本文介绍芯准AS6802时间同步开源原型系统的第四个验证案例：容错单SM失效，验证在单个SM节点在发生“不一致-遗漏”失效的情况下，系统可以容忍失效并继续保持同步。
芯准AS6802时间同步开源原型系统的第四个验证案例：容错单SM失效
一、验证环境
验证环境的网络拓扑结构如图1，实景如图2所示，由4台AS6802同步节点、1台交换机、1台4通道示波器以及控制终端PC组成。
4台AS6802时间同步节点组成一个同步域，包含1个压缩主（CM）和3个同步主（SM1~SM3）。示波器的四个通道分别连接到同步节点板卡上的测试点，探测个节点的同步脉冲信号，并实时计算同步脉冲信号间的误差。所有同步节点与控制终端PC通过一个普通交换机组成带外配置管理网络，实现控制终端PC对同步节点的配置和状态监控。所有同步节点在运行过程中采集状态信息，并实时发送给控制终端，控制终端可通过回溯这些状态报文来监控分析节点的状态变化，辅助调试与测试。
图1 验证环境网络拓扑图 图 2 验证环境实景
二、案例说明
本案例验证单个SM节点在发生“不一致-遗漏”失效的情况下，根据AS6802标准中的故障容错机制，系统是否能够容忍该失效，继续保持同步。
本案例使用的关键参数配置如表1所示：
表1 关键参数配置参数名称
参数值
同步精度
100ns
最大传输延迟
100us
容错故障节点数
1个
最大集成周期
63个
接受窗口大小
200ns
观察窗口大小
100ns
时钟周期
8ns
在本次验证中，选取SM3作为失效节点，验证步骤如下：
（1）通过控制终端依次启动SM1、SM2、SM3和CM，观察所有节点达到同步状态；
（2）通过控制终端设置SM3的同步调试参数，关闭SM3的输出通道，使其无法发送报文，但可以正常接收报文，从而无法发出PCF帧，模拟“不一致-遗漏”失效：
（3）通过示波器观察SM3失效后的系统同步状态；
（4）通过控制终端的状态报文历史回溯功能分析SM3失效前后各节点的状态变化，验证是否与预期结果一致。
三、预期结果
SM1～SM3及CM分别启动后，所有节点通过冷启动流程达到同步状态，并通过周期性地发送与处理IN帧稳定在同步状态，如图3所示：
图3 所有节点启动后达到同步预期结果
控制SM3出现“不一致-遗漏”失效后，SM3无法发出同步PCF帧（但可以正常接收）。但由于2个正常SM（SM1～SM2）满足同步阈值要求，因此不会影响节点间的正常同步，所有节点（包括SM3）依旧处于同步STABLE状态。预期结果如图4所示：
图4 SM3失效后预期结果
四、测试结果
下面是实际测试过程。为了便于查看结果，我们将示波器远程界面输出到控制终端PC的显示器，与控制端界面并行显示。同时，控制终端PC存储了整个验证过程中所有节点设备发送的状态报文，基于这些状态报文，我们可以回溯各阶段中节点的状态跳转情况。
首先，通过控制终端启动SM1～SM3以及CM节点，从示波器中可以看到4台设备波形实现同步，动态测量显示误差满足100ns精度范围，如图5所示：
图 5 所有节点启动完成同步的示波器波形然后，控制SM3节点失效，从示波器中可以看到所有节点的波形仍然保持在同步状态，动态延时测量显示同步误差也一直满足100ns精度范围，如图6所示。
图 6 SM3失效后的示波器波形下面在控制端通过存储的状态报文回溯节点状态（图7）。可以看到，初始4个节点通过冷启动完成同步后，同步membership的数量为3，表示所有SM正常工作；当控制SM3失效后，由于SM3能够正常接收到同步PCF帧，依然能够保持在同步状态（此时SM3类似一个同步客户端SC节点）；并且所有节点依然能够正常同步，只是同步membership的数量变成了2，表示当前只有2个有效的同步SM。
图7 SM3失效前后的状态变化回溯从上述测试过程可以看出，虽然SM3发生了“不一致-遗漏”失效，无法发出PCF帧，但由于系统可容忍最大故障节点数量为1，且剩余的正常SM数量满足同步阈值要求，根据AS6802的容错机制，系统中所有节点（包括失效节点）仍然能正常保持同步。
容错单SM失效场景的案例介绍完毕，测试结果与预期结果一致，符合AS6802标准中定义的故障容错机制。
下一篇文章将开始介绍结团检测与场景的验证案例。
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