ТОРГОВАЯ СИСТЕМА Российский патент 2019 года по МПК H04L12/931 

Область изобретения

Описание настоящего изобретения в целом относится к передаче данных с малой задержкой, и более конкретно (но не исключительно) к перенастраиваемой сетевой системе и способу передачи данных по сети с малой задержкой.

Предпосылки изобретения

Задержка при передаче данных представляет собой время ожидания, которое проходит между отправкой передаваемых данных и приемом передаваемых данных. Задержка в сетях передачи данных появляется в результате физических ограничений сетевого оборудования (включая среды передачи данных) и процедур обработки передаваемого сигнала, которые выполняются во время отправки и приема. В некоторых областях применения задержка при передаче может быть важным фактором, гарантирующим необходимый результат. Например, возможность быть первым, кто имеет доступ ко всем приказам электронных торгов, полученным фондовой биржей, позволяет добиться приоритета при торговле. Затем можно получить преимущество в виде приемлемых цен на финансовые инструменты, такие как акции, производные ценные бумаги и фьючерсы. Возможность быть первым, кто получит рыночную информацию, может позволить трейдеру получить преимущество перед остальными, заключающееся в благоприятных условиях рынка. В другом примере результат сетевой электронной игры для отдельного игрока может определяться задержкой при передаче игровых команд по сети. Возможность отправить инструкцию с малой задержкой, чтобы сделать ставку или оставить заявку на участие в аукционе, например, может увеличить вероятность сохранения хороших шансов, получения хорошей цены или совершения удачной покупки.

Сущность изобретения

В первом аспекте в настоящем изобретении предлагается сетевое устройство, содержащее:

множество коммуникационных портов, которые взаимодействуют с внешними вычислительными системами для передачи сигналов физического уровня,

матричный коммутатор, соединенный с каждым из коммуникационных портов, который обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня в сетевом устройстве, при этом матричный коммутатор содержит множество отдельных трактов передачи сигнала, которые выполнены с возможностью динамического взаимного соединения для образования каналов передачи данных,

модуль управления, который управляет маршрутизацией сигналов физического уровня в ответ на команды от внешней вычислительной системы, причем модуль управления взаимодействует с матричным коммутатором, чтобы воздействовать на каналы передачи данных путем создания и/или разъединения соединений между трактами передачи сигнала, и

блок обработки, соединенный в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором, который декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией и обрабатывает извлеченные данные перед возвратом на коммуникационный порт назначения, причем схема внутренней маршрутизации соединяет блок обработки со множеством трактов передачи сигнала матричного коммутатора.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит соединительный разъем, который обеспечивает поддержку блока обработки с возможностью отсоединения, причем соединительный разъем обеспечивает взаимодействие блока обработки со схемой внутренней маршрутизации.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит программируемое логическое устройство, выполненное как одно целое с блоком обработки.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит слот интерфейса связи, в котором размещают отсоединяемый модуль разъема и который обеспечивает взаимодействие отдельных разъемов порта в модуле разъема с трактами передачи сигнала матричного коммутатора.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит контроллер маршрутизации, выполненный как одно целое с модулем управления, который растраивает матричный коммутатор для выполнения операций мультиплексирования, включающих набор определенных коммуникационных портов источника, для сведения к минимуму ступеней мультиплексирования в блоке обработки.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит контроллер маршрутизации, который определяет минимальный набор логических блоков в блоке обработки для операций мультиплексирования и передает сигналы физического уровня от определенных коммуникационных портов на входные интерфейсы в блоке обработки, которые соответствуют логическим блокам в минимальном наборе, для оптимизации использования логических блоков.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит модуль коммутации, который способствует настройке отдельных коммуникационных портов посредством интерфейса управления, причем модуль управления взаимно соединяет тракты передачи сигнала в матричном коммутаторе, чтобы связать коммуникационные порты в ответ на команды настройки, принятые модулем коммутации.

В одном варианте осуществления команды настройки, обеспечиваемые модулем коммутации посредством интерфейса управления, включают добавление метки времени, контроль качества линии связи, фильтрацию входящих данных, определение качества обслуживания, ограничение скорости передачи, подсчет пакетов и маршрутизацию между портами с поддержкой пропускания туннелей.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит модуль коммутации, который способствует выполнению классификации протоколов для отдельных коммуникационных портов, маршрутизацию которых обеспечивает блок обработки, причем модуль управления использует классификацию протоколов для коммуникационного порта в целях инициализации декодирования посредством блока обработки сигналов, которые приняты посредством соответствующих коммуникационных портов, и/или кодирования сигналов, которые предназначены для соответствующих коммуникационных портов.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора с целью образования схемы внутренней маршрутизации, причем каждый из каналов физического уровня определяет выделенный однонаправленный путь для передачи сигналов физического уровня между блоком обработки и соответствующим трактом передачи сигнала матричного коммутатора.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора с целью образования схемы внутренней маршрутизации, причем схема внутренней маршрутизации содержит прямой канал и обратный канал для каждого из коммуникационных портов.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие коммуникационных портов с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора, причем каждый из коммуникационных портов содержит два канала физического уровня, которые образуют схему между коммуникационным портом и матричным коммутатором.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки и коммуникационных портов с выделенными трактами передачи сигнала матричного коммутатора, причем модуль управления взаимно соединяет тракты в матричном коммутаторе для установления пути передачи между соответствующими каналами физического уровня.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит независимый порт управления, взаимодействующий с модулем управления, причем порт управления способствует приему команд настройки от внешней вычислительной системы посредством сети управления.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит блок контроля сигналов, который выполняет выборку сигналов физического уровня, принятых посредством определенных коммуникационных портов, через заданные интервалы от номинальной точки выборки для оценки качества сигнала и определяет возможность восстановления сигнала физического уровня в точках выборки.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество модулей восстановления тактовых сигналов и данных, которые способствуют формированию сигнала, причем каждый из коммуникационных портов связан с модулем восстановления тактовых сигналов и данных.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит множество связей по переменному току (АС), которые соединяют матричный коммутатор с каждым из модулей восстановления тактовых сигналов и данных.

В одном варианте осуществления сетевое устройство содержит опорный тактовый генератор, который взаимодействует с каждым из модулей восстановления тактовых сигналов и данных.

Во втором аспекте в настоящем изобретении предлагается способ передачи данных по сети, включающий:

взаимное соединение трактов матричного коммутатора посредством сетевого устройства с целью образования перенастраиваемых каналов передачи данных в ответ на прием команд настройки от внешней вычислительной системы, причем каналы передачи данных взаимно соединяют коммуникационный порт источника и коммуникационный порт назначения в схеме внутренней маршрутизации, которая содержит блок обработки,

прием сетевым устройством сигналов физического уровня на коммуникационном порте источника и обеспечение маршрутизации принятых сигналов физического уровня от коммуникационного порта источника к блоку обработки посредством прямого канала передачи данных,

инициацию сетевым устройством декодирования сигналов физического уровня посредством блока обработки, обработки данных, извлеченных из сигналов физического уровня, и перекодирования извлеченных данных с использованием протокола передачи данных, который совместим с определенным коммуникационным портом назначения, и

обеспечение маршрутизации сетевым устройством перекодированных сигналов физического уровня от блока обработки к определенному коммуникационному порту назначения посредством обратного канала передачи данных.

В одном варианте осуществления способ включает:

обеспечение маршрутизации сетевым устройством сигналов физического уровня от множества коммуникационных портов источника к блоку обработки посредством отдельных прямых каналов передачи данных,

извлечение данных блоком обработки из сигналов физического уровня и мультиплексирование извлеченных данных, принятых посредством каждого из отдельных прямых каналов передачи данных, в поток мультиплексированных сигналов, и

обеспечение маршрутизации сетевым устройством потока мультиплексированных сигналов к коммуникационному порту назначения посредством обратного канала передачи данных.

В одном варианте осуществления способ включает инициацию сетевым устройством декодирования посредством блока обработки сигналов физического уровня, принятых посредством множества коммуникационных портов источника, извлечения кадров данных из декодированных сигналов, чередования кадров, принятых посредством каждого из коммуникационных портов, в поток мультиплексированных данных и кодирования потока мультиплексированных данных с использованием протокола передачи данных, который совместим с коммуникационным портом назначения.

В одном варианте осуществления способ включает:

определение сетевым устройством конфигурации маршрутизации для матричного коммутатора, которая сводит к минимуму количество ступеней мультиплексора в блоке обработки для заданного набора коммуникационных портов источника, и

взаимное соединение сетевым устройством отдельных трактов в матричном коммутаторе для образования прямых каналов передачи данных, которые соответствуют определенной конфигурации маршрутизации.

В одном варианте осуществления способ включает:

определение сетевым устройством минимального набора логических блоков в блоке обработки для выполнения операций мультиплексирования, и

взаимное соединение сетевым устройством отдельных трактов в матричном коммутаторе для передачи сигналов физического уровня от определенных коммуникационных портов на входные интерфейсы в блоке обработки, которые соответствуют логическим блокам в минимальном наборе, для оптимизации использования логических блоков.

В одном варианте осуществления способ включает инициацию сетевым устройством добавления метки времени посредством блока обработки в данные, извлеченные из каждого из сигналов физического уровня, перед мультиплексированием извлеченных данных.

В одном варианте осуществления способ включает:

управление сетевым устройством классификацией протоколов для коммуникационных портов, маршрутизацию которых обеспечивает блок обработки, включающее прием классификаций протоколов для отдельных коммуникационных портов, и

использование сетевым устройством принятых классификаций протоколов для инициализации блока обработки в целях совместимости с соответствующими коммуникационными портами, чтобы способствовать декодированию принятых сигналов и/или кодированию данных для передачи.

В одном варианте осуществления способ включает обеспечение сетевым устройством настройки отдельных коммуникационных портов, включающее прием команд настройки от внешней вычислительной системы, и перенастройку матричного коммутатора в ответ на принятые команды настройки.

