Устройство для управления локальной сетью обмена данными Советский патент 1989 года по МПК H04L11/20 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в сетях передачи данных.

Цель изобретения - повышение быстродействия при изменении структуры . сети.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока обмена данными; на фиг.З - структурная электрическая схема блока выбора очередности передачи пакетов; на фиг.4 10

48 и 49, регистр 50, микроконтроллер 51 и оперативный запоминающий узел 52,

Устройство работает следующим образом.

Блок 12 обмена данными имеет входы и выходы, являющиеся одновременно входами и выходами устройства, предназначенные для приема информации от других транспортных станций (не показаны) , передачи информации абонентов к другим транспортным станциям, приема сообщений от абонентсструктурная электрическая схема блока jj ких устройств (не показаны) и выдачи

сообщений к абонентскому устройству, подключенному к данн9Й станции.

Накопитель 2 информации, выполненный в виде запоминающего блока,

20 предназначен для сбора служебной информации и корректировки строк таблицы маршрутов, а блок 3 обработки информации - для обработки служебной информации, принятия решения

25 о требуемом режиме работы сети и, при необходимости, корректировки таблицы маршрута.

Решение принимается по критерию, компонентами которого являются tai

30 (время задержки каждого пакета),

занятости каналов; на фиг.5 - структурная электрическая схема блока управления доступом; на фиг.6 - структурная электрическая схема блока управления последовательностью передачи пакетов.

Устройство для управления локальной сетью обмена данными содержит блок 1 выбора очередности передачи пакетов, накопитель 2, блок 3 обработки информации, блок 4 формирования команд управления, блок 5 занятости каналов, блок 6 контроля задержки пакетов, счетчик 7 пакетов в сообщении, счетчик 8 пакетов в буфере, счетчик 9 повторных передач, блок 10 контроля исправности направлений связи, таймер 11, блок 12 обмена данными, дешифратор 13 исправности канальных выходов, блок 14 управления доступом, блок 15 управления последовательностью передачи пакетов, дешифратор 16 длины пакета, дешифратор 17 доступа, дешифратор 18 последовательности передачи пакетов и оперативный запоминающий блок 19. Блок 12 обмена данными содержит приемник 20, дешифратор 21 квитанций генератор 22, передатчик 23 и коммутатор 24 пакетов.

Блок 1 выбора очередности передачи пакетов содержит микроконтроллер 25 и-оперативный запоминающий узел 26.

Блок 5 занятости каналов содержит дешифратор 27 занятости каналов и таймер 28 занятости.

Блок 14 управления доступом содержит генератор 29 импульсов, элементы И 30-32, распределитель 33 импульсов и элемент ИЛИ 34.

Блок 15 управления последовательностью передачи пакетов содержит элементы И 35-41, счетчики 42-45, элементы ИЛИ 46 и 47, RS-триггеры

35

40

45

50

55

Kui (коэффициент использования канала) , IT (количество пакетов в буфере) , щ (количество пакетов в сообщении) , mi (количество маршрутов в направлении) и исправности каналов.

Блок 3 обработки информации реализует пять алгоритмов.

Первый алгоритм Корректировка таблицы маршрутов : опрос состояния блока 10 контроля исправности направления связи; сравнение с предыдущим состоянием; при изменениях - формирование корректирующего сообщения по изменению маршрутов (добавление или стирание маршрута в зависимости от состояния направления связи); запись новой строки маршрута в накопитель 2 информации и передача слу- . жебной информации в блок 4 для формирования соответствующей команды управления.

Второй алгоритм Передача пакетов по параллельным маршрутам : опрос состояния датчика 7 пакетов в сообщении; при п 7f 2 сравнение t-j с при tij формирование команды, на передачу данного сообщения по параллельным маршрутам; передача служебной

48 и 49, регистр 50, микроконтроллер 51 и оперативный запоминающий узел 52,

Устройство работает следующим образом.

