RU2536659C1 - Способ передачи информации в реальном времени с использованием локальных сетей ограниченного размера на базе модификации протокола fc-ae-asm - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам передачи информации в виде пакетов. Технический результат заключается в обеспечении гарантированного времени доставки информации и повышении надежности. Определяют количество необходимых оконечных станций и коммутаторов с определением необходимой топологии связи между ними. Определяют количество и приоритеты виртуальных каналов и их топологии, накладываемых на физическую топологию сети, с относительно равномерным потоком сообщений по каждому виртуальному каналу. Интенсивность и равномерность передачи по каждому виртуальному каналу задают в терминах максимального размера сообщения, идущего по каналу, и длительности скользящего интервала времени, в течение которого допускается либо одно, либо два сообщения, с предвычислением времени доставки сообщений по различным виртуальным каналам, сформированным с возможностью удовлетворять заданным требованиям по своей величине. Конфигурируют сеть, сообщая узлам номенклатуру и характеристики затрагивающих их виртуальных каналов, а коммутаторам сообщая дополнительно таблицы маршрутизации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области средств передачи информации в виде пакетов и может быть использовано в различных областях науки и техники для передачи информационных сообщений между электронными устройствами различной степени интеллекта для обеспечения гарантированного времени доставки и повышенной надежности в условиях заблаговременно известного трафика.

Известен (RU, патент 2236092, 2004) способ передачи и приема мультимедийной информации между устройствами сетевого окончания и промежуточными узлами коммутации. Известный способ совместим с существующими сетями передачи информации в широком диапазоне скоростей, обеспечивает возможность передачи коротких сообщений с малыми накладными расходами и необходимое качество обслуживания трафика разных классов (QoS) и их автоматический контроль, а также обеспечивает уменьшение вероятности локальных перегрузок и джиттера (вариации задержки передачи) за счет осуществления мультиплексирования в пределах ограниченного временного интервала и уменьшение накладных расходов путем минимизации длины заголовков.

При реализации способа принимают и запоминают блоки данных каналов, затем сортируют принимаемые блоки данных каналов в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной длины, предназначенные для передачи по одному и тому же направлению передачи, в поток данных, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных постоянной длины одного направления и рассортировывают блоки данных постоянной длины в соответствии с заданными направлениями передачи. Кроме того, в устройстве сетевого окончания и каждом узле коммутации группируют блоки данных постоянной длины для передачи по одному направлению с общим заголовком, размещаемым перед ними, и, располагая блоки данных постоянной длины с общим заголовком в циклах одинаковой длительности, а в оставшихся после размещения блоков данных постоянной длины временных интервалах цикла группируют блоки данных переменной длины с заголовками, перед каждым блоком данных переменной длины для передачи по одному и тому же направлению передачи, предварительно осуществляют маршрутизацию блоков данных переменной длины, при этом, если объем информации в цикле превышает его длительность, осуществляют отбор блоков данных, соответствующих определенным установленным соединениям по классам обслуживания в зависимости от требований по доставке блоков данных, предъявляемых к сети, при этом общий заголовок в каждом цикле содержит информацию о числе установленных соединений и о наличии или отсутствии блока данных определенного класса обслуживания в данном цикле, заголовки перед каждым блоком данных переменной длины содержат информацию об адресе получателя или установленном соединении, группировку и разгруппировку принятых блоков данных в устройствах сетевого окончания и в узлах коммутации осуществляют в соответствии с заданной информацией о направлениях передачи различных блоков данных и требуемых классах обслуживания для их передачи, а рассортировку принимаемых потоков данных осуществляют путем выделения из циклов блоков данных постоянной длины и блоков данных переменной длины, принадлежащих каждому соединению каждого класса обслуживания.

Как видно из сущности известного способа, используемый в нем интервал мультиплексирования выбирают кратным некоторому интервалу фиксированной длительности, который в определенном смысле эквивалентен интервалу мультиплексирования (циклу) при способе коммутации каналов. Этот способ ориентирован на передачу мультимедийной информации, т.е. передаваемой с более или менее одинаковой частотой по глобальным сетям, и как таковой предназначен только для поддержания небольших значений джиттера (вариации задержки) и не обеспечивает возможности гарантированно ограничить собственно время доставки сообщений, передаваемых с разной частотой.

