СПОСОБ ПАКЕТНОГО ОБМЕНА В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ Российский патент 1999 года по МПК H04L12/52 H04L12/56 

Изобретение относится к передаче информации между логическими объектами, например, в локальных сетях, в частности, к способам пакетного обмена в каналах коллективного пользования.

В локальных сетях к каналу коллективного пользования может быть подключено значительное число абонентских станций. Необходимым условием эффективного использования пропускной способности канала коллективного пользования в интересах всех абонентов сети является обеспечение поочередной передачи информации от тех абонентских станций, которые имеют информацию для передачи. Необходимо иметь ввиду, что, если для передачи пакетов необходим какой-то порядок выхода абонентских станций в канал коллективного пользования, то прием информации в сети все станции ведут постоянно.

Способ пакетного обмена определяет порядок функционирования абонентских станций для обеспечения передачи пакетов конечной длины по каналу коллективного пользования между абонентскими станциями, подключенными к данному каналу коллективного пользования, оптимизирует эффективность использования пропускной способности канала коллективного пользования в интересах всех абонентов данного канала.

Известен способ обмена с временным разделением канала коллективного пользования (см. "Системы передачи данных и сети ЭВМ" М., "Мир", 1974, стр. 60 [1].

В известном способе [1] передача информации в канале коллективного пользования от каждой абонентской станции разрешается в строго фиксированный для данной станции интервал времени.

К недостатку данного способа следует отнести неэффективное использование пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике абонентов.

Известен способ передачи сообщений со случайным доступом абонентов к каналу коллективного пользования (см. Щербо В.К., Киричев В.М., Самойленко С. И. "Стандарты по локальным вычислительным сетям", М., "Радио и связь", 1990, стр. [2].

Известный способ [2] передачи сообщений заключается в том, что все станции коллективно используют общую физическую среду, на каждой станции, имеющей данные для передачи, отслеживают состояние физической среды и при отсутствии передач от других станций помещают свое сообщение в физическую среду. Если после начала передачи сообщение в канале сталкивается с сообщением другой станции, то каждая из этих станций выдает в физическую среду случайную комбинацию, опознаваемую на каждой станции как ложную информацию. Затем станция выжидает в течение определенного, динамически изменяемого промежутка времени, прежде, чем повторить попытку передачи.

К недостаткам данного способа [2] следует отнести то, что при его использовании существует вероятность одновременного выхода на передачу нескольких абонентских станций (столкновений), что приводит к потерям информации, задержкам при ее передаче. Эта вероятность тем выше, чем выше интенсивность передачи информации в локальных сетях.

Наиболее близким к предлагаемому объекту по назначению, технической сущности и достигаемому результату является способ передачи пакетов в сегментированной системе ALOHA (см. ТИИЭР, М., "Мир", том 75, N 1, 1987, стр. 167 [3].

В соответствии с этим способом все абонентские станции синхронизируют между собой, текущее время разбивают на сегменты равной длительности, при наличии информации пакеты передаются в сегментах, отведенных каждый для конкретной пакетной станции, синхронным образом так, чтобы начало пакета совпало с началом сегмента, а передача пакета полностью заканчивается в течение сегмента, принимают информацию на всех пакетных станциях.

К недостатку данного способа следует отнести неэффективное использование пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике абонентов. Дело в том, что временные сегменты, принадлежащие абонентским станциям, у которых отсутствует информация для передачи, остаются неиспользуемыми в течение всего времени отсутствия информации у этих станций.

Целью изобретения является повышение эффективности использования пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике. Для достижения цели изобретения решается задача обеспечения передачи информации в сегментах тех абонентских станций, которые не передают информацию в настоящее время и равномерного распределения сегментов канала коллективного пользования между абонентскими станциями, имеющими информацию для передачи.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи на абонентской станции сети
- абонентские станции синхронизируют;
- текущее время разбивают на сегменты равной длительности T_c (T_c ≥ t_p. + t_оп. , где t_p. - время распространения сигналов между двумя наиболее удаленными абонентскими станциями в локальной сети, t_оп. - время опознавания наличия несущей от других станций в канале коллективного пользования, принятое в данной локальной сети);
- присваивают сегменты абонентским станциям;
- на каждой абонентской станции определяют занятость канала на "своем" временном сегменте путем анализа несущей в течение этого интервала;
- при условии, что на абонентской станции в течение своего интервала T_c не обнаружена передача информации от других абонентских станций сети и наличии на станции информации для передачи ее передают пакетами одинаковой длины (T_п) синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как T_п = T_cN, где
N - количество пакетных станций для данной сети.

K - признакам, отличающим предложенный способ от прототипа относится то, что
- на каждой пакетной станции определяют занятость канала на "своем" временном сегменте путем анализа несущей в течение этого интервала;
- при условии, что на абонентской станции в течение своего интервала T_c не обнаружена передача информации от других абонентских станций сети и наличии на станции информации для передачи ее передают пакетами одинаковой длины (T_п) синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как T_п = T_c• N, где
N - количество пакетных станций для данной сети;
Возможность достижения поставленной цели, а именно, повышения эффективности использования пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике обусловлена тем, что
- при данном способе пакетного обмена временные сегменты (T_c) относительно много короче, чем в прототипе и используются они и для передачи информации и для определения занятости канала коллективного пользования;
- при отсутствии информации для передачи у пакетной станции сегменты, отведенные для данной станции, могут быть использованы для передачи информации других пакетных станций;
- каждая пакетная станция имеет возможность передать свою информацию в отведенное для нее время.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема пакетной станции для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - временная диаграмма деления канала коллективного пользования локальной сети на временные сегменты, выделения сегментов абонентским станциям локальной сети, формирования пакетов при передаче информации от одной, двух и "N" передающих станций; на фиг. 3 - графики эффективности использования пропускной способности канала коллективного пользования для прототипа и предлагаемого способа.