В одном варианте осуществления способ включает разъединение сетевым устройством каналов передачи данных в матричном коммутаторе в ответ на принятые команды настройки для предотвращения маршрутизации сигналов физического уровня из коммуникационного порта источника.

В одном варианте осуществления способ включает автономное обеспечение маршрутизации сетевым устройством сигналов физического уровня, принятых посредством коммуникационного порта источника, к блоку обработки в ответ на прием команды настройки, которая указывает операции мультиплексирования, добавления метки времени, контроля качества линии связи, фильтрации входящих данных, определения качества обслуживания, ограничения скорости передачи или подсчета пакетов.

В одном варианте осуществления способ включает прием сетевым устройством команды настройки от внешней вычислительной системы и установление схемы маршрутизации между коммуникационными портами сетевого устройства в ответ на принятую команду настройки.

В одном варианте осуществления способ включает формирование сетевым устройством сигналов физического уровня перед обеспечением маршрутизации сигналов к коммуникационному порту назначения.

В одном варианте осуществления способ включает выполнение сетевым устройством процесса восстановления тактовых сигналов и регенерации сигналов для формирования сигналов физического уровня.

В одном варианте осуществления способ включает коррекцию формы деградированных сигналов физического уровня сетевым устройством.

В одном варианте осуществления способ включает воспроизведение сетевым устройством принятых сигналов физического уровня и обеспечение маршрутизации воспроизведенных сигналов ко множеству коммуникационных портов назначения.

При наличии возможности можно скомбинировать любые признаки вышеописанных систем, способов, сети и модуля.

Краткое описание фигур

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:

фиг. 1 представляет собой принципиальную схему одного варианта осуществления сетевого устройства, на которой изображено установление канала передачи данных между коммуникационными портами;

фиг. 2 представляет собой схематическое изображение корпуса для монтажа в стойке, в котором может быть размещено сетевое устройство, показанное на фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой принципиальную схему другого варианта осуществления сетевого устройства, которое содержит множество выделенных модулей восстановления тактовых сигналов и данных (CDR);

фиг. 4 представляет собой блок-схему способа передачи данных по сети, который может быть реализован с помощью сетевого устройства;

фиг. 5 представляет собой схематическое изображение системы репликации данных;

фиг. 6 представляет собой схематическое изображение конфигурации отказоустойчивой вычислительной сети; и

фиг. 7 представляет собой схематическое изображение системы для определения задержки.

Фиг. 8а представляет собой блок-схему, на которой изображено неструктурированное мультиплексирование сигнала в блоке обработки.

фиг. 8b представляет собой блок-схему, на которой изображено оптимизированное мультиплексирование сигнала в блоке обработки.

Подробное описание

В данном описании раскрыты варианты осуществления сетевого устройства. Раскрытое устройство способствует установлению связи между вычислительными системами с сетевыми возможностями, которые соединены с сетевым устройством. Группа коммуникационных портов обеспечивает взаимодействие сетевого устройства с внешними вычислительными системами. Коммуникационные порты передают сигнал физического уровня от соответствующих вычислительных систем на матричный коммутатор в сетевом устройстве. Сетевое устройство образует перенастраиваемые каналы передачи данных в матричном коммутаторе для взаимного соединения определенных коммуникационных портов способствует обмену данными между внешними вычислительными системами. Каналы передачи данных образуют пути передачи в сетевом устройстве для сигналов физического уровня. Сетевое устройство выполнено с возможностью передачи информационных сигналов между внешними вычислительными системами посредством каналов передачи данных на уровне 1 модели взаимодействия открытых систем (OSI).

Раскрытое сетевое устройство содержит встроенный блок обработки, выполненный с возможностью извлечения данных из сигналов физического уровня, принятых посредством коммуникационных портов. Сигналы физического уровня, принятые из определенных вычислительных систем, передаются в блок обработки для немедленной обработки перед передачей в назначенную вычислительную систему. Блок обработки декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией, обрабатывает данные, извлеченные из сигналов, и перекодирует данные для определенного коммуникационного порта. Обычные операции обработки, осуществляемые блоком обработки, могут включать мультиплексирование данных из множества вычислительных систем для передачи в выбранный пункт назначения, добавление метки времени, контроль качества линии связи, фильтрацию входящих данных, определение качества обслуживания, ограничение скорости передачи и анализ передачи (такой как подсчет пакетов данных).

Сетевое устройство обеспечивает маршрутизацию всех сигналов физического уровня, принятых посредством коммуникационных портов, с помощью матричного коммутатора. Матричный коммутатор содержит группу отдельных трактов передачи сигнала, которые способствуют передаче сигналов физического уровня. Сетевое устройство взаимно соединяет определенные тракты передачи сигнала для образования каналов передачи данных. Каналы передачи данных передают сигналы физического уровня между соответствующими входными/выходными интерфейсами матричного коммутатора и компонентами, соединенными с соответствующими трактами передачи сигнала. В матричном коммутаторе могут использоваться полупроводниковые переключатели, оптические разветвители и/или другие компоненты для передачи сигналов.

Сетевое устройство управляет матричным коммутатором для передачи сигналов физического уровня непосредственно между внешними вычислительными системами и обеспечивает внутреннюю маршрутизацию сигналов посредством блока обработки. Матричный коммутатор создает подходящие соединения (например, электрические или оптические пути) для обеспечения указанных функциональных возможностей. Конфигурация маршрутизации матричного коммутатора устанавливается посредством команд настройки, которые не зависят от сигналов физического уровня, переданных сетевым устройством. Передача сигналов физического уровня по предварительно настроенным каналам передачи данных устраняет необходимость в процессе декодирования, который осуществляется в традиционных сетевых коммутаторах для извлечения информации о маршрутизации (обычно находящейся в заголовках пакетов). Это может привести к значительному снижению задержки (в частности, для чувствительных к задержке применений, таких как высокоскоростная торговля и сетевые игры). Раскрытое сетевое устройство также способно к выполнению функций более высокого уровня путем обеспечения маршрутизации сигналов физического уровня посредством внутреннего блока обработки. Встроенный модуль управления способствует настройке сетевого устройства (включая настройку матричного коммутатора и необязательных функций обработки) со стороны внешней вычислительной системы.

Блок обработки соединен в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором. Схема маршрутизации содержит группу выделенных каналов физического уровня, которые соединяют отдельные интерфейсы матричного коммутатора с соответствующими входными/выходными интерфейсами на блоке обработки. Сетевое устройство обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня посредством блока обработки путем образования перенастраиваемого канала передачи данных между коммуникационным портом источника и соответствующим входным интерфейсом. Блок обработки декодирует сигналы физического уровня, принятые посредством коммуникационного порта источника, и обрабатывает данные, извлеченные из сигналов. Матричный коммутатор управляет маршрутизацией между коммуникационными портами и блоком обработки. Маршрутизация сигналов физического уровня из определенных коммуникационных портов источника к блоку обработки осуществляется по предварительно настроенным прямым каналам. Впоследствии обеспечивается маршрутизация перекодированных сигналов из блока обработки в коммуникационный порт назначения по обратному каналу.

Сетевое устройство может осуществлять обход блока обработки для передачи чувствительных к задержке сигналов, которые не предназначены для внутренней обработки. Маршрутизация с поддержкой пропускания туннелей между внешними системами осуществляется на уровне 1 модели взаимодействия открытых систем (OSI). Сетевое устройство способствует обеспечению маршрутизации на уровне 1 путем установления прямого канала передачи данных в матричном коммутаторе, который передает сигналы физического уровня из коммуникационного порта источника непосредственно в коммуникационный порт назначения.

Конфигурация трактов передачи сигнала в матричном коммутаторе определяет тракт маршрутизации для сигналов физического уровня, принятых сетевым устройством. Это позволяет сетевому устройству обеспечивать маршрутизацию сигналов без обработки метаданных сигнала (таких как заголовки пакетов). Матричный коммутатор устраняет непроизводительные затраты на маршрутизацию, связанные с протоколами передачи сигналов более высокого уровня (такого как TCP/IP и UDP) путем передачи сигналов по предварительно заданным путям (вместо определения пунктов назначения сигналов из связанных метаданных после приема и декодирования сигнала).

Матричный коммутатор «не зависит от данных». Сигналы физического уровня передаются в сетевом устройстве по предварительно заданным каналам передачи данных, на которые не влияют протоколы передачи более высокого уровня. Это обеспечивает возможность передачи сетевым устройством информационных сигналов, которые соответствуют различным протоколам передачи, без отрицательного влияния на них. Протоколы передачи, поддерживающие информационные сигналы с внутренней маршрутизацией, могут быть использованы блоком обработки, чтобы способствовать выполнению операций внутренней обработки (таких как подсчет пакетов). Блок обработки обычно предварительно настроен для совместимости с определенным протоколом для обеспечения указанной функциональной возможности.

Раскрытое сетевое устройство содержит множество коммуникационных портов, которые способствуют соединению с внешними вычислительными системами. Каждый из коммуникационных портов содержит приемопередающий модуль (такой как SFP или SFP+), который передает сигналы физического уровня от внешних вычислительных систем на матричный коммутатор. Сетевое устройство может поддерживать отсоединяемые приемопередающие модули, которые могут быть взаимозаменяемыми, чтобы соответствовать сетевым требованиям (например, замена электрических приемопередатчиков оптическими приемопередатчиками).

Группа каналов физического уровня соединяет коммуникационные порты с отдельными трактами матричного коммутатора. Каналы физического уровня могут взаимодействовать непосредственно с приемопередающим модулем соответствующего порта или интерфейса блока (такого как разъем, в котором размещаются отсоединяемые приемопередающие модули), который соединяется с набором портов.

