RU2744517C1 - Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network - Google Patents
Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744517C1 RU2744517C1 RU2020112647A RU2020112647A RU2744517C1 RU 2744517 C1 RU2744517 C1 RU 2744517C1 RU 2020112647 A RU2020112647 A RU 2020112647A RU 2020112647 A RU2020112647 A RU 2020112647A RU 2744517 C1 RU2744517 C1 RU 2744517C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- module
- information
- transceiver
- onboard
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0227—Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
- H04J14/0241—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths
- H04J14/0242—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON
- H04J14/0249—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON for upstream transmission, e.g. ONU-to-OLT or ONU-to-ONU
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0278—WDM optical network architectures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи информации в виде пакетов без коммутации каналов с организацией между оконечными системами распределённой памяти, возможностью проведения динамической реконфигурации 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 динамически изменяющегося трафика в особо ответственных системах управления, работающих в режиме реального времени. В частности, предлагаемое изобретение может быть использовано на борту летательного аппарата, морских кораблей, космических систем, а также любых наземных технологических объектов реального времени.The invention relates to the field of information transfer in the form of packets without channel switching with the organization of distributed memory between terminal systems, the ability to carry out dynamic reconfiguration and can be used in various fields of science and technology to transfer information messages between electronic devices of varying degrees of intelligence to ensure guaranteed delivery time and increased reliability in conditions of dynamically changing traffic in highly critical control systems operating in real time. In particular, the proposed invention can be used on board an aircraft, ships, space systems, as well as any real-time ground technological objects.
Из уровня техники известен аналог (прототип) - Система передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотнённой бортовой сети реального времени (патент РФ № 2694137, дата публикации 09.07.2019), которая содержит по меньшей мере два вычислительных модуля, в которых функционируют программные приложения, оптическую линию связи, оптический мультиплексор и оптический демультиплексор, спектральный сетевой оконечник, содержащий передающий и принимающий оптические модули.An analogue (prototype) is known from the prior art - a real-time information transmission system based on an all-optical spectral-densified onboard real-time network (RF patent No. 2694137, publication date 07/09/2019), which contains at least two computing modules, in which operating software applications, an optical communication line, an optical multiplexer and an optical demultiplexer, a spectral network terminal containing transmitting and receiving optical modules.
Недостатком указанной системы является наличие только одного уровня обмена информации в сети, что приводит уменьшению надежности информационного обмена между бортовыми системами.The disadvantage of this system is the presence of only one level of information exchange in the network, which leads to a decrease in the reliability of information exchange between onboard systems.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надёжности обмена информации между бортовыми системами в режиме реального времени с гарантированной доставкой сообщений.The technical result of the proposed invention is to improve the reliability of information exchange between onboard systems in real time with guaranteed message delivery.
1. Указанный технический результат достигается за счет того, что система передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотнённой бортовой сети содержит по меньшей мере два вычислительных модуля, в которых функционируют программные приложения, оптическую линию связи, спектральный сетевой мультиплексор, состоящий из оптических усилителей, сетевого оптического мультиплексора, оптических разветвителей, спектральный сетевой оконечник, содержащий передающий и принимающий оптические модули и отличается тем, что в спектральный сетевой оконечник дополнительно включен приемопередающий оптический модуль, который содержит оптические передатчики, оптический сплиттер, оптический демультиплексор, модуль OADM, оптические приемники общей информации вычислительных модулей, оптические приемники собственной информации вычислительного модуля и приёмопередающий контроллер, в котором организована выходная область памяти, при этом приёмопередающий контроллер соединен с оптическими приемниками общей информации вычислительных модулей, которые связаны с оптическим сплиттером через оптический демультиплексор приёмопередающего модуля, а также приёмопередающий контроллер соединен с модулем OADM через оптические приемники собственной информации вычислительного модуля и оптические передатчики приемопередающего модуля.1. The specified technical result is achieved due to the fact that the real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network contains at least two computing modules in which software applications operate, an optical communication line, a spectral network multiplexer consisting of optical amplifiers, a network optical multiplexer, optical splitters, a spectral network terminator containing transmitting and receiving optical modules and is characterized in that a transceiver optical module is additionally included in the spectral network terminal, which contains optical transmitters, an optical splitter, an optical demultiplexer, an OADM module, optical receivers of the general information of the computing modules, optical receivers of the computational module's own information and the transceiver controller, in which the output memory area is organized, while the transceiver controller is connected to the optical the general information receivers of the computational modules, which are connected to the optical splitter through the optical demultiplexer of the transceiver module, and also the transceiver controller is connected to the OADM module through the optical receivers of the computational module's own information and the optical transmitters of the transceiver module.
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1 - Структурная схема системы передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотнённой бортовой сети реального времени.FIG. 1 - Block diagram of a real-time information transmission system based on an all-optical spectrum-dense onboard real-time network.
