ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СЕТЬ СВЯЗИ Российский патент 1998 года по МПК H04Q11/06 G06F5/00 

Изобретение относится к области связи, в частности к построению сетей связи для передачи информации и вычислительным сетям.

Известны сети связи, содержащие коммутационные узлы различного уровня, соединенные через соответствующие интерфейсы между собой и позволяющие передавать информацию от вычислительных машин (патент США N 5499290, кл. H 04 M 3/00, 1996). Однако время передачи информации в таких сетях значительно, что не позволяет передавать большие объемы информации. Известны также сети связи, в которых путем создания определенного графика уменьшается время передачи информации (патент Великобритании N 2299485, кл. H 04 M 3/00, 1996). Однако такие сети не могут быть построены по иерархическому принципу.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является иерархическая сеть связи, содержащая сети связи высшего, среднего и низшего уровня, узлы перехода, абонентские блоки, передающие и приемные сетевые интерфейсы и узлы управления трансляцией, содержащие регистр сдвига, выделитель адреса, регистр принятого адреса, компаратор, регистр адреса узла перехода, элемент НЕ и задатчик адреса (патент РФ N 2004946, кл. H 04 Q 11/06, 1993).

В данной сети уменьшено время передачи данных между сетями при помощи аппаратурных средств, входящих в состав узлов перехода, позволяющих исключить обработку таблиц адресов.

Однако в силу того, что локальные сети (сети уровней) имеют общую разделяемую среду передачи, то в сетях верхнего уровня транзитные графики от подключенных сетей низшего уровня будут конкурировать между собой и с собственным графиком, что приведет к резкому увеличению времени ожидания для доступа. Для исключения этого явления в качестве узлов перехода в настоящее время используются коммутаторы, которые функционально представляют собой многопортовые мосты, связанные между собой высокоскоростной внутренней шиной. Для обеспечения коммутации кадров подключаемых сетей уровней без блокировок для передачи по внутренней шине используется специальный блок передачи данных - ячейка фиксированной длины (53 байта), что позволяет организовать циклический доступ для всех портов и обеспечить одновременную коммутацию кадров по всем входам без ожидания и блокировки, а также связь между коммутаторами (в том числе и каскадную) через специальный межсетевой порт. Таким образом, обеспечивается связь между коммутаторами в асинхронном режиме передачи со скоростями 155 Мбит/с, 622 Мбит/с и выше.

Однако для передачи ячейки по сети необходимо предварительно установить в ее заголовке адрес назначения: идентификатор виртуального пути и идентификатор виртуального канала, что требует запросов к специальным серверам маршрутов и построения в коммутаторах маршрутных таблиц. Это требует большой мощности вычислительной техники, осуществляющей управление коммутацией.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, - повышение скорости передачи информации без существенного увеличения мощности вычислительной техники.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема иерархической сети связи.

На фиг. 2 приведено адресное поле (адрес назначения) передаваемого кадра информации.

На фиг. 3 приведена структурная электрическая схема блока формирования и преобразования адреса ячеек.

На фиг. 4 приведено адресное поле передаваемой ячейки.

Иерархическая сеть связи содержит: локальную сеть нижнего уровня 1, локальную сеть среднего уровня 2, локальную сеть верхнего уровня 3, абонентские блоки 4, узлы перехода 5, узел обработки 6, внутреннюю шину 7, узел доступа 8, узел формирования ячеек 9, приемный межсетевой интерфейс 11, узел фильтрации 12, передающий межсетевой интерфейс 14. Блок формирования и преобразования адреса ячеек 19 содержит выделитель адреса кадра 16, блок формирования адреса ячейки 17 и задающий адресный блок 18.

Иерархическая сеть связи работает следующим образом.

