УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ДЛЯ НАЗНАЧЕНИЯ СЕТЕВЫХ АДРЕСОВ Российский патент 2016 года по МПК G06F12/06 H04L12/403 

Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится к области устройств компьютерных сетей для надежной маршрутизации пакетов в транспортных средствах. Более конкретно, оно относится к решениям для назначения сетевых адресов в компьютерной сети, предоставленной в транспортном средстве.

Предпосылки изобретения

[0002] Экономика технологии массового Ethernet (IEEE 802.3) и IP (интернет-протокол) (как определяется Сообществом Интернет и Советом по архитектуре Интернета, простейшим IP-протоколом является RFC 791) представляет собой интересное решение для всей цифровой связи, проводной и беспроводной, крупной и ограниченной пропускной способности, передачи в реальном времени, надежной передачи и т.п.

[0003] Важным элементом сетевой передачи цифровых данных является адресация, которая применяет уровневый подход, как в разделении сетевых уровней OSI (стандарт ISO для взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection)).

[0004] На канальном уровне используются МАС-адреса (Media Access Control, управление доступом к среде) Ethernet. Они используются между машинами в одной локальной сети. На сетевом уровне используются IP-адреса. Они известны и используются конечными точками соединения в Интернет. Узлы-маршрутизаторы в сети соединяют локальные сети, чтобы определять маршрут IP-датаграммам в пункт их назначения на основании маршрутной информации.

[0005] Хотя изначальным намерением было обеспечить уникальный IP-адрес для каждого конечного узла в сети, преобразование сетевых IP адресов (RFC 1631) было введено, чтобы позволить сетям с конечными узлами, которые имеют IP-адреса, которые не являются глобально известными или уникальными, подключаться к глобальной сети Интернет путем переназначения их IP-адресов в IP-датаграммах на глобально назначенные уникальные IP-адреса. Это определяет иерархию IP-адресации. Иерархия ограничивается двумя уровнями: глобальными адресами и локальными адресами. Дальнейшее разделение локальных адресов никак не обеспечивается.

[0006] Сетевая архитектура IP является устойчивой к изменениям конфигурации, на основании самообучающихся механизмов с задержками по изученной информации. Для локальной сети это протокол ARP (протокол переопределения адресов RFC 826), а для глобальной сети - протоколы маршрутизации (такие как OSPF протокол RFC 1247). Диапазон времени, за который эти протоколы реагируют на изменения конфигурации, изменяется от нескольких минут до нескольких часов. В это время возможны противоречия. Уменьшение этого времени или угрожает надежности сети, или же включает большие издержки передачи сообщений.

[0007] Система доменных имен (DNS RFC 1034 и 1035) добавляет уровень логической адресации поверх IP-адресов. Кроме удобства текстовой адресации она придает гибкость, особенно чтобы добавлять иерархии адресации с множественным перекрытием, возможно обращаясь к одним и тем же IP-адресам. Механизм адресации DNS до настоящего времени был предпочтительным уровнем адресации для выполнения изменений конфигурации. Динамическое обновление в DNS (RFC 2136) позволяет синхронное, а не периодическое, обновление информации адресации в базе данных DNS. Здесь также более низкие временные задержки заключают в себе дополнительные издержки пересылки сообщений. Более конкретно, удаление возможности кешированной информации DNS добавляет дополнительную задержку при запуске соединения. Более строгое ограничение этого подхода состоит в том, что все клиентское программное обеспечение должно подчиняться этой политике отсутствия кеширования, и в том, что изменение конфигурации распространяется только на новые соединения. Опять-таки, с этим можно справиться в клиентских приложениях, но это требует добавления специального программного обеспечения, и также включает дополнительную передачу сообщений.

[0008] В работе «IP-адресация теряет число. IP-адресов не хватает» (′IP addressing playing the numbers. IP addresses are in short supply′, W. Dutcher, Data Communications, т. 26, №4, 21 марта 1997) автор обсуждает нехватку IP-адресов. Один способ переводить внутренние адреса во внешние адреса, когда они отправляются в Интернет, состоит в использовании преобразования сетевых адресов (network address translation, NAT) в маршрутизаторах или межсетевых экранах. С помощью NAT берутся все внутренние адреса исходящего трафика (в Интернет), и исходные адреса преобразуются. Для входящего трафика (во внутреннюю сеть) процесс работает обратным образом.

[0009] В наше время все больше и больше поездов оснащается 100 мбит/с (или более быстрыми) базовыми сетями Ethernet. Находящиеся внутри устройства осуществляют связь друг с другом с помощью различных протоколов, используя базовую сеть Ethernet (UDP, TCP/IP и т.п.). Для обращения по адресу к различным устройствам используются IP-адреса. По причинам, связанным с доступностью сети, использование охватывающих весь поезд (избыточных) серверов протокола динамической конфигурации узла (DHCP) не рекомендуется. Предоставление надежной сетевой топологии с детерминированным, логическим и основанным на положении назначением IP-адресов требуется и в действительности доступно на рынке в настоящее время.