На фиг. 1 представлены: FIG. 1 shows:
1 - бортовые системы, входящие в комплекс бортового оборудования (КБО);1 - onboard systems included in the onboard equipment complex (OBE);
2 - вычислительные модули бортовых систем (количество определяется структурой бортового комплекса), в рамках которого функционируют программные приложения;2 - computing modules of on-board systems (the number is determined by the structure of the on-board complex), within which software applications operate;
3 - спектральные сетевые оконечники;3 - spectral network terminals;
4 - датчики, представляющие множество элементов бортового комплекса, реализующие отдельные функциональные задачи по управлению или/и контролю за самолетными системами, в отличии от бортовых систем имеет только одну оптическую длину волны λД для связи с другими бортовыми системами или датчиками;4 - sensors representing many elements of the on-board complex that implement individual functional tasks for the control and / or monitoring of aircraft systems, unlike on-board systems, they have only one optical wavelength λ D for communication with other on-board systems or sensors;
5 - спектральный сетевой мультиплексор, формирующий общий информационный оптический спектрально-уплотнённый поток данных λO из множества отдельных частных информационный оптический спектрально-уплотнённый потоков данных, сформированных каждой бортовой системой.5 - a spectral network multiplexer that forms a common information optical wavelength-division multiplexed data stream λ O from a plurality of individual private information optical wavelength-division multiplexed data streams generated by each onboard system.
Фиг. 2 - Структурная схема спектрального сетевого оконечника.FIG. 2 - Block diagram of a spectral network terminal.
На фиг. 2 представлены:FIG. 2 presents:
6 - приемопередающий оптический модуль;6 - transceiver optical module;
7 - принимающий оптический модуль;7 - receiving optical module;
8 - передающий оптический модуль;8 - transmitting optical module;
9 – приемопередающий контроллер; 9 - transceiver controller;
10.1 – оптический приемник общей информации вычислительных модулей;10.1 - optical receiver of general information of computing modules;
10.2 – оптический приемник собственной информации вычислительного модуля;10.2 - optical receiver of the computational module's own information;
10.3 – оптический приемник принимающего оптического модуля;10.3 - optical receiver of the receiving optical module;
11.1 – оптический передатчик приемопередающего модуля;11.1 - optical transmitter of the transceiver module;
11.2 – оптический передатчик передающего оптического модуля;11.2 - optical transmitter of the transmitting optical module;
12 – оптический демультиплексор.12 - optical demultiplexer.
13 – оптический сплиттер;13 - optical splitter;
14 – модуль OADM;14 - OADM module;
15 – принимающий контроллер;15 - receiving controller;
16 – передающий контроллер;16 - transmitting controller;
17 – оптический мультиплексор.17 - optical multiplexer.
Фиг. 3 - Структурная схема варианта реализации спектрального сетевого мультиплексора.FIG. 3 - Block diagram of an embodiment of a spectral network multiplexer.
На фиг. 3 представлены:FIG. 3 shows:
18 - оптический усилитель;18 - optical amplifier;
19 - входной оптический объединитель сплиттер;19 - input optical combiner splitter;
20 - выходной оптический разветвитель (сплиттер).20 - output optical splitter (splitter).
При проектировании организации системы передачи информации в реальном времени для летательного аппарата необходимо заранее сформировать перечень всех бортовых систем 1 и датчиков 4 комплекса бортового оборудования (КБО), участвующих в обменных операциях и подключаемых к системе передачи информации в режиме реального времени.When designing the organization of a real-time information transmission system for an aircraft, it is necessary to pre-form a list of all on-
Далее формируют перечень программных приложений, функционирующих в каждом из вычислительных модулей 2 бортовых систем из состава КБО и в датчиках 4, участвующих в обмене информации, с разделением их на две группы: первая группа включает общее количество программных приложений передающих информацию l out , вторая группа включает общее количество программных приложений, принимающих информацию l inp (в общем случае l inp ≤ l out ).Next, a list of software applications operating in each of the
После формируют общий перечень программных приложений, передающих информацию по всему КБО – L out .After that, a general list of software applications is formed that transmit information throughout the OBE - L out .
На основании сформированных ранее перечней устанавливают истинность соотношения L out ≤ λ, где λ - максимальное число спектрально-уплотнённых каналов в оптической сети системы передачи информации в режиме реального времени. В случае, если соотношение
L out ≤ λО истинно, то переходят к установлению соответствия (распределению) между конкретными l out (отдельных систем) и λ. Если соотношение L out ≤ λО ложно, то переходят к временному уплотнению, которое заключается в сборке сообщений от различных программных приложений, функционирующих в вычислительных модулях бортовых систем из состава, КБО в последовательность передаваемых данных по одному λ-каналу.On the basis of the lists formed earlier, the truth of the ratio L out ≤ λ is established, where λ is the maximum number of WDM channels in the optical network of the information transmission system in real time. If the ratio
L out ≤ λ О is true, then go to the establishment of a correspondence (distribution) between specific l out (individual systems) and λ. If the ratio L out ≤ λ О is false, then one goes to time-division multiplexing, which consists in assembling messages from various software applications operating in the computing modules of on-board systems from the OBE into a sequence of transmitted data over one λ-channel.
