实现分组交换机数据记录功能的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现分组交换机数据记录功能的系统及方法，主要解决现有机载交换机中缺乏终端故障检测和数据记录功能的问题。该系统包括：终端输入模块、终端输出模块、端口输入模块、端口输出模块、控制模块、交换模块和数据记录模块。端口输入模块接收到终端输出模块的检测响应帧，生成端口状态数据；数据记录器将从端口输入模块发送来的输入数据帧、端口状态数据和从交换模块发送的输出数据帧及转发表数据分别添加控制域后，作为数据记录进行存储，以分析系统故障，定位事故原因。本发明专利技术可用于飞机、航天器和舰船及其它任何使用分组交换机作为重要数据和指令交换平台的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种，用于飞机、航天器、舰船以及其它任何需要记录分组交换机数据的场合。
技术介绍
现代大型运载工具，从飞机、舰船到航天飞机、空间站等，已经从电子化、数字化一 直发展到今天的信息化。当前，大型交通运输工具内部的电子设备之间仍主要使用专用数 据传输总线来实现互连，机载计算机设备、乘用计算机之间，有的已经使用以太网交换机等 分组数据交换机来互联。今后，在机舱、船舱和航天飞机等大型运载工具内部，将逐步过渡 到使用统一的数据交换平台来连接机载电子设备和乘用设备。 —旦使用数据交换平台来传输和交换仪器设备产生的数据和指令，交换机便成为 机载/舰载通信系统的枢纽。各种电子设备和人机界面设备与之相连，大量的数据通过它 发给目的终端，保证整个飞机或舰船的安全运行。 虽然现代航空航海技术得到快速发展，但是空中和海上还是不断发生各种灾难性事故。虽然经验告诉我们，很多事故源于突发故障、天气灾害和自然环境等因素，但为了理 清事故真相、不断提高交通运输的安全性，人们必须设法了解事故发生的真实原因。为此，在飞机上已经装有黑匣子，目前黑匣子主要有两种飞行数据记录器(FDR)和飞行员 语言记录器(CVR)。其中，FDR专门记录飞行中的各种数据，如飞行的时间、速度、高度、飞机 舵面的偏度、发动机的速度等。CVR通过安装在驾驶舱及座舱内的扬声器，主要记录机组人 员和地面人员之间的通话、机组人员之间的对话以及驾驶舱内出现的各种音响，包括飞机 发送机的运转声音等。与此同时，现在舰船上也有类似飞机上黑匣子的船舶航行状态记 录器，它是一种专门用于记录和保存船舶航行过程重要信息参数的智能化记录设备。因此， 飞机或者是舰船一旦发生灾难性事故，可以通过查看黑匣子中的数据来分析事故发生的 原因。但是在飞机或者是舰船上使用统一的数据交换平台后，利用原有的黑匣子技术来 分析事故的原因就不够全面。现代飞机、航天器、舰船等运载工具中的电子设备、仪器仪表 和控制设备复杂多样，相互之间的交互频繁，因此，采用统一的数据交换平台之后，分组交 换机即成为运载工具上的信息交通枢纽，通过添加终端检测和数据记录功能，可以全面 记录机载仪器设备之间的信息内容、传递情况和终端状态，有利于分析系统故障，查清事故 原因。而现有普通交换机均不具备数据记录功能，一些正在发展中的备选机载/舰船交换 平台技术，如航空专用全双工以太网交换(AFDX)、光纤通道(FC)等，也未考虑在交换机中 实现此功能。
技术实现思路
本专利技术目的在于避免机载/舰载黑匣子技术分析事故的原因的局限性，提供一 种，以在分组交换机上实现数据记录，检测终 端装置故障。本专利技术能改善现有机载分组交换设备的不足，提高安全性和事故原因分析能4力。 本专利技术的技术方案是这样实现的 —.术语说明 MAC :Media Access Control,媒质接入控制。 输入数据帧从终端输出装置传输到数据记录模块的数据帧。 输出数据帧从交换模块传输到终端输入装置的数据帧。 二 .