[0010] Документ ЕР 1694035-А1 раскрывает решение для надежной маршрутизации пакетов в иерархической перестраиваемой сети. Транспортное устройство (например, поезд) рассматривается содержащим множество «вагонов». Каждый вагон содержит компьютерную сеть, называемую подсетью. Отдельные вагоны могут объединяться в подсоставы (элементы), благодаря чему подсети объединяются. Количество вагонов в таком подсоставе, так же как и устройство вагонов, меняется. Следовательно, перенастраиваемая сеть имеет динамическую природу. Несколько подсоставов могут по-разному объединяться и соединяться, чтобы образовывать более крупные составы. Полный состав транспортного средства оснащается сетью, состоящей из подсетей, определенных на более низком уровне иерархии. Применяется схема иерархической адресации, причем адрес приспосабливается на основании уровня иерархии сети назначения. Предложенное в ЕР 1694035 решение позволяет назначать IP-адреса логичным образом без вмешательства человека.

[ООП] Однако остается нерешенной проблема, касающаяся динамической конфигурации хоста для узлов шлейфового соединения. Основное преимущество использования шлейфовых сетевых топологий состоит в явно сокращенном количестве проводов, которые требуются по сравнению с другими топологиями. Следовательно, сокращаются стоимость и вес. Узел понимается как устройство с одним входом Ethernet и одним выходом Ethernet, в результате чего предоставляется средство переключения, чтобы замыкать вход и/или выход в случае повреждения. Проблема представлена на фиг. 1. Фигура представляет собой изображение двух узлов Ethernet (299, 399). Каждый из этих узлов имеет следующую структуру. Узел содержит или подключен к приложению (200) через коммутатор (210) Ethernet, предусмотренный для обмена передаваемыми данными с приложением (200) и сетью (400) Ethernet. Этот коммутатор позволяет передавать трафик от приложения в сеть (400) Ethernet и принимает данные, адресованные приложению, и соответственно направляет их. Дополнительно, это устройство направляет пакеты между портами IN и OUT, если пакеты данных неоднозначно адресуются приложению. Если по какой-либо причине (сбой питания, поломка программного обеспечения) приложение больше не работает (или не работало с самого запуска), переключательное устройство (220) автоматически закрывается, чтобы гарантировать, что связь все еще возможна от базовой сети (900) поезда через локальный базовый коммутатор или маршрутизатор (100) с устройствами в шлейфе, которые все еще работают. В примере, представленном на фиг. 1, это узел 399. Следует обратить внимание, что пунктирная линия, соединяющая два переключательных устройства (220), обозначает, что эти переключательные устройства взаимосвязаны и все время открываются или закрываются одновременно. Переключательные устройства, как правило, реализуются в виде реле, как представлено на фиг. 1. Также могут применяться и другие схемы для подключения или отключения коммутатора Ethernet от шлейфового соединения (например, использование твердотельного переключателя).

[0012] В соответствии с механизмом адресации, описанным в ЕР 1694035, узел получает IP-адрес, который является функцией номера элемента поезда, номера вагона и типа узла и номера порта коммутатора. Следует обратить внимание, что таким образом транспортное средство с иерархической конфигурацией рассматривается как в вышеупомянутом документе ЕР 1694035. Это позволяет производить адресацию узлов Ethernet логичным образом, в зависимости от того, как поезд был составлен (т.е., в зависимости от топологии), без вмешательства человека. В нормальном состоянии узлу (299) в положении (1) должен быть назначен адрес IP(1), а узел (399) в положении (2) должен получить адрес IP(2). На фиг. 1 это представлено как случай А. Из-за природы коммутатора (210, 310) Ethernet, без обеспечения, базовый коммутатор/маршрутизатор (100) не будет способен отыскивать положение узлов в шлейфовом соединении. Даже специальные программные решения или решения на основе протокола динамической конфигурации узла (DHCP) вариант 82 не решают проблему, когда в начальном состоянии один или более соединенных шлейфом узлов неисправны в то время, когда IP-адреса назначаются различным узлам. В случае, представленном на фиг. 1, коммутатор видит только один узел (399) и назначает первый IP-адрес IP(1), зарезервированный для шлейфа на порте (110), второму узлу (399) в шлейфе (на фиг. 1 представлено как случай В). Цель, однако, состояла в назначении адресов, как они были представлены на фиг. 1 в случае А. Таким образом, в случае неисправного узла требование, заключающееся в том, что IP-адрес основывается на местоположении, сразу же нарушается.

[0013] На имеющемся уровне техники известно использование в маршрутизаторах таблиц МАСЯР адресов, но такое решение имеет недостаток, заключающийся в требовании ручной настройки, если изменяется сетевая топология или заменяются сетевые устройства.

