交換機(jī)。而由關(guān)鍵應(yīng)用程序生成的流量(以可預(yù)測(cè)的、確定性的方式傳輸)相對(duì)于非關(guān)鍵消息(以非確定性的方式傳輸)總是具有更高的優(yōu)先級(jí)。確定性通信在延遲和可靠性方面有非常嚴(yán)格的要求，只有當(dāng)觀察到的鏈路沒(méi)有被確定性通信流占用時(shí)，非確定性消息才會(huì)被傳輸。

在航天領(lǐng)域，時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)絡(luò)用于解決各有效載荷、航天器平臺(tái)等相對(duì)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間，以及計(jì)算機(jī)內(nèi)部各模塊之間，高精度時(shí)基相對(duì)獨(dú)立造成整體上的全局時(shí)鐘偏差，進(jìn)而導(dǎo)致共用信息不能精準(zhǔn)到達(dá)的需求問(wèn)題。時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)在載人航天領(lǐng)域需要高安全關(guān)鍵等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此設(shè)計(jì)要求使用冗余配置增強(qiáng)航天器內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)容忍故障的能力。

在對(duì)可以兼容標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的SEA AS6802同步協(xié)議分析之后，本文重點(diǎn)探究了時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的幾種異常情況及其對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)時(shí)間產(chǎn)生的負(fù)面影響。一個(gè)或一系列協(xié)議控制幀(Protocol Control Frames，PCF)，包括冷啟動(dòng)幀(Coldstart Frames，CS)、冷啟動(dòng)應(yīng)答幀(Coldstart Acknowledge Frames，CA)、集成幀(Integration Frames，IN),從有故障的壓縮主機(jī)(Compression Master，CM)傳輸?shù)酵街鳈C(jī)(Synchronization Master，SM)，會(huì)增加SM正常的啟動(dòng)時(shí)間，在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)送PCF可以逐步增加啟動(dòng)時(shí)間。

1 可容錯(cuò)TTE網(wǎng)絡(luò)的硬件架構(gòu)和仿真模型

本節(jié)描述了航天用可容錯(cuò)的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)硬件架構(gòu)和仿真模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，航天領(lǐng)域工程應(yīng)用中采用冗余備份的星型硬件架構(gòu)如圖1所示。這種雙冗余式的硬件架構(gòu)借鑒自VITA78 SpaceVPX標(biāo)準(zhǔn)中典型的雙星拓?fù)浣粨Q結(jié)構(gòu)，其中的冗余容錯(cuò)技術(shù)可以盡可能滿(mǎn)足空間電子系統(tǒng)對(duì)于高可靠性應(yīng)用的要求。功能方面在普通以太網(wǎng)互連的基礎(chǔ)上，還增加了時(shí)間同步和時(shí)間觸發(fā)。此網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有2個(gè)以太網(wǎng)接口，分別連接在2個(gè)交換節(jié)點(diǎn)上，互為備份關(guān)系。一部分節(jié)點(diǎn)連接在交換1A/1B上，另一部分節(jié)點(diǎn)連接在2A/2B上。壓縮主機(jī)CM節(jié)點(diǎn)作為模塊嵌入支持時(shí)間觸發(fā)功能的交換機(jī)，和各個(gè)同步主機(jī)SM一起完成網(wǎng)絡(luò)的同步。而仿真模型仿照硬件架構(gòu)搭建，由于本次討論需要探究故障CM對(duì)整個(gè)系統(tǒng)從上電到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的同步狀態(tài)所消耗的冷啟動(dòng)時(shí)間的影響，因此選取終端系統(tǒng)sm4和其中一個(gè)故障的壓縮主機(jī)CM-sw1連接，如圖2所示，此時(shí)sm4的狀態(tài)變化會(huì)受到故障CM-sw1的直接影響，如圖3所示。

圖1 TTE系統(tǒng)硬件架構(gòu)Fig.1 TTE system hardware architecture

圖2 TTE系統(tǒng)仿真模型Fig.2 TTE system simulation model

圖3 sm4接收到出錯(cuò)的CM發(fā)送CS幀后的啟動(dòng)時(shí)間Fig.3 sm4’s start-time after receives CS frame sent by faulty CM

