TRAME - TRAME

TRAME (VYSÍLÁNÍ MEssages)[1] bylo jméno druhé počítačové sítě na světě podobné Internet pro použití v elektrický nástroj. Jako Internet, základní technologie byla přepínání paketů a byla vyvinuta elektrický nástroj CELÝ v Barceloně a tentýž Utility nasazen nejprve v Katalánsko a Aragón, Španělsko a později na dalších místech. Jeho vývoj byl zahájen v roce 1974 a prvním směrovače, do té doby nazývané uzly, byly nasazeny do roku 1978.[2][3][4][5] Síť je v provozu až do roku 2016 (38 let), samozřejmě s postupnými technologickými aktualizacemi softwaru a hardwaru.

Začátky

Obrázek I: Síť TRAME v roce 1980

V roce 1974 přepínání paketů byla technologie známá pouze ve výzkumných kruzích. Koncept byl zahájen v roce 1968 a je spojen s USA Agentura pro pokročilé výzkumné projekty (ARPA) výzkumný projekt ARPAnet. Myšlenka použití přepínání paketů koncept elektrické služby řídicí komunikační sítě se poprvé objevily v roce 1974, kdy švédská Power Utility Vattenfall začala vytvářet síť pro přepínání paketů TIDAS[6][7][8] a to bylo následováno Španělskem elektrický nástroj CELÝ,[9] který se zaměřoval na dálkové ovládání a automatizaci svého vysokého napětí napájecí síť. S tímto cílem CELÝ vytvořil konkrétní tým lidí pro vývoj jak sítě pro přepojování paketů, tak pro dohledovou kontrolu a sběr dat (SCADA ) systém také pojmenovaný dálkové řízení Systém. V roce 1978 první čtyři TRAME[1] směrovače již byly k dispozici[2] a v roce 1980 již bylo osm z nich nasazeno a funkční.[1][5][10] The desky plošných spojů (PCB) ovládající komunikační linky byly připojeny k a sdílená paměť PCB což jim umožňuje vyměňovat si data a zprávy. Projekt byl vyvinut společně s jeho hlavní počáteční aplikací, Dálkové řízení nebo SCADA systém SICL (Sistema Integral de Control Local)[11][12][13] se kterými původně sdíleli velmi podobný hardware. Do roku 1980 byla maximální kapacita linky 9 600 bit / s, což bylo v roce 1980 maximum možné na hlasovém kanálu o šířce 4 kHz. Tyto kanály byly základní jednotkou tehdy používaných analogových komunikačních systémů. Do té doby energetické společnosti používaly buď telefonní hovory, nebo nízkorychlostní (pod 1200bit / s) vyhrazené odkazy pro dálkové ovládání, obvykle sdílené mezi deseti vysokého napětí elektrické rozvodny.

Služby

Základní služba poskytovaná TRAME[1] síť byla SCADA nebo Dálkové řízení automatizovat vysokého napětí energetická síť, čímž se zlepšila provozní účinnost, do té doby fungovala ručně s telefonní komunikací mezi lidskými operátory. Každý TRAME router přidružil jeden nebo několik vzdálené koncové jednotky (RTU) systému dálkového ovládání SICL.[11][12] Rovněž připojilo obrazovky a později PC umístěné v rozvodnách, aby si mezi nimi vyměňovaly zprávy a s Control Center[13] nachází se ve známém Casa Fuster v Barceloně. Byl to jakýsi předchůdce dnešního e-mailu, který je nyní tak populární. Později, v 90. letech, byly zahájeny další protokoly (X.25, IP ) byly vyvinuty tak, aby zahrnovaly i korporátní informační technologie (IT) terminály, systémy fyzického dohledu společnosti a další služby. Kromě toho byly vyvinuty aplikace a terminály pro přenos hlasu a videa přes síť TRAME[14][15]

Protokoly

TRAME směrování Systém,[3] stejně jako v původním ARPAnetu byl založen na Algoritmus Bellman-Ford ale s „split-horizontem“[7] jako ve švédské síti TIDAS, ale s originálním vylepšením.[3] Tento protokol umožňuje najít optimální cesty v síťových sítích pro přenos každého paketu, což umožňuje sdílení stejné sítě více službami. Naproti tomu tradiční technologie přepínání obvodu, vytvořila vyhrazené obvody pro každou službu nebo komunikaci. Adresování směrovače a terminály používaly vlastní systém s adresou 16 bitů; Jednalo by se o ekvivalent známé IP (internetový protokol ) verze 4 (IPv4 ), který se stále používá v dnešním internetu, který používá adresy 32 bitů. Je třeba mít na paměti, že do roku 1978 IPv4 Protokol dosud neexistoval, protože verze IPv4 používaná v Internetu se objevila až v roce 1981 a ve skutečnosti se k velké veřejnosti dostala až mnohem později.