Изображенные каналы физического уровня содержат проводящие пути (такие как дорожки, трассы прохождения сигналов, полосковые линии и/или микрополосковые линии, и провода) между приемопередатчиками отдельных портов и интерфейсами тракта передачи сигнала в матричном коммутаторе. Каждый из коммуникационных портов обычно связан с двумя трактами матричного коммутатора (тракт «отправки» и тракт «приема») посредством выделенных каналов физического уровня. Это способствует двунаправленной передаче сигналов между портами и матричным коммутатором.

Матричный коммутатор взаимно соединяет определенные коммуникационные порты с отдельными перенастраиваемыми каналами передачи данных. Каждый из каналов передачи данных образует путь передачи между предварительно заданными коммуникационными портами для сигналов физического уровня. Маршрутизация сигналов физического уровня может быть обеспечена непосредственно между коммуникационными портами (конфигурация с поддержкой «пропускания туннелей») или они могут передаваться посредством блока обработки. Обе конфигурации обеспечивают возможность передачи сигналов физического уровня от одной вычислительной системы на другую вычислительную систему с низкой задержкой передачи по сравнению традиционными сетевыми коммутаторами, которые получают информацию о маршрутизации из метаданных сигнала.

Модуль управления управляет маршрутизацией сигналов в сетевом устройстве. Модуль управления взаимодействует с матричным коммутатором и воздействует на каналы передачи данных путем создания и/или разъединения соединений между трактами передачи сигнала. Тракт маршрутизации для сигналов физического уровня, принятых сетевым устройством, определяется конфигурацией матричного коммутатора (т.е. каналами передачи данных, образованных трактами передачи сигнала).

Модуль управления предварительно настраивает матричный коммутатор и блок обработки в ответ на команды настройки, принятые от внешней вычислительной системы. Команды настройки не зависят от сигналов физического уровня, передаваемых сетевым устройством. Модуль управления создает и/или разъединяет каналы передачи данных в матричном коммутаторе в ответ на принятые команды настройки.

Модуль коммутации способствует настройке отдельных коммуникационных портов посредством интерфейса управления. Модуль коммутации может быть выполнен как одно целое с модулем управления или выполнен в виде независимого компонента. Доступ к интерфейсу управления обычно обеспечивается посредством независимой сети управления (обычно доступ обеспечивается модулем управления). Модуль управления взаимно соединяет тракты передачи сигнала в матричном коммутаторе, чтобы связать коммуникационные порты в ответ на команды настройки, принятые посредством интерфейса управления.

Блок обработки соединен в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором. Множество каналов физического уровня (таких как проводящие дорожки, трассы прохождения сигналов, полосковые линии и/или микрополосковые линии, и провода) обеспечивают прохождение сигналов от матричного коммутатора в блок обработки и обратно от блока обработки в матричный коммутатор. Каждый из каналов физического уровня связывает отдельный тракт матричного коммутатора с выделенным входным/выходным интерфейсом в блоке обработки. Матричный коммутатор устанавливает каналы передачи данных между определенными коммуникационными портами и входными/выходными интерфейсами для передачи сигналов физического уровня посредством схемы внутренней маршрутизации.

На фиг. 1 показана принципиальная схема одного варианта осуществления сетевого устройства, предназначенного для использования в сети 12 передачи данных. Сетевое устройство 10 может быть реализовано в различных сетях, включая глобальные сети, такие как Интернет, сеть Ethernet или сеть Infiniband (ТМ). Изображенное сетевое устройство 10 содержит множество коммуникационных портов, в целом обозначенных ссылочными позициями 14-30. Коммуникационные порты 14-30 обеспечивают прохождение информационных сигналов между сетевым устройством 10 и внешними компонентами (такими как внешние вычислительные системы).

Сетевое устройство содержит матричный коммутатор 32, который передает сигналы физического уровня между коммуникационными портами. Каждый из коммуникационных портов 14-30 соединен с отдельным трактом передачи сигнала в матричном коммутаторе. Множество выделенных каналов физического уровня обеспечивают взаимодействие коммуникационных портов 14-30 с соответствующими трактами передачи сигнала. Матричный коммутатор 32 устанавливает соединения между отдельными трактами передачи сигнала для образования отдельных перенастраиваемых каналов передачи данных. Каналы передачи данных взаимно соединяют соответствующие коммуникационные порты 14-30, способствуя передаче сигналов.

Маршрутизация между коммуникационными портами с поддержкой пропускания туннелей

Сетевое устройство 10 выполнено с возможностью обеспечения маршрутизации сигналов физического уровня непосредственно между коммуникационными портами посредством матричного коммутатора 32 с конфигурацией маршрутизации с поддержкой «пропускания туннелей». Сетевое устройство 10 способствует маршрутизации с поддержкой пропускания туннелей, связывая определенные коммуникационные порты с отдельными каналами передачи данных, образованными между соответствующими трактами передачи сигнала в матричном коммутаторе 32. Сетевое устройство 10 выполнено с возможностью работы на уровне 1 модели взаимодействия открытых систем (OSI) (реальный физический уровень сети) во время маршрутизации с поддержкой пропускания туннелей.

Маршрутизация с поддержкой пропускания туннелей не имеет зависимости от протокола («не зависит от протокола»). Сигналы физического уровня передаются через матричный коммутатор 32 без декодирования или интерпретации метаданных сигнала. Устройства с существующим «физическим уровнем» часто включают интерпретацию сигналов более высокого уровня (например, извлечение информации о заголовке из переданных сигналов), независимо от того, предполагается работа на «физическом уровне» или «уровне 1». Для интерпретации сигналов более высокого уровня могут потребоваться логические операции, в результате выполнения которых появляется задержка.

Каналы передачи данных, образованные в матричном коммутаторе 32, образуют путь через сетевое устройство 10 для сигналов физического уровня. Маршрутизация сигналов физического уровня обеспечивается от коммуникационного порта источника к коммуникационному порту назначения посредством соответствующего канала передачи данных без обработки. Матричный коммутатор 32, показанный на фиг. 1, выполнен с возможностью соединения портов 14 и 16 в конфигурации маршрутизации по схеме «один к одному» с помощью выделенного канала 34 передачи данных. Каналы передачи данных, образованные сетевым устройством 10, выполнены с возможностью простой перенастройки.

Сетевое устройство 10 может способствовать осуществлению как однонаправленной, так и двунаправленной передачи данных в конфигурациях маршрутизации «один к одному». Матричный коммутатор 32 также может устанавливать конфигурации портов «один ко многим» с каналами, которые взаимно соединяют более двух портов. Это обеспечивается путем соединения тракта передачи сигнала «источника» с несколькими трактами передачи сигнала «назначения» в матричном коммутаторе. Конфигурация маршрутизации «один ко многим» также изображена на фиг. 1. Порты 18, 20 и 22 взаимно соединены каналом 36.

Конфигурации маршрутизации «один ко многим» обычно используются тогда, когда важным является одинаковость при распределении данных. Сигналы физического уровня от коммуникационного порта источника одновременно передаются в каждый коммуникационный порт назначения с несущественным различием. Сетевое устройство 10 ограничено однонаправленной передачей данных в конфигурациях маршрутизации «один ко многим» с поддержкой пропускания туннелей.

Варианты осуществления сетевого устройства 10 уровня 1, раскрытые в данном описании, выполнены с возможностью работы в широком диапазоне битовых скоростей передачи данных. Например, сетевое устройство 10 может быть совместимо с любой из битовой скорости передачи данных 10BASE5 Ethernet, битовой скорости передачи данных 10BASET Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet и 100 Gigabit Ethernet.

Сетевое устройство 10, показанное на фиг. 1, содержит модуль 50 управления, который способствует настройке матричного коммутатора 32. Модуль 50 управления принимает команды настройки от внешней вычислительной системы. Команды настройки определяют «состояние» маршрутизации матричного коммутатора. Модуль 50 управления создает и/или разъединяет соединения между трактами передачи сигнала в матричном коммутаторе в ответ на принятые команды настройки.

Команды, которые приводят к изменениям маршрутизации в сетевом устройстве 10, могут быть ограничены изолированной сетью управления. Типичные команды настройки определяют соединения тракта передачи сигнала в матричном коммутаторе 32, чтобы связать определенные коммуникационные порты и инициировать внутреннюю маршрутизации посредством блока обработки.

Изображенный модуль 50 управления содержит систему управления (например, микропроцессор или выделенный контур управления) и интерфейс связи (например, последовательный интерфейс и/или интерфейс 52 Ethernet). Система управления управляет работой сетевого устройства 10, включая настройку матричного коммутатора 32. Интерфейс связи соединяет модуль управления с внешней вычислительной системой или сетью, способствуя осуществлению служебных операций связи (например, обмена данных в диагностических целях и приема команд настройки).

Модуль 50 управления создает и/или разъединяет каналы передачи данных в матричном коммутаторе 32 в ответ на команды настройки, принятые от внешней вычислительной системы. Это позволяет настроить сетевое устройство 10 без физического взаимодействия. Модуль 50 управления также может управлять устройствами 54 индикации текущего состояния (например, светодиодными индикаторами состояния), прикрепленными к наружной стороне корпуса для обнаружения отказов низкого уровня (например, отказов, влияющих на работу интерфейса 52 связи модуля управления).

Изображение блок-схемы способа передачи данных по сети с поддержкой пропускания туннелей представлено на фиг. 4. На блок-схеме 105 показан не зависящий от протокола способ передачи сигналов физического уровня между коммуникационными портами. Изображенный способ включает четыре операции 106, 107, 108, 109. Представленные на блок-схеме 105 операции:

- Прием команды настройки от внешней вычислительной системы (операция 106). Команда передается независимо от сигналов, передаваемых посредством устройства, и может быть принята выделенным интерфейсом связи (таким как интерфейс 52 модуля управления). Команда настройки определяет внутреннюю конфигурацию сетевого устройства.