[0014] Решения, основанные на протоколе динамической конфигурации узла (DHCP) вариант 82, в которых в расчет принимается топология, требуют специального аппаратного обеспечения. Как утверждается, этот способ не решает проблему неработающих устройств в шлейфе во время процесса назначения адресов. Пример дает заявка US 2009/279454, которая также касается однозначного назначения и распределения IP-адресов.

[0015] Патент ЕР 0983905 В1 раскрывает устройство схемы для отключения электронного устройства от линии передачи данных в автомобиле, по которой происходит обмен информацией.

Сущность изобретения

[0016] Целью вариантов осуществления настоящего изобретения является предоставить решение, которое назначает основанные на положении IP-адреса надежным способом.

[0017] Вышеуказанная цель достигается способом и устройствами в соответствии с настоящим изобретением.

[0018] В одной особенности изобретение относится к способу для назначения переключательным устройством логического, основанного на положении, сетевого адреса сетевому устройству в сети, содержащей множество сетевых устройств, образующих шлейфовое соединение, с помощью которого указанные сетевые устройства содержат устройства для обмена данными связи с приложением, первое соединительное устройство, предусмотренное для соединения в первом положении первой терминальной пары с устройством для обмена данными связи, второе соединительное устройство, предусмотренное для соединения в первом положении второй терминальной пары с устройством для обмена данными связи, и электрическую схему, обеспечивающую соединение с по меньшей мере первым или вторым соединительным устройством, так что может быть установлено соединение между электрической схемой и по меньшей мере одним портом первой или второй терминальной пары, когда первое или второе соединительное устройство находится во втором положении. Способ содержит следующие этапы:

- обнаружение на основании ответного сигнала, полученного из сети, изменения в топологии указанной сети, содержащей множество сетевых устройств,

- передача команды, указывающей по меньшей мере одному сетевому устройству из указанного множества, не имеющего основанного на положении сетевого адреса, открыть второе соединительное устройство,

- получение запроса на назначение сетевого адреса от сетевого устройства по меньшей мере одного сетевого устройства, еще не имеющего основанного на положении сетевого адреса,

- назначение основанного на положении сетевого адреса сетевому устройству, от которого был получен запрос, с учетом количества электрических схем, которые обнаружены указанным переключательным устройством, при этом указанное количество выводится из ответного сигнала.

[0019] Ответный сигнал принимается на переключательном устройстве (маршрутизаторе) из сети, содержащей множество сетевых устройств. По ответному сигналу определяется, произошло ли изменение топологии сети, содержащей множество сетевых устройств. По ответному сигналу также можно определить количество указанных электрических схем, видимых схемой обнаружения в переключательном устройстве. Затем переключательное устройство передает команду, указывающую по меньшей мере одному сетевому устройству открыть второе соединительное устройство. Переключательное устройство затем принимает в ответ запрос на назначение сетевого адреса от одного из сетевых устройств, не имеющих еще основанного на положении сетевого адреса, а именно от сетевого устройства, ближайшего к переключательному устройству в шлейфовом соединении. Затем сетевому устройству, от которого был получен запрос, может быть назначен основанный на положении сетевой адрес с учетом количества электрических схем, видимых переключательным устройством, указанное количество получается из ответного сигнала. Таким образом, можно распределять сетевые адреса, в то же время, учитывая неисправные узлы в шлейфовом соединении. Благодаря наличию электрической схемы в сетевых устройствах, образующих шлейфовое соединение, доступно решение для надежного назначения сетевых адресов.

[0020] В предпочтительном варианте осуществления первое и второе соединительные устройства работают независимо друг от друга. Это отличается о того, что известно из решений имеющегося уровня техники и является особенно преимущественным, когда выполняется процедура для назначения сетевого адреса, как подробно описывается ниже.

[0021] В предпочтительном варианте осуществления первое и второе соединительные устройства управляются приложением.

[0022] В принципе, подходит любая электрическая схема, которая не снабжается питанием «локальной системой», т.е. самим сетевым устройством. Существенно, что электрическая схема остается видимой для переключательного устройства в случае, когда сетевое устройство выходит из строя вследствие сбоя питания или другого аппаратного или программного сбоя. Электрическая схема представляет собой пассивную схему или схему с внешней подачей питания. В одном варианте осуществления электрическая схема является просто электрическим компонентом, таким как резистор или емкостное сопротивление. В таком случае электрический компонент подключается через соединительное устройство к терминальным парам на каждой стороне сетевого узла. В альтернативном варианте осуществления электрическая схема представляет собой активную электронную схему (например, последовательную флеш-память, питаемую портом IN).

[0023] Во второй особенности изобретение относится к переключательному/маршрутизаторному устройству, содержащему:

- терминальную пару, предназначенную для передачи и приема сигналов,

- схему, предусмотренную для генерирования возбуждающего сигнала для множества сетевых устройств, образующих шлейфовое соединение, и для приема ответного сигнала на возбуждающий сигнал, благодаря чему указанная схема также предусмотрена для получения из по меньшей мере ответного сигнала указания, является ли сетевое устройство множества рабочим или нет,

- устройство обработки, предназначенное для назначения сетевому устройству множества основанного на положении сетевого адреса с учетом полученного указания.

