Кольцевая пакетная сеть

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 51)5 Н 04 1 5/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР НИЕ БРЕТЕН ОП АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 112/09 .90 .92 Бюл. М 32нградский электротехнический иязи им, проф. М,А.Бонч-БруевичаЧугреев, В.Х.Харитонов и А,Д,До ЬЦЕВАЯ ПАКЕТНАЯ СЕТЬ ность изобретения: сеть содержит 1, каждая станция содержит придатчик 2 и блок доступа 3; приемоик содержит блок сопряжения 4, 1(54) КОЛ (57) Сущ станции емопере передатч(21) 4822 (22) 03,05 (46) 30.0 (71) Лени ститут с (72) О.С. ников (56) Авто М 12562 ое свидетельство ССС кл. Н 04 1 5/02, 1985,1758888 А 1 блок регистрации 5, 1 блок тактовой синхронизации 6, передатчик 7; блок доступа содеожит дешифратор сигнала квитанции 8, декодирующий узел 9, генератор сигнала флага 10, мультиплексор передачи 11, генератор сигнала квитанции 12, канальные накопители 13, 14, узел управления приемом информации 15, кодирующий узел 16, накопитель передачи 17, мультиплексор абонента 18, регистры 19 и 22, узел управления передачей 20, узел управления выдачей информации 21, узел циклового фазирования 23, временной распределитель 21, узел контроля 25, узел задержки 26, ключ гашения, дешифратор сигнала флага и адреса 28, 2 ил,Изобретение относится к технике ин- передатчик 7 для передачи ее к следующейформационно-вычислительных систем, сис- станции 1.тем передачи данных, использующих Таким образом, фазирующая комбинаспособ пакетной передачи и может быть ция проходит по кольцу через все станции 1использовано для создания высокопроиз и возвращается к главной. Узел 23 циклововодительныхлокальныхсетейсвязираспре- го фазирования каждой станции 1, принявфазирующую комбинацию. вырабатываетЦелью изобретения является увеличе- сигнал для установки в соответствующую. ние обьема передаваемой информации пу- фазу и запуска временного распределителятем уменьшения задержки прохождения 10 24, который начинает вырабатывать управпакетов че ез сеть,акетов через сеть, ляющие сигналы, обеспечивающие работуНа фиг.1 представлена структурная схе- сети в соответствии с принятым алгоритма предлагаемой кольцевой пакетной сети, мом,где: 1 станции, включенные в кольцо; при- Станция 1 может работать в несколькихемопередатчики 2; блоки доступа 3, 15 режимах, которые определяются состояниНа фиг,2 показана структурная схема ем накопителя передачи 17 и первого и втостанции, Станция содержит приемопере- рого канальных накопителей 13 и 14.датчик и блок доступа. Приемопередатчик Состояния канальных накопителей хранятсостоит из блока сопряжения 7, блока реги- ся в первом 19 и втором 22 регистрах и могутстрации 5, блока тактовой синхронизации 6, 20 быть следующими для каждого накопителя:"канальный накопитель свободен", "канальБлок доступа содержит дешифратор ный накопитель содержит пакет", "предназсигнала квитанции 8,декодирующийузел 9, наченный данной станции", "канальныйгенератор сигнала флага 10, мультиплексор накопитель содержит транзитный пакет".передачи 11, генератор сигнала квитанции 25 Состояния накопителя передачи 17 могут2, первый канальный накопитель 13, вто- быть следующими; 0 - свободен, 1 - занятрой канальный накопитель 14,узел управле- . (имеется пакет для передачи).ния приемом информации 15, кодирующий В состоянии, когда все накопители 17узел 16, накопитель передачи 17, мульти- свободны. станция 2.работает в режиме реплексор абонента 18, первый регистр. 19, 30 трансляции с задержкой, При атом ключ гавторой регистр 22, узел управления переда- шения 27 находится в замкнутом состоянии," чей 20, узел управления выдачей информа- так что выход блока регистрации 5 черезции 21, узел циклового фазирования 23, узел задержки 26 соединен со входом перевременной распределитель 24, узел контро- датчика 7.ля 25, узел задержки 26, ключ гашения 27, 35 Гсли канальные накопители 14 пусты, тодешифратор сигнала флага и адреса 28, при наличии пакета в накопителе передачиКольцевая пакетная сеть работает сле (логическая 1 на управляющем выходенакопителя передачи 17 или при наличииКольцевая пакетная сеть является син- заявки на передачу пакета от абонента) лохронной по циклам с постоянной длитель гическая "1" на абонентском входе узла упностью временных окон, начинающихся равления передачей 20 станция 1 работаетодновременно на всех станциях, Каждая в режиме передачи своего пакета.