CC BY
35
УДК 656.212.5 : 681.3
В. М. ПАХОМОВА, Т. I. СКАБАЛЛАНОВИЧ, Д. А. ЛЯХОВ (ДПТ)
МОЖЛИВ1СТЬ ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОЛОГИ 100VG-anyLAN В 1НФОРМАЦ1ЙНИХ СИСТЕМАХ ЗАЛ1ЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ
Представлений один iз можливих варiантiв об'еднання мереж рiзних технологiй з використанням конце-нтраторiв та комутаторiв 100Ув-апуЬЛМ на рiвнi лiнiйних пiдприeмств залiзничного транспорту Укра!ни. Розроблена вiдповiдна iмiтацiйна модель мереж1 з комутатором, в основу яко! покладенi дiаграма станiв порту комутатора за алгоритмом прозорого моста та дiаграми станiв концентратора та станци 100Ув-апуЬЛМ для визначення характеристик мереж в прюритетному та безпрюритетному режимах обробки да-них. Встановлено, що на час реакци мереж1 100Ув-апуЬЛМ найбiльший вплив виявляе пори- очiкування запитiв в черзi.
Ключовi слова: висхщний та спаднi порти, високий та низький прiоритет, алгоритм прозорого моста, фь льтрацiя та просування кадру
Вступ i постановка проблеми
Вщповщно плашв розвитку зал1зничного транспорту Укра!ни сучасна технолопя збору й обробки шформаци; експлуатащя автоматизо-ваних систем; впровадження новггшх засоб1в обчислювально! техшки, система передач1 да-них (СПД), система управлшня базами даних (СУБД); створення единих баз даних; викори-стання наскр1зних шформацшних технологш припускають створення вертикал1 керування вс1ма шформацшними ресурсами галуз1 й змши юнуючо! оргашзацшно! структури. З шшого боку, юнують шформацшш системи, в основ1 яких використання абсолютно р1зних мереже -вих технологш [1-2]. Виникаюча проблема !х взаемоди на пром1жному етат шформатизацп може бути виршена застосуванням технологи
100VG-anyLAN, кожен концентратор яко! може бути налаштований на тдтримку або кадрiв формату Ethernet, або кадрiв формату Token Ring. Для з'еднання мереж 100VG-аnyLAN, що використовують рiзнi формати кадрiв, потрiб-ний мiст або комутатор. Загальна структура тако! мереж зображена на рис. 1.
Аналiз публжацш
Мережа 100VG-anyLAN завжди включае кореневий концентратор, званий концентратором рiвня 1 (К1), як це показано на рис. 2. Ко-реневий концентратор мае зв'язки з кожним вузлом мереж^ утворюючи тополопю типу зiрка
Комутатор ~Г Г
1 J«
Шдмережа з ;
форматом Ethernet ;
у Ч
Шдмережа з I
форматом TokenRing'
Рис. 1. Загальна структура мереж1 100VG-anyLAN
© В. М. Пахомова, Т. I. Скабалланович, Д. А. Ляхов, 2012
197
Рис. 2. Опитування порпв концентраторiв 100VG-anyLAN
Примтка: * - високий прюритет даних
Цей концентратор являе собою штелектуа-льний центральний контролер, який керуе доступом до мереж^ постшно виконуючи цикл «кругового» сканування сво!х порт1в i перев> ряючи наявнiсть запитiв на передачу кадрiв вiд приеднаних до них вузлiв. Концентратор при-ймае кадр вщ вузла, що видав запит, i передае його тiльки через той порт, до якого приедна-ний вузол з адресою, що збйаеться з адресою призначення, зазначених у кадрi [3].
Кожен концентратор мае один «висхщний» (up-link) порт i N «спадних» портiв (down-link). Так, наприклад, висхiдний порт концентратора 2-го рiвня (К2) зарезервований для приеднання до концентратора бiльш високого рiвня (К1). Спаднi 7-портiв служать для приеднання вузлiв, в тому чи^ i концентраторiв 3-го рiвня (К3).
Кожен порт концентратора може бути на-лаштований для роботи в нормальному режимi або в режимi моштора. Порт, сконфiгурований для роботи в нормальному режимi (за замовчу-ванням), передае тi кадри, якi призначеш вузлу, пiдключеного до даного порту. Порт, сконфйу-рований для роботи в режимi монiтора, передае вс кадри, оброблюванi концентратором. Дiаг-рами сташв роботи концентратора та станцй мережi в нормальному режимi розроблеш та представленi в [4].
Формулювання цшей CTaTTi
Вивчити алгоритм прозорого моста та за-пропонувати вщповщну формальну модель.
Розробити iмiтацiйну модель УО з комутато-ром, в основi яко! дiаграми станiв порту кому-татора за алгоритмом прозорого моста, а також дiаграми сташв концентратора та станцй мереж ЮОУО-апуЬЛК. На iмiтацiйнiй моделi УО провести дослщження впливу факторiв на час реакцй мережi.
