Сеть трансляции информации и соответствующий узел сети

Изобретение относится к технике связи. Технический результат – повышение эффективности функционирования устройства за счет оптимизации характеристик сети трансляции информации. Сеть, содержащая функциональные узлы, соединенные последовательно при помощи средств трансляции информации, в которой информация представлена в форме дискретных сообщений, распространяющихся от узла к узлу в сети, отличается тем, что средства трансляции информации между узлами являются двунаправленными, чтобы позволить информации распространяться в двух направлениях циркуляции сети, и каждый узел содержит, по меньшей мере, первый и второй связанные с ним порты ввода/вывода информации, соединенные при помощи соответствующих средств трансляции информации с соседними узлами, и функционирование которых управляется исключительно автоматом связи, между режимом функционирования на асинхронный прием информации от его соседних узлов и режимом функционирования на синхронную передачу информации к его соседним узлам. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение касается сети трансляции информации и соответствующего узла сети.

Более конкретно, изобретение относится к такой сети, которая содержит функциональные узлы, соединенные последовательно с помощью средств трансляции информации, в которой информация представлена в форме дискретных сообщений, распространяющихся от узла к узлу в сети.

Из документа FR A 2 857 805 уже известен способ и устройство трансляции данных.

Такой способ и такая система применяются, например, в замкнутой системе вычислителей управления, установленной, например, в воздушном или наземном транспортном средстве.

Способ, описанный в этом документе, содержит этап трансляции данных от точки к точке между двумя узлами трансляции, например, через проводную сеть, при этом каждый узел обладает одним или несколькими каналами, разрешая каждому трансляцию в единственный узел, этап преобразования данных для их трансляции, например, серией, а вычислитель каждого из узлов отвечает на прием сообщения посредством безусловной трансляции, которая распространяет потоки информации по замкнутым цепям, при этом управление потоком данных определяется неявно применяемой кабельной топологией, и трансляция между узлами использует асинхронный или изохронный режим.

Основываясь на использовании такой сети, в которой функциональные узлы соединены последовательно при помощи средств трансляции информации, изобретение стремится оптимизировать определенное количество характеристик этих сетей, как например, их надежность, их производительность, учет режимов неисправностей, и т.д.

Для этого объектом изобретения является сеть трансляции информации, типа, содержащего функциональные узлы, соединенные последовательно при помощи средств трансляции информации, в которой информация представлена в форме дискретных сообщений, распространяющихся от узла к узлу в сети, отличающаяся тем, что:

- средства трансляции информации между узлами являются двунаправленными, чтобы позволить информации распространяться в двух направлениях циркуляции сети,

- каждый узел содержит, по меньшей мере, первый и второй связанные с ним порты ввода/вывода информации, соединенные при помощи соответствующих средств трансляции информации с соседними узлами и функционирование которых управляется эксклюзивным и последовательным образом при помощи средств, образующих автомат связи, между режимом функционирования на асинхронный прием информации от его соседних узлов и режимом функционирования на синхронную передачу информации к его соседним узлам.

Согласно другим признакам сети в соответствии с изобретением, взятым в отдельности или в комбинации:

- Автомат связи адаптирован для переключения портов, связанных с узлом, из их режима функционирования на прием в их режим функционирования на передачу, после, для каждого из них:

- либо приема валидной информации,

- либо истечения заранее определенного временного периода отсутствия приема валидной информации.

- Автомат связи адаптирован для переключения обратно каждого из связанных портов из его режима функционирования на передачу в режим функционирования на прием, после окончания передачи информации портом.

- Порты, связанные с каждым узлом, соединены со средствами в форме буферной схемы по логике «первым вошел - первым вышел».

- Узлы содержат более двух связанных с ними портов ввода/вывода.

- Узлы соединены в замкнутый контур при помощи средств трансляции информации.

- Узлы соединены при помощи средств трансляции информации, по меньшей мере, в одну ветвь, оконечные узлы которой адаптированы для функционирования в зеркальном режиме отправки обратно информации к соседнему передающему узлу.

- Узлы соединены при помощи средств трансляции информации в ветвь связи с другими узлами, соединенными в замкнутый контур при помощи средств трансляции информации.

- Каждый узел адаптирован для коммутирования в режим зеркального функционирования отправки обратно информации к соседнему передающему узлу в случае обнаружения нарушения работы.

- По меньшей мере, некоторые узлы содержат средства генерирования служебной информации, предназначенной для передачи в сети.

- По меньшей мере, некоторые узлы содержат средства генерирования информации ошибки, предназначенной для передачи в случае отсутствия приема валидной информации от соседнего узла в заранее определенный временной период.

- Средства трансляции информации содержат средства проводной связи.