В спектральном сетевом оконечнике (ССО) 3 каждой бортовой системы КБО определяют суммарное количество выходных λ-каналов. Например, для бортовой системы А спектрально-уплотнённая группа каналов определяется как: In the spectral network terminal (SSO) 3 of each on-board OBE system, the total number of output λ-channels is determined. For example, for airborne system A, the WDM is defined as:
λА out =U{λА 1…. λА n}, λAND out = U {λAND one…. λAND n},
со своим набором длин волн, свойственному только для данного ССО 3, данной бортовой системы 1 КБО и данному перечню программных приложений. Возможны два подхода к формированию λ out . with its own set of wavelengths characteristic only for this
Первый подход базируется на заранее подобранной готовой компонентной базе системы передачи информации в реальном времени, а именно на подобранных передающих оптических модулях соответствующих, например, спектрально-уплотненной группе каналов λА out , а также на оптических мультиплексорах, формирующих спектрально-уплотнённый поток как для каждой бортовой системы например λА out , так и объединяющих в общий канал, со спектральным уплотнением всех выходных каналов от каждой бортовой системы: λО out =U{ λА out …. λN out } . The first approach is based on a pre-selected ready-made component base of a real-time information transmission system, namely, on selected transmitting optical modules corresponding, for example, to a wavelength-multiplexed group of channels λAND out , as well as on optical multiplexers that form a wavelength-multiplexed stream as for each onboard system, for example λAND out , and combining into a common channel, with wavelength division multiplexing of all output channels from each onboard system: λABOUT out = U{ λAND out …. λN out } ...
Второй подход базируется на возможности программной настройки каждой группы оптических компонент в каждой составной части КБО на собственную выходную группу длин волн (например, λN out ). Это значит, что для реализации необходимо, чтобы на уровне устройства, отвечающего за формирование оптического сигнала (трансмиттера), имелась возможность программного управления значением выходной оптической длины волны.The second approach is based on the possibility of software tuning of each group of optical components in each component of the OBE to its own output group of wavelengths (for example, λ N out ). This means that for implementation it is necessary that at the level of the device responsible for the formation of the optical signal (transmitter) there is a possibility of programmatic control of the value of the output optical wavelength.
Первый подход имеет реальную технологическую, компонентную базу. Второй подход, более перспективный, но на данном этапе существенно ограничен из-за невозможности произвести настройки по всем диапазонам длин волн требуемого для покрытия всего множества выходных каналов λ out , при больших количествах λ out .The first approach has a real technological component base. The second approach, more promising, but at this stage is significantly limited due to the impossibility of making adjustments over all wavelength ranges required to cover the entire set of output channels λ out , for large amounts of λ out .
Далее определяют в ССО 3 каждой бортовой системы 1 КБО суммарное количество входных λi inp , со своим набором длин волн, свойственному только для данной оконечной системе, данной составной части КБО и данному перечню программных приложений. В данном примере реализации изобретения используется подход, который базируется на заранее подобранной готовой компонентной базе оптической сети, а именно оптического демультиплексора, принимающего и демультиплексирующего спектрально-уплотнённый канал λО out с получением на своем выходе группы отдельных оптических λ inp каналов, необходимых для работы данной системы (например, λH inp ); Next, the total number of input λ i inp is determined in the
На физическом уровне в предлагаемом изобретении используется полностью оптическая бортовая информационная сеть обмена на базе технологии спектрального уплотнения оптических каналов (WDM - wavelength-division multiplexing), а на информационном уровне - распределенная общая память (DSM – Distributed Shared Memory), при использовании которой каждому вычислителю системы предоставляются копии памяти всех остальных вычислителей. At the physical level, the proposed invention uses a fully optical on-board information exchange network based on wavelength-division multiplexing (WDM) technology, and at the information level, a distributed shared memory (DSM - Distributed Shared Memory), with which each computer the system is provided with copies of the memory of all other computers.
Спектральное мультиплексирование с разделением по длинам волны (WDM) позволяет передавать информацию по множества независимых каналов, на оптических волнах разной длины, по одному оптическому волокну.Wavelength division multiplexing (WDM) allows information to be transmitted over multiple independent channels, on optical waves of different lengths, over a single optical fiber.
Общая логика работы двухконтурной системы передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотнённой бортовой сети реального времени поясняется далее (фиг. 1).The general logic of the operation of a two-circuit system for real-time information transmission based on an all-optical spectrum-dense onboard real-time network is explained below (Fig. 1).
Предлагаемая система передачи информации в реальном времени содержит два параллельно работающих контура информационного обмена, реализованных в виде двух оптических сетевых топологиях. The proposed system for transmitting information in real time contains two parallel operating circuits of information exchange, implemented in the form of two optical network topologies.