Основна частина
1. Алгоритм прозорого моста
Мют або комутатор дie за алгоритмом прозорого моста, кожен порт якого працюе як кшцевий вузол свого сегменту за одним винят-ком - порт моста не мае власно! МАС-адреси. Порт моста працюе в так званому нерозбiрливому режимi захоплення кадрiв, за допомогою якого мiст стежить за вшм трафiком, який передаеться в приеднаних до нього сегментах, i використовуе вс кадри, якi проходять через нього, для вивчення складу мереж (етап «Навчання»). На цьому етапi мют передае будь-який захоплений та буферизований кадр на вс сво! порти за винятком того, вщ якого цей кадр отримано. Одночасно з передачею кадру на вс порти мют вивчае адресу дже-рела кадру i робить новий запис про його приналежнють до свое! адресно! таблиц [1]. Вщповщна дiаграма станiв представлена на рис. 3.
Пюля того як мют пройшов етап «Навчання», вш може працювати бiльш рацюнально.
Пюля появи кадру мют переходе в стан «Аналiз адресно! таблищ», в якому визначаеться наяв-нiсть в таблиц адреси призначення кадру. Як-що адреса призначення кадру невщома, то мiст
переходить в стан «Передача кадра» i кадр пе-редаеться на всi порти, ^м порта-джерела кадру. Мiст переходить в стан «Формування за-пису».
Рис. 3. Ддаграма сташв порта комутатора за алгоритмом прозорого моста
Якщо адреса призначення кадру вщома, то мiст переходить у стан «Анатз адрес», у якому перевiряе, чи знаходяться станци з адресою джерела та адресою призначення в одному ло-гiчному сегментi. Якщо станци належать одному лопчному сегменту, то кадр буде знищений з буфера (стан «Фiльтрацiя»). Якщо вони знаходяться в рiзних сегментах, то мют передае кадр на шший порт, заздалепдь отримавши доступ до iншого сегменту (стан «Просування кадру»). У обох випадках мiст заносить вщпо-вщний запис до адресно! таблицi (стан «Формування запису»).
2. 1м1тац1йна модель УС
Розроблена iмiтацiйна модель УО з комута-тором, в основу яко! покладена дiаграма сташв порта комутатора за алгоритмом прозорого моста, а також дiаграми сташв концентратора та станци мереж. На головнш формi моделi У О розмщеш кнопки: «Вхiднi параметри», «Структура мережи», «Вiдгук», «Дiаграми». Так, на-приклад, по натисканню кнопки «Структура мереж» з'являеться вщповщне вiкно для зав-дання кiлькостi рiвнiв iерархi! та кiлькостi станцiй на кожному рiвнi (рис. 4).
На вкладщ «Дiаграма» вiдображуеться мак-симальний час очшування заявки в черзi (сишм
кольором) та максимальна довжина черги (жов-тим кольором).
На рис. 5 показано приклад таких дiаграм для безпрюритетного режиму моделювання мережi ЮОУО-аиуЬЛК. Якщо ж обрано прю-ритетний режим, то вихiднi даш на дiаграмах зображуються двома кольорами: червоним в> дображаються данi по портам, на яю надсила-ються заявки з високим прiоритетом, а сишм i жовтим вiдображаються даш по портам, до яких шдключеш станцi!, для яких не встанов-лений високий прiоритет (рис. 6).
Порiвняемо дiаграми отриманi в безпрюри-тетному та прiоритетному режимах роботи iмi-тацiйно! моделi УО (рис. 5-6). Так, наприклад, на четвертому порту концентратора 3-го рiвня максимальний час очiкування заявки в черзi в безпрiоритетному режимi становить 9354 мкс, а в прюритетному режиш - 9840 мкс. Це поясню-еться тим, що для станци, яка шд'еднана до цього порту, встановлено низький режим заявок, тому !й приходиться очшувати поки не ви-конаються усi запити з високим прюритетом або не буде перевищено порiг очiкування заявки в черзь
Рис. 4. Завдання структури мереж1
Рис. 5. Результати роботи ÎMn^mTOï модел1 VG (безпрюритетний режим)
Риа б. Peзyльтaти poбoти 1мггацшно1 мoдeлi VG (пpiopитeтний peжим)
3. Дослвдження впливу факторш на час реакци мережi
Для пepeвipки cтeпeнi впливу кожного з чо-тиpьoх фaктopiв (iнтeнcивнicть нaдхoджeння зaпитiв на станщю X, довжина кaдpy D, кшь-кicть cтaнцiй мepeжi Nst, nopir oчiкyвaння низь-кoпpiopитeтних зaпитiв в чepзi P) на 4ac pea^iï мepeжi R пpoвeдeнe нacтyпнe дocлiджeння. БУ-
ли взятi чoтиpи до^дт точки (Ri, R2, R3, R4), в кoжнiй з яких один iз фaктopiв вcтaнoвлювaвcя на вepхньoмy piвнi, а тpи iншi - на нижньому. В кoжнiй з точок виконано запуот мoдeлi VG, тетя цього poзpaхoвaнo як кожний з фaктopiв (А, %) впливае на чac peaкцiï мepeжi. Peзyльтaтi дocлiджeння пpивeдeнi у табл. 1.
