Локальная волоконно-оптическая вычислительная сеть Советский патент 1992 года по МПК H04B10/12 

Изобретение относится к технике СЕЗЯЗИ и может быть применено при построении локальных вычислительных сетей, использующих в качестве среды распространения сигнала волоконные световоды.

Известна локальная волоконно-оптическая вычислительная сеть (Л ВО В С) со структурой типа Кольцо. В своем составе она содержит сетевые станции (СС), соединенные волоконно-оптическими линиями в однонаправленное кольцо (в кольцевом моноканале ЛВОВС информация передается от станции к станции в одном направлении). Такая ЛВОВС имеет низкую эффективность использования пропускной способности моноканала.

Известна сеть со структурой моноканала типа Пассивная звезда, которая принята за прототип. Данная локальная сеть содержит оптический разветвитель (OP), N сетевых станций, N передатчиков оптического сигнала (ПОС) и N оптических приемников (ОПМ), причем вход каждой СС через

Oi IM и волоконно-оптическую линию подключен к соответствующему выходу OP, a выход каждой СС соединен со входом соответствующего ПОС. Кроме того, гыход каждого ПОС подключен к соответствующему входу ОР через волоконно-оптическую линию.

В ЛВОВС реализован алгоритм множественного доступа с контролем наличия сигнала в моноканале и обнаружением конфликтов (столкновений) МДКН/ОК. С увеличением интенсивности потока кадров, вводимых в ЛВОВС, число конфликтов возрастает, что приводит к увеличению времени доставки информации, При высокой интенсивности поступающей нагрузки ресурс пропускной способности среды передачи используется неэффективно из-за лавинообразного возрастания конфликтов и, как следствие, необходимости повторной передачи конфликтовавших кадров. Кроме того, для надежной идентификации наличия конфликтов в ЛВОВС с алгоритмом

VJ

ел

00

со

Jb

МДКН/ОК необходимо, чтобы мощности сигналов конфликтующих станций в точке приема были примерно соизмеримы (при этом все конфликтующие кадры будут надежно искажены). Последнее не всегда обеспечивается вследствие различной удаленности СС от оптического разветвителя, а следовательно, и различного уровня затухания сигнала. Так, наличие близко расположенных к оптическому разветвителю СС может существенным образом ограничить максимально возможный размер ЛВОВС.

Основным недостатком ЛВОВС типа Пассивная звезда, функционирующей в соответствии с алгоритмом МДКН/ОК, является ограниченность применения прототипа областью малых и средних уровней загрузки моноканала, т.к. при росте интенсивности потоков кадров от сетевых станций реальная пропускная способность такой ЛВОВС из-за взаимно искажающих кадры конфликтов резко снижается, что ведет к соответствующему резкому возрастанию времени доставки информации с возможностью глубокой перегрузки и блокировки (коллапсированию) сети.

Целью изобретения является повышение эффективности использования пропускной способности моноканала типа Пассивная звезда.

Указанная цель достигается за счет исключения конфликтов кадров в моноканале, приводящих к их взаимному искажению.

С этой целью в ЛВОВС дополнительно введен блок коммутации (БК), выход которого подключен к соответствующему входу оптического разветвителя, а N входов через волоконно-оптические линии подключены к выходам соответствующих передатчиков оптического сигнала. БК содержит оптический коммутатор (ОПК), N направленных оптических ответвителей (НОО), N дополни- . тельных оптических приемников, N схем И, N триггеров, схему ИЛИ, счетчик и генератор импульсов, причем входами БК являются входы НОО, первые выходы которых соединены с соответствующими входами ОПК, а вторые выходы подключены через дополнительные ОПМ к первым входам соответствующих схем И, выходы которых соединены с первыми входами триггеров и со входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к установочному входу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к объединенным вторым входам триггеров, первые выходы которых соединены с соответствующими управляющими входами ОПК, вторые выходы триггеров соединены со входами схем И таким образом, что второй выход 1-го триггера подключен к соответствующим входам всех схем И, кроме 1-й схемы И, выход ОПК является выходом Б К.

