RU2795451C1 - Universal data exchange system - Google Patents
Universal data exchange system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795451C1 RU2795451C1 RU2022126389A RU2022126389A RU2795451C1 RU 2795451 C1 RU2795451 C1 RU 2795451C1 RU 2022126389 A RU2022126389 A RU 2022126389A RU 2022126389 A RU2022126389 A RU 2022126389A RU 2795451 C1 RU2795451 C1 RU 2795451C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dynamic routing
- data exchange
- communication lines
- exchange system
- network
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области сетевой электрорадиотехники, а именно к технике цифровой передачи информации, и может использоваться для организации связи на стационарных объектах автоматизации, а также на подвижных самоходных и несамоходных морских объектах автоматизации.The invention relates to the field of network electrical and radio engineering, namely to the technology of digital information transmission, and can be used to organize communication on stationary automation objects, as well as on mobile self-propelled and non-self-propelled offshore automation objects.
Известна система для обработки неисправности и устройство обмена данными, основанные на промышленной сети ethernet по патенту РФ №2463719 (дата публикации: 10.10.2012, МПК H04L 12/26, H04L 12/437). Система содержит множество устройств обмена данными, соединенных с помощью взаимных избыточных двойных линий связи, причем рабочая линия связи находится в рабочем состоянии, резервная линия связи находится в резервном состоянии, при этом устройство обмена данными содержит: устройство обнаружения, выполненное с возможностью обнаруживать состояния соединения упомянутых двойных линий связи между смежными устройствами обмена данными, устройство переключения, выполненное с возможностью переключать резервную линию связи в рабочую линию связи. При этом устройство обмена данными включает в себя по меньшей мере четыре порта, устройство поиска, выполненное с возможностью осуществлять поиск порта в одном и том же направлении с неисправным портом, и операционное устройство, выполненное с возможностью преобразовывать состояние рабочего порта в рабочей линии связи.A known system for handling a fault and a data exchange device based on an industrial ethernet network according to the patent of the Russian Federation No. 2463719 (publication date: 10.10.2012, IPC
Недостатком известной системы является невозможность подключения любых абонентских устройств сети, независимо от используемых ими для передачи данных протоколов сетевого уровня.A disadvantage of the known system is the impossibility of connecting any subscriber devices of the network, regardless of the network layer protocols used by them for data transmission.
Из уровня техники известна корабельная телекоммуникационная сеть по патенту РФ №2597000 (дата публикации: 10.09.2016, МПК H04M7/00). Корабельная телекоммуникационная сеть содержит в своем составе m коммутаторов, при этом в нее введены m блоков динамической маршрутизации с приоритезацией, m блоков аутентификации, m блоков приоритетов, m преобразователей интерфейсов, n мобильных абонентских устройств, причем m блоков динамической маршрутизации с приоритезацией соединены между собой волоконно-оптическими линиями связи по схеме «многосвязная схема», каждый из которых, в свою очередь, подсоединен ко второму входу-выходу соответствующего из m коммутаторов, первые n входов-выходов которых соединены со вторыми n входами-выходами соответствующих из m преобразователей интерфейсов, первые n входов-выходов которых соединены с n входами-выходами n мобильных абонентских устройств, а также с n входами соответствующих из m блоков аутентификации, n выходов которых соединены с n входами соответствующих из m блоков приоритетов, выход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующего из m коммутаторов.From the prior art, a ship telecommunications network is known according to the patent of the Russian Federation No. 2597000 (publication date: 10.09.2016, IPC H04M7/00). The ship telecommunications network contains m switches, while m blocks of dynamic routing with prioritization, m blocks of authentication, m blocks of priorities, m interface converters, n mobile subscriber devices are introduced into it, and m blocks of dynamic routing with prioritization are interconnected by fiber - optical communication lines according to the "multi-connection circuit" scheme, each of which, in turn, is connected to the second input-output of the corresponding of m switches, the first n inputs-outputs of which are connected to the second n inputs-outputs of the corresponding of m interface converters, the first n inputs-outputs of which are connected to n inputs-outputs of n mobile subscriber devices, as well as to n inputs of the corresponding from m authentication blocks, n outputs of which are connected to n inputs of the corresponding from m priority blocks, the output of each of which is connected to the control input of the corresponding from m switches.