Первая сетевая топология - звездообразная - обладающая суммарным количеством длин оптических волн λi, способных мультиплексироваться в единый канал λO= Uλn. Каждому из множеств программных приложений бортовых систем 1, формирующих выходные данные Р out ставится в соответствие одна фиксированная длина волны λi по которой данное программное приложение будет передавать информацию, и область памяти передающего контроллера 16 (фиг. 2) ССО 3 для данного программного приложения, то есть {λi, }. Любое программное приложение любого вычислительного модуля 2 бортовой системы 1, готовое к передаче информации, осуществляет передачу сформированных сообщений в область памяти передающего контроллера 16 ССО 3. The first network topology is star-shaped, which has the total number of optical wavelengths λ i that can be multiplexed into a single channel λ O = U λ n . Each of the sets of software applications of on-
Каждый ССО 3 представляет собой спектральное сетевое устройство и обеспечивает доступ КБО к системе передачи информации по принципу распределённой памяти (DSM-памяти) и состоит из передающего оптического модуля (ПОМ) 8, включающего в себя: Each
передающий контроллер 16, оптические передатчики 11.2, оптический мультиплексор 17, а также из принимающего оптического модуля (ПрОМ) 7, включающего в себя: принимающий контроллер 15, оптический приемник 10.3, оптический демультиплексор 12, а также приёмопередающего оптического модуля (ППОМ) 6, включающего в себя: приёмопередающий контроллер 9, оптические передатчики 11.1, оптический сплиттер 13, оптический демультиплексор 12, модуль OADM 14, оптические приемники 10.1 общей информации вычислительных модулей и оптические приемники собственной информации вычислительного модуля.transmitting
Каждый ССО 3 по системной интерфейсной шине связан с вычислительным модулем 2.Each
Каждый передающий контроллер 16 осуществляет формирование пакета данных для передачи, кодирование пакета данных, передачу пакета данных в выходную область памяти, построенную по принципу кольцевого буфера FIFO.Each transmitting
Передающий оптический модуль 8 спектрального сетевого оконечника 3 осуществляет разбивку сообщения на кадры, производит необходимую кодировку выходного сообщения и последовательно передаёт полученные кадры в выходной кольцевой буфер на базе FIFO , установленный в контроллере 16 ПОМ 8. Кольцевой буфер на базе FIFO на фиг. не представлен. The transmitting
Последовательный код с выхода кольцевого буфера передающего контроллера 16 передаётся на оптические передатчики 11.2, формирующие оптический сигнал λi, и через них осуществляет циклическую передачу данных по соответствующему выходному оптическому λ out каналу.Serial code from the output of the ring
Данный оптический сигнал поступает на оптический мультиплексор 17, который включает λi в формируемый им частный спектрально-уплотнённый оптический канал λC данной бортовой системы. Кольцевой буфер циклически передает полученное сообщение в оптический канал λC до момента смены информации. Оптический мультиплексор 17 может быть заменён на оптический сплиттер при реализации в оптическом передатчике 11.2 ¬ функции настройки на отдельную длину волны, посредством управляющего сигнал CλТout. This optical signal is fed to the
Оптический канал λC с выхода оптического мультиплексора 17 поступает на вход оптического усилителя (на фиг. не представлен) спектрального сетевого мультиплексора (ССМ) 5. ССМ 5 состоит из: оптических усилителей, сетевого оптического мультиплексора, оптического разветвителя (сплиттера). При необходимости ССМ 5 может состоять из сетевого оптического входного сплиттера и выходного оптического сплиттера, набора оптических усилителей, необходимость установки которых определяется оптическим расчётом. Вариант такой реализации представлен на фиг. 3.Optical channel λCfrom the output of the
ССМ 5 из всех приходящих ему на вход частных оптических каналов формирует общий информационный оптический спектрально-уплотнённый поток данных - λ O . В составе λ O данные канала λi поступают на все оптические демультиплексоры 12 всех бортовых систем 1 КБО. Оптический демультиплексор 12, входящий в состав ПрОМ 7 спектрального сетевого оконечника 3, в зависимости от настроек может либо формировать на своём выходе полный набор оптических сигналов, входящих в единый канал λ O = Uλn, то есть все n-длин волн, либо производить выборочный приём группы λ, на которые настроен данный оптический демультиплексор 12. Оптический демультиплексор 12 может быть заменён на оптический сплиттер при реализации в оптическом приемнике 10.3 функции настройки на отдельную длину волны, посредством управляющего сигнала CλRinp.
Далее в случае прохождения λi через демультиплексор 12 происходит преобразование оптического сигнала в цифровой, его декодирование, формирование кадра и ввод кадра во входной кольцевой буфер FIFO – принимающего контроллера 15.Further, in the case of passing λ i through the
Каждый принимающий контроллер 15 осуществляет декодирование входного пакета данных, контроль правильности принятой информации, формирование пакета принятых данных, который укладывается в область памяти принимающего контроллера 15 для передачи в программное приложение вычислительного модуля 2. Для программного приложения принимаемый пакет данных определяется как сообщение {λi, }. Each receiving
ССМ 5 осуществляет прием частных спектрально-уплотнённых оптических выходных каналов от каждого ССО 3, каждой бортовой системы 1 и датчиков 4.
