Программно-аппаратная система передачи данных с обработкой реального трафика Российский патент 2024 года по МПК G06F15/173 H04L69/16 

Изобретение относится к вычислительной технике, точнее к технике связи, и может быть использовано в вычислительных сетях (организациях) для улучшения качества обмена данными между пользователями.

Также может быть использовано (преимущественно) в перспективных системах передачи данных с обработкой реального трафика. Общей проблемой в системах передачи данных между пользователями является то, что с увеличением их объема и скорости передачи данных увеличиваются требования к надежности этих передач, повышение быстродействия (скорости передачи и повышение помехоустойчивости передачи) в условиях естественных и искусственных помех, т.е. для уверенного приема.

Эта задача (уверенного приема) в настоящее время полностью не решена, так, например, коммутация каналов происходила на телефонных станциях с использованием декадно-шаговых искателях и реле или ИМС, см. «Основы автоматической коммутации», авторы Р.А. Шилов и др., М, Радио и связь, 1981 г., стр. 88-117. Также «Управление коммутируемой средой», авторы Е.В. Смирнов и др., М, РУСАКИ, 2011 г., стр. 11-16., 26-35.

Эти коммутации требуют больших аппаратно-временных затрат. Известен патент РФ. №176647. Устройство приема и распознавания шумоподобных сигналов, основанное на использовании искусственной нейронной сети, отличающейся тем, что каждый бит принимаемой информации логических сигналов пораженных помехами через свой дендрит соединен с нейроном, выход которого соединен с аксоном, выход которого является выходом устройства, причем в качестве дендритов применены АЦП, в качестве нейрона -микропроцессор, в качестве аксона - приемник полезного расшифрованного сигнала, причем микропроцессор связан с АЦП шинами связи: пуском АЦП, считывания с АЦП информации и тактовой шиной, а приемник полезного расшифрованного сигнала является выходом устройства. Недостаток: используется только для обработки специализированных сигналов.

Наиболее близким техническим решением является беспроводные локальные сети стандарта IEEE.802.11n Ethernet (эфирная сеть), который выполнен по технологии MiMO: многоканальных антенных систем, см. книгу «Мир связи», автор И.В. Шахнович, М, ТЕХНОСФЕРА, 2006 г., стр. 216-225.

Этот стандарт допускает вариации, что и использует автор в предлагаемом изобретении.

Технической задачей изобретения является повышение качества обмена данными между пользователями: снижение аппаратурных затрат (ГМХ), повышение мобильности, легкое расширение сети.

Технический результат достигается за счет применения виртуальной системы передачи данных с обработкой реального трафика, применения беспроводных адаптеров в сервере и ПК пользователей.

Для решения поставленной задачи предлагается программно-аппаратная система передачи данных с обработкой реального трафика с использованием корпоративных связей между пользователями на основе локальной компьютерной сети Ethernet модифицированного стандарта IEEE802.11, характеризующаяся тем, что состоит из двух основных частей: центральной, состоящей из центрального сервера и периферийной, причем центральный сервер содержит управляющее устройство - УУ, сетевой адаптер и специальное программное обеспечение - СПО, которое в свою очередь содержит корневой коммутатор и 1-М программных коммутаторов, со следующими соединениями в сервере: сетевой адаптер цифровыми дуплексными шинами - ЦДШ соединен с СПО и УУ, последний управляющими и синхронизирующими ЦДШ соединен с СПО и сетевым адаптером; периферийная часть содержит точку доступа и 1 - N периферийных адаптеров со следующими соединениями: все ПК через свои сетевые адаптеры связаны с точкой доступа, которая в свою очередь соединена с сетевым адаптером центрального сервера.

На чертеже фиг. 1 представлена структурная электрическая схема системы, на которой изображено:

1 - центральный сервер

2 - управляющее устройство (УУ)

3 - беспроводной сетевой адаптер

5 - первый программный коммутатор

6 - корневой программный коммутатор

7 - М-й программный коммутатор

8 - 1 - ПК первого пользователя

8 - ПК N-го пользователя

9- 1 - беспроводной сетевой адаптер

9-N - N-й беспроводной сетевой адаптер

10 - беспроводная точка доступа

Al, А2, A3, AN – приемо-передающие антенны

МШ1-МШ6 - цифровые магистральные двунаправленные шины данных ЦДМШ

Схема имеет следующие соединения:

Программно-аппаратная система передачи данных с обработкой реального трафика на использовании корпоративных связей между пользователями на основе локальной компьютерной сети Ethernet модифицированного стандарта IEEE802.11, состоит из двух основных частей: центральной, состоящей из центрального сервера 1 и периферийной, причем центральный сервер 1 содержит управляющее устройство 2 - УУ, сетевой адаптер 3 и специальное программное обеспечение - СПО, которое в свою очередь содержит корневой коммутатор 6 и 1-М программных коммутаторов 7, со следующими соединениями в сервере: сетевой адаптер 3 цифровыми дуплексными шинами -ЦДШ соединен с СПО и УУ, последний управляющими и синхронизирующими ЦДШ соединен с СПО и сетевым адаптером 3; периферийная часть содержит точку доступа и периферийных сетевых адаптеров 9-1-S-9-N со следующими соединениями: все ПК через свои сетевые адаптеры связаны сточкой доступа 10, которая в свою очередь соединена с сетевым адаптером 3 центрального сервера 1

На фиг. 2 показан формат маркированного кадра связи системы между сервером и УУ, на котором изображено:

11 - преамбула (синхронизирует передатчик и приемник)

12 - адрес получателя кадра

13 - адрес отправителя кадра 14- виртуальный маркер (ТЭГ)

15 - определитель длины поля данных и тип кадра

16 - данные (информация пользователя)

17 - контрольная сумма (определяет наличие ошибок в кадре)

На фиг. 3 показана расшифровка виртуального маркера 14, на которой изображено:

18 - идентификатор протокола

19 - указывает длину поля «Номер коммутатора» в байтах

20 - идентификатор логического канала - идентифицирует логический канал, который связывает конкретный ПК с определенным логическим портом определенного коммутатора

21 - приоритет (обеспечивает передачу кадров по приоритетам)

22 - идентификатор виртуальной локальной вычислительной сети На фиг. 4 показана расшифровка кадра 20, на котором показано:

23 - определитель номера программного коммутатора

24 - номер логического порта определенного программного коммутатора.