Известен (RU, патент 2294601, 2007) способ статистического мультиплексирования при передаче информации между устройствами сетевого окончания и узлами коммутации. При реализации способа при передаче от устройств сетевого окончания к узлу коммутации или от одного узла коммутации к другому узлу коммутации принимают и запоминают блоки данных каналов, сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной и/или блоки данных переменной длины, которые размещают в интервалах мультиплексирования с заголовком-идентификатором блоков данных и содержащим информацию для их последующей маршрутизации и/или коммутации, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме в устройствах сетевого окончания и на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных, принятые из канала связи, в соответствии с заданными направлениями передачи. При этом сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи и приоритетами для разного вида трафика, отсортированные блоки данных в зависимости от наличия свободных интервалов мультиплексирования накапливают в буфере передачи и в буфере трафика для формирования очереди для передачи блоков данных, блоки данных, накопленные в буфере трафика, анализируют, по результатам анализа накопленных блоков данных осуществляют вычисление и формирование интервалов мультиплексирования переменной длительности, группируют накопленные блоки данных в сформированные интервалы мультиплексирования переменной длительности и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, при этом интервалы мультиплексирования переменной длительности формируют таким образом, чтобы средняя длительность интервала мультиплексирования, называемая базовой длиной интервала мультиплексирования, сохранялась постоянной, причем длительность базового интервала мультиплексирования выбирают не менее времени передачи блока данных максимальной длительности.

Недостатком известного способа следует признать именно статистический подход к решению задачи, что противоречит детерминистским требованиям гарантированного времени доставки.

В ходе проведения патентно-информационного поиска не выявлен источник информации, который мог бы быть использован в качестве ближайшего аналога разработанного способа.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в приближении идеологии базового профиля протокола FC-AE-ASM к идеологии протокола AFDX.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в гарантированном времени доставки сообщений и обеспечении надежности за счет двойного резервирования каналов, а именно за счет удвоения числа коммутаторов и физических линий связи и синхронизации при приеме на оконечных станциях дубликатов сообщений, приходящих по дублирующим физическим каналам.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ передачи информации в реальном времени с использованием локальных сетей ограниченного размера на базе модификации протокола FC-AE-ASM. Разработанный способ основан на проектировании локальной сети под конкретную прикладную задачу/объект и включает в себя следующие операции:

- на этапе проектирования:

- определение количества необходимых оконечных станций и коммутаторов с определением необходимой топологии связи между ними в классе ациклических графов;

- введение, по сравнению с базовым протоколом, понятия виртуального канала - последовательности FC-AE-ASM сообщений, специальным образом идентифицируемой на источнике/приемниках и внутри каждого сообщения, причем сообщения циклическим образом нумеруют и номер помещают в тело сообщения. Сообщения виртуального канала передают по статическому маршруту и имеют единственный источник - оконечную станцию и один или несколько (режим multicast-рассылки) приемников - оконечных станций. Каждому виртуальному каналу приписывают значение приоритета (например, от 0 до 9). В соответствии с правилами Fibre Channel высшим приоритетом считается 9-й;

- заблаговременное определение количества и приоритетов виртуальных каналов и их топологии, накладываемых на физическую топологию сети, на основе использования предположительно равномерных потоков сообщений по каждому виртуальному каналу, причем интенсивность и равномерность передачи по каждому виртуальному каналу задают в терминах максимального размера сообщения, идущего по каналу, и допускаемого сгущения потока, т.е. длительности скользящего интервала времени (называемой базовым интервалом времени), своего для каждого виртуального канала, в течение которого допускается либо одно (вариант I), либо два сообщения (вариант II). Вариант I предъявляет повышенные требования к равномерности потока, вариант II предъявляет пониженные требования к равномерности потока, приводящие к завышенным требованиям по резервируемой интенсивности;

- вычисление по алгоритму обеспечиваемого времени доставки сообщений по различным виртуальным каналам и сравнение его с требованиями по этим параметрам. При неудовлетворении требований должен происходить либо пересмотр проектируемой сети, либо понижение требований;

- на этапе применения на всей сети:

- прошивка в постоянной памяти всех узлов сети одной или нескольких конфигураций виртуальных каналов. Определение конфигурации дано несколько ниже;