整個(gè)時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)采用分布式的時(shí)鐘部署方式，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的時(shí)鐘，而整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有主時(shí)鐘的概念?；跁r(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)的同步服務(wù)系統(tǒng)能夠以固定延遲和微秒級(jí)別的抖動(dòng)同步通信。這些服務(wù)的核心是為了使分布式網(wǎng)絡(luò)的終端系統(tǒng)和交換機(jī)中本地時(shí)鐘同步起來(lái),形成一個(gè)全局時(shí)鐘。

2 故障情境下時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)間的仿真評(píng)估

2.1 故障模型概述

時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)可以支持單故障和雙故障假設(shè)。本文只關(guān)注單一故障對(duì)于設(shè)計(jì)的時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步性的影響，在單故障假設(shè)下，時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)的目的是容忍終端系統(tǒng)的隨機(jī)故障或交換機(jī)的不一致遺漏故障。時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)交換機(jī)可以配置具有執(zhí)行保護(hù)中央總線的功能，該功能可實(shí)現(xiàn)即使一組終端系統(tǒng)發(fā)生任意故障，也可以將隨機(jī)故障模式轉(zhuǎn)換為不一致的遺漏故障模式。特別考慮單一故障的原因是受空間輻射惡劣環(huán)境的影響，航天電子系統(tǒng)中存儲(chǔ)電路等極易發(fā)生位翻轉(zhuǎn)故障，因此采取冗余設(shè)計(jì)以及故障管理算法等進(jìn)行故障診斷和隔離，從而達(dá)到吸收故障或者隔離故障的效果，使得某一模塊或者系統(tǒng)的故障不會(huì)蔓延至其他模塊或系統(tǒng)，由此單一故障發(fā)生的概率遠(yuǎn)大于多故障的概率。

本節(jié)討論在上述單故障模型下，網(wǎng)絡(luò)異常可能對(duì)TTEthernet啟動(dòng)時(shí)間產(chǎn)生的負(fù)面影響。圖3所示為SM的啟動(dòng)/重啟過(guò)程狀態(tài)機(jī)，其中SM_INTEGRATE，SM_UNSYNC，SM_FLOOD，SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS是4個(gè)非同步狀態(tài)，剩余的3個(gè)狀態(tài)SM_TENTATIVE，SM_SYNC，SM_STABLE為同步狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)時(shí)間是指在觀測(cè)到SM從上電啟動(dòng)到建立SM_STABLE狀態(tài)的時(shí)間。通過(guò)分析圖4的SM的狀態(tài)機(jī)可以看出，如果在一些時(shí)刻從CM接收到一些PCF，則可以導(dǎo)致回退到較低的非同步狀態(tài)或失去同步狀態(tài)(從同步狀態(tài)到非同步狀態(tài)的轉(zhuǎn)換)。例如，如果在同步狀態(tài)之一中從CM接收到CA幀，則SM將過(guò)渡到SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS這個(gè)非同步狀態(tài)。像這樣的異常現(xiàn)象是本文分析的主要內(nèi)容。

圖4 SM的啟動(dòng)/重啟過(guò)程狀態(tài)機(jī)Fig.4 SM start/restart process state machine

2.2 仿真建立

根據(jù)SAE AS6802標(biāo)準(zhǔn)，采用NS3仿真系統(tǒng)完成對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊的開(kāi)發(fā)，包括端系統(tǒng)、交換機(jī)，以及鏈路配置為雙通道并模擬了硬件鏈路傳輸所具有的延遲。本文試驗(yàn)場(chǎng)景為其中一個(gè)壓縮主機(jī)(CM)出現(xiàn)故障，其余設(shè)備(其他壓縮主機(jī)CM和4個(gè)同步主機(jī)SM)無(wú)故障。本文考慮的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。其中一個(gè)端口上的故障CM在SM的關(guān)鍵時(shí)刻傳輸CS、CA和IN幀序列。在此條件下，通過(guò)仿真估算了SM的啟動(dòng)時(shí)間。交換機(jī)sw2的故障端口連接到終端系統(tǒng)sm4。