Таблиця 1
Дослщження впливу фaктoрiв на час реакци мережi
Ro Ri R2 R3 R4
X, запит/c - + - - -
D, oктeт - - + - -
- - - + -
P, мте - - - - +
R, мкc 2582 26G9 2б18 2б81 279б
А, % 1,G5 1,39 3,83 8,29
У хoдi пpoвeдeння eкcпepимeнтy виявлeнo, що на чac peaкцiï мepeжi 1GGVG-anyLAN най-бiльшe впливае вeличинa nopory oчiкyвaння низькoпpiopитeтних зaпитiв в чepзi, а caмe пpи змiнi nopory очшування чac peaкцiï мepeжi зм> нюетьcя на 8,29 % npora 3,83 %, 1,39 % та 1,G5 % як в шших випадках. Нeзнaчний вплив на чac peaкцiï мepeжi зpoбили нacтyпнi rnpa-мeтpи: iнтeнcивнicть нaдхoджeння зaпитiв на станщю мepeжi та довжина ка^у.
Висновки
У зв'язку iз cтpaтeгiею iнфopмaтизaцiï зал> зничного тpaнcпopтy У^аши на пpoмiжнoмy eтaпi пpeдcтaвлeний один iз можливих вapiaн-тiв об'еднання мepeж piзних тeхнoлoгiй (Ethernet та Token Ring) з викopиcтaнням кон-цeнтpaтopiв та кoмyтaтopiв 1GGVG-anyLAN на piвнi лiнiйних пiдпpиемcтв. Poзpoблeнa iмiтa-цiйнa мoдeль VG, в оетову яко1' пoклaдeнa дiaг-
рама сташв порта комутатора за алгоритмом прозорого моста, а також дiаграми сташв концентратора та станци мережi ЮОУО-апуЬЛК. Модель УО праюе в прiоритетному та безпрю-ритетному режимах обробки даних. Встановле-ний вплив факторiв на час реакци мереж ЮОУО-апуЬЛК. Виявлено, що на час реакци мереж найбiльше впливае порiг очiкування запитiв в черз^ незначно впливають штенсив-нiсть надходження запитiв на станцiю та дов-жина кадру.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Пахомова, В. Н. Разработка структуры локальной вычислительной сети АСУ парка прибытия [Текст] / В. Н. Пахомова, К. М. Рэу // 1нформ.-
керуючi системи на залiзн. трансп. - 2002. -№ 2. - С. 41-46.
2. Пахомова, В. Н. О возможности использования технологии TOKEN RING в ЛВС на сортировочной горке [Текст] / В. Н. Пахомова, А. А. Пру-дко // Iнформ.-керуючi системи на залiзн. трансп. - 2004. - № 6. - С. 38-43.
3. IEEE 802.12 - Demand Priority Access LAN, 100VG- anyLAN [Text].
4. Пахомова, В. Н. Имитационная модель локальной вычислительной сети 100VG-AnyLAN [Текст] / В. Н. Пахомова, В. В. Черный // 1н-форм.-керуючi системи на залiзн. трансп. -2005. - № 6. - С. 67-73.
Надшшла до редколегп 09.11.2011.
Прийнята до друку 11.11.2011.
В. Н. ПАХОМОВА, Т. И. СКАБАЛЛАНОВИЧ, Д. А. ЛЯХОВ
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ 100VG-ANYLAN В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Представлен один из возможных вариантов объединения сетей разных технологий с использованием концентраторов и коммутаторов 100VG-аnyLAN на уровне линейных предприятий железнодорожного транспорта Украины. Разработана соответствующая имитационная модель сети с коммутатором, в основу которой положены диаграмма состояний порта коммутатора по алгоритму прозрачного моста и диаграммы состояний концентратора и станции 100VG-аnyLAN для определения характеристик сети в приоритетном и безприоритетном режимах обработки данных. Установлено, что на время реакции сети 100VG-anyLAN наибольшее влияние оказывает порог ожидания запросов в очереди.
Ключевые слова: восходящий и нисходящий порты, высокий и низкий приоритеты, алгоритм прозрачного моста, фильтрация и продвижение кадра
V. N. PAKHOMOVA, T. I. SKABALLANOVICH, D. A. LYAKHOV
POSSIBILITY OF THE USE OF TECHNOLOGY 100VG-ANYLAN IN THE INFORMATIVE SYSTEMS OF RAILWAY TRANSPORT
One of possible variants of association of networks of different technologies is presented with the use of concentrators and switchboards 100VG-anyLAN at the level of linear enterprises of railway transport of Ukraine. The corresponding simulation model of network is worked out with a switchboard, in basis of which fixed bubble of port of switchboard diagram on the algorithm of transparent bridge and bubble of concentrator and station diagram 100VG-anyLAN for determination of descriptions of network in priority and non-priority modes of processing of data. It is set that in a time of reaction of network 100VG-anyLAN most influence renders the threshold of expectation of queries in a turn.
Keywords: ascending and descending ports, high and subzero priorities, algorithm of transparent bridge, filtration and advancement of shot