Блок 12 обмена данными имеет входы и выходы, являющиеся одновременно входами и выходами устройства, предназначенные для приема информации от других транспортных станций (не показаны) , передачи информации абонентов к другим транспортным станциям, приема сообщений от абонентс(время задержки каждого пакета),

Kui (коэффициент использования канала) , IT (количество пакетов в буфере) , щ (количество пакетов в сообщении) , mi (количество маршрутов в направлении) и исправности каналов.

Блок 3 обработки информации реализует пять алгоритмов.

Первый алгоритм Корректировка таблицы маршрутов : опрос состояния блока 10 контроля исправности направления связи; сравнение с предыдущим состоянием; при изменениях - формирование корректирующего сообщения по изменению маршрутов (добавление или стирание маршрута в зависимости от состояния направления связи); запись новой строки маршрута в накопитель 2 информации и передача слу- . жебной информации в блок 4 для формирования соответствующей команды управления.

Второй алгоритм Передача пакетов по параллельным маршрутам : опрос состояния датчика 7 пакетов в сообщении; при п 7f 2 сравнение t-j с при tij формирование команды, на передачу данного сообщения по параллельным маршрутам; передача служебной

информации блоку 4 для формирования соответствующей команды управления.

Третий алгоритм Определение длин пакета : опрос блока 1 выбора очередности передачи пакетов дл г считывания tj, wanc ); сравнение t такс с tjAon J формирование команды определения длины пакета по следующим критериям: при tj, t j Јоп передача больших пакетов (1024 байт), при tn / tjft0f, передача малых пакетов (512 байт); передача служебной информации блоку 4 для фррмирования соответствующей команды управления.

Четвертый алгоритм Определение метода доступа : опрос состояния блока 5 занятости каналов; вычисление KU по формуле Кщ Тоыц /Т«ст 5 сравнение Ки, с Кидол ; формирование команды управления доступом: при KuicKUAon свободный доступ; при Кц : Кидоп временное деление; передача служебной информации блоку 4 для формирования соответствующей команды управления.

Пятый алгоритм Определение последовательности передачи пакетов ; опрос состояния счетчика 8 пакетов в буфере; сравнение 1, с 1доп ; формирование команды управления последовательностью передачи пакетов; при LJ i 1Доп передача квитанции после каждого пакета, при 1., 1доп передача квитанции после передачи всех пакетов сообщения; передача служебной информации блоку 4 для формирования соответствующей команды.

Блок 4 формирования команд управ

ления предназначен для кодирования команд управления, формируемых блоком 3 обработки информации. Передача команд управления осуществляется последовательным кодом. Считывание нового маршрута осуществляется с накопителя 2 информации.

Блок 6 контроля задержки пакетов предназначен для считывания времени. задержки tii пакетов, находящихся в буфере, из заголовка кодограммы и представляет собой набор регистров, построенных с использованием триггеров.

Блок 1 выбора очередности передачи пакетов предназнанен для определения очередности передачи пакетов, находящихся в буфере, в зависимости от времени их задержки, в нем реализуется следующий алгоритм работы:

5

0

опрос состояния (регистров) блока 6 контроля задержки пакетов; выбор пакета с максимальной задержкой t}i макс } формирование и выдача управляющей команды на передачу этого пакета; запись t,; /цац в накопитель 2 информации; корректировка ti-t в соответствии с текущим временем в блоке 6 контроля задержки пакетов.

Блок 5 занятости канала предназначен для выдачи разрешения на передачу пакетов в режиме свободного доступа и вычисления времени занятости каналов; счетчик 7 пакетов в сообщении - для определения количества пакетов в сообщении, предназначенном для передачи, счетчик 8 пакетов в буфере - для определения количества пакетов, находящихся в буферном накопителе, в момент измерения, а счетчик 9 повторных передач - для определения состояния канала (его исправности) и выполнен в виде кольцевого счетчика на 3, собранного на последовательных регистрах.

После третьего отказа канал считается неисправным.

Блок 10 контроля исправности направлений связи предназначен для регистрации состояния каналов и канальных выходов и представляет собой комбинацию элементов И-НЕ (не показаны).

Таймер 11 предназначен для регистрации общего времени работы, запуска 5 блока 3 обработки информации, коррекции времени задержки пакетов Ц и запуска таймера 28 занятости каналов.

