一种可扩展的实时地面测发控总控网系统技术方案

一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，其特征在于：包括主干网、监控终端和四个时间触发以太网节点，主干网包括四台相同的时间触发以太网交换机，所述四台时间触发以太网交换机通过光纤连接成环路，第一时间触发以太网交换机通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太网节点连接，第三时间触发以太网交换机也通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太网节点连接，第二时间触发以太网交换机通过光纤与第三时间触发以太网节点和第四时间触发以太网节点连接，第四时间触发以太网交换机通过光纤与第三时间触发以太网节点和第四时间触发以太网节点连接；用于监控数据流的监控终端通过光纤连接到时间触发以太网交换机上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，主要应用于运载火箭的地面测发控总控网系统，属于运载火箭电气系统设计领域。
技术介绍
地面测发控网络主要担当火箭发射前对各系统的多项关键参数的实时采集、传输、监控和确认等功能，为发射平台提供可靠的启动发射指令信号，是保障整个火箭发射任务顺利完成的关键。因此，地面测发控网络需要具备可靠性、实时性、信息的完整性、冗余设计、高宽带和长距离传输等特性。现有的运载火箭地面测发控网络均是基于以太网技术实现的，其利用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)的机理实现了数据的传输，但是 这种基于以太网的传输网络在实时性、可靠性方面是有欠缺的。因此根据未来实时性要求较高的需求，地面测发控网络在实时性、可靠性方面就需要进行改进。另一方面，由于地面测试网络需要在软硬件调试、系统设备恢复、综合试验等阶段完成信息实时安全传输任务，通过搭建高可靠的实时安全传输网络平台，完成各系统的参数在实时网络上的高可靠性传输，确保在实际工厂测试、发射区设备恢复阶段的测试能力，和各系统的参数在时间同步、数据传输的实时性以及网络性能参数的精确测试，所以搭建地面可扩展的实时网络是非常必要的。TTE (Time-triggered Ethernet)是国际上最新的一项基于以太网的新型网络传输技术，它是具备最高等级的安全性、可靠性及确定性的网络。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，整个网络拓扑结构采用双冗余设计，具备自适应、可重构能力，力口强了可靠性、安全性设计。本技术的技术解决方案是一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，包括主干网、监控终端和四个时间触发以太网节点，主干网包括四台相同的时间触发以太网交换机，所述四台时间触发以太网交换机通过光纤连接成环路，第一时间触发以太网交换机通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太网节点连接，第三时间触发以太网交换机也通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太网节点连接，第二时间触发以太网交换机通过光纤与第三时间触发以太网节点和第四时间触发以太网节点连接，第四时间触发以太网交换机通过光纤与第三时间触发以太网节点和第四时间触发以太网节点连接；用于监控数据流的监控终端通过光纤连接到时间触发以太网交换机上。该系统基于TTP时间触发协议运行。本技术与现有技术相比的优点在于(I)本技术采用可扩展的实时网络拓扑结构设计方法率先使用TTP(时间触发协议)的设计方法，满足了火箭地面测发控总控网系统的实时性和确定性要求。同时 TTE (Time-triggered Ethernet)交换机兼容 BE (Ethernet)、RC (AFDX)和 TT(TimeTriggered)数据流，实现了网络的可扩展性，满足了运载火箭地面测发控的多点、分布式测控需求。该网络技术在满足型号扩展需求的基础上，保证了地面测发控总控网系统的实时性和可靠性。(2)本技术网络系统兼容了时间触发协议和以太网技术的优势，能够在同一个网络平台上兼容普通以太网数据流，带宽严格约束的数据流(AFDX)和TTE网络数据流，具备更高的安全性和强有力的容错机制。(3)克服了传统以太网出现的网络拥堵丢失数据和延迟性高等缺陷，引入时间触发协议TTP的技术优势，实现了最高等级的安全性、可靠性及确定性的网络数据传输。