由于同步質(zhì)量不受本研究的關(guān)注，而只考慮網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)間的影響，因此盡管模型支持非理想時(shí)鐘，但網(wǎng)絡(luò)組件中實(shí)現(xiàn)的本地時(shí)鐘被設(shè)置為理想時(shí)鐘。在所有仿真中，集成周期(Integration Cycles Duration，ICD)持續(xù)時(shí)間設(shè)置為=1000μs。

2.3 正常的啟動(dòng)

仿真結(jié)果表明，當(dāng)觀測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有故障設(shè)備時(shí)，sm4的默認(rèn)啟動(dòng)時(shí)間為=5671μs。在這種情況下，冷啟動(dòng)過(guò)程反映了圖4SM啟動(dòng)/重啟過(guò)程狀態(tài)機(jī)順時(shí)針背景箭頭所描繪的狀態(tài)流轉(zhuǎn)情況，在此過(guò)程中SM經(jīng)歷了以下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換：SM_INTEGRATE → SM_UNSYNC → SM_FLOOD → SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS → SM_TENTATIVE_SYNC → SM_SYNC → SM_STABLE。

2.4 故障的CM傳輸CS幀

1)SM在SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)下接收到CS幀：從圖4的狀態(tài)機(jī)中可以看出，sm4在SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)下接收到的CS幀，導(dǎo)致sm4轉(zhuǎn)換到SM_FLOOD這個(gè)同步性較低的狀態(tài)，sm4在SM_FLOOD狀態(tài)下會(huì)發(fā)送CA幀。由于無(wú)故障壓縮主機(jī)CM-sw2處于不再接受CA幀的狀態(tài)(此時(shí)網(wǎng)絡(luò)的其余設(shè)備是正常地進(jìn)行冷啟動(dòng)處理的)，因此，sm4將轉(zhuǎn)換到SM_UNSYNC狀態(tài)并開(kāi)始發(fā)送CS幀。CM的上述幀過(guò)濾機(jī)制將忽略這些CS幀。在接收到來(lái)自CM-sw2的IN幀之后，sm4將轉(zhuǎn)換到SM_SYNC狀態(tài)，在足夠的穩(wěn)定周期之后，再轉(zhuǎn)換到SM穩(wěn)定狀態(tài)。簡(jiǎn)而言之，發(fā)送給SM的CS幀在SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致同步過(guò)程鏈發(fā)生變化：SM_INTEGRATE → SM_UNSYNC → SM_FLOOD → SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS → SM_FLOOD → SM_UNSYNC → SM_SYNC → SM_STABLE，發(fā)生狀態(tài)回退而后又進(jìn)入同步狀態(tài)。 由分析可知，此異常將啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)了相當(dāng)一個(gè)集成周期的時(shí)間。

2)SM在SM_UNSYNC狀態(tài)下接收到CS幀：關(guān)注SM_UNSYNC狀態(tài)附近的輸入影響情況，可以看出，接收CS幀將導(dǎo)致sm4向SM_FLOOD狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在這種狀態(tài)下，從故障CM接收到的CS幀可能會(huì)導(dǎo)致更早地過(guò)渡到SM_FLOOD狀態(tài)。但是，由于SM不會(huì)在進(jìn)入SM_FLOOD之后立即發(fā)送CA幀，因此提前過(guò)渡到SM_FLOOD狀態(tài)不會(huì)加快sm4的啟動(dòng)速度。同時(shí)，無(wú)故障的sw2將轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自另一個(gè)SM的CS幀，從而使sm4重新進(jìn)入SM_FLOOD狀態(tài)。其他SM在接收到上述CS幀后也將進(jìn)入SM_FLOOD狀態(tài)，這意味著所有SM都在同一時(shí)刻發(fā)送其CA幀。在這種情況下，sm4的啟動(dòng)時(shí)間等于默認(rèn)啟動(dòng)時(shí)間。

3)SM在SM_FLOOD狀態(tài)下接收到CS幀：在SM_FLOOD狀態(tài)下接收到CS幀,將導(dǎo)致SM重新進(jìn)入相同的狀態(tài)。之后，當(dāng)SM過(guò)渡到SM_FLOOD狀態(tài)時(shí)，將發(fā)生與前面提到的SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)相同的過(guò)程變化：SM_FLOOD → SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS → SM_FLOOD → SM_UNSYNC → SM_SYNC → SM_STABLE。