10
Каждый ССО 3 дополнительно содержит приёмопередающий оптический модуль 6, который обеспечивает включение в систему передачи информации в реальном времени дополнительного кольцевого управляющего оптического сетевого контура (КУОСК). Назначение КУОСК - передача служебной информации между системами бортового комплекса. Приёмопередающий оптический модуль 6 состоит из одного приёмопередающего контроллера 9, оптического сплиттера 13, оптического демультиплексора 12, оптических передатчиков 11.1, оптических приёмников 10.1 общей информации вычислительных модулей и собственной информации вычислительного модуля 10.2 (количество которых совпадает с количеством выходов входного демультиплексора), OADM-модуля (Optical Add Drop Multiplexor), обеспечивающего отбор (drop) из КУОСК общего информационного оптического канала не менее двух длин волн, и пропускает остальных длины волн далее в канал, а также ввод тех же самых длин волн и дальнейшее их прохождение в общем информационном оптическом канале). Каждый приёмопередающий контроллер 9, в котором организована выходная область памяти, соединен с оптическими приемниками 10.1 общей информации вычислительных модулей, которые связаны с оптическим сплиттером 13, через оптический демультиплексор 12. Также приёмопередающий контроллер соединен с модулем OADM 14 через оптические приемники собственной информации вычислительного модуля 10.2 и оптические передатчики приёмопередающего модуля 11.1.
ten
Each
На вход каждого принимающего 9, передающего 15 и приемопередающего 9 контроллера, поступают сигналы управления от вычислительного модуля 2 по системной интерфейсной шине, причем выход каждого передающего контроллера 16 соединен с входами оптического передатчика 11.2 и оптического мультиплексора 17 линией связи, по которой передаются сигналы управления, а выход каждого принимающего контроллера соединен с входами оптического приемника и оптического демультиплексора 12 линией связи, по которой передаются сигналы управления.At the input of each receiving 9, transmitting 15 and transmitting 9 controller, control signals are received from the
В добавление к описанной логике работы ССО 3 ниже приведено назначение управляющих сигналов Cλ (фиг. 2). Данные сигналы обеспечивают возможность настройки работы оптических приемников 10.3, оптических передатчиков 11.2, оптического мультиплексора 17 и оптического демультиплексора 12 на работу с различными длинами волн λi, циркулирующих в системе передачи информации в реальном времени. Необходимость настройки оптических компонент ССО 3 на различные длины волн определяется:In addition to the described logic of the
- ограниченным количеством длин волн, используемых при спектральном уплотнении (эта цифра колеблется от 96 до 128, хотя есть публикации, где сообщается о работе с 256 длинами волн);- a limited number of wavelengths used in wavelength division multiplexing (this figure ranges from 96 to 128, although there are publications that report working with 256 wavelengths);
- особенностями режима динамической реконфигурации бортовых систем КБО при отказах.- features of the mode of dynamic reconfiguration of the OBE onboard systems in case of failures.
Каждый ПОМ 8 каждого ССО 3 в зависимости от состояния управляется вектором:Each
Ст ССО = {CλT1 out , CλT2 out, CλT3 out… CλTn out}, Cm MTR = {Cλ T1 out, Cλ T2 out, Cλ T3 out ... Cλ Tn out},
где: CλT1 out - сигнал управления первым оптическим передатчиком 11.2;where: Cλ T1 out - control signal of the first optical transmitter 11.2;
CλTn out - сигнал управления n-оптическим передатчиком 11.2.Cλ Tn out - control signal of n- optical transmitter 11.2.
Так как каждый компонент вектора управления ССО 3 определяет выходную длину волны λi для данного одного из выходного л-канала, то для данного вектора недопустимо равенство значений его компонент. Также необходимо соблюдать требование, чтобы пересечение (логическое «И») множеств векторов управления, передающих компонент различных ССО 3, было пустым:Since each component of the
, ,
где g – количество ССО.where g is the number of SSOs.
Несоблюдение данного требования приведёт нарушению режима работы спектрального уплотнения.Failure to comply with this requirement will lead to a violation of the operation of the wavelength division multiplexing.
Допустимое множество управляющих векторов СССО образуют матрицу управления формирования выходными каналами оптических передатчиков 11.2, каждая строка которой определяет один из возможных наборов оптических длин волн для одного из ССО 3 вычислительного модуля бортовой системы, входящей в КБО. The permissible set of control vectors C MTR form a control matrix for the formation of output channels of optical transmitters 11.2, each row of which defines one of the possible sets of optical wavelengths for one of the
Соответственно для принимающего оптического модуля 7 дополнительно вводится вектор управления принимающего оптического модуля:Accordingly, for the receiving
СR ССО = {CλR1 out , CλR2 out, CλR3 out… . CλRn out},C R MTR = {Cλ R1 out, Cλ R2 out, Cλ R3 out .... Cλ Rn out },
где CλR1 out - сигнал управления оптическим первым оптическим приемником 10.3;where Cλ R1 out is the control signal of the first optical optical receiver 10.3;
CλRn out - сигнал управления оптическим n оптическим
приемником 10.3.Cλ Rn out - optical n optical control signal
receiver 10.3.