Дешифратор 13 исправности канальных выходов используется для регистрации состояния всех канальных устройств блока 12 обмена данными, а дешифратор 16 длины пакетов - для дешифрации той части команды управ5

0

0

5

0

5

ления, где указана длина пакета, при этом его выходы устанавливаются в положение, соответствующее длине информационного пакета (512 или 1024 байт).

Дешифратор 17 доступа к каналу осуществляет дешифрацию той части команды управления, где указан способ доступа к каналу, временное.деление или свободный доступ. Выходы дешифратора 17 устанавливаются в положение, соответствующее одному из способов доступа.

Дешифратор 18 последовательности передачи пакетов осуществляет дешифрацию той части команды управления, где указан режим передачи пакетов (передача квитанции после каждого пакета, передача квитанции после передачи всех пакетов, передача по параллельным каналам). Его выходы устанавливаются в соответствующее положение.

Дешифраторы 13, 16, 17 и 18 представляют собой комбинацию элементов И-НЕ (не показаны).

Блок 14 управления доступом предназначен для установления режима доступа к каналу, т.е. режима временного деления, когда каждой станции выделяется временной.интервал для рабо-гы, или режима свободного доступа, когда станции выходят на связь в произвольные моменты времени при наличии свободного канала.

Блок 15 управления последовательностью передачи пакетов предназначен для установки режима последовательности передачи пакетов, т.е. режима с передачей квитанции после каждого пакета, режима, с передачей квитанции после передачи всех пакетов сообщения, режима передачи пакетов сообщения по параллельным маршрутам. Установка режима происходит по сигналу от дешифратора 18 последовательности передачи пакетов.

Микроконтроллер 51 реализует следующий алгрритм: определение количества m маршрутов в направлении передачи; при тъ-2 формирует управляющий сигнал для блока 12 обмена данными для передачи данного сообщения по параллельным маршрутам через параллельно-последовательный регистр 50.

Элементы И 35-37, счетчики 45 и 44, RS-триггер 48 (сброс по сигналу с дешифратора 21) и элемент ИЛИ 47 выполняют функции распределения цикла для передачи квитанции после каждого пакета. Наличие двух счетчиков 44 и 45 связано с разбиением сообщения на пакеты разной длины (512 и 1024 байт), Работу счетчика 44 и 45 определяет сигнал с дешифратора 16 длины пакета Аналогично для распределения циклов при передаче квитанции по окончании передачи всех пакетов (элементы И 39 - 41, счетчики

5

0

5

0

5

0

5

0

5

42 и 43, RS-триггер 49 и элемент ИЛИ 46).

Оперативный записывающий блок 19 с записью маршрутов предназначен для хранения всех имеющихся маршрутов для каждого направления.

Блок 12 обмена данными предназначен для передачи.сообщений, преобразованных в пакеты, и приема пакетов с последующей выдачей их абоненту. При обнаружении ошибок в пакетах, передаваемых различными станциями, блок 12 обмена данными формирует команды управления запросом для повторной передачи (квитанция с запросом повторной передачи пакета с ошибкой) . В случае, когда ошибки нет, выдается квитанция, разрешающая стирание в буферной памяти этого пакета и передачу следующего. Если квитанция не поступила в течение Т0 , осуществляется повторная передача пакета и выдается команда на срабатывание счетчика 9 повторных передач v который после трехкратного срабатывания выдает команду блоку 1C контроля о неисправности данного направления связи (маршрута) для корректировки таблицы маршрутов.

Блок 12 обмена данными обеспечивает передачу последовательности пакетов в трех режимах.

В режиме передачи квитанции от , другой станции после каждого принятого пакета передающая станция ожидает подтверждение о приеме, а затем лишь передает следующий пакет либо повторяет ранее переданный.

Анализ верности передачи информации осуществляется приемником 20 путем декодирования помехоустойчивого циклического кода. Приемник выдает соответствующую команду генератору 22 квитанций, который генерирует служебную информацию для передатчика 23.