Младшая часть адресного поля (фиг. 2), входящая в заголовок кадра информации, разбивается на части (ступени), число которых соответствует числу уровней в иерархической сети. Старшая часть P является для всех неизменной, а значащая часть адреса абонентских блоков 4 верхнего уровня записана в частях A и B (фиг. 2), причем часть A для всех абонентских блоков 4 одинакова, а часть B для каждого абонентского блока 4 уникальна в рамках выделенного для части B адресного пространства. Для установления соединений, например, абонентского блока 4 локальной сети нижнего уровня 1 с абонентским блоком 4 локальной сети верхнего уровня 3 формируется адрес абонентского блока 4 локальной сети верхнего уровня 3, включающий в части A номер порта узла перехода 5, к которому подключена локальная сеть верхнего уровня 3, например N 3 (код 001 при четырехразрядном поле части A), в части B формируется номер абонентского блока локальной сети верхнего уровня 3, например N 7 (код 0111 при четырехразрядном поле части B). Части C и D будут нулевыми, что даст в итоге полный адрес P. 0011.0111.0000.0000. При прохождении информации с абонентского пункта 4 локальной сети нижнего уровня 1 кадр данных через приемный сетевой интерфейс 10 поступает на узел формирования ячеек 9, в котором производится разбиение кадра на информационные блоки в 44 байта (информационная часть ячейки), а адресная часть формируется блоком формирования и преобразования адреса 19, в котором с помощью выделителя адреса кадра 15 указанный выше адрес заносится в регистр адреса кадра 16, откуда поступает на первый вход блока формирования адреса ячейки 17, на второй вход которого поступает от задающего адресного блока 18 адрес самого узла перехода 5, в нашем случае в части A N 5 (код 0101), а в части B - N 2 (код 0010), что дает полный адрес P.0101.0010.0000.0000. В блоке формирования адреса ячейки 17 определяется номер уровня локальной сети назначения путем сравнения, начиная со старших ступеней адресов. В нашем случае неравенство адреса в части A показывает, что абонентский блок 4 назначения находится в локальной сети верхнего уровня 3, подключенной к узлу перехода 5. Номер уровня локальной сети назначения - часть A адреса ячейки (фиг. 4) - будет равен 3 (код 0011), номер порта назначения в части B адреса ячейки (фиг. 4) будет равен 3 (код 0011). В часть C заносится номер порта в узле перехода 5, из которого произошла передача, в данном случае это номер 12 (код 1100). В части D указывается номер, присвоенный данному кадру) - номер виртуального канала.

Таким образом, на выходе блока формирования адреса ячейки 17 будет сформирован адрес ячейки, который через адресный вход передаются в узел формирования ячеек 9, где заносится в заголовок всех ячеек, которые были сформированы при преобразовании кадра информации. Сформированные ячейки через узел доступа поступают на внутреннюю шину 7 и далее на все узлы фильтрации 12 и лишь через один из них (в нашем случае N 0, ввиду несовпадения номера ступени самого узла перехода 4 (N 1) и номера ступени узла перехода 4 назначения (N 3). С выхода узла фильтрации 12 ячейка поступает на узел формирования ячеек, где ввиду несовпадения номеров ступени самого узла перехода 5 и узла перехода 5 назначения производится лишь изменение номера порта отправления (в нашем случае N 0 (код 0000) и номера виртуального канала. Из узла формирования ячеек 9 ячейка поступает на вход передающего межсетевого интерфейса 14 и через порт N 2 в узел перехода 5 локальной сети среднего уровня 2, где с ячейкой будут произведены аналогичные описанные выше операции и далее ячейка через порт N 5' попадает в узел перехода 5 локальной сети верхнего уровня 3, где ввиду совпадения уровня самого угла перехода 5 и уровня в адресе назначения ячейка, пройдя последовательно через приемный сетевой интерфейс 10, узел формирования ячеек 9, узел доступа 8 порта N 5', внутреннюю шину 7, через узел фильтрации 12, узел формирования ячеек 9, где производится преобразование ячеек в кадры информации, и передающий сетевой интерфейс 13 поступает через порт N 3' в локальную сеть верхнего уровня 3 в соответствующий абонентский блок 4 с номером 7 (код P.0011.0111.0000.0000). При обратной передаче по иерархической сети адрес назначения абонентского блока 4 локальной сети нижнего уровня 1 с номером 6 (код 0110 в части D) в части C будет иметь номер 12' (код 1100), в части B номер 2' (код 0010), в части A-номер 5' (код 0101), и в итоге адрес назначения будет иметь вид P. 0101.0010.1100.0110. Кадр информации, поступающий от абонентского блока 4 локальной сети верхнего уровня 3 через порт N 3' на приемный сетевой интерфейс 10, поступает на узел формирования ячеек 9 и блок формирования и преобразования адреса ячеек 19.