станция может начать передачу только в Передаваемый станцией 1 пакет инфор, начале временного цикла (окна), Для обес- мации поступает от абонента на накопительпечения синхронного режима работы сети в 45 передачи 17 и далее через кодирующий узелначале работы сети производится фазиро, мультиплексор передачи 11 и передатвание по циклу. Для этого одна из станций, чик 7 в канал связи. Управление передачейявляющаяся главной. передает фазирую- пакета осуществляется узлом управлениящую комбинацию. Фазирующая комбина- передачей(УУПрд) 20 и узлом контроля(УК)ция проходит от абонента, через 50 25, таким образом, что в каждом временнакопитель 17 передачи, кодирующий узел ном окне разрешена передача своего па 16, мультиплексор передачи 11 и передат- кета при выполнении одного из в хч к 7и 7 вканалсвязи,Приэтомключигашения условий: канальные накопители не содеро из двух2 7 на всех станциях 1, кроме главной, нахо- кат транзитных пакетов или имеется сигдятся в замкнутом состоянии, Из канала 55 наллогической "1" навыходеузлаконтролясвязи фазирующая комбинация на каждой 25, Передача пакета осуществляется следя следустанции 1 через блок сопряжения 4 и блок 5 ющим образом. В начале временного окнарегистрации поступает на узел 23 циклового по сигналу Тпер от временного распределифазирования и одновременно через узел зэ- теля (ВР) 24 запускается УУПрд. 20, которыйдержки 26 и замкнутый ключ 27 гашения на выдает управляющий сигнал на генератор102025 55 сигнала флага 10. Генератор сигнала флага 10 осуществляет выдачу сигнала открывающего флага в канал. Одновременно с УУПрд20 выдается управляющий сигнал на ключгашения 27, который разрывает связь между выходом блока задержки 26 и выходомпередатчика 7, в результате чего на время передачи кадра(открывающего флага, пакета и контрольных разрядов) запрещается работа станции 1 в режиме ретрансляции, В момент окончания передачи сигнала флагаУУПрд 20 выдает управляющие сигналы намультиплексор передачи МПер 11, обеспечивающий подключение кодирующего узлаКУ 16 к передатчику 7, на накопитель передачи 17, обеспечивающий выдачу пакета наКУ 16, обеспечивающий выдачу пакета на передатчик 7 через мультиплексор передачи 11, вычисление контрольных разрядов и их выдачу на передатчик через мультиплексор передачи 11. Момент выдачи контрольных разрядов определяется временнымраспределителем 24 и выдается на КУ через УУПрд 20, если передача пакета в данномокне ведется, Причем, в случае отсутствия транзитного пакетав канальных накопителях 13 и 14, передача осуществляется в первом же временном окне, а при наличии транзитного пакета передача разрешается при помощи уза контроля 25,Информация, принимэемэя из канала через блок сопряжения 4, блок регистрации 5 поступает на входы дешифраторэ сигнала флага и адреса 28 и на узел задержки 26, в котором осуществляется задержка на время, равное длительности передачи служебной части пакета (флага и адреса станции назначения). Работой приемной части блока доступа 3 управляет узел управления приемом (УУПрм) 15. Дешифратор сигнала флага и адреса (ДСФА) 28 предназначен для выделения открывающего флага пакета и анализа адреса пакета. Моменты возможного периода сигнала флага определяются сигналами, поступающими с временного распределителя 24, Если на вход станции 1 не поступает пакет, то на первом выходе ДСФА 28 не появляется управляющего сигнала. Если же нз вход станции поступает пакет, то ДСФА 28 опознает сигнал флага, с которого начинаются все пакеты и выдает управляющий сигнал, запускающий УУПрм 15, управляющий приемом пакета. Станция 1 принимает и помещает в канальные нэкопители 14 как пакеты, предназначенные данной станции 1. так и транзитные пакеты, ретрансляция которых невозможна из-за того, что станция 2 осуществляет передачу своего пакета либо транзитного пакета, принятого в одном из предыдущих окон и 30 35 45 50 хранящегося в канальном