На данный вектор распространяются те же ограничения: This vector is subject to the same restrictions:
где g – количество ССО.where g is the number of SSOs.
Логика работы ССО 3 будет следующей. Количество оптических передатчиков 11.2 в каждом ССО 3 складывается из двух групп:The logic of the
Tссо= + T cco = +
где:Where:
Tссо – общее число оптических передатчиков в каждом ССО;T CCO is the total number of optical transmitters in each CCO;
– базовый набор оптических передатчиков в каждом ССО; - a basic set of optical transmitters in each MTR;
– избыточные (redundancy) оптические передатчики в каждом ССО. - redundancy optical transmitters in each MTR.
Суммарное количество оптических передатчиков 11.2 в рассматриваемом комплексе соответственно равно:The total number of optical transmitters 11.2 in the considered complex is respectively equal to:
= + , = + ,
где s – число бортовых систем 1 в КБО.where s is the number of
Общее число каналов лк в системе передачи информации в реальном времени может быть сформировано как:The total number of channels l c in the real-time information transmission system can be formed as:
С избыточностью: лк = - в этом случае к необходимому количеству каналов прибавляется дополнительная группа
лк = + .With redundancy: l k = - in this case, an additional group is added to the required number of channels
l k = + ...
Без избыточности: лк = - в этом случае число каналов равно базовому, существующему, заложенному количеству оптических каналов.Without redundancy: l k = - in this case, the number of channels is equal to the basic, existing, laid down number of optical channels.
Соблюдение принципа открытости архитектуры КБО требует, чтобы значение S бралось с запасом для возможности наращивания компонент КБО.Compliance with the principle of openness of the OBE architecture requires that the S value be taken with a margin for the possibility of increasing the OBE components.
Вторая сетевая топология - это оптическая сеть с топологией кольца, обладающая суммарным количеством длин оптических волн λ RNG i, способных мультиплексироваться в единый канал λ RNG = Uλk. Каждому из множеств программных приложений бортовых систем 1, реализующих функции мониторинга и управления бортовой сети, формирующих выходные и выходные данные Р inout , ставится в соответствие одна фиксированная длина волны λ RNG i по которой данное программное приложение будет передавать информацию, и область памяти приемопередающего контроллера 9 (фиг. 2) ССО 3 для данного программного приложения, то есть { , }. Программное приложение любого вычислительного модуля 2 бортовой системы 1 (реализующих функции мониторинга и управления бортовой сети), готовое к передаче информации, осуществляет передачу сформированных сообщений в область памяти приемопередающего контроллера ССО 3. Одновременно программное приложение, реализующее функцию мониторинга и управления бортовой сети, принимает весь набор длин волн Uλk, проходящих в кольцевой сети через оптический сплиттер 13. На выходе оптического сплиттера 13 образуется два равноценных канала, в каждом из которых содержится λRNG = Uλk. При этом один канал поступает на демультиплексор 12, а с его выхода через приёмники 10.1 в область памяти приёмопередающего контроллера 9 ССО3. Второй канал с выхода оптического сплиттера 13 поступает на модуль OADM 14, который вырезает (DROP) из общего потока λRNG те длины волн, которые принадлежат ССО 3 конкретного вычислительного модуля 2 бортовой системы 1. В свою очередь соответствующее программное приложение вычислительного модуля 2 бортовой системы 1 вырабатывает данные для передачи их в общий поток λRNG , эти данные формируются в контроллере 9 ССО 3 в собственные выходные данные и проходят через оптический передатчик приемопередающего модуля 11.1 и далее в модуле OADM 14, реализуется функция объединения (ADD) с общим потоком λRNG. The second network topology is an optical network with a ring topology, which has the total number of optical wavelengthsλ RNG icapable of multiplexing into a single channelλ RNG = Uλk... To each of the sets of software applications of on-
Кольцевой управляющий оптический сетевой контур обеспечивает The ring control optical network circuit provides
передачу служебной информации между вычислительными модулями 2 бортовыми системами из состава КБО. Служебная информация, от каждого вычислительного модуля 2 бортовой системы 1, включает в себя:transfer of service information between
{ Имя_, Имя_, NCi, ЕВi, WSi} {Name_ , Name_ , NC i , EB i , WS i }
Где: i – номер бортовой системы. Where: i is the number of the on-board system.
<Имя_> - в данном поле содержится идентификатор определяющий программное приложение передающее информацию по каналу данного вычислительного модуля 2 бортовой системы 1. <Name_ > - this field contains the identifier defining the software application that transmits information over the channel of this
<Имя_> - в данном поле содержится идентификатор определяющий программное приложение принимающих информацию от других вычислительных модулях 2 бортовых систем 1. <Name_ > - this field contains the identifier defining the software application that receives information from
< NC > поле идентификации конфигурации комплекса бортового оборудования.<NC> field for identification of the configuration of the onboard equipment complex.
< ЕВi > - поле единого времени вычислительного модуля 2 бортовой системы 1.<ЕВ i > is the field of the uniform time of the
< WSi > собственно слово состояние (word state). <WS i > is the word state itself.
