SWI/108网络交换模块数据丢包分析及处置措施论文_吉陈力

摘要：在某型直升机网络化架构中，使用KAD/SWI/108作为二级网络交换机。在数据实时检测和数据处理出现异常后，通过Wireshark抓取网络包，发现数据有3~4秒的长时丢包现象。通过对网络数据传输模式的分析，将故障锁定在KAD/SWI/108与NET/SWI/003的配置上，并在验证系统中验证了这一分析。通过更改KAD/SWI/108 的配置，故障得以排除。最后文章给出了KAD/SWI/108的一些使用心得。

关键词： KAD/SWI/108；数据丢包；数据传输模式

1 引言

KAD/SWI/108网络交换模块是对二级网络交换机的有力补充，其作为独立的网络交换板卡，可以在KAM采集器中直接使用，这样就不需要额外占用飞机上有限的空间。KAD/SWI/108网络交换模块配置灵活，4个端口可以自由组合，完全可以替代某些二级交换机的功能，甚至可以作为一级交换机来使用。由于其具有体积小、配置灵活、使用方便、功耗低等诸多优点，在机载测试中得到了广泛的应用。

2故障现象

在某型直升机测试系统中，根据测试需求而采用网络化测试系统构架。为减少设备安装空间，网络化采集系统架构中使用KAD/SWI/108网络交换模块作为二级网络交换机。其网络拓扑结构如图2-1所示。采集器3-1和采集器4-1直接连接主控网络交换机NET/SWI/003，其余采集器均经过KAD/SWI/108网络交换模块连接至NET/SWI/003。KAD/EBM/102安装在采集器4-1上，用于多机箱调度。NET/SWI/003的所有端口均设置为100M速率，除进入 MiniR700记录器的端口过滤了多机箱调度产生的网络包之外，其余端口均无过滤。

图2-1

在参数校准时，发现参数有时会出现卡顿现象，在3~4秒内不更新。起初这一现象并未引起机载测试团队的重视，以为这是由于PC机的缓存不够所造成的。实验数据送交数据处理后，课题组反应数据中出现大面积的时间丢点而无法使用，如图2-2所示。根据数据处理返回的数据分析，可以看出网络化采集系统在工作中出现了大量的数据包丢包。

　图2-2

3故障分析与定位

机载测试团队首先利用Wireshark软件对所有网络包进行长时间抓取，通过分析IENA包中SEQ参数可以判断数据的连续性。将保存的pcap文件作数据丢包处理，处理结果如下表3-1所示。

至此，可以看出，所有使用KAD/SWI/108网络交换模块的采集器都出现了丢包现象，而与主控网络交换机NET/SWI/003直连的采集器没有出现数据丢包。结合起前述参数实时检查时的卡顿现象及大面积的时间丢点现象，发现这些参数也都来源于使用KAD/SWI/108网络交换模块的采集器。因此可以将故障定位在KAD/SWI/108网络交换模块。通过更换KAD/SWI/108网络交换模块故障现象依旧。在排除掉硬件原因之后，我们认为KAD/SWI/108网络交换模块与主控网络交换机NET/SWI/003的数据传输方式可能引起了网络数据的丢包。

4故障的排除

网络数据传输属于串行传输的一种，数据在线路上的传送方式可以分为全双工通信、半双工通信和单工通信三种。全双工通信，是指在通信的任意时刻，数据的传输都是双向的；半双工通信，是指数据可以沿两个方向传送，但同一时刻只允许单方向传送，因此又被称为双向交替通信；单工通信是指，数据传输是单向的。

根据故障现象分析，网络数据的传输有可能处于半双工模式。在同一时刻，数据的传输只能单向进行，在需要数据作双向传输时，就会形成网络资源竞争，从而导致数据丢包。为进一步验证以上分析，我们搭建了一个验证系统，其网络拓扑结构如图4-1所示。数据采集器1的BCU/140与KAD/SWI/108端口1相连，KAD/SWI/108端口4与主控交换机端口1相连；数据采集器2的BCU/140直接与主控交换机端口2相连。

图4-1

KAD/SWI/108网络交换模块的端口配置均如图2-2所示。网络交换机NET/SWI/003的所有端口均设置为100M速率，所有端口无过滤。

对数据采集器加载完成后，使用实时检查软件对所有参数进行实时检查，发现来自数据采集器1的参数更新时有3-4秒的卡顿现象；而来自采集器2的参数更新时没有卡顿现象。

使用Wireshark对所有网络包进行抓取，将保存的pcap文件作数据丢包处理，处理结果如表

查阅KAD/SWI/108网络交换模块的Datasheet，发现KAD/SWI/108在端口设置上除了网速设置外，还有一个端口模式设置，如图4-2所示。在默认情况下，其端口被配置成100M网口，自适应模式。

图4-2

检查KAD/SWI/108的配置与NET/SWI/003的配置，发现NET/SWI/003的所有端口都被配置成100M网口，而KAD/SWI/108的所有端口如图1-2所示，使用了默认配置，被配置成100M网口，并勾选“Negotiate（自适应）”。

在网络数据传输的两端，数据收、发器的工作模式决定着数据传输的方式。当两端的数据收、发器工作模式不匹配时，数据传输就会出现问题，甚至无法传输。KAD/SWI/108使用了自适应模式，与NET/SWI/003的端口配置并不完全一致。

更改KAD/SWI/108的配置，如图3-3所示，使用强制连接模式。

图4-3

加载后，依然使用Wireshark对网络包进行抓取，将保存的pcap文件作数据丢包处理，处理结果如下表4-2所示。

表4-2

由表4-2可以看出，网络数据丢包没有丢包。同时，使用实时检查软件对所有参数进行实时检查，参数更新时的卡顿现象也没有了。至此，故障得以排除。

根据实验结果，测试团队又进行在进行了大量的试验，通过数据分析，发现网络交换模块KAD/SWI/108的配置与主控交换机NET/SWI/003的配置决定了数据传输的模式，其关系表如表5-1所示。

表5-1

在使用KAD/SWI/108的时候，需要特别注意其与NET/SWI/003的端口配置，一定要使用全双工模式，这样才能保证数据传输的可靠性。半双工模式有时也不会引起数据传输的问题，但是对于系统稳定性来说始终存在隐患。

在通常使用中，NET/SWI/003被配置为100M网速。基于此，建议在使用KAD/SWI/108时更改KAD/SWI/108的默认端口配置，将KAD/SWI/108配置成100M网口，使用强制连接模式。

总结

本文首先从网络交换模块KAD/SWI/108引起的故障现象入手，通过Wireshark抓取网络包对网络数据的丢包现象进行分析。在对网络数据传输模式进行了深入分析之后，通过验证系统复现了故障现象，并通过更改网络交换模块KAD/SWI/108 的配置排除了故障。文章最后给出了网络交换模块KAD/SWI/108的一些使用心得。在使用网络数据时，需要特别注意数据传输模式不匹配造成的数据丢包现象。

论文作者:吉陈力

论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期

论文发表时间:2020/4/28

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