總結(jié)CS幀序列的影響：如果從故障CM發(fā)送CS幀序列，根據(jù)序列中CS幀的數(shù)量及其周期，sm4的啟動(dòng)時(shí)間將相應(yīng)延長(zhǎng)，因?yàn)槊總€(gè)接收到的CS幀都重新進(jìn)入SM_FLOOD狀態(tài)，該場(chǎng)景的模擬如圖3所示，其中從sw1發(fā)送的CS幀的序列長(zhǎng)度增加，同時(shí)改變這些幀之間的周期。序列的第一個(gè)CS幀在接近SM_FLOOD狀態(tài)結(jié)束時(shí)到達(dá)sm4。從結(jié)果可以看出，CS幀的周期為200μs或大于3500μs，對(duì)sm4的啟動(dòng)沒(méi)有影響；而對(duì)于300μs的周期，只有第一個(gè)CS幀延長(zhǎng)了一個(gè)集成周期()值的啟動(dòng)時(shí)間；對(duì)于其他時(shí)段，啟動(dòng)時(shí)間函數(shù)呈階梯形，并隨CS幀數(shù)的增加而增加，增量不是連續(xù)的，而是集成周期()值的倍數(shù)。這些值可以當(dāng)作是sm4在重新進(jìn)入SM_FLOOD狀態(tài)時(shí)被阻塞的時(shí)間。啟動(dòng)時(shí)間函數(shù)呈階梯形的原因在于一系列狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

在從CM-sw1發(fā)送的CS序列結(jié)束之后，sm4將從SM_FLOOD轉(zhuǎn)換到SM_UNSYNC狀態(tài)。然后，sm4從已經(jīng)同步的非故障CM-sw2接收幀內(nèi)信號(hào)，并進(jìn)入SM_SYNC狀態(tài)，接著進(jìn)入SM_STABLE狀態(tài)。sm4在SM_UNSYNC狀態(tài)下花費(fèi)的時(shí)間并不重要：在從sw2接收到IN幀之后，sm4立即轉(zhuǎn)換到SM_SYNC狀態(tài)。而當(dāng)CS幀的周期大于3500μs時(shí)，單個(gè)故障的CM不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和建立時(shí)間同步的時(shí)長(zhǎng)。

2.5 故障的CM傳輸CA幀

有故障的CM傳輸CA幀時(shí)的情形與故障的CM傳輸CS幀的情形非常相似。對(duì)于這種情況，當(dāng)sm4接近SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)的末尾時(shí)，故障CM開(kāi)始傳輸CA幀，得到圖5所示的梯形折線圖。考慮到CA幀對(duì)SM的所有狀態(tài)都有影響，這些幀之間的任何一個(gè)周期都會(huì)對(duì)基于時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的同步過(guò)程產(chǎn)生決定性的影響。每個(gè)接收到的CA幀都將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)。一個(gè)特例是：在SM_STABLE狀態(tài)下，接收到CA幀且參數(shù)stable_ca_enabled配置正確，才可以轉(zhuǎn)換到SM_WAIT_4_CYCLE_START_CS狀態(tài)。在這種情況下，CA幀之間的周期應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以便SM在下一個(gè)從CM傳輸?shù)腃A幀到達(dá)之前建立SM_STABLE狀態(tài)。如圖5所示，CA幀的一個(gè)周期要大于4500μs，此時(shí)單個(gè)故障的CM對(duì)于sm4等網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行正常設(shè)備的啟動(dòng)以及時(shí)間同步?jīng)]有影響。

圖5 sm4接收到故障的CM發(fā)送CA幀后的啟動(dòng)時(shí)間Fig.5 sm4’s start-time after receives CA frame sent by faulty CM