накопителе, Пакеты, предназначенные данной станции 1 должны удаляться из кольца путем размыкания ключа гашения 27. Как свои, так и транзитные кадры. принятые станцией 1, проверяются на правильность в декодирующем узле ДКУ 9 и на них выдаются сигналы квитанции, подтверждающие правильный прием, Пакеты, принятые без ошибок, адресованные данной станции 1, выдаются абоненту через мультиплексор абонента 18. При наличии свободного канального накопителя 14 всегда осуществляется прием пакета, чем обеспечивается запись адреса пакета в накопитель, т,к, запись начинается сразу после выделения сигнала открывающего флага. Если пакет предназначен данной станции 1 и принят без ошибок, то канальный накопитель 14, в который он принят, переходит в состояние "канальный накопитель содержит свой пакет", Если пакет транзитный (предназначен другой станции . 1) и его ретрансляция не осуществилась (изза того, что станция 1 вела передачу) и если пакет принят без ошибок, то канальный накопитель 14 переходит в состояние "канальный накопитель содержит транзитный пакет". В обоих случаях выдается сигнал квитанция, подтверждающая правильный прием пакета. Во всех остальных случаях сигнал квитанция не выдается и состояние канальных накопителей 13, 14 не изменяется.После запуска УУПрм 15 сигналом от ДСФА 28 УУПрм 15 анализирует состояние канальных накопителей (КН) 13 и (КН) 14, хранящиеся в регистрах 19 и 22, Если КН 13 ("0" на третьем выходе регистра 19) свободен, тогда прием осуществляется в него и нэ КН осуществляется выдача сигнала. разрешающего прием пакета, если КН 1 13 занят ("1" на третьем выходе регистра 19), а КН 14 свободен ("О" на выходе регистра 22), то прием осуществляется в КН 14 и сигнал приема пакета выдается на КН 14, Если оба накопителя 13 и 14 заняты(вероятность чего очень мала), то прием пакета не осуществляется и сигнала квитанция нэ него выдана не будет.УУПрм 15, при наличии свободного канального накопителя 13 (14) выдает управляющий сигнал нэ декодирующий узел 9. В момент прихода последнего разряда адреса с блока регистрации 5 на дешифраторе сигнала флага и адреса ДСФА 28 вырабатывается сигнал "свой адрес", в том случае, если адрес пакета совпадает с адресом данной станции 1. Длительность передачи этого сигнала равна длительности одного бита в канале, В момент возможного появленияэтого сигнала на выходе ДСФА 28, он анализируется узлом управления приемом 15 и фиксируется в нем. Если кадр предназначен данной станции и адресбыл опознан в ДСФА 28, тогда УУПрм 15 выдает управляющий сигнал на ключ гашения 27, обеспечивающий его размыкание и запрещающий ретрансляцию пакета следующей станции 1, (Таким образом, ретрансляция запрещается, во-первых, когда принимаемый пакет предназначен данной станции 1, и, во-вторых, когда данная станция 1 ведет передачу пакета), Если пакет предназначен не данной станции, то УУПрм 15 анализирует управляющий сигнал от узла управления передачей (УУПрд) 20, равный 1, если данная станция ведет передачу(т.е. запрещена ретрансляция), Если ретрансляция разрешена (сигнал от УУПрд 20 равен О), то транзитный пакет,.принимаемый в канальный накопитель 13 (14) не нужен и должен быть сброшен, и квитанция на него передаваться не должна. В этом случае УУПрм 15 не выдает сигналы на регистр 18 (22) состояния канального накопителя 13 (14), в который ведется прием и канальный накопитель 13 (14) остается в состоянии "свободен", Сигнал на передачу квитанции также не выдается. В случае, если ретрансляция запрещена, то принимаемый пакет сбрасывать не надо, а квитанцию на него выдавать необходимо (если в кадре нет ошибок), Пакет проверяется на отсутствие ошибок в декодирующем узле 9. В момент окончания декодирования последнего разряда кадра на выходе ДКУ 9 появляется сигнал, свидетельствующий о наличии или отсутствии ошибок в кадре. В этот момент этот сигнал анализируется в УУПрм 15 и, если ошибок не имеется, УУПрм выдает управляющий сигнал на генератор сигнала квитанции 12, который выдает квитанцию на вход передатчика 4 для передачи ее в канал связи, . УУПрм 15 выдает также управляющие сигналы на один из регистров 19 (22) состояния канального