Система Передачи Данных Реального времени (СПД РВ)

Уровень Системы Передачи Данных Реального Времени (СПД РВ) один из самых важных и сложных уровней комплексной системы. Задачей данного уровня является доставка информации от любого источника до любого потребителя, находящегося в сети данной системы.

Рассмотрим топологию построения сети комплексной системы. Комплексная система создавалась опираясь на опыт уже существующих систем, выбирая лучшие решения из аналогичных систем, а также на опыт зарубежных фирм разрабатывающих системы реального времени. Покажем ранее используемые топологии связи, чтобы лучше понять топологию и подход в решении СПД РВ данной системы.

Первоначально (конец 80х и начало 90х) топология сети была примитивной - типа звезда с использованием самодельных модемов и концентраторов информации на основе слабых микропроцессоров тип Intel 8080, Intel 8085, Zilog и однокристалок.

Рисунок 21 – Топология сети типа Звезда

Преимущества сети со звездообразной топологией (рисунок 21):

- такая сеть допускает простую модификацию и добавление клиентов, не модифицируя остальной ее части. Если возможности центрального концентратора будут исчерпаны, его следует заменить на устройство с большими возможностями, например, с большим числом портов;

- центральный концентратор звездообразной сети удобно использовать для диагностики;

- отказ любого клиента не приводит к отказу остальных.

Недостатки сети со звездообразной топологией:

- при отказе центрального концентратора становится неработоспособной вся сеть;

- все клиенты должны соединяться с центральной точкой, это увеличивает расход кабеля и стоимость сети.

Ряд фирм используют линейную топологию сети (рисунок 22) для организации связи между Линейными Пунктами (ЛП).

Рисунок 22 – Линейная топология сети

Преимущества сети слинейной топологией:

- небольшой расход кабеля для соединения всех клиентов.

Недостатки сети слинейной топологией:

- самая низкая надежность сети (при отказе одного клиента дальняя часть сети оказывается неработоспособной);

- пропускная способность ограничивается на участке Клиент1 - Сервер, кроме всего прочего на данном участке информационный поток будет Si.

Надо отметить, что в системе ДЦМ - Дон использовалась уже линейная структура с программно - аппаратным кольцеванием, хотя в данной системе были существенные недостатки, но на конец 80-х такая организация была прогрессивной, а заложенные принципы используются в настоящее время.

Рисунок 23 – Топология сети

“Кольцевая” - топология нашла наибольшее распространение при организации связи на железнодорожном участке (рисунок 23).

Преимущества сети скольцевойтопологией:

- более высокая надежность работы сети по сравнению с “линейной” топологией, т.к. для отказа участка сети необходим двойной отказ;

- небольшой расход кабеля для соединения всех клиентов.

Недостатки сети с кольцевой топологией:

- необходимость кольцевания сети;

- кольцевую сеть труднее диагностировать;

- добавление или удаление клиента вынуждает разрывать сеть.

В данной комплексной системе поддерживаются все известные виды организаций связи. Связь организуется по географическому и иерархичному принципу.

Для организации сети на уровне Дороги применяется “Иерархичная -многоуровневая” топология, которая дает максимально возможную надежность и наибольшую пропускную способность сети. Схема организации данной сети представлена на рисунке 16.

Рисунок 24 – Иерархическая топология

Для наглядности в таблице 2 приведена сравнительная характеристика различных топологий связи.

Таблица 2

Теперь

Для компьютерных систем связи очень важно правильно выбрать протокол обмена в сети. Для данной системы используется собственный протокол обмена в сети.

Использование собственного протокола обмена не является прихотью разработчиков - сделать систему максимально закрытой, а обусловлено высокими требованиями к передачи данных в системах реального времени.

При создании протокола рассматривались протоколы ряда подобных систем, а также использовался опыт передовых зарубежных фирм создающих системы телекоммуникации реального времени, в частности протокол обмена FLEET для ОС реального времени QNX - лидера в создании систем РВ.

Рассмотрим организацию протокола обмена:

- протокол обмена имеет двух уровневый стек протоколов:

- транспортный уровень;

- уровень нижнего уровня обмена “точка – точка”.

Рассмотрим организацию данных транспортного протокола.

Одним из критериев организации заголовка был минимальный размер, для улучшения отношения (длина заголовка)/(длина сообщения), что сильно влияет на трафик сети.