Недостатком известного технического решения является большее, чем у представленного изобретения, количество линий связи между маршрутизаторами при более низкой отказоустойчивости, а также наличие в сети единого протокола динамической маршрутизации, что влечет необходимость использования единого протокола сетевого уровня (уровня 3) и, как следствие, необходимость согласования адресов уровня 3 (сетевых адресов) между абонентами различных сетей, что делает систему более сложной и менее надежной.The disadvantage of the known technical solution is more than the present invention, the number of communication lines between routers with lower fault tolerance, as well as the presence in the network of a single dynamic routing protocol, which entails the need to use a single network layer protocol (layer 3) and, as a result, the need coordination of
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, а именно: предоставление услуг обмена данными абонентам различных систем и подключение любых абонентских устройств сети, использующих единую среду обмена данными независимо от используемых абонентами протоколов и адресов сетевого уровня, за счет использования динамической маршрутизации на канальном уровне, при одновременном повышении отказоустойчивости, а именно: гарантированного предоставления услуг обмена данными абонентским устройствам и обеспечении возможности гарантированного предоставления услуг обмена данными абонентским устройствам сети при условии возникновения отказов (до 7 отказов любых линий связи из состава универсальной системы обмена данными).The technical result is the expansion of functionality, namely: the provision of data exchange services to subscribers of various systems and the connection of any subscriber devices of the network using a single data exchange environment, regardless of the protocols and network level addresses used by subscribers, through the use of dynamic routing at the link level, while simultaneously increasing fault tolerance, namely: guaranteed provision of data exchange services to subscriber devices and ensuring the possibility of guaranteed provision of data exchange services to subscriber devices of the network in case of failures (up to 7 failures of any communication lines from the universal data exchange system).
Технический результат достигается за счет того, что система обмена данными включает по меньшей мере четыре блока динамической маршрутизации, соединенные волоконно-оптическими линиями связи, в которой волоконно-оптические линии связи образуют по меньшей мере две независимые кольцевые связи, каждая из которых включает по меньшей мере два блока динамической маршрутизации, при этом каждый блок динамической маршрутизации одного кольцевого соединения также соединен волоконно-оптическими линиями связи с двумя блоками динамической маршрутизации, входящими в другую кольцевую связь.The technical result is achieved due to the fact that the data exchange system includes at least four dynamic routing units connected by fiber optic communication lines, in which the fiber optic communication lines form at least two independent ring links, each of which includes at least two dynamic routing units, wherein each dynamic routing unit of one ring connection is also connected by fiber optic links to two dynamic routing units included in the other ring connection.
Высокая отказоустойчивость в условиях внешних воздействий или аппаратных отказов обеспечивается за счет динамического изменения маршрута передачи данных, обеспечивающего исключение из маршрута отказавших частей аппаратуры (кабельных связей, маршрутизаторов) при использовании многосвязной топологии сети.High fault tolerance in the face of external influences or hardware failures is ensured by dynamically changing the data transmission route, which ensures that failed parts of the equipment (cable links, routers) are excluded from the route when using a multi-connected network topology.