[0024] Вышеуказанное переключательное устройство действительно позволяет назначать основанные на положении сетевые адреса. Такое базовое переключательное/маршрутизаторное устройство способно генерировать сигнал, который должен передаваться сетевым устройствам шлейфового соединения, и принимать соответствующий ответный сигнал. По принятому сигналу можно определить, является ли сетевое устройство рабочим или нет. На основании этой информации алгоритм, выполняемый в устройстве обработки, может определять положение сетевого устройства, и сетевому устройству назначается сетевой адрес, отражающий это положение.

[0025] В преимущественном варианте осуществления схема обнаружения содержит источник питания и предусмотрена для выполнения измерения тока.

[0026] В предпочтительном варианте осуществления алгоритм, работающий в устройстве обработки, способен определять количество неисправных сетевых устройств в шлейфовом соединении.

[0027] В другой особенности изобретение относится к сетевому устройству, содержащему:

- первую терминальную пару для соединения первой передающей/приемной проводной пары,

- вторую терминальную пару для соединения второй передающей/приемной проводной пары,

- устройство для обмена данными связи с приложением, указанные данные связи содержат запрос на получение сетевого адреса,

- первое соединительное устройство, предусмотренное для установления в первом положении соединения между указанной первой терминальной парой и указанным устройством для обмена данными связи,

- второе соединительное устройство, предусмотренное для установления в первом положении соединения между указанной второй терминальной парой и указанным устройством для обмена данными связи.

Сетевое устройство также содержит электрическую схему в соединении с по меньшей мере первым или вторым соединительным устройством, так что может быть установлено соединение между электрической схемой и по меньшей мере одним портом первой или второй терминальной пары, когда первый или второй релейный механизм находится во втором положении. Наиболее предпочтительно сетевое устройство реализуется в виде узла Ethernet.

[0028] Шлейфовое соединение таких сетевых устройств действительно позволяет назначать основанные на положении сетевые адреса надежным образом. Благодаря электрической схеме, которая все равно «видна» в отсутствие какой-либо подачи питания в сетевом устройстве, можно учитывать неисправные Ethernet-узлы (сетевые устройства) в соединении. В случае неисправного узла соединительное устройство переключается в положение, в котором электрическая схема подключена к сети. Благодаря переключению соединительного устройства, как правило, но не обязательно, - реле, порты IN немедленно подключаются к портам OUT, и разрыв соединения не происходит. Кроме того, наличие электрической схемы позволяет определять положение, в котором произошло повреждение. Базовое переключательное/маршрутизаторное устройство, которому известно, какая электрическая схема фактически применяется, может получать из измеренной электрической величины информацию о том, сколько неисправных узлов находятся на пути между базовым переключательным/маршрутизаторным устройством и сетевым устройством (например, узлом Ethernet), которому нужно назначить сетевой адрес. Из этой информации можно определить положение рассматриваемого сетевого устройства, а значит, можно назначить сетевой адрес, связанный с положением и логической подсетью.

[0029] Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему переключательное устройство, как ранее описанное, и множество сетевых устройств, как описанные выше. Транспортное средство преимущественно представляет собой поезд.

[0030] С целью краткого изложения изобретения и преимуществ, достигаемых по сравнению с имеющимся уровнем техники, определенные цели и преимущества изобретения были описаны выше в данном документе. Разумеется, необходимо понимать, что не обязательно все такие цели или преимущества могут достигаться в соответствии с каким-либо конкретным вариантом осуществления. Таким образом, например, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение может быть воплощено или реализовано способом, который достигает или оптимизирует одно преимущество или группу преимуществ, как излагается в данном документе, не обязательно достигая других целей или преимуществ, которые могут излагаться или предлагаться в данном документе.

[0031] Вышеописанные и другие особенности изобретения будут понятны и разъяснены со ссылкой на вариант(-ы) осуществления, описанные далее в этом документе.

Краткое описание графических материалов

[0032] Изобретение теперь будет описано подробнее с помощью примера со ссылкой на сопутствующие графические материалы, на которых:

[0033] Фиг. 1 представляет собой изображение двух стандартных узлов Ethernet в шлейфовом соединении, как известно на имеющемся уровне техники.

[0034] Фиг. 2 представляет собой изображение одного варианта осуществления сетевого устройства в соответствии с изобретением.

[0035] Фиг. 3 представляет собой изображение варианта осуществления сетевого устройства в соответствии с изобретением, использующего резистор в качестве электронной схемы.

[0036] Фиг. 4 представляет собой общую схему переключательного устройства в соответствии с изобретением.

[0037] Фиг. 5 представляет собой изображение одного варианта осуществления переключательного устройства в соответствии с изобретением.

[0038] Фиг. 6 представляет собой изображение примера с тремя неисправными и двумя работающими узлами.