- Средства трансляции информации содержат витые пары проводов.

- Средства трансляции информации содержат коаксиальные кабели.

- Средства трансляции информации содержат оптические волокна.

- Средства трансляции информации содержат средства беспроводной связи.

Согласно другому аспекту изобретение также имеет объектом соответствующий узел сети.

Изобретение будет лучше понято при помощи нижеследующего описания, приведенного лишь для примера и выполненного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- фиг.1 представляет структурную схему, иллюстрирующую общую структуру функциональных узлов, соединенных последовательно в сети трансляции информации в соответствии с изобретением,

- фиг.2 представляет структурную схему, иллюстрирующую общую схему примера реализации узла, входящего в состав сети трансляции в соответствии с изобретением,

- фиг.3 и 4 иллюстрируют общий принцип функционирования сети трансляции информации в соответствии с изобретением,

- фиг.5 иллюстрирует переключение функционирования узла между его режимом на прием и его режимом на передачу,

- фиг.6 детальным образом иллюстрирует структуру с регистрами, входящую в состав узла,

- фиг.7 иллюстрирует нормальное функционирование узла, входящего в состав сети в соответствии с изобретением,

- фиг.8 представляет ухудшенный режим функционирования сети трансляции в соответствии с изобретением,

- фиг.9 иллюстрирует структуру узла, содержащего более двух портов ввода и вывода информации,

- фиг.10 иллюстрирует пример реализации сети, образованной на основе узлов, и

- фиг.11 иллюстрирует пример реализации формата поля сообщений, используемых в сети трансляции в соответствии с изобретением.

Действительно, на фиг.1 проиллюстрирован пример реализации части сети трансляции информации, которая содержит функциональные узлы, соединенные последовательно при помощи средств трансляции информации.

На этой фиг.1 сеть обозначена общей позицией 1 и в описываемом примере содержит три узла, обозначенные позициями 2, 3 и 4 соответственно.

Эти функциональные узлы соединены, таким образом, последовательно при помощи средств трансляции информации, обозначенных, например, позициями 5, 6, 7 и 8 соответственно.

Эти средства трансляции информации могут быть основаны на проводных средствах трансляции, образованных, например, витыми парами проводов, или коаксиальными кабелями или др.

Однако можно предусмотреть другие варианты реализации, такие, например, как использование оптических волокон или др., а также средств беспроводной связи.

Эта сеть, таким образом, адаптирована для трансляции информации, которая представлена в форме дискретных сообщений, распространяющихся от узла к узлу в сети.

В сети трансляции в соответствии с изобретением средства трансляции информации между узлами являются двунаправленными, чтобы позволить информации распространяться в двух направлениях циркуляции сети.

Такое функционирование проиллюстрировано, например, на фиг.2, 3 и 4.

На фиг.2 проиллюстрирован пример реализации узла, входящего в состав такой сети, этот узел обозначен общей позицией 10.

Этот узел, таким образом, соединен посредством двух средств трансляции информации соответственно 11 и 12 с соседними узлами в сети.

На самом деле, каждый узел содержит по меньшей мере первый и второй связанные с ним порты ввода и вывода информации, обозначенные позициями, например, 13 и 14 на фиг.2, соединенные при помощи соответствующих средств трансляции информации, соответственно 11 и 12, с соседними узлами в сети. Функционирование этих связанных с ним портов ввода и вывода информации управляется эксклюзивным и последовательным образом при помощи средств, образующих автомат связи, обозначенных общей позицией 15, между режимом функционирования на асинхронный прием информации от соседних узлов и режимом функционирования на синхронную передачу информации к соседним узлам.

Понятно, относительно сети такой, как проиллюстрирована на фиг.3 и 4, в которой узлы соединены, например, в замкнутый контур, что каждый узел переключается эксклюзивным и последовательным образом между функционированием в качестве передатчика информации к соседним узлам, которые находятся, таким образом, в режиме функционирования на прием, и функционированием на прием информации от его соседей, которые сами, таким образом, находятся в режиме функционирования на передачу.

Фиг.3 и 4, в действительности, иллюстрируют два последовательных цикла n и n+1, позволяя узлам транслировать информацию в сети.

На самом деле, и как это проиллюстрировано на фиг.5, для каждого узла переключение между режимом приема R и режимом передачи E, запускается посредством автомата связи, начиная с момента, когда соответствующий узел принял информацию от своих соседей. Именно в этом смысле используется выражение «режим функционирования на асинхронный прием информации от его соседних узлов».

Как только информация от его соседей принята, автомат связи переключает связанные с узлом соответствующие порты в их режим функционирования на передачу, все связанные с узлом порты переходят в режим передачи информации к соседним узлам. Именно в этом смысле используется выражение «режим функционирования на синхронную передачу информации к соседним узлам».