Система обмена данными в качестве блоков динамической маршрутизации может содержать маршрутизаторы второго уровня (канального или аппаратного уровня) сетевой эталонной модели (модели OSI), что обеспечивает возможность подключения абонентов различных систем, независимо от используемых ими протоколов и адресов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI).The data exchange system as dynamic routing units may contain second-level routers (link or hardware level) of the network reference model (OSI model), which provides the ability to connect subscribers of various systems, regardless of the protocols and network layer addresses they use (
Повышение отказоустойчивости при применении маршрутизаторов 2-го уровня дополнительно обеспечивается алгоритмами в аппаратной части маршрутизаторов и топологией соединения узлов (маршрутизаторов) между собой. Алгоритмы маршрутизаторов выполнены таким образом, что по стандартным протоколам обмена создают электронные таблицы маршрутов передачи данных с оценкой качественных характеристик маршрутов и выстраиванием приоритетных маршрутизаторов, имеющих лучшие характеристики. При возникновении отказов таблицы корректируются алгоритмами автоматически. За счёт существования в таблицах маршрутов резервных каналов потоки информации перенаправляются в эти каналы с минимальными аппаратными задержками, что позволяет добиться наивысшей скорости реакции системы на отказы.Increasing fault tolerance when using routers of the 2nd level is additionally provided by algorithms in the hardware of routers and the topology of connecting nodes (routers) to each other. Router algorithms are designed in such a way that electronic tables of data transmission routes are created using standard exchange protocols with an assessment of the quality characteristics of routes and the alignment of priority routers with the best characteristics. When failures occur, the tables are corrected automatically by the algorithms. Due to the existence of redundant channels in the route tables, information flows are redirected to these channels with minimal hardware delays, which makes it possible to achieve the highest speed of the system's response to failures.
Волоконно-оптические линии связи системы могут быть выполнены с возможность передачи данных со скоростью до 10 Гбит/с.The fiber optic links of the system can be configured to transfer data at rates up to 10 Gbps.
Система обмена данными может содержать четное количество блоков динамической маршрутизации (маршрутизаторов).The data exchange system may contain an even number of dynamic routing units (routers).
Система обмена данными может содержать по меньшей мере по два блока динамической маршрутизации в каждом помещении, при этом в каждом помещении блоки динамической маршрутизации соединены с элементами сети, обеспечивающими подключение нескольких абонентов.The data exchange system may contain at least two dynamic routing units in each room, while in each room the dynamic routing units are connected to network elements that provide connection of several subscribers.
Система обмена данными может содержать по меньшей мере по два блока динамической маршрутизации в каждом помещении, при этом каждый блок динамической маршрутизации, размещенный в одном помещении, соединен с блоками динамической маршрутизации, размещенными в других помещениях (например, фиг. 1).The communication system may include at least two dynamic routing units in each room, with each dynamic routing unit located in one room connected to dynamic routing units located in other rooms (eg, Fig. 1).
Таким образом, дополнительно обеспечивается наличие надежных линий связи между различными помещениями.Thus, the presence of reliable communication lines between different rooms is additionally ensured.
Система обмена данными может содержать по меньшей мере по два блока динамической маршрутизации в каждом помещении, при этом каждый блок динамической маршрутизации, размещенный в одном помещении, соединен с блоками динамической маршрутизации, размещенными в других помещениях, при этом в каждом помещении блоки динамической маршрутизации соединены с элементом сети, обеспечивающим подключение нескольких абонентов (например, фиг. 1).The data exchange system may include at least two dynamic routing units in each room, each dynamic routing unit located in one room is connected to dynamic routing units located in other rooms, while in each room the dynamic routing units are connected to a network element that provides connection of several subscribers (for example, Fig. 1).
Таким образом, дополнительно обеспечивается наличие надежных линий связи между абонентами, расположенных в разных помещениях.Thus, the presence of reliable communication lines between subscribers located in different rooms is additionally ensured.
Система обмена данными может содержать одиночные волоконно-оптические линии связи.The communication system may comprise single fiber optic links.
Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.
Фиг.1 - схема сетевой топологии для связи трёх помещений, где 1-6 - маршрутизаторы, А1, А2, A3 - элементы сети, обеспечивающие подключение нескольких абонентов к двум сетям, либо абоненты с двумя сетевыми интерфейсами.Figure 1 is a diagram of a network topology for connecting three rooms, where 1-6 are routers, A1, A2, A3 are network elements that provide connection of several subscribers to two networks, or subscribers with two network interfaces.