Принятая квитанция декодируется дешифратором 21 квитанций, который выдает команду на повторение передачи данного пакета либо на передачу следующего пакета. После каждого подтверждения квитанцией о безошибочном приеме выдается также управляющая команда на сброс счетчика 9 повторных передач.

В режиме передачи квитанции после передачи всех пакетов генератор 22 квитанций вырабатывает служебную ин

формацию с указанием ошибочно принятых пакетов, для их повторения, либо подтверждение о безошибочном принятии всех пакетов.

В режиме передачи пакетов по параллельным маршрутам разные пакеты одного сообщения одновременно передаются каждый по своему маршруту, в результате чего повышается скорость передачи сообщения, время задержки которого больше допустимого.

Работой приемника 20 и передатчика 23 управляет блок 14 управления доступом, блок 15 управления после- довательностью передачи пакетов и блок 1 выбора очередности передачи пакетов.

Коммутатор 24 пакетов осуществляе коммутацию по таблицам маршрутов, хранящихся в оперативном запоминающем блоке 19, в соответствии с используемой стратегией маршрутизации.

Устройство для управления локаль- ной сетью обмена данными размещено на станциях управления и транспортных станциях. Станции могут работать в двух основных режимах: передачи служебной информации и передачи ин- формации абонента.

В первом режиме производится сбор статистических данных о состоянии транспортных станций, принятие решения о том, какой из возможных наборов параметров (длина пакета, доступ последовательность передачи пакетов) следует установить, передача команды управления на транспортные станции: установка требуемого набора параметров на транспортных станциях.

Во втором режиме после установления параметров работы транспортной станции производится передача информации абонентам, осуществляется выбор очередности передачи пакетов в зависимости от конкретной задержки каждого пакета и корректировки таблицы маршрутов по информации с блока 10 контроля состояния информационных направлений.

В режиме передачи служебной информации данные с блока 5 занятости каналов, блока 10 контроля состояний информационных направлений, блока 1 выбора очередности передачи пакетов, со счетчика 8 пакетов в буфере передаются на станцию управления в накопитель 2, а из него в блок 3 об

Q

5

0

5 0

0

5

5

0

5

работки информации, гдо проп пюдитгя вычисление коэффициента игпопьчова- ния канала, среднего времени задержки пакетов, длины очереди, состояния информационных направлении. По результатам вычислений в блоке 3 обработки информации формируются соответствующие команды управления, которые обеспечивают установку на транспортных станциях параметров и режимов работы. Информация о параметрах кодируется в блоке 4 формирования команд управления и передается на все транспортные станции. На транспортных станциях дешифраторы 16-18 команд определяют из команды управления какие длину пакета, способ доступа, последовательность передачи пакетов следует установить в блоке 12 обмена данными посредством блока 14 управления доступом к каналу и блока 15 управления последовательностью передачи пакетов. В оперативном запоминающем блоке 19 производится коррекция таблицы маршрутов.

В режиме передачи информации абонента информация от абонента,принадлежащего данной станции, поступает в блок 12 обмена данными, а затем к другим транспортным стацциям. Входящие пакеты от других транспортных станций поступают в блок 12 обмена данными и к абоненту.

Таким образом, в устройстве осуществляются установка режимов,-близких к оптимальным по критериям задержки как средней для всех пакетов, так и конкретной для каждого и коэффициенту использования каналов одновременно, изменение параметров локальной сети: метода (свободный доступ, временное деление) длины информационного пакета, последовательности и очередности передачи пакетов, а также производится корректировка таблиц маршрутов.

Предоставление канального ресурса осуществляется с помощью блока 14 управления доступом и блока 5 занятости каналов.

Параметрами управления в устройстве являются длина информационного пакета, метод доступа (свободный доступ к канальному ресурсу или временное деление), очередность и последовательность передачи пакетов, исправность направлений связи. Уп-

равление ведется по всем параметрам одновременно.