- предшествующее штатной работе конфигурирование сети, т.е. рассылка извещений всем узлам сети о действующей конфигурации;

- на этапе применения на оконечной станции-источнике:

- выравнивание по времени (или сглаживание) исходящих потоков, т.е. их приведение к требуемому равномерному виду (см. выше). Сглаживание осуществляется специальным подустройством контроллера оконечной станции - регулятором - и состоит в задержке предоставления сгенерированного оконечной станцией сообщения планировщику - другому подустройству контроллера оконечной станции, осуществляющему арбитрацию сообщений от различных виртуальных каналов. Регулирование осуществляют для обоих типов трафика (I и II - см. выше) на основе общего алгоритма, использующего понятие кредита. Величина кредита - это количество сообщений, который регулятор имеет право предоставить в данный момент планировщику. В момент предоставления кредит декрементируется на единицу и вновь инкрементируется по истечении базового интервала времени с момента предоставления этого сообщения планировщику;

- планирование отправки сообщения, состоящее в арбитраже между конкурирующими виртуальными каналами, у которых есть сообщения, подготовленные соответствующими регуляторами к отправке, для помещения выбранного сообщения в передатчик. Осуществляется планировщиком на основе приоритетов виртуальных каналов, а для одноприоритетных каналов - в очередности времени предоставления сообщения планировщику соответствующим регулятором. Число очередей, обслуживаемых планировщиком, равно числу исходящих виртуальных каналов;

- на этапе применения на коммутаторе:

- на входном порту коммутатора сообщения подвергают контролю по целостности, принадлежности к числу сконфигурированных каналов, а также по соблюдению зарезервированной за виртуальным каналом интенсивности. При обнаружении ошибки или нарушении квоты интенсивности в случае неисправности подключенного к входному порту узла осуществляют прореживание потока. Подробнее алгоритм прореживания по нарушению квоты интенсивности будет охарактеризован ниже;

- маршрутизация сообщения на выходной порт (или выходные порты в случае наличия нескольких приемников у виртуального канала). Маршрутизация состоит в перемещении сообщения в одну из очередей к выходному порту. Число очередей к одному выходному порту определяется максимальным числом приоритетов (например, 10) количеством входных портов;

- планирование отправки сообщения, состоящего в арбитраже между конкурирующими сообщениями, пришедшими с входных портов коммутатора. Осуществляется планировщиком на основе приоритета виртуального канала, а при совпадающем приоритете - по времени поступления в коммутатор. Отличие от планировщика оконечной станции состоит в числе и характере обслуживаемых очередей - если на оконечной станции это очереди виртуальных каналов, то в коммутаторе это очереди от различных входных портов с одинаковыми приоритетами;

- на этапе применения на оконечной станции-приемнике:

- по каждому виртуальному каналу происходит синхронизация экземпляров сообщений, приходящих с двух дублирующих входных физических каналов с принятием первого корректного сообщения из пары дубликатов и отбрасыванием второго;

- помещение полученного сообщения в приемную очередь соответствующего виртуального канала, или вместо приемной очереди в т.н. S-порт, где вновь пришедшее сообщение замещает предыдущее, пришедшее по данному виртуальному каналу.

В уточнение описанного механизма следует добавить, что

помимо сообщений, идущих по виртуальным каналам, или, как их удобно называть, регулярных сообщений, по сети могут распространяться нерегулярные сообщения - команды смены конфигурации, сообщения службы времени и т.д.

Конфигурацией называется статический набор виртуальных каналов со статическими же параметрами. Каждый виртуальный канал задан своими характеристиками: максимальный размер сообщения, тип допускаемого сгущения потока (А или В), базовый интервал времени, и, кроме того, перечнем последовательно проходимых узлов. В постоянной памяти каждого узла сети прошивается список проходящих через него виртуальных каналов с их характеристиками. Вместо того чтобы помещать туда же перечни проходимых узлов, в постоянную память коммутаторов прошиваются таблицы маршрутизации.

В случае отказа какого-то элемента сети или необходимости для сети функционировать в каком-то ином режиме, может оказаться целесообразным использование другой или других конфигураций. Компоненты всех предусмотренных конфигурациях заблаговременно прошиваются в постоянной памяти всех элементов сети. Каждой из них присвоен идентификатор конфигурации.