Выделитель адреса кадра 15 выделяет адрес P.0101.0010.1100.0110. На второй вход блока формирования адреса ячейки 17 блока формирования и преобразования адреса ячейки 19 поступает от задающего адресного блока 18 адрес самого узла перехода: P.0000.0000.0000.0000. Сравнение адресов показывает, что уровень локальной сети назначения равен единице (наличие первой ненулевой ступени адреса, начиная с младшей ступени). Таким образом, сформированная ячейка через узел доступа 8 поступает на внутреннюю шину 7 и далее через узел фильтрации 12, узел формирования ячеек 9 и передающий межсетевой интерфейс 14 порта N 5' поступает на узел перехода 5 следующего уровня, через порт N 2' которого далее ячейка поступает на узел перехода 5 следующего требуемого уровня локальной сети. В узле фильтрации 12 выделяется информация и поступает на узел формирования ячеек 9, где происходит преобразование ячеек в кадр, и далее, через передающий сетевой интерфейс 13 порта N 12', поступает в локальную сеть нижнего уровня 1 на абонентский блок 4 с номером 7.

Изобретение относится к построению сетей связи для передачи информации по вычислительным сетям. Техническим результатом является повышение скорости передачи информации без существенного увеличения мощности вычислительной техники. В изобретении соединение локальных сетей различных уровней осуществляется через соединенные между собой узлы перехода, выполненные многопортовыми с внутренней шиной. За счет прямого аппаратного преобразования адреса назначения передаваемого кадра информации в адрес ячейки и исключения таблиц сокращается общее время передачи информации по сети без требования вычислительной техники большой мощности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Иерархическая сеть связи, содержащая локальные сети различных уровней с подключенными к ним абонентскими блоками и узлы перехода, содержащие приемный сетевой интерфейс, вход которого соединен с соответствующей локальной сетью, подключенной к выходу передающего сетевого интерфейса, отличающаяся тем, что узлы перехода выполнены многопортовыми, при этом порты узлов перехода различных уровней соединены между собой, выход приемного сетевого интерфейса через первый узел формирования ячеек соединен с входом первого узла доступа, выход которого соединен с внутренней шиной, в свою очередь, соединенной с входом первого узла фильтрации, выход которого через второй узел формирования ячеек соединен с входом передающего сетевого интерфейса, причем между первым и адресным входами первого, а также второго узлов формирования ячеек включены соответственно первый и второй блоки формирования и преобразования адреса ячеек, а каждый порт содержит последовательно соединенные приемный сетевой интерфейс, третий узел формирования ячеек и второй узел доступа, выход которого соединен с внутренней шиной, которая, в свою очередь, соединена с последовательно соединенными вторым узлом фильтрации, четвертым узлом формирования ячеек и передающим межсетевым интерфейсом, выход которого объединен с входом приемного межсетевого интерфейса, при этом между первым и адресным входами третьего, а также четвертого узлов формирования ячеек включены соответственно третий и четвертый блоки формирования и преобразования адреса ячеек, при этом в каждый узел перехода введен блок обработки, соединенный со всеми блоками, узлами и интерфейсами узла перехода. 2. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что блок формирования и преобразования адреса ячеек содержит последовательно соединенные выделитель адреса кадра, регистр адреса кадра и блок формирования адреса ячейки, второй вход которого соединен с выходом задающего адресного блока.