На самом деле, автомат связи адаптирован для переключения совокупности связанных с узлом портов из их режима функционирования на прием в их режим функционирования на передачу после, для каждого из них, либо приема валидной информации, либо истечения заранее определенного временного периода отсутствия приема валидной информации.

С другой стороны, автомат связи адаптирован для переключения обратно каждого из связанных портов из его режима функционирования на передачу Е в его режим функционирования на прием R после окончания передачи информации портом.

Таким образом, понятно, что это позволяет избежать какой-либо коллизии сообщений на средствах трансляции информации, в той мере, что, на самом деле, соседние узлы не могут передавать в одно и то же время по средствам трансляции информации, связывающим их друг с другом.

Как это было указано в вышеупомянутом документе предшествующего уровня техники, это позволяет избежать использования в узлах чрезвычайно тяжелых средств управления коллизиями в сети, что выражается в ее значительном упрощении.

Пример реализации такого узла проиллюстрирован на фиг.6.

На самом деле, узел, проиллюстрированный на этой фигуре, обозначен общей позицией 20 и связанные с ним порты содержат, например, средства в форме регистров FIFO «первым вошел – первым вышел», установленные валетом между средствами трансляции информации, соединяя этот узел с его соседями.

Конечно, любая другая структура, использующая средства в форме буферной схемы с логикой «первым вошел – первым вышел», также может использоваться.

Эти средства в форме регистров FIFO обозначены общими позициями 21 и 22.

Одно из этих средств позволяет, таким образом, транслировать информацию в одном направлении, а другое – в другом направлении сети. Эти средства в форме регистров, в действительности, принимают информацию от узла для ее трансляции, распространяя ее в другой соседний узел и наоборот.

Функционирование такого узла проиллюстрировано на фиг.7.

В действительности, на этой фигуре можно видеть регистры 21 и 22, описанные выше, в их различных состояниях в зависимости от состояния, в котором находится узел под управлением автоматом связи.

Первое состояние, проиллюстрированное в верхней части фигуры, является состоянием узла при приеме информации.

Каждое средство в форме регистра FIFO 21, 22 уже имеет в памяти ранее принятое сообщение и обозначенное m0 и m'0 для сообщений, циркулирующих в одном или другом направлении этой сети.

В состоянии, проиллюстрированном в верхней части фигуры, узел находится в режиме функционирования приема следующих сообщений, как, например, сообщений m1 и m'1.

Как только два сообщения m1 и m'1 приняты, узел переходит, как описано выше, под управлением автомата связи, в режим передачи предыдущих сообщений, т.е. m0 и m'0, которые, таким образом, передаются к соответствующим соседним узлам.

Это состояние проиллюстрировано в средней части этой фиг.7.

В нижней части этой фиг.7, сообщения m0 и m'0 были переданы так, что узел переходит, таким образом, в ожидание приема сообщений от своих соседей и т.д.

Понятно, что сообщения, таким образом, ставятся в очередь ожидания и передаются как только приняты новые сообщения.

Как было указано выше, в номинальном случае функционирования этой сети, т.е. когда все узлы и все средства трансляции информации являются работоспособными, сеть позволяет полную циркуляцию информации в двух направлениях циркуляции сообщений в сети.

Так, например, и в случае, когда сеть образована узлами, соединенными в замкнутый контур, сеть может, таким образом, быть приравнена к двум логическим кольцам, в которых циркулируют сообщения.

В случае потери одного из средств трансляции информации между двумя соседними узлами, как это проиллюстрировано на фиг.8, топология связи изменяется для восстановления единого кольца.

В этом случае, оконечные узлы образованной таким образом ветви адаптируются для функционирования в зеркальном режиме отправки обратно информации к соседнему передающему узлу.

Это, таким образом, реализуется посредством управления соответствующими портами этих узлов при помощи соответствующих средств, образующих автомат связи. Эти средства, образующие автомат, обнаруживают тогда это нарушение работы и управляют переключением портов в зеркальный режим.

Как это указано выше, узлы сети могут также содержать более двух связанных с ними портов ввода и вывода, как узел, проиллюстрированный на фиг.9.

Узел, представленный на этой фигуре и обозначенный общей позицией 30, содержит, таким образом, например, три или более связанных с ним портов, обозначенных позициями 31, 32 и 33, связанных, в случае необходимости, со средствами 34 маршрутизации информации.

Это позволяет, таким образом, увеличить количество возможных конфигураций сетей с такими узлами, как это проиллюстрировано на фиг.10, где можно констатировать, что узлы могут быть соединены в замкнутый контур при помощи соответствующих средств трансляции информации.