Подробное описание показательных вариантов осуществления

[0039] Настоящее изобретение будет описано в отношении конкретных вариантов осуществления и со ссылкой на определенные графические материалы, но изобретение не ограничивается ими, а лишь пунктами формулы изобретения.

[0040] Кроме того, термины «первый», «второй» и т.п. в описании и формуле изобретения используются для различения подобных элементов и необязательно для описания последовательности, то ли во времени, пространстве, по ранжиру или любым другим образом. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при определенных условиях, и что варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, могут работать в других последовательностях, чем описанные или представленные в данном документе.

[0041] Необходимо отметить, что термин «содержит», используемый в пунктах формулы изобретения, не следует понимать как ограниченный механизмами, перечисленными после него; он не исключает другие элементы или шаги. Таким образом, его необходимо интерпретировать как определяющий наличие заявленных признаков, элементов, этапов или компонентов как изложено, но не предотвращает наличие или добавление одного или более других признаков, элементов, этапов или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения «устройство содержит механизмы А и В» не следует ограничивать устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Оно означает, что в отношении настоящего изобретения единственными существенными компонентами устройства являются А и В.

[0042] Ссылка в этом описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные совместно с вариантом осуществления, включаются в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в этом описании не обязательно всегда относится к одному и тому же варианту осуществления, но может. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут совмещаться любым подходящим образом, как будет ясно специалисту обыкновенной квалификации в данной области техники из этого описания, в одном или большем количестве вариантов осуществления.

[0043] Аналогично следует понимать, что в описании показательных вариантов осуществления изобретения различные признаки изобретения иногда сгруппированы вместе в одном варианте осуществления, фигуре или их описании с целью оптимизации описания и способствования пониманию одной или более различных новаторских особенностей. Этот способ описания, однако, не следует понимать как отражающий замысел, состоящий в том, что заявленное изобретение требует больше признаков, чем явно указано в каждом пункте формулы изобретения. Скорее, как отражают следующие пункты формулы изобретения, новаторские особенности содержатся в менее чем всех признаках одного вышеупомянутого раскрытого варианта осуществления. Следовательно, пункты формулы изобретения, следующие за подробным описанием, таким образом, ясно включаются в это подробное описание, причем каждый пункт является независимым как отдельный вариант осуществления этого изобретения.

[0044] Кроме того, хотя некоторые варианты осуществления, описанные в данном документе, содержат одни, но не другие признаки, содержащиеся в других вариантах осуществления, сочетания признаков различных вариантов осуществления полагаются находящимися в объеме изобретения, и образуют другие варианты осуществления, как будет понятно специалистам в данной области техники. Например, в последующих пунктах формулы изобретения, любой из заявленных вариантов осуществления может использоваться в любом сочетании.

[0045] Следует отметить, что использование конкретной терминологии при описании определенных признаков или особенностей изобретения не следует принимать в том предположении, что терминология переопределяется в данном документе, чтобы быть ограниченной, чтобы включать любые особые характеристики признаков или особенностей изобретения, с которыми связана эта терминология.

[0046] В описании, представленном в данном документе, излагается множество особенностей. Однако понятно, что варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на практике без этих особенностей. В других случаях, широко известные способы, структуры и методы не были показаны подробно, чтобы не затруднять понимание этого описания.

[0047] Предложенное решение включает адаптацию архитектуры сетевых узлов (узлов Ethernet), образующих шлейфовое соединение. Также претерпевает модификацию базовое переключательное устройство (маршрутизатор). С использованием адаптированных сетевых узлов и переключательного устройства предлагается процедура для назначения основанных на положении сетевых адресов узлам в шлейфовом соединении.

[0048] Фиг. 2 представляет собой изображение сетевого узла в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. В сетевом узле (299) первый (М) и второй (N) релейный механизмы образуют четыре реле (два по два), управляемых приложением (200). В первом положении первый релейный механизм (М) (представлен на фиг. 2) устанавливает соединение между передающей/приемной проводной парой IN (201, 202) и приложением 200 через устройство (210), предусмотренное для обмена сообщениями с приложением. Это устройство (210) представляет собой, например, коммутатор Ethernet. Приложение (200) может представлять собой, но без ограничения, видеокамеру CCTV, панель аварийных сигналов (аудио), экран для цифровой информации и т.п. Как правило, приложение (200) можно рассматривать как содержащее некоторую аппаратную абстракцию, системное программное обеспечение (среди которого - одна или более операционных систем или бюджетных «планировщиков», содержащих программное обеспечение, управляющее сетевыми коммуникациями) и программное обеспечение, отвечающее за точное выполнение требуемых функций («фактическое» приложение). Аналогично, в первом положении второй релейный механизм (N) создает соединение между передающей/приемной проводной парой OUT (260, 270) и приложением 200 через указанное устройство (210). Реле Μ и N могут закрываться и открываться независимо друг от друга, так что порты на стороне IN и OUT по отдельности могут быть подключены или нет. Следует отметить, что реле Μ и N, представленные на фиг. 2, являются лишь примерами и что в альтернативных вариантах осуществления могут использоваться и другие переключательные устройства (например, твердотельный переключатель), чтобы устанавливать соединение между терминальной парой и устройством 210. Дополнительно предоставляется электрическая схема 280 (в конкретном примере, представленном на фиг. 3, - простой резистор). Когда первый релейный механизм (М) переводится во второе положение, соединение между двумя портами терминальной пары создается через электрический компонент. То же касается и второго релейного механизма Ν: при переводе во второе положение реле создает соединение между двумя портами терминальной пары OUT через электрическую схему.