Фиг.2 - схема сетевой топологии для связи четырех помещений, где 1-8 - маршрутизаторы, А1, А2, A3, А4 - элементы сети, обеспечивающие подключение нескольких абонентов к двум сетям, либо абоненты с двумя сетевыми интерфейсами.Figure 2 is a diagram of a network topology for connecting four premises, where 1-8 are routers, A1, A2, A3, A4 are network elements that provide connection of several subscribers to two networks, or subscribers with two network interfaces.
Фиг.3 - схема сетевой топологии для связи шести помещений, где 1-12 - маршрутизаторы, А1 … А6 - элементы сети, обеспечивающие подключение нескольких абонентов к двум сетям, либо абоненты с двумя сетевыми интерфейсами.3 is a diagram of a network topology for connecting six rooms, where 1-12 are routers, A1 ... A6 are network elements that provide connection of several subscribers to two networks, or subscribers with two network interfaces.
Фиг.4 - схема линейного размещения маршрутизаторов (1, 2, 3, 4 … N-1, N) универсальной системы обмена данными.Figure 4 is a diagram of the linear placement of routers (1, 2, 3, 4 ... N-1, N) of the universal data exchange system.
Фиг.5 - схема сетевой топологии в пространстве для связи девяти помещений.5 is a diagram of a network topology in space for linking nine rooms.
Данная схема (фиг. 1) представлена в виде кольцевых соединений маршрутизаторов, в которых каждый маршрутизатор каждого кольца соединен двумя дополнительными связями с маршрутизаторами (на фиг. 1 обозначены прерывистой линией). Дополнительные линии связи - это волоконно-оптические линии связи между маршрутизаторами, входящими в состав другого кольца и установленные в другом (соседнем) помещении. Для резервированного подключения абонентов в каждом помещении выделяется два маршрутизатора. Подключение абонентов к сети обмена данными производится непосредственно к маршрутизаторам, либо через элементы сети, состоящие из коммутаторов доступа, которые используются для расширения количества доступных точек подключения абонентов. Каждый из N маршрутизаторов связан волоконно-оптическими линиями связи со скоростью передачи данных, например, до 10Гб/с с четырьмя соседними маршрутизаторами по схеме, где два маршрутизатора 1 и 2, к которым подключается элемент сети A1, соединены с соседними маршрутизаторами следующим образом, что, например, маршрутизатор 1 внешнего кольца связан с двумя соседними маршрутизаторами 3 и 5 внешнего кольца и двумя маршрутизаторами внутреннего кольца 4 и 6.This scheme (Fig. 1) is presented in the form of ring connections of routers, in which each router of each ring is connected by two additional links with routers (in Fig. 1 they are indicated by a broken line). Additional communication lines are fiber-optic communication lines between routers that are part of another ring and installed in another (adjacent) room. For redundant connection of subscribers in each room, two routers are allocated. Subscribers are connected to the data exchange network directly to routers, or through network elements consisting of access switches, which are used to expand the number of available subscriber connection points. Each of the N routers is connected by fiber-optic communication lines with a data transfer rate, for example, up to 10 Gb / s, with four neighboring routers according to the scheme, where two
На фиг.2 и фиг.3 приведены примеры топологий для четырех и шести помещений соответственно.Figure 2 and figure 3 shows examples of topologies for four and six rooms, respectively.
Благодаря использованию маршрутизации уровня 2 обеспечивается возможность подключения абонентов различных систем, независимо от используемых ими протоколов и адресов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI).Through the use of
На фиг. 4 схема обмена данными при линейном расположении помещений. Эта топология идентична топологиям, представленным на фиг.1, 2, 3. В таком варианте системы возможно дополнительно повысить отказоустойчивость за счет использования внешних (по отношению к объекту, на котором размещается универсальная система обмена данными) связей между 1, 2 и N, N-1 маршрутизаторами.In FIG. 4 scheme of data exchange with a linear arrangement of premises. This topology is identical to the topologies shown in figures 1, 2, 3. In this version of the system, it is possible to further improve fault tolerance through the use of external (in relation to the object hosting the universal data exchange system) links between 1, 2 and N, N -1 routers.