Вместе с тем узлы могут также быть соединены при помощи средств трансляции информации в, по меньшей мере, одну ветвь, оконечные узлы которой адаптированы для функционирования в зеркальном режиме отправки обратно информации к соседнему передающему узлу, или еще в ветви связи других узлов, соединенных в замкнутый контур при помощи средств трансляции информации.

Конечно, можно предусмотреть и другие конфигурации.

Наконец, на фиг.11 проиллюстрирован пример возможной реализации формата сообщений, который классически содержит заголовок сообщения 40, данные 41 и контрольную часть, обозначенную общей позицией 42.

Для этого можно отметить, что, по меньшей мере, некоторые узлы могут также содержать средства генерирования информации ошибки, предназначенной для передачи в случае отсутствия приема валидной информации от соседнего узла в заранее определенный временной период.

Также, по меньшей мере, некоторые из этих узлов могут равным образом классически содержать в этом типе применений средства генерирования служебной информации, предназначенной для передачи по сети.

Конечно, можно еще предусмотреть и другие варианты реализации.

1. Сеть трансляции информации, содержащая узлы (2, 3, 4; 10; 20; 30) для передачи/приема информации, соединенные последовательно с помощью средств (5, 6, 7, 8; 11; 12) трансляции информации, в которой информация представлена в форме дискретных сообщений, распространяющихся от узла к узлу (2, 3, 4; 10; 20; 30) в сети, отличающаяся тем, что:

- средства (5, 6, 7, 8; 11; 12) трансляции информации между узлами (2, 3, 4; 10; 20; 30) являются двунаправленными, чтобы позволить информации распространяться в двух направлениях циркуляции сети,

- каждый узел (2, 3, 4; 10; 20; 30) содержит по меньшей мере первый и второй связанные с ним порты (13, 14; 21, 22; 31, 32, 33) ввода/вывода информации, соединенные при помощи соответствующих средств (5, 6, 7, 8; 11; 12) трансляции информации с соседними узлами, функционирование этих портов управляется последовательным образом и исключительно автоматом (15) связи между режимом функционирования на асинхронный прием информации от его соседних узлов и режимом функционирования на синхронную передачу информации к его соседним узлам.

2. Сеть трансляции информации по п. 1. отличающаяся тем, что автомат (15) связи адаптирован для переключения портов, связанных с узлом (2, 3, 4; 10; 20; 30) из их режима функционирования на прием в их режим функционирования на передачу, после, для каждого из них:

- либо приема валидной информации,

- либо истечения заранее определенного временного периода отсутствия приема валидной информации.

3. Сеть трансляции информации по п. 2, отличающаяся тем, что автомат (15) связи адаптирован для переключения обратно каждого из связанных портов (13, 14; 21, 22; 31, 32, 33) из его режима функционирования на передачу в режим функционирования на прием, после окончания передачи информации портом.

4. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что порты, связанные с каждым узлом (2, 3, 4; 10; 20; 30), соединены со средствами в форме буферной схемы по логике «первым вошел - первым вышел».

5. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что узлы содержат более двух связанных с ними портов ввода/вывода (13, 14; 21, 22; 31, 32, 33).

6. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что узлы соединены в замкнутый контур при помощи средств трансляции информации.

7. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что узлы соединены при помощи средств трансляции информации, по меньшей мере, в одну ветвь, оконечные узлы которой адаптированы для функционирования в зеркальном режиме отправки обратно информации к соседнему передающему узлу.

8. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что узлы соединены при помощи средств трансляции информации в ветвь связи с другими узлами, соединенными в замкнутый контур при помощи средств трансляции информации.

9. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что каждый узел адаптирован для коммутирования в зеркальный режим функционирования отправки обратно информации к соседнему передающему узлу в случае обнаружения нарушения работы.

10. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые узлы содержат средства генерирования служебной информации, предназначенной для передачи в сети.

11. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые узлы содержат средства генерирования информации ошибки, предназначенной для передачи в случае отсутствия приема валидной информации от соседнего узла в заранее определенный временной период.

12. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что средства трансляции информации содержат средства проводной связи.

13. Сеть трансляции информации по п. 12, отличающаяся тем, что средства трансляции информации содержат витые пары проводов.

14. Сеть трансляции информации по п. 12, отличающаяся тем, что средства трансляции информации содержат коаксиальные кабели.

15. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что средства трансляции информации содержат оптические волокна.

16. Сеть трансляции информации по п. 1, отличающаяся тем, что средства трансляции информации содержат средства беспроводной связи.

17. Узел сети трансляции информации, предназначенный для передачи/приема информации в сети по одному из предыдущих пунктов.