накопителя 13 (14) для изменения состояния канального накопителя, в который принят пакет, Регистр 19 или 22 переходит в состояние "канальный накопитель 13 (14) содержит свой пакет" в зависимости от того, адресован ли пакет данной станции, Управление выдачей абоненту принятого без ошибок пакета, адресованного данной станции 1, осуществляется при помощи узла управления вцдачей абоненту УУВыд, 21, который анализирует состояние канальных накопителей 13 (14), и если канальный накопитель 13 (14) содержит свой кадр, то оповещает абонента об этом выдачей управляющего сигнала "пакет принят". УУВ ыд 21 также обеспечивает подключение к абоненту через мультиплексор абонента МА 18 того канального накопителя, вкоторый принят пакет, предназначенный5 данной станции 1 и обеспечивает выдачупакета абоненту,Если станция в предыдущем временномокне приняла транзитный пакет в один изканальных накопителей 13 (14), то в текущем10 окне она может осуществить его передачу,Управление передачей транзитных пакетовосуществляется при помощи узла управления передачей 20 и узла контроля 25. Этапередача разрешена при отсутствии пакета15 в накопителе передачи и отсутствии заявкина передачу от абонента или при наличиилогического "0" на выходе узла разрешенияконфликтов 25УУПрд 20 анализирует перед началом20 окна состояние канальных накопителей 13(14) накопителя передачи 17, и выход узларазрешения конфликтов 25 и определяет ис-.точник передачи: накопитель передачи, либо один из канальных накопителей.25 (Правило выбора канального накопителя 13(14) из двух следующее; если только одинканальный накопитель 13 (14) содержиттранзитный пакет, то подключается он, еслиоба, тогда подключение реализуется в по 30 рядке очереди: первый принятый пакет передается первым). Выбранный канальныйнакопитель 13 (14) (если принято решениео передаче транзитного пакета) черезмультиплексор передачи 11 подключается35 ко входу передатчика, Кодирование транзитных пакетов не производится, т,к, транзитные пакеты уже содержат контрольныеразряды.После начала окна, т.е, после выдачи40 сигнала Тпер с четвертого выхода ВР 24 навторой вход УУПрд 20, передача транзитного кадра осуществляется аналогично передаче своего кадра, только управляющийсигнал с УУПрд 20 выдается не на накопи 45 тель передачи, а на выбранный канальныйнакопитель 13 или 14 и не выдается управляющий сигнал на кодирующий узел 16.Если станция 1 в данном временномокне вела передачу информации, то пере 50 данный ею пакет хранится в накопителе(свой пакет - в накопителе передачи 17,транзитный - в канальном накопителе 13или 14) до получения на него квитанции.Квитанция на переданный станцией 1 пакет55 поступает в конце временного окна. Квитанция поступает через блок сопряжения 4,блок регис 1 рации 5 на вход дешифраторасигнала квитанции 8, на выходе которогопоявляется сигнал, свидетельствующий о приеме квитанции. В момент приема по1758888 10 20 следнего разряда сигнала квитанции УУПрд 20 опрашивает выход дешифратора сигнала квитанции 8 (моглент опроса задается сигналом с временного распределителя 24), Если сигнал квитанция пришел, тогда УУПрд 20 осуществляет сброс переданного пакета из накопителя 13 (14), иэ которого велась передача, Управляющий выход накопителя передачи 17 является абонентским выходом блока доступа, сигнализирующим о готовности станции 1 к передаче следующего пакета, Сброс канального накопителя 13 (14) перевод его в состояние "свободен" осуществляется путем сброса регистра 19 или 22 сигналом от УУПрд 20),На ключ гашения 27 подается также сигнал с временного распределителя 24, который размыкает его в начале каждого временного окна на время, равное длительности задержки информации в узле задержки 26, чем обеспечивается стирание принятой в конце предыдущего временного окна сигнала квитанции,Рассмотримработу узла контроля 25, служащего для разрешения редких, но возможных ситуаций 1, когда имеется свой пакет в накопителе передачи 17 и транзитный пакет в канальном накопителе 13 (14) и необходимо решить, какой пакет передавать. Для обеспечения гарантированного времени доставки пакета до адресата, узел контроля УК 25 реализует принцип синхронного временного разделения, при котором каждая станция 1 имеег свое окно, в котором ей разрешено передавать свой пакет. Если станции 1 являются равноправными, то в цикле из К окон (М - количество станций в сети), каждая имеет свое окно. Для станции 11. например, это окно 1,+И, 1+2 Й и т.