Таким образом, благодаря использованию заявленной маршрутизации аппаратного уровня обеспечивается расширение функциональных возможностей, а именно: предоставление услуг обмена данными абонентам различных систем и подключение любых абонентских устройств сети, использующих единую среду обмена данными независимо от используемых абонентами протоколов и адресов сетевого уровня. При работе системы обмена данными производится инкапсуляция пакетов данных, получаемых от абонентов алгоритмами маршрутизации (маршрутизаторами). При этом после прохождения маршрута пакетом по заявленной схеме, все добавочные данные к пакету для маршрутизации удаляются. Таким образом, абонент получает пакет данных в том виде, в котором выдавал в сеть отправляющий абонент.Thus, due to the use of the claimed hardware-level routing, the expansion of functionality is provided, namely: the provision of data exchange services to subscribers of various systems and the connection of any subscriber devices of the network using a single data exchange medium, regardless of the protocols used by subscribers and network level addresses. During the operation of the data exchange system, data packets received from subscribers by routing algorithms (routers) are encapsulated. In this case, after the route is passed by the packet according to the declared scheme, all additional data to the packet for routing are deleted. Thus, the subscriber receives the data packet in the form in which the sending subscriber issued it to the network.
Также при работе системы обеспечивается повышение отказоустойчивости, а именно обеспечение гарантированного предоставления услуг обмена данными абонентским устройствам. Гарантированное предоставление услуг обмена данными абонентским устройствам сети при условии возникновения до 7 отказов любых линий связи из состава универсальной системы обмена данными обеспечивается при подключении абонентов сети в соответствии с заявленной топологией. При этом каждый абонент подключен к двум маршрутизаторам (фиг. 1-4), каждый из которых, в свою очередь, подключен к другим маршрутизаторам сети четырьмя линиями связи. Таким образом, при отказе 7 линий связи между маршрутизаторами в пределах одного помещения (самый худший вариант для 7 отказов) сохраняется хотя бы один маршрут передачи данных от абонента.Also, during the operation of the system, an increase in fault tolerance is provided, namely, ensuring the guaranteed provision of data exchange services to subscriber devices. Guaranteed provision of data exchange services to network subscriber devices, subject to the occurrence of up to 7 failures of any communication lines from the universal data exchange system, is ensured when network subscribers are connected in accordance with the declared topology. In this case, each subscriber is connected to two routers (Fig. 1-4), each of which, in turn, is connected to other network routers by four communication lines. Thus, in case of failure of 7 communication lines between routers within the same premises (the worst case for 7 failures), at least one data transmission route from the subscriber is preserved.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795451C1 true RU2795451C1 (en) | 2023-05-03 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5101290A (en) * | 1990-08-02 | 1992-03-31 | At&T Bell Laboratories | High-performance packet-switched wdm ring networks with tunable lasers |
| GB2289393B (en) * | 1994-05-14 | 1998-05-13 | Korea Electronics Telecomm | Multi-channel optical ring network |
| CA2339716A1 (en) * | 2000-03-29 | 2001-09-29 | Nortel Networks Limited | Two stage, hybrid logical ring protection with rapid path restoration over mesh networks |
| JP2002094538A (en) * | 2000-09-02 | 2002-03-29 | Res Inst Of Natl Defence | Packet processing method utilizing anti-multiple fault network structure |
| JP2003229876A (en) * | 2002-02-06 | 2003-08-15 | Nec Corp | Method for controlling multi-ring, node using the method, and control program |
