專利名稱：計算機系統(tǒng)和在計算機系統(tǒng)的計算機之間交換數(shù)據(jù)電文的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制鐵路應(yīng)用的、具有兩個互相交換數(shù)據(jù)電文的冗余 的計算機的計算機系統(tǒng)以及與此相關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
對于安全技術(shù)的鐵路運行過程，特別必須滿足高的安全性和可用性條件。 因此，用于控制鐵路應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理通常被冗余地實施。為此使用兩臺處理相 同程序并且互相交換數(shù)據(jù)電文的計算機。按照這種方式，在一臺計算機出現(xiàn)故 障的情況下保證了，還可以繼續(xù)正確地處理數(shù)據(jù)，而不會導(dǎo)致鐵路運行過程的 故障。在此，功能正常的計算機在另一臺計算機的故障的持續(xù)期間接管整個數(shù) 據(jù)處理。然而，如果在兩個計算機之間的連接不是冗余的，如在冗余的行車控 制計算機情況下，則出現(xiàn)可用性問題。在冗余的計算機之間的簡單連接情況下， 雙重的故障(例如計算機的故障和在計算機之間的連接的故障)，不可避免地導(dǎo) 致運行故障，因為功能正常的計算機經(jīng)過故障的連接接收不到數(shù)據(jù)并且由此不 能控制對應(yīng)的鐵路應(yīng)用。在雙重故障的情況下不再具有可用性。因此絕對必要 的是，緊接在第一故障之后維護(hù)人員在出現(xiàn)第二故障之前立即排除該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有兩個互相交換數(shù)據(jù)電文的冗余 的計算機的計算機系統(tǒng)，以及一種用于電文交換的相應(yīng)的方法，它們即使在雙 重故障情況下也具有可用性。
上述關(guān)于這種類型的計算機系統(tǒng)的技術(shù)問題是如下地解決的計算機經(jīng)過 兩條冗余的總線互相連接，而數(shù)據(jù)電文包含序列號并分別經(jīng)過兩條總線被傳輸。
關(guān)于方法的技術(shù)問題是如下地解決的為了在計算機系統(tǒng)的計算機之間交 換數(shù)據(jù)電文，接收數(shù)據(jù)電文的計算機根據(jù)序列號在兩條總線功能正常情況下雙 重接收相同的數(shù)據(jù)電文，而在一條總線故障的情況下識別不相同的或沒有接收
3的數(shù)據(jù)電文并且對每個序列號過濾出一個完整的數(shù)據(jù)電文并送至進(jìn)一步處理。
為了將可用性擴展到在兩個計算機之間的連接也出現(xiàn)故障的情況，冗余地 進(jìn)行該連接是不夠的。為此必須附加地考慮，在一條總線故障的情況下通過從 故障的總線轉(zhuǎn)換到第二條總線而不丟失待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電文。由于這個原因，雙 重發(fā)送數(shù)據(jù)電文，確切地說既經(jīng)過第一總線也經(jīng)過冗余的總線發(fā)送。利用連續(xù) 的序列號附加地擴展兩個數(shù)據(jù)電文，根據(jù)該序列號接收的計算機一方面可以過 濾雙重的電文另一方面可以識別丟失的或不完整的電文。通過數(shù)據(jù)電文的雙重 發(fā)送，保證了在一條總線出現(xiàn)故障時不會丟失數(shù)據(jù)電文。由于數(shù)據(jù)電文的雙重 發(fā)送，發(fā)送的計算機不必進(jìn)行檢驗，以確定兩條總線中的哪條被取消并且現(xiàn)在 經(jīng)過哪條總線發(fā)送數(shù)據(jù)電文。此外具有優(yōu)勢的是，在數(shù)據(jù)電文的發(fā)送期間一條 總線發(fā)生故障的情況下，該數(shù)據(jù)電文盡管如此還是被接收，因為雙重的但卻是 相同的電文經(jīng)過功能正常的總線被接收。如果數(shù)據(jù)電文由于在發(fā)送期間 一條總 線的故障僅僅是零碎地被接收的計算機接收，則該數(shù)據(jù)電文在接收側(cè)也是可識 別的。該有錯的數(shù)據(jù)電文被丟棄，而經(jīng)過另一條總線被接收的第二相同的電文 被允許進(jìn)一步處理。