实现分组交换机数据记录功能的系统，包括终端装置和分组交换机 该终端装置包括 终端输入模块，用于接收来自交换机的端口输出模块的输出数据帧并向上层实体传输输出数据帧，并根据检测帧通知终端输出模块发出检测响应帧； 终端输出模块，用于接收上层实体要传输的输入数据帧，并向分组交换机的端口输入模块传输输入数据帧和检测响应帧； 该分组交换机包括 端口输入模块，用于向交换模块和数据记录模块传输输入数据帧，并根据检测响应帧生成端口状态数据，该端口状态数据传输到数据记录模块； 端口输出模块，用于向终端输入模块传输输出数据帧，并定时生成检测帧，向终端输入模块发送检测帧； 控制模块，用于自我检测和控制交换模块，并向交换模块发送配置信息和控制信息； 交换模块，用于将输入数据帧从分组交换机端口输入模块转发到目的端口输出模块，并向控制单元发送统计数据，向数据记录模块传输转发表数据、输出数据帧、时间数据； 数据记录模块，用于对不同类型的数据和数据帧添加控制域，并对添加控制域后的数据记录进行存储。 上述数据记录模块包括数据生成模块和数据记录器，该数据记录模块包括数据生成模块和数据记录器，该数据生成模块对不同类型的数据帧和数据添加控制域，并将添加控制域后的数据记录传输到数据记录器；该数据记录器用以存储最近接收的大量数据记录，并在数据存储满时，用新写入的数据记录覆盖掉最早写入到该数据记录器中的数据记录。 上述数据生成模块包括输入打包子模块、输出打包子模块、转发打包子模块、端口打包子模块和复接器，该输入打包子模块，用于对输入数据帧添加定界符、类型域、时间戳、输入端口标号和长度域，生成输入扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该输出打包子模块，用于对输出数据帧添加定界符、类型域、时间戳、输出端口标号和长度域，生成输出扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该转发打包子模块，用于对转发表数据添加定界符、类型域、时间戳和长度域，生成转发扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该端口打包子模块，用于对端口状态数据添加定界符、类型域、时间戳和长度域，生成端口扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该复接器，用于对输入扩展数据记录、输出扩展数据记录、转发扩展数据记录和端口扩展数据记录进行复接，并向数据记录模块传输复接后的数据记录。 三.实现分组交换机数据记录功能的方法，包括如下步骤 (1)分组交换机的端口输出模块向终端输入模块发送输出数据帧或者定时向终端 输入模块发送检测帧； (2)终端输入模块读取接收到数据帧的类型字段值，若该类型字段值为OxFFFF， 则该数据帧为检测帧，执行步骤(4)，否则该数据帧为输出数据帧，执行步骤(3); (3)终端输入模块将输出数据帧提交给上层实体； (4)终端输出模块发送检测响应信号到分组交换机的端口输入模块； (5)分组交换机的端口输入模块读取接收到数据帧的类型字段值，若该类型字段 值为0xFFFF，则该数据帧为检测响应帧，执行步骤(6)，否则该数据帧为输入数据帧，执行 步骤(8); (6)分组交换机的端口输入模块生成状态数据，并将该数据发送到数据记录模 块； (7)数据记录模块对接收到的端口状态数据添加定界符、类型域、时间戳和长度 域，生成端口扩展数据记录，并将该记录存储到数据记录器； (8)分组交换机的端口输入模块将输入数据帧发送到数据记录模块，执行步骤 (9)，同时将输入数据帧发送到交换模块，执行步骤(10); (9)数据记录模块对输入数据帧添加定界符、类型域、时间戳、输入端口标号和长 度域，生成输出扩展数据记录，并将生成的记录存储到数据记录器； (10)交换模块查看内部转发表数据是否有更新，若有，交换模块将转发表数据传 输到数据记录模块，执行步骤(ll)，若没有，则执行步骤(12); (11)数据记录模块对接收到的转发表数据添加定界符、类型域、时间戳和长度域， 生成转发扩展数据记录，并将该记录存储到数据记录器； (12)交换模块对输入数据帧进行转发，并将输出数据帧发送到数据记录模块，执 