一种列车以太网网络数据冗余传输方法与流程
1.本发明涉及列车网络通信技术领域，特别涉及一种列车以太网网络数据冗余传输方法。
背景技术：
2.目前列车车载以太网网络控制系统采用环形网络拓扑结构，环网采用公有或私有环网通信协议。环网协议可以避免由交换机构成的环网产生的广播风暴。交换机通电后运行环网协议，根据环网协议，在环网中随机选定或者指定某个交换机，由该交换机产生一个虚拟断点，使网络成为一个在逻辑上的线性网络，从而避免交换机转发的数据在环网中循环转发形成网络风暴而耗尽网络带宽资源，导致网络瘫痪；在环网中如果出现一个网络物理断点，环网协议在检测到网络物理通信故障后自动接通虚拟断点，使环形网络在物理上成为一个线性网络，保证数据正常通信；
3.该技术方案存在以下缺点：环网故障后，控制网络需要进行逻辑链路的检测和恢复操作，完成这些操作通常需要20-50ms，因此会在网络恢复过程中导致数据通信的短暂中断，这限制了网络控制系统在高实时场景下的应用。
技术实现要素：
4.本发明提供一种列车以太网网络数据冗余传输方法，可以解决传统的以太网列车控制网络在网络物理通道出现故障的情况下，环网故障自愈恢复期间网络通信中断的问题。
5.一种列车以太网网络数据冗余传输方法，包括：在若干个交换机组成的以太环网中，与以太环网中一个交换机连接的控制器a将数据发送至与以太环网中另一个交换机连接的控制器b时：
6.作为发送端的控制器a通过端口向与其相连的交换机1发送一包数据，并为此包数据的帧头设定一随机序列号字段，当数据帧发送至交换机1后，交换机1分配一随机数给所述随机序列号字段，并将数据帧复制为相同的两份，即数据包1和数据包2；
7.与作为发送端的控制器a连接的交换机1通过环网接口将数据包1和数据包2沿以太环网的两个相反的传输方向分别发送至相邻的交换机2和交换机3；
8.交换机2和交换机3均检查接收端接收数据包的随机序列号字段，若存在重复数据帧，则对数据进行合并，合并后沿传输方向继续向下一个交换机发送数据，若不存在重复数据帧，则沿传输方向直接向下一个交换机发送数据，下一个交换机进行同样的数据处理，直至数据发送至与作为接收端的控制器b连接的交换机；
9.与作为接收端的控制器b连接的交换机检查接收端接收数据包的随机序列号字段，若检查到从两个方向发来的数据包的随机序列号一致，则将数据包1和数据包2合并，再根据目的地ip地址，将合并后的数据转发给该交换机对应端口的控制器b，若仅检查到一个方向发来的数据包的随机序列号，则直接根据目的地ip地址，将数据包转发给该交换机对
应端口的控制器b。
10.所述随机序列号字段占用两个字节。
11.随机数的取值范围为0-65535。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的数据冗余传输方法在转发过程中，链路任意一个物理链路出现故障都不影响数据传输，从而实现了单点链路故障时的数据无缝传输，有效防止网络通信故障后在恢复过程中出现的数据通信的短暂中断，适用于高实时场景下的应用。
附图说明
13.图1为本发明的数据传输原理图。
具体实施方式
14.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
15.如图1所示，本发明实施例提供的一种列车以太网网络数据冗余传输方法，基于现有列车的以太网网络结构，列车的各个车厢均布置1-2台交换机，各个车厢之间的交换机通过以太网线连接成一个环形拓扑结构(如图1所示)，每个车厢的子系统控制器都连接到该车厢的交换机上，控制器之间通过以太环网交换数据，具体如下，在若干个交换机组成的以太环网中，与以太环网中一个交换机连接的控制器a将数据发送至与以太环网中另一个交换机连接的控制器b时：
16.作为发送端的控制器a通过端口向与其相连的交换机1发送一包数据，并为此包数据的帧头设定一占用2个字节的随机序列号字段，当数据帧发送至交换机1后，交换机1分配一个0-65535的随机数给所述随机序列号字段，并将数据帧复制为相同的两份，即数据包1和数据包2；
17.与作为发送端的控制器a连接的交换机1通过环网接口将数据包1和数据包2沿以太环网的两个相反的传输方向分别发送至相邻的交换机2和交换机3，即图1中交换机1将数据包1沿顺指针方向发送至交换机2，交换机1将数据包2沿逆时针方向发送至交换机3；
18.交换机2和交换机3均检查接收端接收数据包的随机序列号字段(交换机2检查数据包1的随机序列号字段，交换机3检查数据包2的随机序列号字段)，若存在重复数据帧，则对数据进行合并，合并后沿传输方向继续向下一个交换机(交换机2将数据包1发送至交换机4，交换机3将数据包2发送至交换机5)发送数据，若不存在重复数据帧，则沿传输方向直接向下一个交换机发送数据，下一个交换机(交换机3或交换机4)进行同样的数据处理，直至数据发送至与作为接收端的控制器b连接的交换机6；
19.与作为接收端的控制器b连接的交换机6的接收端接收数据包的随机序列号字段，若检查到从两个方向(交换机4和交换机5)发来的数据包的随机序列号一致后，则将数据包1和数据包2合并，再根据目的地ip地址，将合并后的数据转发给该交换机对应端口的控制器b，若仅检查到一个方向发来的数据包的随机序列号，则直接根据目的地ip地址，将数据包转发给该交换机对应端口的控制器b，从而实现了单点链路故障时的数据无缝传输。
20.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
21.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：
1.一种列车以太网网络数据冗余传输方法，其特征在于，在若干个交换机组成的以太环网中，与以太环网中一个交换机连接的控制器a将数据发送至与以太环网中另一个交换机连接的控制器b时：作为发送端的控制器a通过端口向与其相连的交换机1发送一包数据，并为此包数据的帧头设定一随机序列号字段，当数据帧发送至交换机1后，交换机1分配一随机数给所述随机序列号字段，并将数据帧复制为相同的两份，即数据包1和数据包2；与作为发送端的控制器a连接的交换机1通过环网接口将数据包1和数据包2沿以太环网的两个相反的传输方向分别发送至相邻的交换机2和交换机3；交换机2和交换机3均检查接收端接收数据包的随机序列号字段，若存在重复数据帧，则对数据进行合并，合并后沿传输方向继续向下一个交换机发送数据，若不存在重复数据帧，则沿传输方向直接向下一个交换机发送数据，下一个交换机进行同样的数据处理，直至数据发送至与作为接收端的控制器b连接的交换机；与作为接收端的控制器b连接的交换机检查接收端接收数据包的随机序列号字段，若检查到从两个方向发来的数据包的随机序列号一致，则将数据包1和数据包2合并，再根据目的地ip地址，将合并后的数据转发给该交换机对应端口的控制器b，若仅检查到一个方向发来的数据包的随机序列号，则直接根据目的地ip地址，将数据包转发给该交换机对应端口的控制器b。2.如权利要求1所述的一种列车以太网网络数据冗余传输方法，其特征在于，所述随机序列号字段占用两个字节。3.如权利要求1所述的一种列车以太网网络数据冗余传输方法，其特征在于，随机数的取值范围为0-65535。
技术总结
本发明公开了一种列车以太网网络数据冗余传输方法，本发明的数据冗余传输方法在转发过程中，链路任意一个物理链路出现故障都不影响数据传输，从而实现了单点链路故障时的数据无缝传输，有效防止网络通信故障后在恢复过程中出现的数据通信的短暂中断，适用于高实时场景下的应用。景下的应用。景下的应用。