Сбор информации о состоянии сети происходит на транспортных станциях, обработка ее осуществляется как на выделенной станции, так и на транспортных станциях (выбор очередности передачи пакетов по времени задержки каждого). Выделенная станция осу- ществляет рассылку команд управления всем транспортным станциям. Управление ведется на основе анализа информации по задержке пакетов, состояния аппаратуры связи. Служебная информация передается от транспортных станций в выделенные интерралы времени с использованием в качестве подсети управления информационных сетей.

Формула изобретения

Устройство для управления локаль- ной сетью обмена данными, содержащее накопитель информации, первый выход которого соединен с первым входом блока..обработки информации, выход которого подключен к первому входу блока формирования команд управления, первый выход которого соединен с входом дешифратора длины пакета и с входом дешифратора доступа, выход которого подключен к первому входу блока управления доступом, первый выход которого соединен с первым входом блока обмена данными, первый выход которого соединен с входом счетчика пакетов в буфере, выход которого подключен к первому входу накопителя информации, при этом вы- ход дешифратора длины пакета соедине с вторым входом блока обмена данными, отличающееся тем, что с целью повышения быстродействия при изменении структуры сети, введены оперативный запоминающий блок, дешифратор последовательности передачи пакетов, блок управления последовательностью передачи пакетов, дешифратор исправности канальных выхо дов, блок контроля исправности нап1 равлений связи, счетчик повторных передач, счетчик пакетов в сообщении, блок контроля задержки пакетов,

блок занятости каналов, блок выбора

«

очередности передачи пакетов и таи- мер, выход которого соединен с вторым входом блока обработки информации, с первым входом блока выбора

,

JQ1520

- 25 30 ,« н ,

SS

35

45

50

очередности передачи пакетов и с первым входом блока занятости каналов, первый выход которого соединен с вторым входом накопителя информации, второй выход которого соединен с вторым входом блока формирования команд управления, второй выход которого соединен с третьим входом накопителя информации, четвертый вход которого подключен к первому выходу блока выбора очередности передачи пакетов, второй выход которого соединен с третьим входом блока обмена данными, второй выход которого через дешифратор исправности канальных выходов соединен с первым входом блока контроля исправности направлений связи, второй вход которого подключен к выходу счетчика повторных передач, вход которого подключен к третьему выходу блока обмена данными, четвертый выход которого через счетчик пакетов в буфере соединен с пятым входом накопителя информации, шестой вход которого подключен к пятому выходу блока обмена данными, шестой выход которого соединен с вторым входом блока занятости каналов второй выход которого соединен с вторым входом блока управления доступом, второй выход которого соединен с первым входом блока управления последовательностью передачи пакетов, второй вход которого соединен с выходом дешифратора последовательности передачи пакетов, вход которого подключен к четвертому входу блока обмена данными, к первому выходу блока формирования команд управления и к входу оперативного запоминающего блока, выход которого соединен с пятым входом блока обмена данными и с третьим входом блока управления последовательностью передачи пакетов, четвертый вход которого подключен к второму входу блока обмена данными, седьмой выход которого соединен с пятым входом блока управления последовательностью передачи пакетов, выход которого соединен с шестым входом блока обмена данными, восьмой выход которого через блок контроля задержки пакетов соединен с вторым входом блока выбора очередности передачи пакетов, при этом выход блока контроля исправности направлений связи соединен с седь- .мым входом накопителя информации.

Фи.г.2

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в сетях передачи данных. Цель изобретения - повышение быстродействия при изменении структуры сети. С этой целью введены блок 1 выбора очередности передачи пакетов, блок 5 занятости каналов, блок 6 контроля задержки пакетов, счетчик 7 пакетов в сообщении, счетчик 9 повторных передач, таймер 11, блок 10 контроля направлений связи, дешифратор 13 исправности канальных выходов, блок 15 управления последовательностью передачи пакетов, дешифратор 18 последовательности передачи пакетов и оперативный запоминающий блок 19. Параметрами управления в устройстве являются: длина информационного пакета, метод доступа (свободный доступ к канальному ресурсу или временное деление), очередность и последовательность передачи пакетов, исправность направлений связи. Управление ведется по всем параметрам одновременно. 6 ил.

Фиг.э

1

1

фиг л

сриг. 5