Предусмотрена выделенная конфигурация по умолчанию, с 0-м идентификатором, предусматривающая отсутствие в сети каких-либо виртуальных каналов.

В штатном режиме работы сети в каждый данный момент все оконечные станции и коммутаторы должны поддерживать некоторую согласованную конфигурацию, т.е. конфигурацию из числа предусмотренных с некоторым конкретным идентификатором. Такая конфигурация называется текущей конфигурацией. Переход с одной предусмотренной конфигурации на другую выполняется широковещательной рассылкой контроллером конфигурации соответствующей команды с указанием идентификатора конфигурации, понимаемого глобально всеми элементами сети.

Предусмотрены 2 режима работы элементов сети FC-AE-ASM-RT - штатный и технологический. Переключение между ними производится внешним образом: переключатель на индивидуальном устройстве, специальный внешний сигнал и т.д. Отличие технологического режима от штатного состоит в том, что при технологическом режиме возможны считывание/запись (прошивка) конфигурационных таблиц на данном элементе, а в штатном - нет. Штатный режим имеет холостой подрежим - игнорирование отсылки и приема регулярных кадров до получения извещения/команды о текущей конфигурации, отличной от конфигурации по умолчанию.

В сети должен быть назначен контроллер конфигурации - внешняя оконечная станция, которая выдает команду на активизацию конфигурации при работе в штатном режиме. В технологическом режиме в функции контроллера конфигурации входит запись конфигурационных таблиц на узлы сети.

Поскольку адреса узлам сети присваиваются несетевым способом, процедура конфигурирования может выполняться двояким образом:

- Путем рассылки широковещательных сообщений конфигурирования, когда узел, которому таблица предназначена, команду конфигурирования воспринимает как свою по указанию в телесообщения (а не в FC-заголовке).

- Итеративным путем: сначала конфигурируют ближайший узел, активизируя его (эта частная конфигурация), потом, поочередно, все узлы, связанные с этим ближайшим, и т.д.

Устройство передающей части внешней оконечной станции, обеспечивающее реализацию способа, представлено на Фиг.1. При этом использовано обозначение БУЗ (блок управления заданием).

На Фиг.1 показаны только виртуальные каналы, т.е. очереди регулярных сообщений. Нерегулярные сообщения помещают сразу в FIFO, соответствующее его приоритету, минуя регулятор.

Двухуровневая структура очередей виртуальных каналов обусловлена необходимостью регулирования равномерности потоков. В функции регулятора для виртуального канала входит выдерживание минимального промежутка между моментами предоставления сообщений планировщику и помимо того фильтрация сообщений (по корректности заголовков, соответствию адреса назначения и приоритета номеру виртуального канала, соблюдению максимального размера сообщения). Величина минимального промежутка задается конфигурацией.

На некоторых внешних оконечных станциях может присутствовать сервер синхронизации часов сети, один из которых должен быть активизирован. Каждый кадр отсылается одновременно по двум резервированным сетям A и B.

Устройство приемной части внешней оконечной станции для реализации разработанного способа приведено на Фиг.2. Помимо очевидных блоков приема и проверки целостности кадров в приемной части имеется блок «исключение кадров-дубликатов», посылаемых по различным сетям в целях поддержания целостности потоков. Исключение дубликатов осуществляется на основе сравнения номеров кадра, содержащихся в модифицированном ASM-заголовке. Кадры нумеруются отсылающей станцией:

- для регулярных кадров - индивидуально для каждого виртуального канала;

- для нерегулярных кадров - индивидуально для каждой пары (Message ID, адрес назначения).

Сохраняется копия кадра, пришедшего первой из двух копий по разным сетям. Вторая копия (если таковая не будет потеряна по дороге) исключается.

Внутренняя структура коммутатора для реализации способа протокола FC-AE-ASM-RT представлена на Фиг.3 и Фиг.4, причем на Фиг.3 показано в деталях устройство входных и выходных портов и их связь между собой, а на Фиг.4 - внутренняя оконечная станция коммутатора, используемая для управления коммутатором и снятия статистики трафика.

