隨着科技的不斷進步，航電網絡規模也在日益龐大，而在整個航電網絡中，每一個網絡節點都有其不可或缺的作用，其中仟何一個節點出現故障，都有可能會影響到整個航電網絡的正常執行'在正常使用過程當中，用戶需要的是一個穩定、可靠和高速執行的航電網絡系統，而且目前絕大部分的航電網絡系統都是採用中心服務器的網絡模式，即有一個航電網絡服務器提供數據源和某一些處理資訊，其他外設備從網絡服務器來獲取到自己需要的數據資訊。基於此模式，航電網絡服務器的高可靠性、高安全性和高可用性是航電網絡安全執行的關鍵，一旦航電網絡服務器或者其他重要的外設出現了故障，網絡提供的服務就會出現異常，並有可能丟失關鍵性的數據，影響整個航電網絡的正常工作從而出現嚴重的後果[2'3]。如何在航電網絡出現故障的情況下，儘快恢復整個網絡的正常執行並保證航電網絡數據的安全，已經成爲一個日漸突出的問題。
在現有的航電網絡中，通常採用“心跳”或者“握手”機制來檢測航電網絡通信設備的網絡執行狀態，即相互按照一定的時間間隔發送通訊信號，檢測各自航電網絡節點當前的執行狀態，來判斷網絡系統是否工作正常[5]。一般情況下，在航電網絡系統正常執行過程當中要一直去檢測關鍵網絡通信設備的工作情況。若檢測出某航電網絡通信設備工作狀態錯誤(比如檢測不到設備的“心跳”或者“握手”信號)，則認爲航電網絡通信設備出現網絡故障，此時可能會導致航電網絡通信設備無法正常工作或導致數據丟失。在一般的航電網絡系統中，若某網絡通信設備出現故障，一般要復位此設備甚至重新啓動整個航電網絡來恢復，這樣會導致數據丟失，嚴重影響到航電網絡的安全性和穩定性。
木文提出了一種航電網絡通信設備熱備份技術，包括了針對兩種航電網絡通信設備熱備份的拓撲結構的介紹和功能應用分析，很大程度上提高了航電網絡的安全性和可靠性。
2航電網絡節點模型分析及應用
2.1航電網絡節點模型概述
一般的航電網絡節點之間都具有相對獨立性，有自己獨立的CPU控制着自己的外設，整體作爲一個網絡節點進行正常工作。出現故障的情況比較多，有可能CPU故障外設正常，有可能外設故障但是CPU功能正常，也有可能CPU和外設都出現故障。但不論哪一種情況，在其他航電網絡節點看來都屬於此網絡節點故障。考慮到這些故障狀況，引人航電網絡節點設備的幾種物理結構:單CPU雙設備普通模式，單CPU雙設備備份模式，雙CPU雙設備普通模式，雙CPU雙設備備份模式。
前兩種模式是一個CPU上面掛接兩個外設，兩個外設共享CPU的資源進行工作;後兩種模式是兩個外設單獨使用其各自的CPU資源。其中，普通模式指的是兩個外設同時工作，備份模式指的是兩個外設同時只有一個設備工作(主設備)，另外一個設備(備份設備)週期檢測工作設備是否正常，若主設備出現異常，則備份設備立刻切換成爲主設備進行工作，不影響此節點在網絡中的作用。網絡中其他節點看到此節點始終只是一個設備，不論此節點的當前工作設備是主設備還是備份設備。如果節點要作爲具有備份功能的設備，就要使用第二種或者第四種物理拓撲模式。
關係太複雜，一般都要使用交換設備進行資訊轉發和交互(若使用兩個及以上的交換設備，不同交換設備之間必須要建立一種連接關係)，每個網絡節點固定連接交換設備的一個端口，在網絡中有其獨一無二的網絡端口編號。對於熱備份設備來說，由於是雙設備，兩個設備需要連接在交換設備的不同端口上，但是對於其他網絡節點來說熱備份節點始終只是一個設備。故熱備份節點一般有兩個端口編號，但是隻有唯一一個網絡節點設備編號。熱備份節點的物理結構。
2.3航電網絡熱備份技術分析