- Установление отдельного канала передачи данных между коммуникационными портами сетевого устройства в ответ на прием команды настройки (операция 107). Команда настройки может определять внутреннюю конфигурацию сетевого устройства (например, команда настройки, идентифицированная в операции 106) или инициировать возврат сетевым устройством 10, 60 к предварительно заданной конфигурации по умолчанию (например, состояние инициализации или отказоустойчивая конфигурация).

- Прием сигналов физического уровня на коммуникационном порте источника (операция 108). Сетевое устройство 10, 60 выполнено с возможностью обработки сигналов, которые соответствуют различным протоколам, поскольку сигналы физического уровня передаются без извлечения информации о передаче (например, заголовков сигнала).

- Обеспечение маршрутизации сигналов физического уровня через отдельный канал передачи данных к предварительно заданному коммуникационному порту назначения. Канал передачи данных, связывающий коммуникационный порт источника с коммуникационным портом назначения, устанавливается до приема сигнала, поскольку путь передачи сигнала настроен независимо от передаваемого сигнала физического уровня.

Операция 106 блок-схемы (прием команд настройки) может быть пропущена, если рабочая конфигурация сетевого устройства 10, 60 отвечает требованиям конфигурации маршрутизации, необходимой для запланированной передачи сигналов (т.е. не требуется изменений маршрутизации для запланированной передачи данных). Команды настройки могут быть переданы на сетевое устройство 10, 60, чтобы инициировать перенастройку каналов передачи данных. Они также могут использоваться для инициализации устройства (хотя на сетевых устройствах 10, 60 могут храниться предварительно настроенные состояния инициализации).

Сетевое устройство 10, 60 может выполнять другие операции, которые способствуют выполнению общих сетевых функциональных возможностей, указанных на фиг. 4. Эти операции включают:

- разъединение каналов передачи данных в ответ на принятые команды настройки для предотвращения передачи сигналов физического уровня от коммуникационного порта источника на коммуникационный порт назначения;

- добавление коммуникационного порта назначения к установленному каналу передачи данных в ответ на команду настройки для более широкого распределения сигналов физического уровня от коммуникационного порта источника;

- распределение переданного сигнала, принятого служебным портом, среди множества клиентских портов; и

- формирование принятого сигнала физического уровня перед обеспечением маршрутизации к коммуникационному порту назначения путем выполнения процесса восстановления тактовых сигналов и регенерации сигналов, чтобы сформировать принятый сигнал физического уровня и/или скорректировать форму деградированного сигнала физического уровня.

Внутренняя маршрутизация и обработка сигнала

Сетевое устройство 10, изображенное на фиг. 1, также выполнено с возможностью внутренней обработки принятых сигналов перед передачей. Выделенный блок 66 обработки способствует выполнению операций внутренней обработки. Типичные операции внутренней обработки включают мультиплексирование, добавление метки времени, контроль качества линии связи, фильтрацию входящих данных, определение качества обслуживания, ограничение скорости передачи и анализ передачи (например, подсчет пакетов данных). Блок 66 обработки декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией и обрабатывает данные, извлеченные из сигнала.

Блок 66 обработки соединен в схеме 68 внутренней маршрутизации с матричным коммутатором 32. Изображенный блок 66 обработки содержит процессор 66а (обычно это интегральная схема или программируемое логическое устройство, такое как программируемая пользователем вентильная матрица) и подходящий соединительный разъем 66b, который поддерживает процессор 66а. Соединительный разъем 66b соединяется с процессором 66а с возможностью отсоединения, обеспечивая интерфейс физического уровня с матричным коммутатором 32 (посредством схемы внутренней маршрутизации). Изображенная схема 66 маршрутизации соединяет блок 66 обработки в замкнутом контуре с матричным коммутатором 32 (т.е. матричный коммутатор 32 исключительно обеспечивает взаимодействие блока 66 обработки с коммуникационными портами). Соединительный разъем 66b также может обеспечивать взаимодействие процессора 66а с модулем 50 управления и другими компонентами (такими как источник питания). Процессор 66а реализует функцию обработки блока 66 обработки (например, обработки данных, извлеченных из сигналов физического уровня, принятых от матричного коммутатора 32). Конфигурация изображенного блока 66 обработки обеспечивает возможность извлечения процессора 66а для диагностического тестирования и/или замены (включая общую модернизацию).

Матричный коммутатор 32 обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня от определенных коммуникационных портов к блоку 66 обработки. Обработанные сигналы направляются по маршруту обратно из блока 66 обработки в порт назначения посредством матричного коммутатора. Матричный коммутатор 32 передает сигналы физического уровня посредством схемы 68 внутренней маршрутизации путем образования каналов передачи данных между определенными коммуникационными портами и выбранными входными/выходными интерфейсами в блоке 66 обработки (определенные соединительным разъемом 66b).

Модуль коммутации способствует настройке отдельных коммуникационных портов посредством интерфейса управления. Модуль коммутации выполнен как единое целое с модулем 50 управления, изображенным на фиг. 1. К интерфейсу управления можно получить доступ через сетевой интерфейс 52 модуля управления. Модуль 50 управления настраивает блок 66 обработки для обеспечения совместимости с определенными коммуникационными портами в ответ на команды настройки, принятые посредством интерфейса управления.

Модуль коммутации обеспечивает классификацию протоколов для отдельных коммуникационных портов, маршрутизация которых обеспечивается блоком 66 обработки. Модуль 50 управления использует классификацию протоколов для каждого коммуникационного порта, чтобы настроить блок 66 обработки для совместимости с определенными коммуникационными портами (включая инициализацию блока 66 обработки для декодирования сигналов, принятых посредством соответствующих коммуникационных портов, и/или кодирования сигналов, предназначенных для соответствующих коммуникационных портов). Классификация протоколов может определять сетевой протокол (такой как TCP/IP или UDP) или протокол передачи (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet или 100 Gigabit Ethernet). Сетевое устройство 10 выполнено с возможностью обмена данными между узлами несовместимых сетей путем преобразования протокола. Блок 66 обработки способствует преобразованию протокола путем извлечения данных из сигналов физического уровня, принятых из сети источника, и перекодирования данных с помощью протокола передачи данных, который совместим с определенной сетью назначения. Сетевое устройство 10 может выполнять этот процесс для несовместимых сетевых протоколов и/или протоколов передачи.

Группа каналов физического уровня обеспечивает взаимодействие матричного коммутатора 32 с блоком 66 обработки. Каждый из каналов физического уровня соединяет отдельный тракт передачи сигнала в матричном коммутаторе с выделенным входным/выходным интерфейсом в блоке обработки. Набор «прямых» каналов физического уровня определяет пути передачи между матричным коммутатором 32 и отдельными входными интерфейсами в блоке 66 обработки. Набор «обратных» каналов физического уровня определяет пути передачи между выходными интерфейсами в блоке 66 обработки и отдельными трактами передачи сигнала в матричном коммутаторе 32. В идеальном варианте схема 68 внутренней маршрутизации содержит прямой канал и обратный канал для каждого из коммуникационных портов для оптимизации полосы пропускания (хотя другие конфигурации также возможны).

Отдельные коммуникационные порты предназначены для внутренней обработки посредством команд от внешней вычислительной системы. Модуль 50 управления выполняет настройку матричного коммутатора 32 и блока 66 обработки в ответ на принятые команды. Команды могут определять «состояние» матричного коммутатора 32, назначать операции внутренней обработки (выполняемые блоком 66 обработки), идентифицировать протокол передачи данных, используемый сигналами (чтобы способствовать выполнению заданных операций обработки), и обеспечивать другие параметры конфигурации (такие как порядок очередности для чувствительных к задержке сигналов). Сетевое устройство 10 способствует установлению независимой конфигурации маршрутизации и обработки для каждого из коммуникационных портов. Блок 66 обработки декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией, обрабатывает извлеченные данные и кодирует данные для передачи на определенный коммуникационный порт назначения. Типичные операции обработки включают мультиплексирование, добавление метки времени, контроль качества линии связи, фильтрацию входящих данных, определение качества обслуживания, ограничение скорости передачи и подсчет пакетов.

Модуль 50 управления выполнен с возможностью определения конфигурации внутренней маршрутизации для сетевого устройства 10, что способствует осуществлению внутренней обработки, назначенной принятыми командами настройки. Это позволяет сетевому устройству 10 оптимизировать взаимное соединение трактов передачи сигнала (в матричном коммутаторе 32) с входными/выходными интерфейсами (в блоке 66 обработки) для определенных операций обработки.

Выделенный контроллер маршрутизации (не показан), выполненный как одно целое с модулем 50 управления, реализует алгоритм оптимизации маршрутизации для определения конфигурации маршрутизации матричного коммутатора 32 для внутренней обработки. Алгоритм оптимизации обычно выводят из обрабатывающей способности процессора 66а (например, наличию входных/выходных интерфейсов и способности к внутренней обработке) и полосы пропускания интерфейса, обеспечиваемой схемой внутренней маршрутизации. Контроллер маршрутизации определяет конфигурацию маршрутизации для матричного коммутатора 32, которая оптимизирует использование логических блоков в блоке обработки для операций внутренней обработки (таких как мультиплексирование). Модуль 50 управления использует конфигурации маршрутизации, определенные контроллером маршрутизации, для передачи сигналов физического уровня от определенных коммуникационных портов на входные интерфейсы при обработке.

Схематическое представление операции 150 неструктурированного мультиплексирования с четырьмя входящими сигналами 161, 164, 166, 169 показано на фиг. 8а. Изображенная операция реализуется на трех отдельных ступенях мультиплексирования (представленных блоками 151, 152, 153 мультиплексирования). Каждая ступень соответствует отдельному логическому блоку в процессоре 66а. Входные тракты, доступные для каждой ступени мультиплексирования, ограничены функциональными способностями логических блоков в программируемом логическом устройстве. Каждый из изображенных логических блоков (выполненных в виде мультиплексоров 151, 152, 153) содержит четыре входа тракта передачи сигнала. Служебные входы (такие как селекторный канал) не показаны.