[0049] Однако не требуется использовать электрическую схему, которая может подключаться к обоим портам терминальной пары. Действительно, в альтернативном варианте осуществления может применяться активное устройство. Эта схема не обеспечивается энергией самым сетевым узлом, а обеспечивается энергией извне. В одном варианте осуществления схема снабжается энергией посредством терминальной пары порта IN.

[0050] В целом может использоваться любая электрическая схема, которая не снабжается энергией локально узлом Ethernet. Существенным является то, что схема остается «видимой» для базового переключательного/маршрутизаторного устройства, назначающего сетевые адреса при отсутствии любой подачи питания. Только тогда логические и основанные на положении IP-адреса могут распределяться надежным образом.

[0051] Фиг. 4 представляет собой общую схему базового коммутатора/маршрутизатора (100), снабженного дополнительной схемой в соответствии с изобретением. Это устройство, отвечающее за распределение сетевых адресов узлам Ethernet, которые образуют шлейфовое соединение. Через терминальную пару (110, 170) может быть установлено соединение с парой IN узла Ethernet (299). Связь от базовой сети транспортного средства возможна через соединение 900. Процессор (190) отвечает за назначение (логичное и основанное на положении) IP-адресов. Через его выход (191) можно получать доступ к шлейфовому соединению узлов Ethernet, подключенных к базовому переключательному/маршрутизаторному устройству (100). Переключательное устройство (100) содержит схему (195) для генерации возбуждающих сигналов к электрическим схемам (280) в каждом неисправном узле, подключенном к шлейфовому соединению. Дополнительно она предусмотрена обнаруживать электронную схему (280) в каждом неисправном узле в сети. Схема обнаружения сообщает результаты этого измерения процессору (190). Ни возбуждающие сигналы, ни обнаружение никаким образом не влияют на функциональную работу, т.е. связь между узлами (299, 399) и базовой сетью (900).

[0052] В конкретном варианте осуществления, представленном на фиг. 5, источник питания (120) предоставляется между портами 110 и 170. В этом варианте осуществления электрическая схема (280) может быть просто резистором (как представлено на фиг. 3). Чувствительный резистор R_M (130) используется для измерения постоянного тока, текущего в шлейфе. Величины сопротивления обоих резисторов 280 и 130 известны в процессоре (190) и доступны алгоритму адресации, работающему в процессоре. Измеренная величина тока становится доступной процессору посредством оцифрованного выходного сигнала управляемого напряжением источника напряжения (140) на фиг. 5. Ток является мерой для количества подключенных неисправных узлов Ethernet между маршрутизаторным устройством (100) и следующим узлом Ethernet, которому нужно назначить IP-адрес.

[0053] Могут рассматриваться многие альтернативные решения. В случае варианта осуществления, использующего в качестве электрической схемы (280) емкостное сопротивление, а не ток, мерой для количества подключенных неисправных сетевых узлов может быть время зарядки.

[0054] Теперь объясняется, как на самом деле происходит назначение сетевого адреса. Как уже упоминалось, описанный алгоритм работает в процессоре (190).

[0055] Алгоритм состоит из ряда последовательных этапов, которые выполняются, когда локальный базовый коммутатор/маршрутизатор (100) обнаруживает изменение в топологии шлейфового соединения, и если требуется переназначение. Изменение топологии может обнаруживаться по изменению в ряде электрических схем (280), видимых схемой (195) обнаружения, по сравнению с ранее обнаруженной топологией. Кроме того, если к шлейфу было добавлено новое устройство, которое в это время не имеет действительного IP-адреса, оно оповещает о своем присутствии по шлейфу. Действительный адрес -это логический адрес, полученный с использованием, например, механизма, описанного в ЕР 1694035, где принято во внимание положение сетевого устройства в шлейфовом соединении. Сигнал оповещения обнаруживается процессором (190) в коммутаторе/маршрутизаторе (100). Затем процессор запускает алгоритм.