Protokoly linky byly také proprietární a byly pojmenovány UCL, ten spojující směrovače mezi nimi a UTR, ten přístupový. Byly navrženy tak, aby nabízely vyšší kvalitu služeb požadovanou dálkové řízení /SCADA ve smyslu integrita dat a dostupnost nastaveno Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) standard IEC-870-5-1 a ANSI C37.1. a protože protokol používaný v té době v podnikové síti TO sítě, HDLC nenabízel dostatečnou kvalitu pro kritické průmyslové aplikace.[16][17] Později se další protokoly líbí X.25 a IP byly také podporovány prostřednictvím protokolů zmíněných TRAME. V roce 2000 byl nahrazen protokol UTR[18] podle IEC standard IEC 60870- 5-101 / 104.

Zpočátku síť řízení toku byl založen na správě 8 datových priorit v head-of-the-line (HOL) čekající fronty. Později a po nějakém experimentování[19] A řízení toku byla přijata metoda založená na bitu indikujícím přetížení a správu mezery mezi pakety při přístupu k síti. To vyžadovalo měření kapacity úzkého místa trasy.[20][21][22][17][23] Také byl přidán end-to-end protokol pro některé toky vyžadující zachování pořadí X.25.

Vývoj

Aby technologie přežila 38 let, musela podporovat a intenzivně se vyvíjet. V zásadě existovaly čtyři generace TRAME, které jsou shrnuty v tabulce.

PojemPOKOJ 1POKOJ 2OBJEVTE 3TRAME +
Zahájení vývoje197419931998
Zahájení nasazení1978 (v provozu 4 směrovače)1988

1990 (plně nasazeno)

19951999
ProcesorZilog Z80Intel 80286Intel 80386i960 CA

i960 RM

Maximální rychlost spojení9600 bit / s64kbit / s2 Mb / s10 Mbit / s
Hardware16 procesorů sdílejících společnou paměť16 procesorů sdílejících společnou paměť16 procesorů sdílejících společnou paměť distribuovaných mezi 16 PCB.Jeden procesor se sdílenou multimasterovou sběrnicí 1 Gbit / s pro komunikaci I / O desek.
Vývojář / výrobce hardwaruCELÝ / ISEL (INI )CELÝ / ISEL (INI )DIMAT, S.A.DIMAT, S.A.
Pole adresování14 bitů · 256 routerů (8 bitů) · 64 terminálů na router (6 bitů)16 bitů · 256 směrovačů (8 bitů) · 64 terminálů na router (6 bitů) · 4 propojené sítě (2 bity)16 bitů, jako v TRAME 216 bitů, jako v TRAME 2
Spravované priority8888
Protokoly vnitřního odkazuUCL (proprietární)Vylepšené UCL pro 64kbit / s (proprietární)Vylepšené UCL pro 64kbit / s (proprietární)Vylepšené UCL pro 2Mbit / s (proprietární)
Přístupové protokolyUTR (proprietární)· IPv4 (1999) · X.25

· Vlastní: UTR

· Mezinárodní elektrotechnická komise IEC 60870-5-101 / 104

· IPv4 · X.25 · Ethernet

Stejné jako u TRAME 3
Vývoj velikosti sítěSměrovače 1978-4

Směrovače 1980-8

Směrovače 1983-27

Směrovače 1987-32

Směrovače 1994-502004-222 směrovače

2014-asi 3000 routerů (několik sítí)

Aspekt routeru
TRAME 1 Router
TRAME 2 Router
TRAME 3 Router
TRAME + Router

Dále je uveden krátký písemný popis čtyř generací TRAME.

OBJEVTE 1

Projekt byl zahájen v roce 1974 a v roce 1978 byla již instalována a v provozu první síť se 4 routery elektrický nástroj CELÝ. V roce 1980 měla síť v provozu již 8 uzlů (viz obrázek I). Hardware byl založen na procesoru Zilog Z80 a měl víceprocesorovou strukturu se 16 procesory sdílejícími společnou paměť. Software byl vyvinut ve společnosti ENHER[9] sídlo se nachází ve známém Casa Fuster, Passeig de Gracia, 132, Barcelona, ​​pomocí jazyka assembleru Z80. Po roce 1980 se software začal psát v jazyce C a angličtině emulátor HP64000 K tomuto účelu byl použit logický vývojový systém. Hardware byl vyroben společností ISEL, an INI společnost.

The směrování systém byl variantou Bellman-Ford s rozděleným horizontem.[7] Bylo to vylepšení originálu Síť ARPA směrování systém spočívající v originálním postupu aktualizace, který umožňuje rychleji reagovat na změny. Funkce vzdálenost byla počet paketů ve frontách čekajících na výstup plus jeden.