На фиг.1 показана структурная схема ЛВОВС; на фиг.2 - схема БК.

ЛВОВС содержит оптический разветви- тель 1, N сетевых станций 2-1 - 2-n, N пере0 датчиков оптического сигнала 3-1 - З.п, N оптических приемников 4-1 - 4,п, блок коммутации 5. БК 5 содержит оптический коммутатор б, N направленных оптических ответвителей 7-1 - T-n, N дополнительных

5 оптических приемников 8-1 - 8-n, N схем И 9-1 -9-п, N триггеров 10-1 - 10-п, схему ИЛИ 11, счетчик 12, генератор импульсов 13.

ЛВОВС работает следующим образом. Например, сетевая станция 2 при наличии

0 готового кадра немедленно передает его в направлении Б К 5. Обнаружив наличие сигнала, БК 5 проключает на свой выход ту из входящих линий, сигнал по которой поступил раньше других, и удерживает проключе5 ние до тех пор, пока не прекратится передача информации поданной входящей волоконно-оптической линии. Остальные сигналы, поступающие в этот интервал времени на входы БК 5, блокируются. Таким

0 образом, в моноканал через ОР 1 в направлении всех СС бесконфликтным образом будет передан единственный кадр, передача которого началась раньше других, а другие кадры будут заблокированы в БК 5. Если в

5 процессе передачи кадра станция-отправитель обнаруживает несовпадение между передаваемой и принимаемой последовательностью, то выносится решение о занятости моноканала, и передача кадра

0 прерывается. При этом повторная передача прерванного кадра немедленно (без прослушивания моноканала) возобновляется с начала. Поскольку моменты начала передачи кадров сетевыми станциями ЛВОВС

5 не синхронизированы, то доступ к моноканалу СС получают в случайном порядке на конкурентной основе. При этом моноканал захватывает та из СС 2, сигнал которой появился первым на соответствующем вхо0 де БК 5 после окончания передачи предыдущего кадра. Последнее обеспечивает бесприоритетность станций в ЛВОВС, Станция, получившая доступ к моноканалу, успешно завершает передачу кадра, кото5 рый принимается всеми СС 2. При приеме каждая из станций осуществляет контроль правильности принимаемой информации и для кадров, принятых без ошибки, осуществляет процедуру селекции информации по адресу. Собственный кадр, принятый станцией-отпрапителем из моноканала, служит для нее автоматической квитанцией об успешной передаче информации.

Работа БК 5, обеспечивающего функционирование ЛВОВС в соответствии с рассмотренным выше алгоритмом, осуществляется следующим образом. В исходном состоянии на входах НОО 7 сигналы отсутствуют, от каждого из дополнительных ОПМ 8 на первые входы соответствующих схем И подается логический О. Тогда О с выходов схем И 9 поступает на первые входы соответствующих триггеров 10 и на входы схемы ИЛИ 11, нулевой сигнал с выхода которой не препятствует заполнению счет- чика 12 от импульсов, поступающих постоянно с выхода генератора импульсов 13. Импульсы переполнения с выхода счетчика 12 подаются на вторые входы триггеров 10 и подтверждают такое состояние их, когда на первых выходах устанавливается логический О, а на вторых выходах - 1. Таким образом, на всех входах (кроме первых) всех схем И 9 поддерживаются единичные сигналы, импульс на выходе любой из схем И 9 появится при подаче на ее первый вход первого же импульса, состояние ОПК 6 произвольное.