По сравнению с форматом стандартного кадра Ethernet (международный стандарт IEEE 802.1Q) в формат кадра системы введены «Виртуальный тэг) 14 с расшифровкой позиции 18-24.

Система работает следующим образом.

Сетевой адаптер 9-1-^9-N под управлением персонального компьютера 8-1÷8-N формирует кадр стандарта Ethernet, в который вставляется дополнительное поле «Виртуальный тэг». В нем указывается номер программного коммутатора 5,7 в сервере 1, к которому привязан данный компьютер и номер порта этого коммутатора.

Кадр, по беспроводному каналу, через беспроводную точку доступа 10, поступает на беспроводной сетевой адаптер 3 сервера 1. Из беспроводного сетевого адаптера 3 кадр поступает на корневой программный коммутатор 6, на котором, по полю «Номер коммутатора», определяется, что кадр необходимо передать на программный коммутатор 5. После чего, кадр, с корневого коммутатора 6, передается на выбранный программный коммутатор 5. Кадр поступает на тот логический порт программного коммутатора 5, который указан в поле «Номер порта».

Программный коммутатор 5, получив кадр, на основе поля «Адрес получателя», определяет, на какой логический порт необходимо отправить кадр. После этого, кадр отправляется через выбранный логический порт на корневой программный коммутатор б. При этом, в полях «Номер коммутатора» и «Номер порта» указываются соответствующие номер коммутатора и порта, из которых передается кадр. Корневой программный коммутатор, проанализировав поля «Адрес получателя», «Номер коммутатора» и «Номер порта», передаст кадр на беспроводной сетевой адаптер. Из него кадр, через беспроводную точку доступа 10, будет передан через сетевой адаптер 9-1÷9-N на персональный компьютер 8-1÷8-N.

Литература.

Книга, где можно почитать о принципе коммутации в коммутаторах: Управление коммутируемой средой / Е.В. Смирнова, А.В. Пролетарский, И.В. Баскаков, Р.А. Федотов. - М.: РУСАКИ, 2011. - 335 с. (стр. 13-16).

Книга о старой коммутации на декадно-шаговых искателях и реле Аваков Р.А., Шилов О.С., Исаев В.И. А18 Основы автоматической коммутации: Учебник для, вузов. - М.: Радио и связь, 1981. - 288 с, ил. (стр. 88-117).

Книга, где можно почитать о микросхемах в коммутаторах: Управление коммутируемой средой / Е.В. Смирнова, А.В. Пролетарский, И.В. Баскаков, Р.А. Федотов. - М.: РУСАКИ, 2011. - 335 с. (стр. 26-35).

Книга, где можно почитать о беспроводных локальных сетях стандарта IEEE 802.11n: «Мир связи», автор И.В. Шахнович, М., ТЕХНОСФЕРА, 2006 г., стр. 216-225.

Такое построение системы позволяет повысить технические характеристики, а именно:

- быстродействие

- помехоустойчивость

- надежность

- мобильность.

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано в вычислительных сетях для улучшения качества обмена данными между пользователями. Технической результат заключается в повышении качества обмена данными между пользователями и снижении аппаратурных затрат. Технический результат достигается за счет того, что все ПК периферийной части системы через свои сетевые адаптеры связаны с точкой доступа, которая, в свою очередь, соединена с сетевым адаптером центрального сервера, причем все сетевые адаптеры посредством беспроводного соединения связаны с точкой доступа, которая, в свою очередь, посредством беспроводного соединения связана с сетевым адаптером центрального сервера, а в кадр стандарта сети Ethernet IEEE 802.11 вставлено дополнительное поле «Виртуальный тэг», в котором указан номер программного коммутатора и номер его порта, к которому привязан данный компьютер. 4 ил.

Программно-аппаратная система передачи данных с обработкой реального трафика, основанная на использовании корпоративных связей между пользователями на основе локальной компьютерной сети Ethernet модифицированного стандарта IEEE 802.11, характеризующаяся тем, что состоит из двух частей: основной, в виде центрального сервера, и периферийной; причем центральный сервер содержит управляющее устройство (УУ), сетевой адаптер, корневой коммутатор и М программных коммутаторов со следующими соединениями: сетевой адаптер цифровыми дуплексными шинами (ЦДШ) соединен с корневым коммутатором и УУ, последнее управляющими и синхронизирующими ЦДШ также соединено корневым коммутатором; периферийная часть содержит беспроводную точку доступа и N периферийных персональных компьютеров (ПК) с сетевыми адаптерами со следующими соединениями: все ПК через свои сетевые адаптеры связаны с точкой доступа, которая, в свою очередь, соединена с сетевым адаптером центрального сервера, причем все сетевые адаптеры посредством беспроводного соединения связаны с точкой доступа, которая, в свою очередь, посредством беспроводного соединения связана с сетевым адаптером центрального сервера, а в кадр стандарта сети Ethernet IEEE 802.11 вставлено дополнительное поле «Виртуальный тэг», в котором указан номер программного коммутатора и номер его порта, к которому привязан данный компьютер.