Программируемое логическое устройство, представленное на фиг. 8а, содержит десять входных интерфейсов 160-169. Каждый из входных интерфейсов 160-169 соединен с матричным коммутатором посредством выделенного канала физического уровня. Матричный коммутатор обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня к блоку обработки посредством каналов физического уровня. Набор входных интерфейсов, используемый для операций обработки, определяется конфигурацией матричного коммутатора. Модуль 50 управления обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня от отдельных коммуникационных портов к выделенным входным интерфейсам в блоке обработки путем взаимного соединения соответствующих трактов передачи сигнала в матричном коммутаторе. Матричный коммутатор выполнен с возможностью обеспечения маршрутизации сигналов к четырем входным интерфейсам 161, 164, 166, 169 на фиг. 8а.

В результате операции 150 мультиплексирования, показанной на фиг. 8а, получают один мультиплексированный выходной сигнал 159 из четырех независимых входных интерфейсов 161, 164, 166, 169. Сигналы физического уровня из соответствующих входных интерфейсов 161, 164, 166, 169 «объединяются» на трех ступенях мультиплексирования (представленных блоками 151, 152, 153 мультиплексирования). Блок 151 мультиплексирования первой ступени принимает сигналы физического уровня от одного входного интерфейса 161. Выходной сигнал 151а из первой ступени мультиплексирования (блок 151 мультиплексирования) объединяется с сигналами физического уровня из двух независимых входных интерфейсов 164, 166 в блоке 152 мультиплексирования второй ступени. Блок 153 мультиплексирования третьей ступени принимает выходной сигнал 152а из второй ступени мультиплексирования (блок 152 мультиплексирования) и одного входного интерфейса 169.

На показатели задержки некоторых операций обработки может повлиять выбор входных интерфейсов, используемых для обеспечения маршрутизации сигналов физического уровня к блоку обработки. Каждая из ступеней 151, 152, 153 мультиплексирования, показанная на фиг. 8а, увеличивает задержку. Задержка каждой ступени в целом обусловлена непроизводительными затратами соответствующих логических блоков на обработку и передачей сигналов физического уровня между блоками в программируемом логическом устройстве. Общая задержка изображенной операции 150 мультиплексирования представляет собой итоговую сумму отдельных задержек на каждой ступени 151, 152, 153 мультиплексирования.

Модуль 50 управления выполнен с возможностью оптимизации конфигурации маршрутизации матричного коммутатора для снижения задержки при обработке. Оптимизированная операция 170 мультиплексирования показана на фиг. 8b. В результате изображенной операции 170 мультиплексирования получают один мультиплексированный выходной сигнал 179 из четырех независимых входных интерфейсов 160, 161, 162, 163. Выходной сигнал 179 получают непосредственно из первого блока 151 мультиплексирования.

Матричный коммутатор выполнен с возможностью обеспечения маршрутизации сигналов физического уровня от четырех независимых коммуникационных портов к блоку обработки. Модуль 50 управления устанавливает «прямой» канал передачи данных в матричном коммутаторе для каждого из определенных коммуникационных портов. Прямые каналы образуют путь передачи от соответствующих коммуникационных портов к выделенному входному интерфейсу 160, 161, 162, 163 в блоке обработки.

Определенные коммуникационные порты взаимодействуют с мультиплексором первой ступени (блок 151 мультиплексирования) посредством соответствующих входных интерфейсов 160, 161, 162, 163, показанных на фиг. 8b. Данная конфигурация маршрутизации устраняет последующие ступени мультиплексирования, изображенные на фиг. 8а (блоки мультиплексирования второй 152 и третьей 153 ступени не используются в операции 170 мультиплексирования, показанной на фиг. 8b), и соответствующие задержки, обусловленные последующими ступенями.

Модуль 50 управления также устанавливает «обратный» канал передачи данных от блока обработки к коммуникационному порту назначения для мультиплексированного выходного сигнала 179. Обратный канал образует путь передачи от выходного интерфейса в блоке обработки к определенному коммуникационному порту.

Модуль 50 управления использует оптимальные параметры маршрутизации, сгенерированные контроллером маршрутизации для организации каналов передачи данных в матричном коммутаторе и настройки блока обработки. Модуль 50 управления также может модифицировать конфигурацию программируемого логического устройства для снижения задержки при заданных операциях обработки.

Конструктивные элементы изображенного сетевого устройства

Сетевое устройство 10 согласно изображенному варианту осуществления содержит многоуровневую печатную плату 38. Компоненты установлены на плате 38 и в целом взаимно соединены друг с другом посредством каналов 40 физического уровня (как правило, проводящих путей, таких как дорожки, трассы прохождения сигналов, полосковые линии и/или микрополосковые линии, а также провода). Изображенная печатная плата 38 соединена с различными компонентами поверхностного монтажа и/или сквозными отверстиями (включая матричный коммутатор 32 и соединительный разъем 66b).

На фиг. 2 показан корпус 44 для монтажа в стойке, в котором может быть размещена печатная плата 38 (хотя возможны также другие корпусы). Многоуровневая плата 38, изображенная на фиг. 1, предназначена для горизонтального размещения в корпусе для монтажа в стойке, который, в свою очередь, выполнен с возможностью горизонтального монтажа в стойке. Благодаря данному расположению снижается объем пространства стойки, используемый сетевым устройством.

Изображенный корпус занимает один слот стойки. В идеальном случае корпус для монтажа в стойке монтируют либо вверху, либо внизу стойки. В целом, кабель связи подводят к стойке в центре обработки данных с одной из верхней или нижней сторон стойки. В результате установки корпуса на той стороне стойки, к которой подводят кабели связи, можно добиться относительно меньшей задержки.

Источник 46 питания установлен на печатной плате 38 в варианте осуществления, изображенном на фиг. 1. Источник 46 питания вырабатывает рабочее напряжение постоянного тока для компонентов сетевого устройства (как правило, относительно низкое напряжение, такое как 12, 24 или 48 вольт), питаясь от источника переменного тока (с которым обычно связано относительно высокое напряжение, например, питание от электросети напряжением 110 В или 240 В). Стабилизатор 48 постоянного тока (такой как модуль источника питания с частотно-импульсным преобразованием) также установлен на печатной плате 38 в изображенном варианте осуществления. Стабилизатор 48 постоянного тока получает выходное напряжение от источника 46 питания и подает питание на набор активных проводящих реек, которые выполнены как одно целое с платой 38. Источник питания и стабилизатор постоянного тока также могут быть установлены в корпусе отдельно от печатной платы 38. На сетевое устройство 10 также может быть подано питание посредством реек стойки, в которой установлено устройство.

В идеальном случае вентилятор 16 установлен на плате 38 или в корпусе 44 для регулирования температуры компонентов сетевого устройства. Вентилятор создает поток воздуха, проходящий по многоуровневой печатной плате, для удаления избыточного тепла.

Каждый из коммуникационных портов 14-30 содержит сетевой интерфейс, например, приемопередающий или выделенные передающий и принимающий модули. На фиг. 1 изображен приемопередатчик 15 с портом 14. Подходящие приемопередающие модули включают GBIC, XFP, XAUI и подключаемые приемопередатчики малого форм-фактора с расширенной функциональностью (SFP+). Приемопередающие модули могут быть выполнены как одно целое с сетевым устройством 10 или образовывать часть взаимозаменяемого интерфейса связи (например, съемные оптические и/или электрические приемопередающие блоки). Приемопередатчики предназначены для взаимодействия с каналами физического уровня, которые соединяют сетевое устройство 10 с внешними вычислительными устройствами. Типичные каналы физического уровня включают оптоволоконные сетевые кабели и/или кабели электросети (такие как медные кабели). Приемопередатчики взаимодействует с каналами физического уровня для отправки и приема электромагнитных сигналов (таких как оптические и/или электрические сигналы).

Изображенные приемопередатчики выполнены с возможностью соединения с двумя оптоволоконными соединителями LC. Это позволяет сетевому устройству 10 принимать электромагнитные сигналы по одному оптоволоконному кабелю и передавать электромагнитные сигналы по другому кабелю (т.е. сетевое устройство 10 использует каждый оптоволоконный кабель для однонаправленной передачи). Приемопередатчики генерируют электрические сигналы из принятых оптических сигналов и передают сгенерированные электрические сигналы на электрические проводники, выполненные как одно целое с печатной платой 38. Приемопередатчики могут поддерживать различные стандарты физического уровня, такие как стандарты протокола Ethernet SONET, Fibre Channel или другие подходящие стандарты связи.

Изображенные приемопередатчики сгруппированы и размещены в корпусах 17 с отверстиями SFP, которые прикреплены к печатной плате 38. Корпусы 17, и соответственно коммуникационные порты, расположены рядом с периферийным участком 58 многоуровневой печатной платы 38. Конструкция с отверстиями обеспечивает возможность электрического соединения между электрическими контактами на приемопередатчиках и проводящими дорожками 40 (обычно полосковыми линиями и/или микрополосковыми линиями), образованными на плате 38 или в ней. Корпусы 17 также могут выполнять функцию клеток Фарадея по снижению электромагнитных помех.

Матричный коммутатор 32 взаимодействует с коммуникационными портами, чтобы способствовать обмену сигналами физического уровня с соответствующими приемопередатчиками. Сигналы физического уровня, принятые коммуникационными портами, передаются непосредственно на матричный коммутатор 32. Матричный коммутатор 32 передает сигналы физического уровня между коммуникационными портами с помощью отдельных каналов передачи данных, которые предварительно настроены с помощью независимого интерфейса (модуль 50 управления способствует настройке матричного коммутатора 56 в изображенном варианте осуществления).