д.В соответствии с этим УК 25 работает следуюгцим образом: устанавливается в исходное состояние в начале работы при фаэировании по циклу от узла циклового фазирования 23. При этом УК 25 каждой станции 1 устанавливается в состояние, соответствующее положению временных окон данной станции 1 в общем цикле, Изменение состояния УК 25 осу.цествляется в начале каждого окна по сигналу от временного распределителя 24, Сигнал "1" на выходе УК 25 появляется в начале "своего окна", во всех остальных окнах на выходе УК сигнал "0".Формула изобретения Кольцевая пакетная сеть, содержащая последовательно соединенные станции, . каждая иэ которых содержит блок доступа и приемопередатчик, информационный и тактовый выходы которого соединены с инфор 30 35 40 45 50 55 мационным и тактовым входами блока доступа, информационный выход которого соединен с информационным входом приемопередатчика, линейный вход и линейный выход которого являются соответственно линейным входом и линейным выходом станции, абонентскими входами и абонентскими выходами которой являются соответственно абонентские входы и абонентские выходы блока доступа, при этом приемопередатчик содержт блок тактовой синхронизации, блок регистрации, передатчик и блок сопряжения, выход которого соединен с входом блока тактовой синхронизации и с первым входом блока регистрации, второй вход которого подключен к первому выходу блока тактовой синхронизации, второй выход которого соединен с первым входом передатчика, выход которого является линейным выходом приемопередатчика, линейным и информационным входами которого являются соответственно вход блока сопряжения и второй вход передатчика, выход блока регистрации и третий выход блока тактовой синхронизации являются соответственно информационным и тактовым выходами приемопередатчика, а бгок доступа содержит дешифратор сигнала флага и адреса, дешифратор сигнала квитанции, декодирующий узел, узел задержки. ключ гашения,генератор сигнала квитанции, кодирующий узел, накопитель передачи, временной рас- пределитель и узел циклового фазирования, выход которого соединен с управляющим входом временного распределителя, первьй выход которого подключен к управляющему входу дешифратора сигнала флага и адреса, тактовый вход которого соединен с тактовым входом узла задержки, с тактовым выходом генератора сигнала квитанции, с тактовым входомдешифратора сигнала квитанции, с тактовым входом декодирующего узла, с тактовым входом кодирующего узла, с тактовым входом накопителя передачи, с тактовым входом узла циклового фазирования и с тактовым входом временного распределителя, второй выход которого совдинен с управляющим входом ключа гашения, информационный вход которого соединен с выходом узла задержки, информационный вход которого подключен к информационному входу дешифратора сигнала флага и адреса, к информационному входу дешифратора сигнала квитанции, к информационному входу дексдирующвгс узла и к информационному входу узла циклового фазирования, информационный выход накопителя переда ги сседичен с информационным входом кодирующего уэ 1758888 12ла, выход ключа гашения подключен к выходу генератора сигнала квитанции и является информационными выходом блока доступа, тактовым и информационным входами которого являются соответственно тактовый и информационный входы узла задержки, тактовый вход накопителя передачи является одним из абонентских выходов блока доступа, о тл ич а ю ща я с я тем, что, с целью увеличения объема передаваемой информации путем уменьшения задержки прохождения сигналов, в блок доступа введены узел управления приемом информации, узел управления передачей, узел управления выдачей информации,. мультиплексор передачи, первый и второй канальные накопители, первый и второй регистры, мультиплексор абонента, узел контроля и генератор сигнала флага, тактовый