Приведённый состав является базовым и может меняться в зависимости от задач информационного обмена в комплексе бортового оборудования.The given composition is basic and can vary depending on the tasks of information exchange in the complex of onboard equipment.
В кольцевом управляющем оптическом сетевом контуре каждому управляющему слову выделяется отдельная рабочая длина волны - λRNGi, где i-номер 2 бортовой системы.In the ring control optical network circuit, each control word is allocated a separate operating wavelength - λ RNG i, where i is the
Наличие двух информационных спектрально-уплотнённых сетевых контуров передачи информации, позволяет вести одновременно два параллельных процесса:The presence of two information spectrum-dense network circuits of information transmission allows two parallel processes to be carried out simultaneously:
- собственно информационный обмен;- the actual information exchange;
- мониторинг и управление бортовой сетью.- monitoring and control of the on-board network.
В связи с отсутствием информационного пересечения данных контуров появляется возможность использовать в каждом из информационных контуров одинаковый набор длин волн, что позволяет на ограниченном максимально допустимом числе λ-каналов, обеспечить обмен большего количества программных приложений. Due to the absence of the informational intersection of these contours, it becomes possible to use the same set of wavelengths in each of the informational contours, which makes it possible to exchange a larger number of software applications on a limited maximum permissible number of λ-channels.
Благодаря предложенной архитектуре системы передачи информации в реальном времени в полностью оптической спектрально-уплотнённой бортовой сети реального времени с избыточностью становится возможной динамическая реконфигурация по сетевым каналам (). Thanks to the proposed architecture of a real-time information transmission system in an all-optical wavelength-multiplexed onboard real-time network with redundancy, it becomes possible to dynamically reconfigure over network channels ( ).
Логика динамической реконфигурации бортового оборудования с формально отсутствующей избыточностью (лк = ) возможна, если допускается работа с «условной» избыточностью. Под «условной» избыточностью понимается тот ресурс КБО (вычислительные, сетевые и пр.), которые могут быть освобождены от выполнения своих функций без ущерба жизненно важным функциям управления летательного аппарата (ЛА). Логика динамической реконфигурации бортового оборудования в сети со спектральным уплотнением с избыточностью по сетевым каналам (), проходит следующим образом: Logic of dynamic reconfiguration of onboard equipment with formally absent redundancy (l k = ) is possible if work with "conditional" redundancy is allowed. By "conditional" redundancy is meant that OBE resource (computing, network, etc.) that can be released from performing their functions without prejudice to the vital functions of the aircraft control. Logic of dynamic reconfiguration of on-board equipment in a network with redundant WDM over network channels ( ), runs as follows:
1. На основании информации передаваемой в кольцевом 1. Based on the information transmitted in the ring
управляющем оптическом сетевом контуре и в результате работы программ мониторинга и управления бортовой сетью формируется перечень отказавшего оборудования.the control optical network circuit and as a result of the monitoring and control programs of the on-board network, a list of failed equipment is formed.
2. По данному перечню отказавшего оборудования2. According to this list of failed equipment
формируется список л, привязанных к отказавшему оборудованию.a list of l associated with the failed equipment is formed.
3. Формируется перечень условно избыточных оптических 3. A list of conditionally redundant optical
передатчиков 11.2, которые должны компенсировать отказавшие каналы.11.2 transmitters, which must compensate for the failed channels.
4. Формируется вектор Ст ССО = {CλT1 out , CλT2 out, CλT3 out… CλТn out}4. Formed vector C t MTR = {Cλ T1 out, Cλ T2 out, Cλ T3 out ... Cλ Tn out}
и происходит:and it happens:
- блокировка оптических передатчиков 12 в отказном оборудовании;- blocking of
- перенастройка выходных оптических передатчиков 12.- reconfiguration of output
5. Формируется вектор СR ССО = {CλR1 out , CλR2 out, CλR3 out… CλRn out},5. Formed vector C R MTR = {Cλ R1 out, Cλ R2 out, Cλ R3 out ... Cλ Rn out},
и происходит:and it happens:
- блокировка ресиверов в отказном оборудовании;- blocking of receivers in faulty equipment;
- перенастройка оптических приёмников 10.3.- reconfiguration of optical receivers 10.3.
Соответствующим образом происходит реконфигурация программных приложений и областей памяти контроллеров, образующих DSM память, с которыми работают соответствующие программные приложения.The reconfiguration of the software applications and memory areas of the controllers that form the DSM memory, with which the corresponding software applications work, take place accordingly.