為了確定總線故障，接收數(shù)據(jù)電文的計算機將完整接收的數(shù)據(jù)電文的序列 號加一，并且將經(jīng)過另一條總線期待的、但沒有被接收或者不是完整被接收的 數(shù)據(jù)電文的序列號保留并且不加一。各個期待的序列號在接收側(cè)是已知的。如 果具有該序列號的數(shù)據(jù)電文被接收，則其被進(jìn)一步傳輸或者被進(jìn)一步處理并且 期待的序列號被加一。在接收雙重的電文時其序列號不再等于新的期待的序列 號并且該數(shù)據(jù)電文被丟棄。當(dāng)數(shù)據(jù)電文不被傳輸時，相同的原理也起作用。
為了保證，在數(shù)據(jù)電文沒有被接收或被不完整接收、但是隨后是正確的數(shù) 據(jù)電文傳輸?shù)那闆r下，不是一般地丟棄所有隨后的數(shù)據(jù)電文，在預(yù)定數(shù)量的雙 重接收的、其序列號不一致的數(shù)據(jù)電文之后，將事先沒有加一的序列號與加一 的序列號匹配。接收的計算機將其送至計數(shù)器，在該計數(shù)器中登記已經(jīng)被丟棄 的數(shù)據(jù)電文的數(shù)量。該數(shù)量可以被規(guī)劃。在超過特定數(shù)量時進(jìn)行被允許進(jìn)一步 處理的數(shù)據(jù)電文的序列號接管，從而接收的計算機用該序列號進(jìn)一步處理。按 照這種方式保證了 ，在定義數(shù)量的被丟棄的數(shù)據(jù)電文之后雙重的數(shù)據(jù)電文又可 用于處理。由此，在發(fā)送的和接收的計算機之間的附加的通信也被取消，在該 通信情況下發(fā)送的計算機必須將其重新開始通知給接收的計算機，由此接收的 計算機可以復(fù)位其下 一期待的序列號。200780032820.7
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下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中
圖1示出了公知結(jié)構(gòu)的計算機通信的原理圖，
圖2示出了要求保護(hù)的計算機系統(tǒng)，以及
圖3示出了用于要求保護(hù)的通信方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1和2示出了列車總線系統(tǒng)ZB，在該列車總線系統(tǒng)上連接了鐵路應(yīng)用BA,該鐵路應(yīng)用借助行車控制計算機ZLR1和在該計算機出現(xiàn)故障的情況下借助第二冗余的行車控制計算機ZLR2被控制。兩個行車控制計算機ZLR1和ZLR2必須始終與當(dāng)前的過程狀態(tài)匹配。為此，在兩個行車控制計算機ZLR1和ZLR2之間需要數(shù)據(jù)交換。
在根據(jù)圖1的公知的解決方案中，數(shù)據(jù)電文在行車控制計算機ZLR1和ZLR2之間經(jīng)過簡單的連接V被交換。這導(dǎo)致，盡管可以容忍兩個行車控制計算機ZLR1和ZLR2之一發(fā)生故障，但是不能容忍連接V的附加的故障。后者導(dǎo)致鐵路應(yīng)用的完全失效，因為該鐵路應(yīng)用由于缺乏在尚可運轉(zhuǎn)的行車控制計算機ZLR1或ZLR2上的當(dāng)前數(shù)據(jù)而不再能被控制。
為了預(yù)防這樣的完全失效并且提高計算機系統(tǒng)的可用性，根據(jù)圖2設(shè)置兩個行車控制計算機ZLR1和ZLR2經(jīng)過具有兩條總線BUS1和BUS2的冗余的總線連接的冗余的耦合。兩條總線BUS1和BUS2互相平行用于在行車控制計算機ZLR1和ZLR2之間的數(shù)據(jù)電文傳輸。例如，由第一行車控制計算機ZLR1產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電文經(jīng)過兩條總線BUS1和BUS2準(zhǔn)雙重地發(fā)射并且由接收的行車控制計算機ZLR2雙重地接收。為了使接收的行車控制計算機ZLR2可以識別雙重的同樣的數(shù)據(jù)電文并且可以分別過濾出一條用于進(jìn)一步處理的數(shù)據(jù)電文，將數(shù)據(jù)電文設(shè)置為具有序列號，該序列號對每個新的數(shù)據(jù)電文增加1。在兩條總線BUS1和BUS2的正確的工作方式中，在兩條總線BUS1和BUS2上排隊等候的數(shù)據(jù)電文的序列號 一致。