[0056] На первом этапе алгоритма процессор (190) базового коммутатора/маршрутизатора посылает команду всем узлам (299, 399) в шлейфовом соединении, которые еще не имеют действительных назначенных IP-адресов, чтобы открыть их соответствующие переключательные устройства N. После этого действия приложения (200) запрашивают адрес у процессора. В этот момент коммутатор/маршрутизатор (100) получает только один действительный запрос от функционального узла Ethernet, ближайшего к базовому коммутатору, который еще не обладает действительным адресом. Если коммутатор/маршрутизатор не получает запроса на назначение адреса, то достигнут конец шлейфового соединения, и процедура назначения адреса здесь заканчивается. Если IP-адрес, ранее назначенный указанному узлу, ближайшему к базовому коммутатору, был IP(f(p)), где f(p) - функция физического расположения в шлейфе (р), тогда процессор назначает IP-адрес, который равняется IP(f(p+q+1)). Новоназначенный IP-адрес является функцией ранее назначенного IP-адреса IP(f(p)), разницы (q) между количеством обнаруженных неисправных узлов и количеством обнаруженных неисправных узлов, если бы был назначен адрес IP(f(p)), увеличенный на единицу. Этот процесс повторяется, пока все работающие узлы не получат свой IP-адрес.

[0057] Показательный пример представлен на фиг. 6. Предполагается «холодный» запуск, т.е. никакие адреса не были распределены различным узлам в шлейфовом соединении, представленном на фиг. 6, собираемом из пяти сетевых устройств (от 131 до 135). В этом примере узлы 131, 132 и 134 неисправны. Узлы 133 и 135 оба находятся в рабочем состоянии. После холодного запуска коммутатор (маршрутизатор) 100 просит все устройства открыть их переключательные устройства N. В этом примере только узел 133 и узел 135 отвечают на этот запрос. Это приводит к отключению узлов 134 и 135 от шлейфа, вследствие действия, предпринимаемого узлом 133. В этот момент коммутатор/маршрутизатор подсчитывает количество неисправных устройств в шлейфе, которое равно двум, что означает, что узел 133 находится в положении 3 в шлейфовом соединении, а перед ним имеется два неисправных узла, и что узел 133 получит адрес IP(3) по запросу назначения адреса. После этого маршрутизатор (коммутатор) снова просит открыть переключательные устройства N всех устройств, которые еще не получили IP-адрес. В этом случае лишь устройство 135 будет отсоединять устройства за 135 в шлейфе. В этом примере таковых нет. После назначения IP адреса узел 133 снова закрывает переключательное устройство N. Затем адрес запрашивает узел 135. Коммутатор/маршрутизатор назначает IP(5) для 135, поскольку дополнительный неисправный узел 134 был обнаружен в процессе. Поскольку никакие другие сетевые устройства не подают запрос на новый IP-адрес, процесс на этом завершается. Адрес, являющийся функцией положения в шлейфе, получили только два сетевых устройства.

[0058] Хотя изобретение было подробно представлено и описано на графических материалах и в вышеприведенном описании, такое представление и описание необходимо полагать показательным или примерным, а не ограничительным. Вышеприведенное описание подробно описывает определенные варианты осуществления изобретения. Будет понятно, однако, что неважно, насколько подробным вышеприведенное представлено в тексте, изобретение может быть реализовано на практике многими способами. Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.

[0059] Другие изменения для раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации заявленного изобретения на практике, после изучения графических материалов, описания и прилагающейся формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множественного. Один процессор или другой элемент может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в пунктах формулы изобретения. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано с выгодой. Компьютерная программа может храниться/распространяться в подходящей среде, такой как оптическое запоминающее устройство или твердотельное запоминающее устройство, поставляемой с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но также может распространяться в других формах, как, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Никакие знаки ссылок в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем.