Устройство (фиг. 1) содержит блок хронирования 1, блок управления доступом 2, приемник 3, микропроцессор 4, передатчик 5.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Абонентские станции локальной сети постоянно находятся в состоянии приема информации из канала коллективного пользования. С момента включения абонентской станции в локальную сеть сигналом точного времени (например, от СЕВ) или другим, общим для данной локальной сети сигналом, запускают блок хронирования 1, при помощи которого формируют временные интервалы T_c, t_p. и t_оп. (фиг. 2а, б, 2.1). Интервалами T_c и t_оп., выделенными для i-й абонентской станции (где i = 1, 2,...,N) в блоке управления 2, на другой вход которого из приемника 3 поступает сигнал о наличии несущей в канале коллективного пользования (сигнал занятости канала), выделяют интервал в "своем" сегменте T_с, на котором анализируют несущую (фиг. 2,б). Если на "своем" интервале T_c будет обнаружено отсутствие информации в канале связи в течение t_оп., в конце интервала T_c вырабатывают сигнал разрешения доступа, который поступает на микропроцессор 4 и определяет возможность передачи пакета информации из микропроцессора 4 через передатчик 5 в канал связи коллективного пользования. В этом случае при наличии информации для передачи передатчик 5 включается на передачу и информацию передают из микропроцессора 4 пакетами одинаковой длины синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как T_п = T_cN, где
N - количество пакетных станций для данной локальной сети, а T_c ≥ t_р. + t_оп., где
t_р. - время распространения сигналов между двумя наиболее удаленными пакетными станциями в локальной сети;
t_оп. - время опознавания наличия несущей от других станций в канале коллективного пользования, принятое в данной локальной сети.

На фиг. 2.2 представлена временная диаграмма использования канала коллективного пользования при передаче пакетной информации от 2-й абонентской станции, на фиг. 2.3 - временная диаграмма для случая передачи от 1-й и 3-ей абонентских станций, на фиг. 2.N - от всех N станций.

Реализация предложенного способа обмена в пакетной сети позволяет повысить эффективность использования пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике (при количестве работающих абонентских станций от 1 до N-1) за счет обеспечения передачи информации в сегментах тех абонентских станций, которые не передают информацию в настоящее время и равномерного распределения сегментов канала коллективного пользования между абонентскими станциями, имеющими информацию для передачи. На фиг. 3 графически показана возможность повышения эффективности использования пропускной способности канала коллективного пользования (C) в зависимости от количества пакетных станций (n) ведущих передачу информации.

Источники информации.

1. "Системы передачи данных и сети ЭВМ", М., "Мир", 1974, стр. 60.

2. Щербо В. К. , Киричев В.М., Самойленко С.И. "Стандарты по локальным вычислительным сетям", М., "Радио и связь", 1990.

3. ТИИЭР, М., "Мир", том 75, N 1, 1987, стр. 167.

Способ пакетного обмена в локальных сетях относится к передаче информации между логическими объектами, например, в локальных сетях. Техническим результатом данного способа является повышение эффективности использования пропускной способности канала при низком трафике. Это достигается тем, что все абонентские станции синхронизируют между собой, текущее время разбивают на сегменты равной длительности величиной Т_c > = = t_р + t_оп, где t_р - время распространения сигналов между двумя наиболее удаленными абонентскими станциями в локальной сети, а Т_оп - время опознавания наличия несущей от других станций в канале коллективного пользования, принятое в данной локальной сети, при условии необнаружения на абонентской станции в течение своего интервала Т_c передачи информации от других абонентских станций сети и наличии информации для передачи ее передают пакетами одинаковой длины синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как T_п = T_cN, где N - количество абонентских станций в данной сети. Способ пакетного обмена может быть реализован и при T_п = T_cNk, где k = 1, 2, 3, ... . Реализация предложенного способа обмена в локальной сети позволяет повысить эффективность использования пропускной способности канала коллективного пользования при низком трафике (при количестве работающих абонентских станций от 1 до N-1). 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ пакетного обмена в локальных сетях, при котором все абонентские станции коллективно используют общую физическую среду, абонентские станции синхронизируют между собой, текущее время разбивают на сегменты и постоянно принимают информацию, отличающийся тем, что текущее время разбивают на сегменты равной длительности величиной T_с >= t_р + t_оп, где t_р - время распространения сигналов между двумя наиболее удаленными абонентскими станциями в локальной сети, а t_оп - время опознавания наличия несущей от других станций в канале коллективного пользования, принятое в данной локальной сети, при условии необнаружения на абонентской станции в течение своего интервала T_с передачи информации от других абонентских станций сети и наличии информации для передачи, ее передают пакетами одинаковой длины синхронным образом так, чтобы начало пакета совпадало с началом последующего за "своим" сегмента, а передача пакета полностью заканчивалась в течение отведенного временного интервала, величина которого определяется как T_п = T_сN, где N - количество абонентских станций в данной сети. 2. Способ пакетного обмена по п.1, отличающийся тем, что величина пакета определяется как T_п = T_сNk, где k = 1, 2, 3, ... .