圖3示出了用于處理正確的數(shù)據(jù)電文傳輸和受干擾的數(shù)據(jù)電文傳輸?shù)牧鞒虉D。如果數(shù)據(jù)電文由行車控制計算機ZLR1或ZLR2接收(步驟1 )，則首先確定，在接收的數(shù)據(jù)電文中的當(dāng)前序列號Akt—TZ是否等于下一個預(yù)期的序列號NEXT一TZ (步驟2 )。如果是這樣，則將丟棄的數(shù)據(jù)電文的計數(shù)器置為或保留為計數(shù)器狀態(tài)零ResetCounterK)(步驟3 )。序列號加一 NEXT—TZ十+并且作為下一個期待的序列號被存儲(步驟4)。數(shù)據(jù)電文被允許用于處理(步驟5)。
對于在當(dāng)前的序列號和期待的序列號之間不一致的情況(步驟2)，首先確定，被丟棄的數(shù)據(jù)電文的數(shù)量是否已經(jīng)超過了預(yù)定的數(shù)量(步驟6)，此處為3，ResetCounter>=3。如果是，則如下匹配期待的序列號NEXT—TZ=Akt_TZ (步驟7)，使得當(dāng)前的序列號的尾數(shù)被期待的序列號清除。只有當(dāng)還沒有丟棄三個數(shù)據(jù)電文時，將丟棄的電文的計數(shù)器加一 ResetCounter++ (步驟8 )并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)電文丟棄(步驟9)。按照這種方式，形成盡可能無錯的和自動的數(shù)據(jù)電文管理。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制鐵路應(yīng)用(BA)的、具有兩個互相交換數(shù)據(jù)電文的冗余的計算機(ZLR1，ZLR2)的計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機(ZLR1，ZLR2)經(jīng)過兩條冗余的總線(BUS1，BUS2)互相連接并且該數(shù)據(jù)電文包含序列號并分別經(jīng)過兩條總線(BUS1，BUS2)被傳輸。
2. —種在根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)的計算機之間交換數(shù)據(jù)電文 的方法，其特征在于，接收數(shù)據(jù)電文的計算機(ZLR1, ZLR2)根據(jù)所述序列 號在兩條總線(BUS1, BUS2)功能正常情況下雙重接收相同的數(shù)據(jù)電文，而 在一條總線(BUS1, BUS2)發(fā)生故障的情況下識別不相同的或沒有接收的數(shù) 據(jù)電文并且對每個序列號過濾出一個完整的數(shù)據(jù)電文并送至進(jìn)一步處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，接收數(shù)據(jù)電文的計算機 (ZLR1， ZLR2)將完整接收的數(shù)據(jù)電文的序列號加一，并且將經(jīng)過另一條總線(BUS1， BUS2)期待的、但沒有被接收或者不是完整被接收的數(shù)據(jù)電文的 序列號保留并且不加一。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在預(yù)定數(shù)量的雙重接收的、 其序列號不 一 致的數(shù)據(jù)電文之后，將沒有加 一 的序列號與加 一 的序列號匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制鐵路應(yīng)用(BA)的、具有兩個互相交換數(shù)據(jù)電文的冗余的計算機(ZLR1，ZLR2)的計算機系統(tǒng)，以及一種用于電文交換的相應(yīng)的方法。為了提高在多個組件發(fā)生故障的情況下這樣的計算機系統(tǒng)的可用性，本發(fā)明提出，這些計算機(ZLR1，ZLR2)經(jīng)過兩條冗余的總線(BUS1，BUS2)互相連接并且該數(shù)據(jù)電文包含序列號并分別經(jīng)過兩條總線(BUS1，BUS2)被傳輸。這樣進(jìn)行數(shù)據(jù)電文交換接收數(shù)據(jù)電文的計算機(ZLR1，ZLR2)根據(jù)所述序列號在兩條總線(BUS1，BUS2)功能正常情況下雙重接收相同的數(shù)據(jù)電文，而在一條總線(BUS1，BUS2)發(fā)生故障的情況下識別不相同的或沒有接收的數(shù)據(jù)電文并且對每個序列號過濾出一個完整的數(shù)據(jù)電文并送至進(jìn)一步處理。
文檔編號G06F11/16GK101512494SQ200780032820
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月4日
發(fā)明者凱瑟琳·赫斯特德, 格里特·卡斯特, 沃爾夫?qū)じ窭?申請人:西門子公司