вход которого соединен с тактовым входом узла задержки, с тактовым входом мультиплексора передачи, с тактовыми входами первого и второго канальных накопителей с тактовыми входами первого и второго регйстров, с тактовым входом мультиплексора абонента, с тактовым входом узла управления выдачей информации, с тактовым входом узла управления передачей, с тактовым входом узла управления приемом и тактовым входом узла контроля, управляющий вход которого подключен к управляющему входу временного распределителя, третий, четвертый, пятый; шестой и седьмой выходы которого, соединены с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым управляющими входами узла .управления передачей, первый и второй управляющие выходы которого соединены с первыми управляющими входами соответственно первого и второго регистров, первые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами узла управления выдачей информации, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора абонента, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго канальных накопителей, информационные входы которых подключены к информационному входу декодирующего узла, выход которого соединен с первым управляющим входом узла управления приемом, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу дешифратора сигналов флага и адреса, второй выход которого соединен с третьим управляющим входом узла управления приемом, четвертый и пятый управляющие входы которого подключены к вторым выходам соответст 5 10 15 20 венно первого и второго регистров. третьи выходы которых соединены соответственно с седьмым и восьмым управляющими входами узла управления передачей, третий и четвертый управляющие выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора передачи, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго канальных накопителей, первые управляющие входы которых подключены соответственно к пятому и шестому управляющим выходам узла управления передачей, седьмой и восьмой управляющие выходы которого соединены с первым и вторым управляющими входами накопителя передачи, управляющий выход которого соединен с девятым входом узла управления передачей, девятый выход которого соединен с управляющим входом ключа гашения и с первым выходом узла управления при-емом, второй и третий выходы которого соединены с вторыми управляющими входами 25 соответственно первого и второго канальных накопителей, третьи управляющие входы которых подключены соответственно к четвертому и пятому выходам узла управления приемом, шестой и седьмой выходы ко торого соединены с четвертымиуправляющими входами соответственно первого и второго регистров, восьмой выход временного распределителя соединен с информационным входом узла контроля, 35 выход которого соединен с десятым управляющим входом узла управления передачей, десятый выход которого соединен с управляющим входом кодирующего узла, выход которого соединен с третьим инфор мационным входом мультиплексора передачи, выход которого соединен с выходом ключа гашения и с выходом генератора сигнала флага, управляющий вход которого подключен к одиннадцатому управляющему 45 выходу узла управления передачей, двенадцатый управляющий выход которого соединен с шестым управляющим входом узла управления приемом, восьмой выход которого подключен к управляющему вхо ду генератора сигнала квитанции, девятыйвыход узла управления приемом соединен с входом управления декодирующего узла, выход дешифратора сигнала квитанции подключен к одиннадцатому управляюще му входу узла управления передачей, приэтом абонентский вход узла управления выдачей информации, абонентский вход узла управления передачей и абонентский вход накопителя передачи являются абонентскими входами блока доступа, або14 1758888 13 Составитель О. ЧугреевТехред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор О. Спесивых Заказ 3013 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 нентскими выходами которого являются типлексора абонента, абонентский выход абонентский выход узла управления выда- узла управления передачей и абонентский чей информации, абонентский выход муль- выход накопителя передачи.