2.6 故障的CM傳輸IN幀

來(lái)自故障CM的錯(cuò)誤的IN幀會(huì)觸發(fā)正常運(yùn)轉(zhuǎn)CM的異步/相對(duì)團(tuán)功能，從而導(dǎo)致系統(tǒng)失去同步狀態(tài)。圖6顯示了當(dāng)IN幀處于SM_TENTATIVE_SYNC狀態(tài)時(shí)，超出計(jì)劃到達(dá)sm4情況的有關(guān)結(jié)果。如果幀間的周期比較短，則函數(shù)呈階梯形，如果幀間的周期比較長(zhǎng)，則函數(shù)呈線性。當(dāng)在SM_TENTATIVE_SYNC狀態(tài)下檢測(cè)到異步/相對(duì)團(tuán)時(shí)，SM應(yīng)過(guò)渡到SM非同步狀態(tài)，在該狀態(tài)下，開(kāi)始傳輸CS幀。由于非故障sw2已經(jīng)處于同步狀態(tài)，它將忽略接收到的CS幀，同時(shí)將向sm4發(fā)送一個(gè)壓縮的IN幀。然后，sm4將再次轉(zhuǎn)換到SM同步狀態(tài)。綜上，如果在SM_TENTATIVE_SYNC狀態(tài)下接收到除了IN幀外的其他序列，則將發(fā)生以下過(guò)程變化：SM_TENTATIVE_SYNC→×(SM UNSYNC→SM_SYNC)→SM_STABLE。在SM_STABLE狀態(tài)下接收到計(jì)劃外的幀序列也將會(huì)使得系統(tǒng)失去同步態(tài)。如圖6所示，如果IN幀周期大于4000μs，故障的CM發(fā)送錯(cuò)誤的IN幀對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常運(yùn)行的設(shè)備的啟動(dòng)和時(shí)間同步的建立與正常啟動(dòng)所需時(shí)長(zhǎng)相同。通常，IN幀長(zhǎng)時(shí)間間隔對(duì)啟動(dòng)時(shí)間影響不大，但存在在SM_STABLE狀態(tài)下失去同步狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn) 。

圖6 sm4接收到故障的CM發(fā)送IN幀后的啟動(dòng)時(shí)間Fig.6 sm4’s start-time after receives IN frame sent by faulty CM

由以上討論可知，由于雙壓縮主機(jī)的備份容錯(cuò)機(jī)制，即使其中一個(gè)CM出現(xiàn)故障，另一個(gè)CM也會(huì)完成正常操作,發(fā)出正確的幀，同步主機(jī)(SM)通過(guò)接受窗口(acceptance_window)的開(kāi)閉規(guī)則過(guò)濾掉來(lái)自故障CM的部分錯(cuò)誤協(xié)議控制幀(PCF)，從而保證系統(tǒng)的啟動(dòng)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是這個(gè)恢復(fù)過(guò)程在某些情景下會(huì)以延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間為代價(jià)。經(jīng)仿真結(jié)果可知，在此時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)仿真模型下，如有一個(gè)壓縮主機(jī)(CM)發(fā)生故障，設(shè)置CS幀周期大于3500μs，CA幀周期大于4500μs且IN幀周期大于4000μs時(shí)，時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)完成啟動(dòng)的時(shí)間和無(wú)故障情況下的正常啟動(dòng)時(shí)間相同。

3 結(jié) 論

在容錯(cuò)系統(tǒng)中，具有處理意外情況的機(jī)制是非常重要的。以太網(wǎng)的單一容錯(cuò)配置可以處理一個(gè)故障組件：交換機(jī)或終端系統(tǒng)。文中模擬了一個(gè)端口上的故障交換機(jī)開(kāi)始不受控制地傳輸單個(gè)和序列PCF的情況。結(jié)果表明，故障CM發(fā)送錯(cuò)誤的CS、CA和IN幀,對(duì)時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)時(shí)間有影響，PCF對(duì)確定性時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的同步性影響在到達(dá)臨界時(shí)刻表現(xiàn)得尤為明顯。但是如設(shè)置協(xié)議控制幀的周期超過(guò)一定數(shù)值后，單點(diǎn)故障雙冗余系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間和正常啟動(dòng)的時(shí)間相同，為航天領(lǐng)域等使用雙冗余時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)的系統(tǒng)中參數(shù)設(shè)置提供參考。下一步將重點(diǎn)研究分析故障端系統(tǒng)脫離控制后，隨機(jī)地將PCF序列發(fā)送到同步的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響。