附图说明图I为本技术网络拓扑结构组成示意图；具体实施方式本技术系统的网络拓扑结构描述了运载火箭地面测发控总控网系统的主要网络交换设备的连接关系，是地面测发控总控网系统的核心，网络拓扑结构设计的合理性和正确性直接影响到地面测发控总控网系统的实时性和可靠性，同时网络拓扑结构的可扩展性也直接影响到地面测发控总控网系统的可扩展性，通常在地面测发控总控网系统设计之初，会首先根据需求进行网络拓扑结构的设计和验证。传统的运载火箭地面测发控总控网系统，在试验、测试和发射阶段均采用以太网技术实现，而该技术在网络实时性和可靠性方面是存在缺陷的。新一代火箭测发控总控网系统采用TTE网络构架，该网络技术采用时间触发的新型通信技术，具备对采用TTE数据流传输进行数据可靠性和完整性验证能力，具备双冗余TTE网络传输验证能力，支持对时间触发数据流的监控分析，能够支持对TTE节点功能的验证。由于TTE兼容了时间触发协议和以太网的优势，TTE网络具备比以太网更高的安全性、可靠性和确定性，对于设计者网络传输过程完全采用透明化的设计方式，保障安全关键数据的正确和实时传输，相比于传统以太网传输技术有着明显的技术优势。本技术提供的一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，如图I所示，包括主干网、监控终端和四个时间触发以太网节点(TTE节点)，主干网包括四台相同的时间触发以太网交换机(TTE交换机)，分别是第一时间触发以太网交换机(TTE交换机A)、第二时间触发以太网交换机(TTE交换机B)、第三时间触发以太网交换机(TTE交换机C)和第四时间触发以太网交换机(TTE交换机D)，其中，TTE交换机A、TTE交换机B互为冗余，TTE交换机C和TTE交换机D互为冗余，该四台TTE交换机通过光纤连接成环路，并通过环形连接起到了冗余作用。该系统网络采用TTP(Time Triggered Protocol)时间触发协议，即网络上的所有活动是随着时间的前进而驱动的，时间触发网络中的消息主要是面向状态的，而不是面向事件的，每条消息一直保持到状态改变，而状态只能在规定的时间间隔上改变，因此保证了整个网络的实时性、可靠性。每台时间触发以太网交换机(TTE交换机)均通过光纤连接两个时间触发以太网节点(TTE节点)以实现网络数据的收发，具体连接方式如下第一时间触发以太网交换机(TTE交换机A)通过光纤与第一时间触发以太网节点(TTE节点I)和第二时间触发以太网节点(TTE节点2)连接，第三时间触发以太网交换机(TTE交换机C)也通过光纤与第一时间触发以太网节点(TTE节点I)和第二时间触发以太网节点(TTE节点2)连接，第二时间触发以太网交换机(TTE交换机B)通过光纤与第三时间触发以太网节点(TTE节点3)和第四时间触发以太网节点(TTE节点4)连接，第四时间触发以太网交换机(TTE交换机D)通过光纤与第三时间触发以太网节点(TTE节点3)和第四时间触发以太网节点(TTE节点4)连接TTE节点作为TTE网络节点的接口设备，包含工控机和TTE接口卡，该节点可以提供TTE网络数据的收发功能，用户可以根据需求开发自己的上层数据应用，因此对于设计者网络传输过程完全是透明化的，是TTE搭建的必备单元设备。 TTE交换机提供TTE网络的数据流向的交换和数据分配功能，能够处理兼容BE (Ethernet)、RC (AFDX)和TT(Time Triggered)数据流,能够实现数据融合的传输系统，网络系统具有可扩展性；具备监控功能，支持用户对网络数据流的监控。用于监控数据流的监控终端通过光纤连接到TTE交换机上，监控终端可支持TTE网络开发的基础软件的运行和应用，同时具备对交换机提供监控端口的数据流进行实时的监控和分析。本技术说明书中未作详细描述的内容属本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可扩展的实时地面测发控总控网系统，其特征在于包括主干网、监控终端和四个时间触发以太网节点，主干网包括四台相同的时间触发以太网交换机，所述四台时间触发以太网交换机通过光纤连接成环路，第一时间触发以太网交换机通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太网节点连接，第三时间触发以太网交换机也通过光纤与第一时间触发以太网节点和第二时间触发以太...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘苑伊，郑桂波，张学英，刘巧珍，张倩，李剑峰，李茂，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：