В идеальном варианте матричный коммутатор 56 имеет некоторые или все из следующих характеристик:

- функциональные возможности коммутации без блокировки,

- программируемую коррекцию входящего сигнала, и

- параметры внесения предыскажений в выходящий сигнал.

В идеальном случае каналы передачи данных, установленные матричным коммутатором 32, являются незарегистрированными и асинхронными, вследствие чего на матричный коммутатор 32 не накладываются никакие ограничения по фазе, частоте или форме сигнала. Одним из примеров подходящего матричного коммутатора является VITESSE (ТМ) VSC3172 (могут использоваться другие матричные коммутаторы).

Матричный коммутатор 32 выполнен с возможностью передачи сигналов физического уровня в блок 66 обработки перед передачей на коммуникационный порт получателя. Изображенный матричный коммутатор 32 и соединительный разъем 66b соединены посредством группы проводящих путей (таких как дорожки, трассы прохождения сигналов, полосковые линии и/или микрополосковые линии, и провода). Проводящие пути передают сигналы физического уровня между соответствующими компонентами. Соединительный разъем 66b с возможностью отсоединения поддерживает процессор 66а, такой как Virtex 5 FPGA от Xilinx.

Сетевое устройство 10 устанавливает отдельные каналы передачи данных в матричном коммутаторе в ответ на команды настройки от внешнего вычислительного устройства. Команды настройки не зависят от сигналов физического уровня, передаваемых через сетевое устройство. Каналы передачи данных взаимно соединяют компоненты в сетевом устройстве 10 для передачи сигналов физического уровня между внешними вычислительными системами. Сетевое устройство 10 выполнено с возможностью обеспечения маршрутизации сигналов физического уровня непосредственно между внешними системами без обработки более высокого уровня (например, определения из метаданных сигнала предназначенного получателя передаваемых данных). Может быть обеспечена одновременная маршрутизация сигналов ко множеству портов назначения в конфигурации маршрутизации «один ко многим» с поддержкой пропускания туннелей.

Служебный порт 22 предназначен для специализированных широковещательных применений. Служебный порт 22 принимает широковещательные сигналы от широковещательного сервера. Оставшиеся коммуникационные порты 14-20 и 24-30 предназначены для клиентских вычислительных систем, которые принимают сигналы от широковещательного сервера. Данная конфигурация часто используется для обеспечения неизбирательного распространения данных от сервера к клиентским вычислительным системам. Матричный коммутатор 32, как правило, настроен на конфигурацию маршрутизации «один ко многим» с поддержкой пропускания туннелей для широковещательной передачи с помощью сервера, вследствие чего передаваемые данные с сервера одновременно передаются от служебного порта 22 к каждому из «клиентских» портов. В финансовых применениях широковещательный сервер может распространять ценовые диапазоны финансовых инструментов (таких как акции, производные ценные бумаги и фьючерсы) и количество инструментов, проданных за заданный период времени.

Изображенный служебный порт 22 расположен рядом с матричным коммутатором 32. Кроме того, он расположен по центру относительно оставшихся клиентских коммуникационных портов. Благодаря данной конфигурации может быть уменьшена средняя задержка при передаче сигналов, перемещающихся между служебным портом и клиентскими портами. Например, варианты осуществления, в которых служебный порт расположен с одной стороны от всех клиентских портов, могут характеризоваться более высокой средней и максимальной задержкой между клиентскими портами и служебными портами. В результате размещения служебного порта как можно ближе к матричному коммутатору 32 можно добиться относительного снижения задержки.

Матричный коммутатор 32, изображенный на фиг. 1, предназначен для коррекции формы деградированных сигналов, которые приняты сетевым устройством. Деградация сигналов до некоторой степени в целом является неизбежной во время высокоскоростной передачи. Деградация сигнала увеличивает вероятность возникновения ошибок в данных. Матричный коммутатор 32 осуществляет коррекцию формы деградированных сигналов, чтобы она насколько это возможно соответствовала необходимой форме сигнала (обычно содержащей последовательность прямоугольных выступов), путем регулирования различных частотных составляющих сигнала физического уровня. Матричный коммутатор также может выполнять процедуру внесения предыскажений для компенсации ожидаемых потерь во время передачи. Внесение предыскажений обычно включает повышение уровня высокочастотных составляющих сигнала.

Другой вариант осуществления сетевого устройства 60 схематически изображен на фиг. 3. В сетевом устройстве 60 сохраняются конструкционные и эксплуатационные принципы устройства 10, изображенного на фиг. 1, причем на фиг. 3 используются аналогичные ссылочные позиции для обозначения компонентов с формой и/или функцией, которые подобны или идентичны соответствующим компонентам, изображенным на фиг. 1.

Сетевое устройство 60, изображенное на фиг. 3, содержит блок 65 контроля сигналов, который оценивает качество принятых сигналов физического уровня. Централизованный блок 65 контроля сигналов показан на фиг. 3. Изображенный блок 65 контроля сигналов выполняет выборку сигналов физического уровня, принятых посредством определенных коммуникационных портов, через заданные интервалы от номинальной точки выборки для оценки качества сигнала и определяет возможность восстановления принятых сигналов физического уровня в точках выборки. Данную функцию также могут обеспечивать распределенные блоки контроля сигналов (не показаны), которые расположены на пути прохождения данных между отдельными коммуникационными портами и матричным коммутатором.

Изображенное сетевое устройство 60 также содержит множество выделенных модулей 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR). Каждый из модулей 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR) взаимодействует с коммуникационным портом. Изображенные модули 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR) связаны по переменному току с матричным коммутатором. Опорный тактовый генератор 64 установлен на плате и взаимодействует с каждым из модулей восстановления тактовых сигналов и данных в изображенном варианте осуществления. Дорожки на плате соединяют опорный тактовый генератор 64 с отдельными модулями 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR). Модули 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR) часто содержат выделенные блоки контроля сигналов.

Опорный тактовый генератор 64 генерирует приблизительную опорную частоту, которая передается на каждый из выделенных модулей восстановления тактовых сигналов и данных (CDR). Модули 62 восстановления тактовых сигналов и данных (CDR) генерируют тактовый сигнал на основании приблизительной опорной частоты и выполняют фазовую синхронизацию переходов в потоке сигналов с применением замкнутого контура внутренней фазы. Затем определяют фазу выборки с учетом структуры глазковой диаграммы. Модули восстановления тактовых сигналов и данных (CDR) регенерируют деградированные сигналы для уменьшения джиттера и получения более «открытой» глазковой диаграммы относительно исходного сигнала, принятого сетевым устройством 60.

Сетевое устройство 10 может использоваться для удаленной настройки и/или перенастройки сети 12 передачи данных путем отправки команд настройки от внешней вычислительной системы. Сети 12, изображенные на фиг. 1 и 3, содержат широковещательный сервер 72, который взаимодействует со служебным портом 22 соответствующих сетевых устройств 10, 60. Множество клиентских систем 70, 74 взаимодействует с клиентскими коммуникационными портами 18, 30. Служебный порт 22 и клиентские порты 18, 30 могут быть удаленно связаны (путем установления канала передачи данных между соответствующими портами) или изолированы (путем разъединения существующего канала передачи данных) от внешней вычислительной системы путем подачи соответствующих команд настройки. Это обеспечивает возможность распространения сигналов физического уровня от сервера 72 к клиентам 70, 74, на которых воздействует удаленная вычислительная система.

Команды настройки, которые перенастраивают матричный коммутатор 32, как правило, принимает и обрабатывает модуль 50 управления. Изображенный модуль 50 управления принимает команды настройки посредством выделенного порта 52 управления. Эти команды могут быть поданы удаленной вычислительной системой, что позволяет сетевому устройству 10, 60 оставаться физически изолированным.

Возможность удаленной настройки сетевого устройства 10, 60 является желательной во многих применениях. Например, фондовая биржа может иметь надежный центр обработки данных, на котором размещается сервер (сервера) финансовых приказов и/или клиентские машины, участвующие в сети электронной торговли. Во время часов торговли физический доступ к надежному центру обработки данных в целом ограничен. Следовательно, могут возникнуть проблемы при перенастройке сетей электронной торговли, для которой требуется ручное вмешательство во время часов торговли. Сетевые устройства 10, 60, раскрытые в настоящем описании, способствуют перенастройке сети электронной торговли во время часов торговли путем установления связи с вычислительными системами в изолированной сети управления. Сеть управления часто может содержать вычислительные системы, расположенные удаленно от центра обработки данных, без нарушения целостности торговых протоколов, поскольку сеть управления изолирована от сети торговли. В этом приведенном в качестве примера применении также является преимущественным использование сетевого устройства 10, 60, поскольку оно работает с относительно малой задержкой по сравнению с современными сетевыми системами. Это особенно предпочтительно в чувствительных к задержке средах.

Сетевые устройства 10, 60, изображенные на фиг. 1 и 3, содержат клиентский контроллер 76, который осуществляет контроль клиентских систем на предмет нарушений работы. Клиентский контроллер 76 может изолировать клиентские системы, работа которых характеризуется наличием нарушений, путем разъединения канала (каналов) передачи данных, которые соединяют клиентскую систему с сетью 12. Нарушения работы с клиентской стороны обычно определяются параметрами, зависящими от области применения. Клиентский контроллер может непосредственно контролировать определенные параметры или принимать обновленные данные из удаленной системы.

Клиентский контроллер 76 изолирует клиентские системы, когда контролируемый клиентский параметр удовлетворяет заданным условиям отключения. Условия отключения для финансовых применений могут включать рисковые условия перед отдачей приказа, рисковые условия после отдачи приказа и условий подписки на систему отдачи финансовых приказов. В результате разъединения каналов передачи данных в этих ситуациях клиентская система будет отключена от сервера финансовых приказов.

«Встроенные» клиентские контроллеры (такие как клиентский контроллер, изображенный на фиг. 1 и 3) могут представлять собой встроенный подмодуль блока управления или отдельный блок, взаимодействующий с матричным коммутатором (непосредственно или опосредованно через модуль управления).