在資源分配方面，對於單CPU雙設備備份模式來說，一個CPU外接兩個備份設備，兩個設備共享CPU的資源和數據，但是兩個設備之間是相互獨立的。此模式優點是，當主設備出現故障時，備份設備檢測到主設備工作異常並進行主備設備切換，切換過去之後可以繼續使用此CPU的資源數據，並且此時CPU的資源是最新的;缺點是如果CPU出現故障，主設備和備份設備都無法正常工作，此節點在資訊網絡中就會出現異常。對於雙CPU雙設備備份模式來說，由於是兩個CPU單獨掛接兩個外設，並且相對獨立，故當主設備的CPU出現故障時，可以整體切換到備份設備的CPU和外設，從而不影響此節點在網絡中的正常工作。但是此模式的缺點是，若進行主備設備的切換，備份設備端的CPU必須要保證數據資源和主設備CPU端同步。在設計實現方面，如果指定網絡節點要設計爲熱備份網絡節點，就要分析此節點CPU故障率、節點鏈路故障率和硬件佔用空間等等因素。比如若節點CPU故障率較高，要優先考慮雙CPU雙備份的物理結構，減少單CPU雙設備模式下節點故障概率;若節點CPU故障率低，但物理鏈路故障率較高並且節點內部空間受限，則應優先考慮單CPU雙備份模式。
現給出兩種模式備份網絡節點和正常網絡節點接人交換設備的航電網絡拓撲結構如圖2所示，節點1和節點2爲熱備份模式節點，節點3和節點4爲非備份模式節點：的，主設備或者備份設備要依據自身具有區分性的設備資訊數據來訪問CPU資源的共享數據。作爲備份設備，要週期去檢視CPU共享資源中木節點的網絡連接狀態，若某時刻木網絡節點網絡狀態異常，那麼備份設備要立刻根據自身設備的資訊佔有CPU的共享資源，並以自身的端口編號向網絡管理器發送上網請求，連接網絡成功後此網絡節點正常工作。對於雙CPU雙設備備份模式來說，由於是兩個獨立CPU掛接兩個獨立的外設，所以主網絡設備和備份網絡設備的CPU之間要建立起一種“握手”關係，使備份設備CPU可以週期檢測主設備CPU的工作狀態，與此同時作爲備份設備，也要週期檢測主設備的網絡連接狀態。不論主設備還是主設備CPU發生異常，備份設備和備份設備CPU要整體切換成主節點，此時備份設備CPU必須要拷貝主設備CPU的'共享網絡資源並提供給備份設備使用，以保證網絡資訊數據的一致性和資源同步。
2.4航電網絡熱備份節點模型的應用
在航電網絡系統中，圖形圖像顯示模組的作用尤爲重要，使用也較爲頻繁。但是由於系統設計原因，圖形圖像顯示模組的物理鏈路故障率較高，若此模組出現故障，會導致分析員不能及時根據顯示資訊處理網絡數據，從而引起數據丟失，甚至會導致整個網絡系統崩潰的嚴重後果。根據此網絡節點的特殊性(鏈路故障率較高，而CPU故障率相對較低)，將其設計爲單CPU雙設備的熱備份物理結構，當主設備因鏈路或者其他外界原因出現故障時，備份設備能及時檢測到故障資訊並主動連接網絡成爲主設備，從而不影響圖形圖像顯示模組在網絡中的重要作用，並且單CPU雙設備的備份設計模式也在一定程度上較小了硬件的體積和硬件資源的開銷。因此，採用熱備份模式設計圖形圖像顯示模組保證了航電網絡系統的安全性、穩定性和可靠性。
爲了降低航電網絡的故障率，儘可能地把使用頻繁、重要性高的網絡節點設計爲熱備份模式。由於兩種熱備份模式有各自的優點和缺點，並且在資源分配方面和設計實現方面稍有不同。設計時應當根據不同網絡節點的自身特性和使用特徵來選擇所使用的熱備份模式。因此，木文提出的兩種網絡通信設備熱備份技術可以作爲航電網絡系統的可用節點模型，並很大程度上提高航電網絡的安全性、穩定性和可靠性。