Приемником входного порта кадр полностью принимается в буфер, после чего фильтруется, т.е. оценивается на предмет целостности и прочих формальных свойств, и на основании этой оценки кадр принимается для дальнейшей обработки или отвергается. В зависимости от того, является ли кадр регулярным, т.е. принадлежит ли основной массе кадров, используемых в штатной работе, кадр направляется на контроль интенсивности (гладкости) потока по виртуальному каналу в прореживатель или, в противном случае, непосредственно в маршрутизатор. В прореживателе кадр может подвергнуться уничтожению, если в его лице поток, которому он принадлежит, пытается задействовать слишком большую долю пропускной способности тракта в нарушение выделенной ему доли согласно конфигурации. В маршрутизатор, таким образом, кадр поступает либо от фильтра, либо от прореживателя. Маршрутизация осуществляется согласно FC-адресам назначения кадра и таблицам маршрутизации, записанным во внутреннюю память коммутатора при конфигурации - номер виртуального канала при маршрутизации роли не играет. В силу этого число виртуальных каналов с несколькими адресами назначения (multicast-адресация) подчиняется ограничению в 256 каналов. Маршрутизатор помещает принятый им кадр в очередь (или очереди, в случае multicast-адреса назначения, содержащегося в заголовке кадра), соответствующую его приоритету, к выходному(ым) порту(ам). Точнее, в очереди помещается ссылки на тело кадра, лежащего во внутренней буферной памяти коммутатора. После помещения кадра в очередь к выходному порту, он поступает в распоряжение к планировщику порта. Кроме того, нерегулярный кадр может быть помещен в одну из двух очередей к внутренней оконечной станции коммутатора.

Для реализации при штатной работе (управления выбором конфигурации, синхронизации часов коммутатора, считывания статистики работы коммутатора) и при технологической (считывания предусмотренных конфигураций по FC-сети, записи предусматриваемых конфигураций по FC-сети) необходимо наличие в коммутаторе внутренней оконечной станции, с которой мог бы общаться внешний клиент.

Операция резервирования полосы пропускания для виртуального канала представляет собой комбинацию трех действий:

- Заблаговременный расчет интенсивностей виртуальных каналов и гарантий для задержек доставки сообщений из конца в конец, на этапе чего решается вопрос, способен ли заданный набор виртуальных каналов удовлетворить требованиям по задержкам. На основе расчета формируется набор параметров конфигурации для каждого узла сети. Может быть произведен расчет нескольких конфигураций (например, для подсетей на случай отказа нескольких узлов). В этой операции используется описание сети, но собственно сеть в ней не участвует;

- Регулирование потока виртуального канала. При штатной работе по каждому сконфигурированному виртуальному каналу v, на передатчике оконечной станции аппаратно должны контролироваться размер сообщений $$s_{\max }^i$$

, передаваемых прикладным ПО на отправку, и выдерживаться минимальное время $$T_{\min }^i$$

перед постановкой сообщения в очередь к аппаратному планировщику;

- Прореживание потока. На входных портах коммутаторов в целях предотвращения «нарушения контракта» по интенсивности и равномерности потока виртуального канала по допустимому потоку какой-либо оконечной станцией осуществляется прореживание потока по каждому виртуальному каналу в соответствии с алгоритмом маркерного ведра.

Как уже упоминалось, программное обеспечение на оконечной станции должно предоставлять сообщение для передачи аппаратуре целиком, т.е. сразу всю очередь кадров, составляющих это сообщение (например, путем передачи указателя на уже сформированную очередь). Аппаратура должна проверять по конфигурационной таблице соответствие идентификатора виртуального канала v, (значения поля Message ID в FC-AE-ASM-заголовке) адресу назначения D_ID, соответствие приоритета, указанного в сообщении, приоритету его виртуального канала, содержащемуся в таблице конфигурации, и непревышение размера сообщения максимально допустимого значения $$s_{\max }^i$$

. Для данного виртуального канала ν_i.

В случае успешной проверки аппаратура должна предоставлять проверенное сообщение в очередь, доступную планировщику, не ранее чем через время $$T_{\min }^i$$

после того, как туда было помещено предыдущее сообщение данного виртуального канала ν_i (для чего при постановке в очередь должен запоминаться момент этой операции для данного виртуального канала). Контроль времени $$T_{\min }^i$$

допуска в очередь, доступную планировщику, может осуществляться отдельным устройством (регулятором), а может составлять часть функций планировщика.

Фильтрация кадров в коммутаторе осуществляется по-разному для регулярных и нерегулярных кадров, поэтому, прежде всего, устанавливается, является ли анализируемый кадр регулярным или нерегулярным.