Клиентский контроллер также может быть реализован в виде внешней вычислительной системы (т.е. удаленно от печатной платы и корпуса 44), которая взаимодействует с сетью управления. В идеальном случае внешние клиентские контроллеры взаимодействуют с модулем управления посредством выделенного порта 52 управления. Модуль управления может передавать клиентскую информацию, например, недавние торговые действия клиента и финансовое состояние клиента, на внешние клиентские контроллеры, чтобы способствовать удаленному контролю клиентской стороны.

Система 80 репликации данных изображена на фиг. 5. Система репликации может использоваться в различных средах для распространения информации. В финансовых применениях система репликации может использоваться совместно с системой отдачи финансовых приказов. Изображенная система репликации данных содержит два сетевых устройства 10, 80 (основное сетевое устройство 10 и вспомогательное сетевое устройство 80). Оба сетевых устройства 10, 80 взаимодействуют с широковещательным портом 82 сервера 72 финансовых приказов. Также они могут взаимодействовать со множеством клиентских систем 70, 74.

Внутренняя конфигурация вспомогательного сетевого устройства 80, изображенного на фиг. 5, поддерживает репликацию сигналов физического уровня, принятых от сервера 72 финансовых приказов для их распространения на клиентские вычислительные системы 70, 74. Конфигурация «один ко многим» с поддержкой пропускания туннелей устанавливается в матричном коммутаторе вспомогательного сетевого устройства 80 для передачи сигналов от сервера 72 финансовых приказов («один») на клиентские системы 72, 74 («многие»). Основное сетевое устройство 10 выполнено с возможностью двунаправленной передачи «один к одному» между системой 72 финансовых приказов и клиентскими вычислительными системами 72, 74.

Система 80 репликации, изображенная на фиг. 5, является особенно предпочтительной в чувствительных к задержке применениях (например, финансовых применениях, в которых точная рыночная информация имеет критическое значение).

На фиг. 6 изображена отказоустойчивая вычислительная сеть 90. Вычислительная сеть 90 содержит множество серверов 92, 94, которые взаимодействуют с общей сетью 96. Сеть 96 взаимно соединяет серверы 92, 94 со множеством клиентских машин 98, 100. Типичные сети включают Internet, локальные сети и глобальные сети.

В целом, серверы 92, 94 представляют собой детерминированные вычислительные системы, которые поддерживаются с одинаковыми (или очень похожими) внутренними состояниями. Активный сервер 92 обслуживает клиентские системы 98, 100 во время нормальной работы сети. Вспомогательный сервер 94 выполняет функцию «резервного копирования в режиме реального времени». В случае выхода активного сервера 92 из строя, происходит подключение резервного сервера 94 в режиме «онлайн» для обслуживания клиентских систем 98, 100 вместо вышедшего из строя сервера 92.

Изображенная вычислительная сеть 90 содержит сетевое устройство 102 с малой задержкой, которое работает в соответствии с раскрытием данного описания. Каждый из серверов 92 и 94 взаимодействует с сетевым устройством 102 посредством выделенных коммуникационных портов 93, 95. Матричный коммутатор (выполненный как одно целое с сетевым устройством 102) устанавливает каналы передачи данных, которые соединяют коммуникационные порты 93, 95 сервера с коммуникационными портами 97 сети. Порт 97 сети представляет собой центрально расположенный порт на изображенном варианте осуществления, причем порты 93 и 95 сервера расположены на противоположной стороне. Такое размещение портов сводит к минимуму задержку при передаче сигналов от сети на серверы 92, 94 (например, при отдаче биржевых приказов посредством клиентских вычислительных систем 98, 100).

Детектор 104 отказов осуществляет контроль активного сервера 92 на предмет отказов. Изображенный детектор 104 отказов взаимодействует с активным сервером 92 и сетевым устройством 102. Средство 104 обнаружения отказов предназначено для обнаружения отказов сервера и инициализации аварийного переключения на резервный сервер (обычно путем отдачи команды аварийного переключения на сетевое устройство 102). Сетевое устройство 102 обычно реагирует на команды аварийного переключения установлением канала передачи данных между портом 97 резервного сервера и портом 97 сети. Сетевое устройство 102 также может разъединять канал передачи данных между вышедшими из строя серверами и сетевыми портами 97 для изоляции вышедшего из строя сервера.

На фиг. 7 изображена система 110 определения задержки. Система 110 содержит сетевое устройство 112, которое работает в соответствии с раскрытием данного описания. Коммуникационные порты исключены из системы, схематически показанной на фиг. 7, чтобы можно было просто различить каналы передачи данных, образованные в матричном коммутаторе 114.

Сетевое устройство 112 расположено на двухсторонней физической линии 128, 130 связи, которая взаимно соединяет две вычислительные системы 132, 134. Матричный коммутатор 114, изображенный на фиг. 7, выполнен с возможностью воспроизведения информационных сигналов, принятых от вычислительных систем 132, 134 (входящие сигналы принимаются посредством коммуникационных портов 116, 122), и перенаправления воспроизведенного сигнала в модуль добавления метки времени.

Сигналы, отправленные из первой вычислительной системы 132, воспроизводятся сетевым устройством 112 с помощью конфигурации маршрутизации «один ко многим» (представленной каналом 136 передачи данных). Сетевая система 112 передает воспроизведенные сигналы в модуль 138 добавления метки времени и второе вычислительное устройство 134 соответственно. Модуль добавления метки времени генерирует метку времени после приема воспроизведенного сигнала.

Прием коммуникационного сигнала из первой вычислительной системы 132 запускает отправку сигнала отклика из второй вычислительной системы 134. Сигнал отклика, переданный второй вычислительной системой 134, аналогично воспроизводится и распределяется посредством сетевого устройства 112.

Сигнал отклика, переданный второй вычислительной системой 134, воспроизводится с применением конфигурации маршрутизации «один ко многим» (представленной каналом 136 передачи данных). Сетевая система передает воспроизведенные сигналы в модуль 138 добавления метки времени и первую вычислительную систему 132 соответственно. Модуль добавления метки времени генерирует другую метку времени после приема воспроизведенного сигнала отклика. Затем может быть найдена разница между двумя метками времени для определения задержки в сети.

В варианты осуществления, представленные в настоящем описании, могут быть внесены изменения и/или модификации без отхода от сути или объема настоящего изобретения. Например, хотя вышеописанные сети могут содержать оптическую и/или электрическую сеть Ethernet (например, с объемом 10 Мбит, 40 Мбит, 1 Гбит, 10 Гбит, 40 Гбит, 100 Гбит, 400 Гбит, 1 Тбит), следует понимать, что могут использоваться другие типы сети и протоколов, такие как INFINIBAND и WiFi. Альтернативно или дополнительно одно или несколько соединений могут в качестве альтернативы представлять собой соединение серийного порта, соединение USB-порта, соединение порта Fire Wire (ТМ), соединение порта ThunderBolt (ТМ), соединение PCI или PCIe, соединение SONET (или SDH) с устройством демультиплексирования SONET или без него, или в целом любой подходящий тип соединения. Таким образом, представленные варианты осуществления считаются во всех отношениях приведенными в качестве примера, а не ограничения.

Документы из уровня техники, при их наличии, описанные в настоящем документе, не следует рассматривать как признание того, что уровень техники составляет часть общедоступных сведений в любой юрисдикции.

В пунктах формулы изобретения, которая следует далее, и в предыдущем описании настоящего изобретения за исключением случаев, когда контекст требует иного, для пояснения формулировок или необходимого смысла, слово «содержать» или его вариации, такие как «содержит» или «содержащий», используется в общем смысле, то есть, для определения наличия указанных признаков, но не исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в обеспечении контроля качества линии связи. Сетевое устройство содержит: множество коммуникационных портов; матричный коммутатор; модуль управления, который управляет маршрутизацией сигналов физического уровня в ответ на команды от внешней вычислительной системы; блок обработки, соединенный в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором, который декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией от матричного коммутатора и обрабатывает данные, извлеченные из сигналов физического уровня. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сетевое устройство, содержащее:

множество коммуникационных портов, которые взаимодействуют с внешними вычислительными системами для передачи сигналов физического уровня,

матричный коммутатор, соединенный с каждым из коммуникационных портов, который обеспечивает маршрутизацию сигналов физического уровня в сетевом устройстве, при этом матричный коммутатор содержит множество отдельных трактов передачи сигнала, которые выполнены с возможностью динамического взаимного соединения для образования каналов передачи данных,

модуль управления, который управляет маршрутизацией сигналов физического уровня в ответ на команды от внешней вычислительной системы, причем модуль управления взаимодействует с матричным коммутатором, чтобы воздействовать на каналы передачи данных путем создания и/или разъединения соединений между трактами передачи сигнала, и

блок обработки, соединенный в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором, который декодирует сигналы физического уровня с внутренней маршрутизацией от матричного коммутатора и обрабатывает данные, извлеченные из сигналов физического уровня, перед возвратом на коммуникационный порт назначения посредством матричного коммутатора, причем схема внутренней маршрутизации соединяет блок обработки со множеством трактов передачи сигнала матричного коммутатора.

2. Сетевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит соединительный разъем, который обеспечивает поддержку блока обработки с возможностью отсоединения, причем соединительный разъем обеспечивает взаимодействие блока обработки со схемой внутренней маршрутизации.

3. Сетевое устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит программируемое логическое устройство, выполненное как одно целое с блоком обработки.

4. Сетевое устройство по любому из пп. 1–3, отличающееся тем, что содержит слот интерфейса связи, в котором размещают отсоединяемый модуль разъема и который обеспечивает взаимодействие отдельных разъемов порта в модуле разъема с трактами передачи сигнала матричного коммутатора.

