Трехслойная многокольцевая структура сети передачи данных

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к его сетям передачи данных для измерительно-управляющих систем. Техническим результатом является обеспечение увеличения живучести сети и универсальности применения сетей разных размеров, упрощения маршрутизации пакетов на основе таблицы переходов. Трехслойная многокольцевая структура сети передачи данных с двойными связями между узлами двойных двунаправленных колец, с целью упрощения маршрутизации и повышения живучести измерительно-управляющих систем, имеет иерархическую слоистую структуру с двойными кольцами, с двумя и более связками между кольцами, при этом маршрутизация пакетов осуществляется по слоям от кольца к кольцу с использованием неизменяемой таблицы кодов переходов пакетов от слоя к слою, и пакет имеет определенный общий формат. 5 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к вычислительной технике и применяется при построении сетей для измерительно-управляющих систем.

Уровень техники

Наиболее близким прототипом является проект интерфейсной сети SerialExpress (David V. James, David В. Gustavson, Balint Fleischer. Serial Express-A High-Performance Workstation Interconnect. IEEE Micro Vol.18, No 3 (May. 1998), pp.54-65. DOI=http://dx.doi.org/10.1109/40.683105; P2100 SerialExpress - A Scalable Gigabit Serial Bus Draft 0.788, February 18, 1998 SCIzzL, ftp://ftp.SCIzzL.com/u/SClzzL/P2100/SerExp (сайт закодирован); К.Э.Эрглис. Интерфейсы открытых систем. Учебный курс. Горячая линия - Телеком, М. - 2000, с.212). На основе этого прототипа был создан стандарт ResilientPacketRing ("Resilient Packet Ring IEEE Standart 802.17-2004" June 2004, http//www.ieee802.org/17), который оптимизирован для ответственных информационных систем передачи данных на расстояния до нескольких тысяч километров.

Раскрытие изобретения

Изобретение представляет собой иерархическую структуру трехслойной сети передачи данных (см. фиг.1), где каждый слой содержит одно и более двунаправленных колец (101, 102, 103). Высшим в иерархии является слой с номером "0", средним - с номером "1", низшим - с номером "2". Каждое кольцо имеет одну и более связок с кольцами других слоев для передачи данных между ними (104, 105, 106). Оптимальное количество слоев для построения крупных измерительно-управляющих систем - три, для средних и малых систем - два слоя и один слой соответственно.

Двойное кольцо, состоит из двух колечек А и Б. Двунаправленное кольцо (см. фиг.2) - совокупность узлов 201, соединенных между собой кабелями - межузловыми соединениями с двойными связями 202 для передачи данных в противоположных направлениях. Узлы определены в патенте RU №2449485 С1. Межузловые соединения, которые служат для передачи пакетов по часовой стрелке, образуют вместе с узлами колечко А 203, а служащие для направления пакетов против часовой стрелки образуют колечко Б 204.

В процессе преобразования кольца в цепочку узлов колечки А и Б замыкаются в узлах, находящихся около разрыва кольца.

Такие кольцевые структуры при повреждениях узлов 201 или связей 202 преобразуются в цепочку узлов (см. фиг.3), продолжая корректную передачу данных.

Наличие двух колечек является первым уровнем резервирования, которое повышает живучесть системы.

Кольца в сети соединяются одной или более связками (каналами связями). Практичным является использование двух связок, которые резервируют друг друга на втором уровне резервирования.

Третьим уровнем резервирования является дублирование колец для передачи пакетов. На втором и третьем уровнях резервирования возможно многократное резервирование колец и связок.

Такое многоуровневое резервирование обеспечивает сеть живучестью. Термин «живучесть» означает способность системы выполнять назначенные функции или, хотя бы, основные функции при частичных разрушениях системы, вызванных внешними факторами, например разрушениями в бою. Живучесть количественно не определима.

Живучесть не следует подменять термином «надежность». Надежность - это вероятность исправной работы системы в течение назначенного срока службы в определенных условиях окружающей среды.

Информация в сети передается в виде пакетов, для которых определен стандартный формат (см. фиг.4).

Пакет состоит из заголовка 401, передаваемых полезных данных 402, контрольного символа 403.

В заголовке пакета определено поле адреса узла-получателя, а также поле адреса узла-отправителя и маршрутная информация для перехода пакета по сети.

Адрес узла состоит из:

- двух битов, определяющих слой (слой "0" - системный, слой "1" - промежуточный, "2" слой - периферийный в сети);

- 8 битов для определения адреса одного из двухсот пятидесяти шести колец в слое;

- остальные 6 битов определяют адрес одного из шестидесяти четырех узлов в кольце.

К прикладным схемам узла присоединены датчики и исполнительные органы. Эти схемы по сети отправляют другим узлам в пакетах команды и данные измерений.

При передаче пакетов из периферийного слоя через промежуточный слой к системному слою достаточно использовать только полный адрес узла назначения (на фиг.1 от слоя "2" к слою "1" к слою "0").

При передаче пакетов из системного слоя 101 в периферийный слой 102 или 103 необходимо иметь в заголовке коды слоев (см. фиг.5) и адрес кольца в промежуточном слое, указанный в поле заголовка intRingld (410), так как кольцо системного слоя 101 может быть связано с несколькими кольцами промежуточного слоя 102. Таблица с кодами переходов по слоям (см. фиг.5) учитывает все возможные переходы через слои 501. В столбцах таблицы всегда указывается начальный слой S 502, где расположено кольцо с узлом, отправляющим пакет и промежуточные слои - s (406, 407, 408, 409).

Трехслойная многокольцевая структура сети передачи данных с двойными связями между узлами двойных двунаправленных колец, отличающаяся, с целью упрощения маршрутизации и повышения живучести измерительно-управляющих систем, иерархической слоистой структурой с двойными кольцами, с двумя и более связками между кольцами, способом маршрутизации пакетов по слоям от кольца к кольцу с использованием неизменяемой таблицы кодов переходов пакетов от слоя к слою и определенным общим форматом пакета.