行步骤(13)，同时对输入数据帧进行交换，将输出数据帧发送到端口输出模块，执行步骤 (1); (13)数据记录模块对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现分组交换机数据记录功能的系统，包括终端装置和分组交换机，该终端装置包括：终端输入模块，用于接收来自交换机的端口输出模块的输出数据帧并向上层实体传输输出数据帧，并根据检测帧通知终端输出模块发出检测响应帧；终端输出模块，用于接收上层实体要传输的输入数据帧，并向分组交换机的端口输入模块传输输入数据帧和检测响应帧；该分组交换机包括：端口输入模块，用于向交换模块和数据记录模块传输输入数据帧，并根据检测响应帧生成端口状态数据，该端口状态数据传输到数据记录模块；端口输出模块，用于向终端输入模块传输输出数据帧，并定时生成检测帧，向终端输入模块发送检测帧；控制模块，用于自我检测和控制交换模块，并向交换模块发送配置信息和控制信息；交换模块，用于将输入数据帧从分组交换机端口输入模块转发到目的端口输出模块，并向控制单元发送统计数据，向数据记录模块传输转发表数据、输出数据帧、时间数据；数据记录模块，用于对不同类型的数据和数据帧添加控制域，并对添加控制域后的数据记录进行存储。

【技术特征摘要】
一种实现分组交换机数据记录功能的系统，包括终端装置和分组交换机，该终端装置包括终端输入模块，用于接收来自交换机的端口输出模块的输出数据帧并向上层实体传输输出数据帧，并根据检测帧通知终端输出模块发出检测响应帧；终端输出模块，用于接收上层实体要传输的输入数据帧，并向分组交换机的端口输入模块传输输入数据帧和检测响应帧；该分组交换机包括端口输入模块，用于向交换模块和数据记录模块传输输入数据帧，并根据检测响应帧生成端口状态数据，该端口状态数据传输到数据记录模块；端口输出模块，用于向终端输入模块传输输出数据帧，并定时生成检测帧，向终端输入模块发送检测帧；控制模块，用于自我检测和控制交换模块，并向交换模块发送配置信息和控制信息；交换模块，用于将输入数据帧从分组交换机端口输入模块转发到目的端口输出模块，并向控制单元发送统计数据，向数据记录模块传输转发表数据、输出数据帧、时间数据；数据记录模块，用于对不同类型的数据和数据帧添加控制域，并对添加控制域后的数据记录进行存储。2. 根据权利要求1所述的实现分组交换机数据记录功能的系统，其特征在于数据记 录模块包括数据生成模块和数据记录器，该数据生成模块对不同类型的数据帧和数据添加 控制域，并将添加控制域后的数据记录传输到数据记录器；该数据记录器用以存储最近接 收的大量数据记录，并在数据存储满时，用新写入的数据记录覆盖掉最早写入到该数据记 录器中的数据记录。3. 根据权利要求1所述的实现分组交换机数据记录功能的系统，其特征在于数据生 成模块包括输入打包子模块、输出打包子模块、转发打包子模块、端口打包子模块和复接 器，该输入打包子模块，用于对输入数据帧添加定界符、类型域、时间戳、输入端口标号和 长度域，生成输入扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该输出打包子模块，用于对输出数据帧添加定界符、类型域、时间戳、输出端口标号和 长度域，生成输出扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该转发打包子模块，用于对转发表数据添加定界符、类型域、时间戳和长度域，生成转 发扩展数据记录，并向复接器传输所生成的数据记录；该端口打包子模块，用于对端口状态数据添加定界符、类型域、时间戳和长度域，生成 端口扩展数...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明旿，邱智亮，姜芹，张磊，卢卫娜，鲍民权，刘焕峰，史琰，周海，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]