5. Сетевое устройство по любому из пп. 1–4, отличающееся тем, что содержит контроллер маршрутизации, выполненный как одно целое с модулем управления, который настраивает матричный коммутатор для выполнения операций мультиплексирования, включающих набор определенных коммуникационных портов источника, для сведения к минимуму ступеней мультиплексирования в блоке обработки.

6. Сетевое устройство по любому из пп. 1–4, отличающееся тем, что содержит контроллер маршрутизации, который определяет минимальный набор логических блоков в блоке обработки для операций мультиплексирования и передает сигналы физического уровня от определенных коммуникационных портов на входные интерфейсы в блоке обработки, которые соответствуют логическим блокам в минимальном наборе, для оптимизации использования логических блоков.

7. Сетевое устройство по любому из пп. 1–6, отличающееся тем, что содержит модуль коммутации, который способствует настройке отдельных коммуникационных портов посредством интерфейса управления, причем модуль управления взаимно соединяет тракты передачи сигнала в матричном коммутаторе, чтобы связать коммуникационные порты в ответ на команды настройки, принятые посредством модуля коммутации.

8. Сетевое устройство по п. 7, отличающееся тем, что команды настройки, обеспечиваемые модулем коммутации посредством интерфейса управления, включают добавление метки времени, контроль качества линии связи, фильтрацию входящих данных, определение качества обслуживания, ограничение скорости передачи, подсчет пакетов и маршрутизацию между портами с поддержкой пропускания туннелей.

9. Сетевое устройство по любому из пп. 1–6, отличающееся тем, что содержит модуль коммутации, который способствует выполнению классификации протоколов для отдельных коммуникационных портов, маршрутизацию которых обеспечивает блок обработки, причем модуль управления использует классификацию протоколов для коммуникационного порта в целях инициализации декодирования посредством блока обработки сигналов, которые приняты посредством соответствующих коммуникационных портов, и/или кодирования сигналов, которые предназначены для соответствующих коммуникационных портов.

10. Сетевое устройство по любому из пп. 1–9, отличающееся тем, что содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора с целью образования схемы внутренней маршрутизации, причем каждый из каналов физического уровня определяет выделенный однонаправленный путь для передачи сигналов физического уровня между блоком обработки и соответствующим трактом передачи сигнала матричного коммутатора.

11. Сетевое устройство по любому из пп. 1–9, отличающееся тем, что содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора с целью образования схемы внутренней маршрутизации, причем схема внутренней маршрутизации содержит прямой канал и обратный канал для каждого из коммуникационных портов.

12. Сетевое устройство по любому из пп. 1–11, отличающееся тем, что содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие коммуникационных портов с отдельными трактами передачи сигнала матричного коммутатора, причем каждый из коммуникационных портов содержит два канала физического уровня, которые образуют схему между коммуникационным портом и матричным коммутатором.

13. Сетевое устройство по любому из пп. 1–8, отличающееся тем, что содержит множество каналов физического уровня, которые обеспечивают взаимодействие блока обработки и коммуникационных портов с выделенными трактами передачи сигнала матричного коммутатора, причем модуль управления взаимно соединяет тракты в матричном коммутаторе для установления пути передачи между соответствующими каналами физического уровня.

14. Сетевое устройство по любому из пп. 1–13, отличающееся тем, что содержит независимый порт управления, взаимодействующий с модулем управления, причем порт управления способствует приему команд настройки от внешней вычислительной системы посредством сети управления.

15. Сетевое устройство по любому из пп. 1–14, отличающееся тем, что содержит блок контроля сигналов, который выполняет выборку сигналов физического уровня, принятых посредством определенных коммуникационных портов, через заданные интервалы от номинальной точки выборки для оценки качества сигнала и определяет возможность восстановления сигнала физического уровня в точках выборки.

16. Сетевое устройство по любому из пп. 1–15, отличающееся тем, что содержит множество модулей восстановления тактовых сигналов и данных, которые способствуют формированию сигнала, причем каждый из коммуникационных портов связан с модулем восстановления тактовых сигналов и данных.

17. Сетевое устройство по п. 16, отличающееся тем, что содержит множество связей по переменному току (AC), которые соединяют матричный коммутатор с каждым из модулей восстановления тактовых сигналов и данных.

18. Сетевое устройство по п. 16 или 17, отличающееся тем, что содержит опорный тактовый генератор, который взаимодействует с каждым из модулей восстановления тактовых сигналов и данных.

19. Способ передачи данных по сети, включающий:

взаимное соединение трактов матричного коммутатора посредством сетевого устройства с целью образования перенастраиваемых каналов передачи данных в ответ на прием команд настройки от внешней вычислительной системы, причем каналы передачи данных взаимно соединяют коммуникационный порт источника и коммуникационный порт назначения в схеме внутренней маршрутизации, которая содержит блок обработки,

прием сетевым устройством сигналов физического уровня на коммуникационном порте источника и обеспечение маршрутизации принятых сигналов физического уровня от коммуникационного порта источника к матричному коммутатору, причем блок обработки соединен в схеме внутренней маршрутизации с матричным коммутатором,

инициацию сетевым устройством декодирования сигналов физического уровня посредством блока обработки, обработки данных, извлеченных из сигналов физического уровня, маршрутизация которых обеспечена от матричного коммутатора к блоку обработки, и перекодирования извлеченных данных с использованием протокола передачи данных, который совместим с определенным коммуникационным портом назначения, и

обеспечение маршрутизации сетевым устройством перекодированных сигналов физического уровня от блока обработки к определенному коммуникационному порту назначения посредством матричного коммутатора.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что включает:

обеспечение маршрутизации сетевым устройством сигналов физического уровня от множества коммуникационных портов источника к блоку обработки посредством отдельных прямых каналов передачи данных,

извлечение данных блоком обработки из сигналов физического уровня и мультиплексирование извлеченных данных, принятых посредством каждого из отдельных прямых каналов передачи данных, в поток мультиплексированных сигналов, и

обеспечение маршрутизации сетевым устройством потока мультиплексированных сигналов к коммуникационному порту назначения посредством обратного канала передачи данных.

21. Способ по п. 19 или 20, отличающийся тем, что включает инициацию сетевым устройством декодирования посредством блока обработки сигналов физического уровня, принятых посредством множества коммуникационных портов источника, извлечения кадров данных из декодированных сигналов, чередования кадров, принятых посредством каждого из коммуникационных портов, в поток мультиплексированных данных и кодирования потока мультиплексированных данных с использованием протокола передачи данных, который совместим с коммуникационным портом назначения.

22. Способ по п. 20 или 21, отличающийся тем, что включает:

определение сетевым устройством конфигурации маршрутизации для матричного коммутатора, которая сводит к минимуму количество ступеней мультиплексора в блоке обработки для заданного набора коммуникационных портов источника, и

взаимное соединение сетевым устройством отдельных трактов в матричном коммутаторе для образования прямых каналов передачи данных, которые соответствуют определенной конфигурации маршрутизации.

23. Способ по п. 20 или 21, отличающийся тем, что включает:

определение сетевым устройством минимального набора логических блоков в блоке обработки для выполнения операций мультиплексирования и

взаимное соединение сетевым устройством отдельных трактов в матричном коммутаторе для передачи сигналов физического уровня от определенных коммуникационных портов на входные интерфейсы в блоке обработки, которые соответствуют логическим блокам в минимальном наборе, для оптимизации использования логических блоков.

24. Способ по любому из пп. 20–22, отличающийся тем, что включает инициацию сетевым устройством добавления метки времени посредством блока обработки в данные, извлеченные из каждого из сигналов физического уровня, перед мультиплексированием извлеченных данных.

25. Способ по любому из пп. 19–24, отличающийся тем, что включает:

управление сетевым устройством классификацией протоколов для коммуникационных портов, маршрутизацию которых обеспечивает блок обработки, включающее прием классификаций протоколов для отдельных коммуникационных портов, и

использование сетевым устройством принятых классификаций протоколов для инициализации блока обработки в целях совместимости с соответствующими коммуникационными портами, чтобы способствовать декодированию принятых сигналов и/или кодированию данных для передачи.

26. Способ по любому из пп. 19–25, отличающийся тем, что включает обеспечение сетевым устройством настройки отдельных коммуникационных портов, включающее прием команд настройки от внешней вычислительной системы, и перенастройку матричного коммутатора в ответ на принятые команды настройки.

27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что включает разъединение сетевым устройством каналов передачи данных в матричном коммутаторе в ответ на принятые команды настройки для предотвращения маршрутизации сигналов физического уровня из коммуникационного порта источника.

28. Способ по п. 26, отличающийся тем, что включает автономное обеспечение маршрутизации сетевым устройством сигналов физического уровня, принятых посредством коммуникационного порта источника, к блоку обработки в ответ на прием команды настройки, которая указывает операции мультиплексирования, добавления метки времени, контроля качества линии связи, фильтрации входящих данных, определения качества обслуживания, ограничения скорости передачи или подсчета пакетов.

29. Способ по любому из пп. 19–28, отличающийся тем, что включает прием сетевым устройством команды настройки от внешней вычислительной системы и установление схемы маршрутизации между коммуникационными портами сетевого устройства в ответ на принятую команду настройки.

30. Способ по любому из пп. 19–29, отличающийся тем, что включает формирование сетевым устройством сигналов физического уровня перед обеспечением маршрутизации сигналов к коммуникационному порту назначения.

31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что включает выполнение сетевым устройством процесса восстановления тактовых сигналов и регенерации сигналов для формирования сигналов физического уровня.

32. Способ по п. 30 или 31, отличающийся тем, что включает коррекцию формы деградированных сигналов физического уровня сетевым устройством.

33. Способ по любому из пп. 19–32, отличающийся тем, что включает воспроизведение сетевым устройством принятых сигналов физического уровня и обеспечение маршрутизации воспроизведенных сигналов ко множеству коммуникационных портов назначения.