Сигнал, появившийся в виде импульсов оптического излучения на любом, например 1-ом, входе БК 5, пройдя через соответствующий НОО 7-1, вызовет появление импульса на выходе дополнительного ОПМ 8-1. Этот сигнал проходит через соответствующую схему И 9-1 и переводит соответствующий триггер 10-1 в состояние, когда на его выходе, соединенном с i-ым управляющим входом ОПК б, появится единичный сигнал. По этому сигналу ОПК 6 переходит в состояние, при котором i-ый оптический вход ОПК 6 соединен с его выходом. Одновременно сигнал с выхода схемы И 9-i проходит через схему ИЛИ 11 и вызывает обнуление счетчика 12. В результате на объединенные вторые входы триггеров 10 со счетчика 12 подается нулевой сигнал, который не препятствует изменению их состояния. Нулевой сигнал со второго выхода триггера 10-i поступает на соответствующий вход каждой из схем И, кроме i-й. Таким образом, исюш- чается возможность влияния сигналов на других входах Б К 5, кроме сигнал на 1-ом входе. В таком состоянии БК 5 будет нахо- дить.ся, пока не окончится передача по 1-й входящей линии. По окончании передачи на выходе схемы И 9-1 перестанут появляться импульсы, которые через схему ИЛИ 11 сбрасывали счетчик 12 в нулевое состояние. По заполнении счетчика 12 первый же импульс переполнения вернет триггер 10-1 в исходное состояние, весь БК 5 перейдет в исходное состояние. Длительность интервала времени между окончанием передачи по i-му входу и переходом БК 5 в исходное положение определяется емкостью счетчика 12 и частотой следования импульсов от генератора импульсов 13. При определении длительности этого интервала учитывается максимально допустимая последовательность нулей в последовательности передаваемых сигналов с тем. чтобы исключить возможное прерывание прохождения сигнала до окончания работы по 1-й линии, а с другой стороны - сократить непроизводительное занятие моноканала по окончании передачи.

Формула изобретения 1. Локальная волоконно-оптическая вычислительная сеть, содержащая оптический разветвитель, N сетевых станций, N передатчиков оптического сигнала и N оптических приемников, причем вход каждой сетевой станции через оптический приемник и волоконно-оптическую линию подключен к соответствующему выходу оптического разветвителя, а выход каждой сетевой станции соединен с входом соответствующего передатчика оптического сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности использования пропускной способности моноканала типа Пассивная звезда, введен блок коммутаций, выход которого подключен к соответствующему входу оптического разветвителя, а N входов через волоконно-оптические линии подключены к выходам соответствующих передатчиков оптического сигнала.

2. Вычислительная сеть по п. 1, о т л и - чающаяся тем, что блок коммутации содержит оптический коммутатор, N направленных оптических ответвите лей, N дополнительных оптических приемников, N схем И, N триггеров, схему ИЛИ, счетчик и генератор импульсов, причем входами блока коммутации являются входы направленных оптических ответоителей, первые выходы которых соединены с соответствующими входами оптического коммутатора, а вторые выходы подключены через дополнительные оптические приемники к первым входам соответствующих схем И, выходы которых соединены с первыми входами триггеров и с входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к усганопочному входу счетчика, счетный вход которого соединен q выходом генератора импульсов, а выход подключен к объединенным вторым входам триггеров, перв.че выходи которых

соединены с соответствующими управляющими входами оптического коммутатора, вторые выходы триггеров соединены с входами схем И так, что второй выход 1-го триггера подключен к соответствующим входам всех схем И, кроме i-й схемы И, выход оптического коммутатора является выходом блока коммутации,

Изобретение относится к технике связи и может быть применено при построении локальных вычислительных сетей, использу2 ющих в качестве среды распространения сигнала волоконные световоды. Целью изобретения является повышение эффективности использования пропускной способности моноканала типа Пассивная звезда за счет исключения конфликтов кад- рот в моноканале. Это обеспечивается тем, что дополнительно вводится блок коммутации, который содержит оптический коммутатор, N направленных оптических огветвителей, N дополнительных оптических приемников, N схем 14, N триггеров, схему ИЛИ, счетчик и генератор импульсов. 2 ил.

23

фиг.1

ь