Настоящее изобретение относится к области компьютерных сетей с надежной маршрутизацией пакетов. Технический результат заключается в повышении надежности распределения сетевых адресов, учитывая неисправные узлы. Переключательное устройство содержит терминальную пару (110, 170), предусмотренную для передачи и приема сигналов, - схему (195), предусмотренную для генерирования возбуждающего сигнала множеству сетевых устройств (299, 399), образующих шлейфовое соединение, и для получения ответного сигнала на возбуждающий сигнал, при этом указанная схема (195) также предусмотрена для получения из по меньшей мере ответного сигнала указания, является ли сетевое устройство множества рабочим или нет, - устройство (190) обработки, предусмотренное для назначения сетевому устройству из множества основанного на положении сетевого адреса с учетом полученного указания. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ назначения сетевому устройству (299, 399) сетевого адреса, основанного на положении в сети, содержащей множество сетевых устройств (299, 399), образующих шлейфовое соединение, при этом указанные сетевые устройства включают устройства (210) для обмена данными связи с приложением (200), первое соединительное устройство (М), предусмотренное для соединения в первом положении первой терминальной пары с указанным устройством (210) для обмена данными связи, второе соединительное устройство (N), предусмотренное для соединения в первом положении второй терминальной пары с указанным устройством (210) для обмена данными связи, и электрическую схему (280), обеспечивающую соединение по меньшей мере с указанным первым или указанным вторым соединительным устройством, так что может быть установлено соединение между указанной электрической схемой и по меньшей мере одним портом указанных первой или второй терминальной пары, когда указанное первое или второе соединительное устройство находится во втором положении, при этом указанные первое и второе соединительные устройства дополнительно предусмотрены для переключения в транзитный режим связи при параллельной работе указанной электрической схемы (280) в случае выхода из строя сетевого устройства, при этом способ включает этапы:
- обнаружения изменения в топологии указанной сети, содержащей множество сетевых устройств, осуществляемого посредством переключательного устройства (100) по изменению в количестве задействованных электрических схем (280) на основании ответного сигнала, полученного из указанной сети,
- отправки команды по меньшей мере одному сетевому устройству из указанного множества, не имеющего основанного на положении сетевого адреса, открыть указанное второе соединительное устройство,
- получения запроса на назначение сетевого адреса от сетевого устройства по меньшей мере для одного сетевого устройства, еще не имеющего основанного на положении сетевого адреса,
- измерения электрической величины указанного ответного сигнала для определения количества неисправных сетевых устройств в указанном шлейфовом соединении между указанным переключательным устройством (100) и указанным сетевым устройством, от которого был получен указанный запрос,
- назначения посредством указанного переключательного устройства (100) основанного на положении сетевого адреса указанному сетевому устройству, от которого был получен указанный запрос, с учетом количества неисправных сетевых устройств.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные первое и второе соединительные устройства работают независимо друг от друга.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанное приложение (200) управляет указанными первым и вторым соединительными устройствами.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная электрическая схема представляет собой резистор или конденсатор.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная электрическая схема представляет собой однопроводное устройство флеш-памяти.

6. Переключательное устройство (100), отличающееся тем, что содержит:
- терминальную пару (110, 170), предназначенную для передачи и приема сигналов,
- схему (195), предусмотренную для генерирования возбуждающего сигнала для сети, содержащей множество сетевых устройств (299, 399), образующих шлейфовое соединение, и для приема ответного сигнала на указанный возбуждающий сигнал, при этом указанная схема (195) также предусмотрена для определения на основании по меньшей мере указанного ответного сигнала изменения топологии указанной сети по изменению в количестве задействованных электрических схем в указанных сетевых устройствах, для отправления команды по меньшей мере одному сетевому устройству из указанного множества, не имеющего основанного на положении сетевого адреса, для получения запроса на назначение сетевого адреса от сетевого устройства по меньшей мере для одного сетевого устройства, еще не имеющего основанного на положении сетевого адреса, и для измерения электрической величины указанного ответного сигнала, и,
- устройство (190) обработки, предназначенное для осуществляемого на основании указанной измеренной электрической величины определения количества неисправных сетевых устройств в указанном шлейфовом соединении между указанным переключательным устройством и указанным сетевым устройством, от которого был получен указанный запрос, и для назначения указанному сетевому устройству из указанного множества основанного на положении сетевого адреса с учетом указанного количества неисправных сетевых устройств.

7. Переключательное устройство по п. 6, отличающееся тем, что указанная схема (195) содержит источник питания (120) и предусмотрена для выполнения измерения тока.

8. Сеть для назначения сетевым устройствам сетевого адреса, основанного на положении в сети, содержащая множество сетевых устройств (299, 399), образующих шлейфовое соединение, при этом каждое сетевое устройство содержит:
- первую терминальную пару (201, 202) для соединения первой передающей/принимающей проводной пары,
- вторую терминальную пару (260, 270) для соединения второй передающей/принимающей проводной пары,
- устройство (210) для обмена данными связи с приложением (200), при этом указанные данные связи содержат запрос на получение сетевого адреса,
- первое соединительное устройство (М), предусмотренное для установления в первом положении соединения между указанной первой терминальной парой и указанным устройством (210) для обмена данными связи,
- второе соединительное устройство (N), предусмотренное для установления в первом положении соединения между указанной второй терминальной парой и указанным устройством (210) для обмена данными связи,
при этом указанное сетевое устройство также содержит электрическую схему (280), обеспечивающую соединение по меньшей мере с указанным первым или вторым соединительным устройством, так что может быть установлено соединение между указанной электрической схемой и по меньшей мере одним портом указанной первой или второй терминальной пары, когда указанное первое или второе соединительное устройство находится во втором положении, при этом указанные первое и второе соединительные устройства дополнительно предусмотрены для переключения в транзитный режим связи при параллельной работе указанной электрической схемы (280) в случае выхода из строя сетевого устройства,
при этом указанная сеть дополнительно предусмотрена для получения команды по меньшей мере одним сетевым устройством из указанного множества, не имеющего основанного на положении сетевого адреса, открыть указанное второе соединительное устройство для отправления запроса на назначение сетевого адреса от сетевого устройства по меньшей мере для одного сетевого устройства, еще не имеющего основанного на положении сетевого адреса, и для отправления ответного сигнала, обладающего электрической величиной, позволяющей определять количество неисправных сетевых устройств.