| CN100428661C (en) * | 2004-02-17 | 2008-10-22 | 富士通株式会社 | Signal transceiving method for use in optical ring network and optical node for the same |
| CN100440843C (en) * | 2004-05-12 | 2008-12-03 | 华为技术有限公司 | Ring net and method for realizing service |
| RU2463719C2 (en) * | 2007-11-26 | 2012-10-10 | Супкон Груп Ко., Лтд | Method, system for processing faults and data exchange device, based on industrial ethernet network |
| RU2597000C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-09-10 | Акционерное общество Научно-производственная компания "Агат-Аквариус" | Shipboard telecommunication network |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5101290A (en) * | 1990-08-02 | 1992-03-31 | At&T Bell Laboratories | High-performance packet-switched wdm ring networks with tunable lasers |
| GB2289393B (en) * | 1994-05-14 | 1998-05-13 | Korea Electronics Telecomm | Multi-channel optical ring network |
| CA2339716A1 (en) * | 2000-03-29 | 2001-09-29 | Nortel Networks Limited | Two stage, hybrid logical ring protection with rapid path restoration over mesh networks |
| JP2002094538A (en) * | 2000-09-02 | 2002-03-29 | Res Inst Of Natl Defence | Packet processing method utilizing anti-multiple fault network structure |
| JP2003229876A (en) * | 2002-02-06 | 2003-08-15 | Nec Corp | Method for controlling multi-ring, node using the method, and control program |
| CN100428661C (en) * | 2004-02-17 | 2008-10-22 | 富士通株式会社 | Signal transceiving method for use in optical ring network and optical node for the same |
| CN100440843C (en) * | 2004-05-12 | 2008-12-03 | 华为技术有限公司 | Ring net and method for realizing service |
| RU2463719C2 (en) * | 2007-11-26 | 2012-10-10 | Супкон Груп Ко., Лтд | Method, system for processing faults and data exchange device, based on industrial ethernet network |
| RU2597000C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-09-10 | Акционерное общество Научно-производственная компания "Агат-Аквариус" | Shipboard telecommunication network |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6011780A (en) | Transparant non-disruptable ATM network | |
| EP1432178B1 (en) | Signaling protocol and architecture for protection rings | |
| EP1835641B1 (en) | Passive optical network system and method for protecting the services of the same | |
| JP4835422B2 (en) | Network device and communication system | |
| JP2000503182A (en) | METHOD AND SYSTEM FOR OPTICAL RECOVERY END SWITCH CONNECTION IN FIBER NETWORK | |
| US6579018B1 (en) | Four-fiber ring optical cross connect system using 4×4 switch matrices | |
| Karol et al. | High-performance optical local and metropolitan area networks: Enhancement of FDDI and IEEE 802.6 DQDB | |
| CN102984057A (en) | Multi-service integration dual-redundancy network system | |
| CN109787895B (en) | Dual-homing protection method, access node, equipment and communication network | |
| US20120251097A1 (en) | Passive architectural optical distribution network | |
| EP0617868B1 (en) | Passive optical network structure with high fault tolerance | |
| US5289467A (en) | Manhattan street network with loop architecture | |
| RU2795451C1 (en) | Universal data exchange system | |
| JP2001186159A (en) | Ring transmission system and its squelch method | |
| US9585032B2 (en) | Method and arrangement for providing data plane redundancy | |
| JP3589709B2 (en) | Hierarchical communication network and components for the communication network | |
| CN101902383B (en) | E1-based bi-directional ring network method and system thereof | |
| JP5357436B2 (en) | Transmission equipment | |
| US8068412B1 (en) | Link selection schemes for avoiding channel contention | |
| JP2015012573A (en) | Optical network system | |
| EP2285046B1 (en) | Method and apparatus for realizing interaction of optical channel data unit protection tangency rings | |
| JP2010193056A (en) | Duplex system | |
| CA3160826C (en) | A network device for providing redundancy in an industrial network | |
| RU2597000C2 (en) | Shipboard telecommunication network | |
| CN118801995A (en) | Optical fiber communication system, method, apparatus, network device, and storage medium |