Признаком регулярного кадра является одновременное выполнение двух условий:

- значение поля TYPE (биты 31-24 2-го слова FC-заголовка) равно 0×49 (т.е. признак ASM-профиля);

- значение бита 16 0-го слова ASM-заголовка равно 0.

Фильтрация кадров в коммутаторе осуществляется индивидуально по каждому виртуальному каналу.

Для регулярного кадра проверяется:

- целостность кадра (наличие и корректность SOF, EOF, совпадение CRC),

- присутствие номера виртуального канала кадра (т.е. значения поля Message ID - биты 16-0 слова 0 ASM-заголовка) в конфигурационной таблице,

- для виртуального канала соответствие адреса назначения, содержащегося в поле D_ID FC-заголовка кадра, значению в конфигурационной таблице адреса назначения для того же номера виртуального канала,

- соответствие приоритета в конфигурационной таблице для данного виртуального канала общему значению полей Priority в ASM-заголовке и CS_CTL/Priority в FC-заголовке, при установленном бите 17 (CS_CTL/Priority Enable) в поле F_CTL (биты 23-0 во 2-м слове FC-заголовка),

- непревышение нетто-размера сообщения из поля Message Payload Length в FC-AE-ASM-заголовке значения, указанного в конфигурационной таблице.

В случае нарушения какого-либо из условий проверки кадр никуда не маршрутизуется и безвозвратно удаляется, а соответствующий счетчик статистики инкрементируется.

Нерегулярный кадр может быть одной из двух категорий -

(i) ELS-командой (Extended Link Service, согласно термингологии Fibre Channel) управления синхронизацией и

(ii) ASM-кадром управления конфигурацией, статистикой, синхронизацией.

(iii) Для нерегулярных кадров осуществляется проверка соответствия форматам, приведенным в указанных разделах.

Кроме того, проверяется, разрешение приема команды CSU под данному порту.

Кадры, не подпадающие под приведенную классификацию, никуда не маршрутизуются и безвозвратно удаляются, а соответствующий счетчик статистики инкрементируется.

Прореживание кадров выполняется после проверки корректности кадра. Для неформального понимания дальнейшего следует представлять, что маркер - это в некотором смысле «право на передачу одного слова», но, конечно, слово в одиночку не передается, и поэтому, чтобы получить право на передачу кадра, надо, чтобы накопилось маркеров по числу слов в кадре.

Для каждого виртуального канала i поддерживаются:

- регистр Mⁱ текущего объема маркерного ведра, который инициализируется в момент конфигурации значением $$M_0^i$$

поля объема маркерного ведра конфигурационной таблицы;

- регистр tⁱ времени получения последнего кадра.

При получении кадра происходит обновление их значений:

$$M^i=\min (M_0^i,M^i+((t-t^i)*Rat{e}^i)/1024)$$

tⁱ=t

Здесь t - значение счетчика текущего времени, общего для всего коммутатора, измеряемого в единицах времени передачи одного слова по каналу с пропускной способностью 4*1.0625 Гб/сек. Величина этой единицы составляет (40 бит/4*1.0625 Гб/сек) ~ 9.412 нс. Масштабирование на величину 1024 в формуле для Mⁱ используется, чтобы избежать применения чисел с плавающей точкой.

Для управления конфигурацией сети первоначально осуществляют установку адресов и режимов. Адрес зашивается в каждый узел внешними (несетевыми) средствами. Кроме того, в каждый коммутатор зашивается признак принадлежности к конкретной резервированной сети - сети А или сети В, который используется при формировании поля Flags в ASM-заголовке кадров, формируемых на внутренних оконечных станциях коммутаторов.

Различные конфигурации, которые могут использоваться для данного экземпляра сети, хранятся в постоянной памяти, вообще говоря, всех узлов сети в той части, которая касается соответствующего узла. Управление конфигурацией предусматривает выполнение следующих операций:

- Запись параметров конфигурации в постоянную память всех узлов сети. В этой операции сеть участвует; рассылка параметров конфигурации осуществляется одной из оконечных станций (ES) FC-AE-ASM-сообщениями специального формата документа. Эта технологическая операция осуществляется до начала штатного использования экземпляра сети.