Как видно из приведённого выше описания, сформированная таким образом система передачи информации в режиме реального времени свободна от ряда недостатков:As can be seen from the above description, the real-time information transfer system formed in this way is free from a number of disadvantages:
- обмен информацией между бортовыми системами осуществляется в режиме реального времени с гарантированной доставкой сообщений благодаря использованию в предлагаемом изобретении спектральных сетевых оконечников и спектрального сетевого мультиплексора, формирующих спектрально-уплотненный поток, объединяющий λ-каналы;- the exchange of information between onboard systems is carried out in real time with guaranteed message delivery due to the use in the proposed invention of spectral network terminals and a spectral network multiplexer, which form a wavelength-multiplexed stream that combines λ-channels;
- возможен мониторинг состояния бортовых компонентов и выработка решений по реконфигурации комплекса бортового оборудования при отказах;- it is possible to monitor the state of on-board components and develop solutions for reconfiguring the complex of on-board equipment in case of failures;
- становится возможной реконфигурация комплекса бортового оборудования при отказах за счет использования в предлагаемой системе спектральных сетевых оконечников, реализующих управление формированием λ-каналов как на выдаче так и на приёме.- it becomes possible to reconfigure the on-board equipment complex in case of failures due to the use of spectral network terminals in the proposed system, which implement control of the formation of λ-channels both at delivery and at reception.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112647A RU2744517C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112647A RU2744517C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744517C1 true RU2744517C1 (en) | 2021-03-11 |
Family
ID=74874308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020112647A RU2744517C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744517C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2188512C2 (en) * | 1996-12-06 | 2002-08-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Optical wavelength filter and optical demultiplexer |
US20050123300A1 (en) * | 2003-10-18 | 2005-06-09 | Kim Byoung W. | WDM-PON system based on wavelength-tunable external cavity laser light source |
US20090025749A1 (en) * | 2005-05-12 | 2009-01-29 | Joseph Yudoovsky | Method for vertical transfer of semiconductor substrates in a cleaning module |
EP2187542A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-19 | BAE SYSTEMS Information and Electronic Systems Integration Inc. | Bi-directional optical link between multiple data sources and a processing node in an avionics platform |
RU110578U1 (en) * | 2011-02-01 | 2011-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Оптоволоконные мультиплексоры" | OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM |
RU2694137C9 (en) * | 2018-12-07 | 2019-08-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Real-time information transmission system based on a fully optical spectrally compacted on-board real-time network |
-
2020
- 2020-03-27 RU RU2020112647A patent/RU2744517C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2188512C2 (en) * | 1996-12-06 | 2002-08-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Optical wavelength filter and optical demultiplexer |
US20050123300A1 (en) * | 2003-10-18 | 2005-06-09 | Kim Byoung W. | WDM-PON system based on wavelength-tunable external cavity laser light source |
US20090025749A1 (en) * | 2005-05-12 | 2009-01-29 | Joseph Yudoovsky | Method for vertical transfer of semiconductor substrates in a cleaning module |
EP2187542A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-19 | BAE SYSTEMS Information and Electronic Systems Integration Inc. | Bi-directional optical link between multiple data sources and a processing node in an avionics platform |
RU110578U1 (en) * | 2011-02-01 | 2011-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Оптоволоконные мультиплексоры" | OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM |
RU2694137C9 (en) * | 2018-12-07 | 2019-08-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Real-time information transmission system based on a fully optical spectrally compacted on-board real-time network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3068018B2 (en) | Optical wavelength division multiplex ring system | |
US5311501A (en) | Routing system for linear add-drop multiplexer | |
US5537239A (en) | Optical transmission network with a switching matrix | |
US8811817B2 (en) | Optical signal transmission device, optical signal reception device, wavelength division multiplexing optical communication device, and wavelength path system | |
US20110188853A1 (en) | Wavelength division multiplex terminal with automatic configuration and supervision of switch connections | |
US7161964B2 (en) | Reconfigurable ADD/DROP, multiplexer/demultiplexer using a transceiver with loop-back function | |
US7912373B2 (en) | Optical multiple transmission method, optical network and optical transmission apparatus | |
US6185021B1 (en) | Cross-connecting optical translator array | |
US4775210A (en) | Voice and data distribution system with fiber optic multinode star network | |
JP2012075115A (en) | Node for optical communication network | |
US6243512B1 (en) | Optical 2-fiber ring network | |
JPH02502150A (en) | optical switching network | |
RU2744517C1 (en) | Dual-circuit real-time information transmission system based on an all-optical wavelength-dense on-board network | |
US20180198550A1 (en) | Oadm node and method in wdm system | |
RU2694137C1 (en) | Real-time information transmission system based on a fully optical spectrally compacted on-board real-time network | |
US20230170995A1 (en) | Optical communication system, control circuit, storage medium, and optical communication method | |
JP3292843B2 (en) | Optical wavelength division multiplexing transmission network equipment | |
WO2000025457A1 (en) | Optical wavelength-division multiplex transmission network device using transceiver having 2-input/2-output optical path switch | |
US5675676A (en) | Optical branching apparatus and transmission line switching method | |
CN108260031B (en) | Optical switching device and control method | |
US7817918B2 (en) | Path protection method for a WDM network and according node | |
US6744760B1 (en) | Node configurations within communication systems | |
EP0475016A2 (en) | Wavelength-multiplexed optical network system | |
US6744983B2 (en) | Optical switching matrix | |
WO2024154506A1 (en) | Optical communication device and transmission control method |