- Широковещательная рассылка управляющей оконечной станцией сообщения-сигнала всем узлам об активизации конфигурации с конкретным идентификатором через время Δt. Каждый узел самостоятельно принимает решение о необходимости дополнительных действий по переконфигурации (например, неинтеллектуальные оконечные станции могут вообще игнорировать это сообщение). Эта операция выполняется в процессе штатного использования сети при необходимости переконфигурации (например, при отказе каких-то узлов или при необходимости перейти на какой-либо другой режим).

Основными особенностями разработанного способа следует признать:

- частичный отказ от идеологии индивидуальных сообщений в пользу понятия однонаправленного виртуального канала;

- возможность отсылки сообщений по виртуальным каналам на группу адресов (т.н. multicast);

- резервированием полосы пропускания для каждого из виртуальных каналов, что обеспечивается:

- ограничением размеров сообщений по сравнению с базовым протоколом;

- регулированием интенсивности отсылки на оконечной станции по каждому виртуальному каналу индивидуально на основе понятия кредита (в двух вариантах - для максимальных значений кредита 1 и 2);

- предохранительным прореживанием входного потока по виртуальному каналу на входных портах коммутаторов по каждому виртуальному каналу индивидуально;

- использование статических таблиц конфигурации в коммутаторах и оконечных станциях с возможностью переконфигурации;

- использование полного горячего резервирования каналов и двойного комплекта коммутаторов;

- контроль целостности не только индивидуальных сообщений, но и потоков по каждому виртуальному каналу индивидуально;

- обеспечение синхронизации часов на всех узлах сети с высокой точностью;

- резервирование серверов синхронизации часов и переход на резервный сервер без потери точности, превышающей заданные ограничения.

Claims (3)

1. Способ передачи информации в реальном времени с использованием локальных сетей ограниченного размера на базе модификации протокола FC-AE-ASM, характеризующийся предварительным определением количества необходимых оконечных станций и коммутаторов с определением необходимой топологии связи между ними в классе ациклических графов, с заблаговременным определением количества и приоритетов виртуальных каналов и их топологии, накладываемых на физическую топологию сети, с относительно равномерным потоком сообщений по каждому виртуальному каналу, причем интенсивность и равномерность передачи по каждому виртуальному каналу задают в терминах максимального размера сообщения, идущего по каналу, и длительности скользящего интервала времени, в течение которого допускается либо одно, что соответствует минимальному интервалу времени между сообщениями, либо два сообщения, с предвычислением времени доставки сообщений по различным виртуальным каналам, сформированным с возможностью удовлетворять заданным требованиям по своей величине, конфигурируют сеть, сообщая узлам номенклатуру и характеристики затрагивающих их виртуальных каналов, а коммутаторам дополнительно таблицы маршрутизации, при штатном функционировании сети на оконечных станциях исходящие по каждому виртуальному каналу сообщения выравнивают по времени предоставления устройству планировщика оконечной станции индивидуальным регулятором виртуального канала, задерживающим отдельные сообщения для выполнения требования минимального интервала между сообщениями, после чего сообщения, передаваемые регулятором, помещаются планировщиком в передатчик оконечной станции в очередности, определяемой приоритетом виртуального канала, а для одноприоритетных виртуальных каналов в очередности времени предоставления сообщения соответствующим регулятором, при этом сообщения, получаемые каждым входным портом коммутатора по каждому виртуальному каналу, прореживают в случае, если по причине неисправности оконечная станция превысит выделенную виртуальному каналу квоту по интенсивности потока сообщений, далее с входного порта коммутатора сообщения поступают в распоряжение планировщика выходного порта коммутатора, на который это сообщение маршрутизировано, при этом алгоритм работы планировщика выходного порта отличается от алгоритма работы планировщика оконечной станции тем, что вместо очередей сообщений виртуальных каналов используют очереди сообщений от входных портов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения надежности передачи информации используют физическое удвоение числа коммутаторов и линий связи и синхронизацию при приеме на оконечных станциях дубликатов сообщений, приходящих по дублирующим физическим каналам за счет нумерации сообщений индивидуально на каждом виртуальном канале.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оконечных станций используют источники/потребители информации, представляющие собой устройства разной степени интеллекта - от датчиков и простейших исполнительных устройств до полноценных компьютеров.

Images