Protokoly linek (UCL pro vnitřní linky spojující směrovače a UTR pro přístup do sítě) byly navrženy tak, aby vyhovovaly přísným požadavkům stanoveným pro dálkové ovládání (SCADA ) z vysokého napětí energetické sítě (normy IEC-870-5-1 a ANSI C37.1).

Na Transportní vrstva OSI byla použita okna o šířce od 1 do 8, v závislosti na požadované službě, umístěná v terminálech.

Adresy měly délku pouhých 14 bitů, aby mohly adresovat jak směrovače (do té doby nazývané uzly), tak zařízení k nim připojená. Byly tvořeny dvěma poli, 8bitovým polem pro adresování routeru a subadresou 6bitovou pro adresování terminálů k němu připojených. Adresa uzlu byla přidělena uzlům, nikoli koncům odkazů jako v Internetu.

Základní výhody TRAME[1] s ohledem na další technologie používané v EU elektrické služby do té doby byly částečně způsobeny samotnou paketovou technologií: kapacita pro správu jakékoli topologie sítě, automatická přizpůsobivost topologickým a provozním změnám, integrace různých spojovacích technologií (digitálních nebo analogových) a kapacit v jedné síti, otevřená a decentralizovaná vzájemná komunikace mezi uživatelé a zařízení, současná komunikace s několika uživateli a místy z jediného fyzického připojení a integrovaný dohled nad sítí; Ve skutečnosti byla síť od svého vzniku poskytována dohlížecím centrem[24] tvořený počítačem a přehlednou deskou umístěnou v sídle společnosti (viz obrázek II).

Obrázek II: Synoptická deska používaná k dohledu nad sítí TRAME do roku 1987

Další výhody však byly způsobeny specifickým designem TRAME: vysoký integrita dat,[16][17] podpora priorit paketů, snadné zahrnutí speciálních protokolů, jako je mnoho SCADA, které se v té době používaly. Výše uvedené mělo za následek lepší kvalitu služby, zejména pokud jde o dostupnost dat a integrita dat a při integraci služeb do jedné sítě. Část vývoje jeho nasazení lze vidět na obrázcích II až IV.

Video představující TRAME 1 najdete v následujícím odkazu: https://www.youtube.com/watch?v=Mb4285XKnz0

Obrázek III: Topologie sítě TRAME v roce 1986

OBJEVTE 2

V roce 1990 byl TRAME 2 kompletně nasazen a TRAME 1 nahrazen. Procesor nového hardwaru byl Intel 80286 a hardwarová struktura a vnější stránka routerů byla velmi podobná struktuře TRAME 1. Software byl napsán Jazyk C. a zmíněný emulátor nadále používány.

Vylepšení oproti TRAME 1 bylo zavedení standardizovaného X.25 přístupový protokol umožňující připojení podnikové TO terminály do sítě, schopnost vyrovnat se s 64kbit / s nových digitálních linek, zvýšená spínací kapacita a zavedení end-to-end protokol, aby nedocházelo ke ztrátě paketů a disorderingu podle požadavků X.25.

Důležitým vylepšením byla možnost použití duální navádění zvýšit dostupnost terminálu; Mohou být připojeni k síti pomocí dvou přístupových bodů. Pro tento účel měly terminály dvě adresy, primární a sekundární.

Pokud jde o adresování, v roce 1991 byly k adresování přidány dva bity, které označují síť. Adresní prostor se tak zvýšil na 16 bitů a až 4 sítě mohly být volně propojeny jako v jedné. Toto schéma adresování bylo zachováno v následujících verzích TRAME.

Obrázek IV: Topologie sítě TRAME v roce 1994

OBJEVTE 3

Hardware byl opět a víceprocesorový struktura se 16 procesory sdílejícími společnou paměť, ale tento druhý nebyl samostatný PCB ale místo toho byl distribuován mezi 16 PCB, aby se zabránilo jednotlivým bodům selhání. Propojením desek plošných spojů byla sdílená multimaster sběrnice o kapacitě 40 Mb / s navržená a vyrobená společností DIMAT, S.A.. Rovněž zahrnoval sériový kanál pro údržbu, monitorování, přeprogramování a reinicializaci různých modulů připojeným terminálem. Tento software byl vyvinut společností CELÝ ve spolupráci se společností DIMAT, S.A.. Algoritmus směrování je i nadále stejný, ale funkce vzdálenosti byla změněna na méně dynamickou. A řízení toku byl zaveden postup založený na měření přetížení a zpětné indikaci ke zdroji.[21][23]

Vylepšeními ve vztahu k TRAME2 byla podpora IPv4, zavedení agenta dohledu SNMP, nový systém Flow Control, vylepšená metrika vzdálenosti, díky níž je systém méně dynamický, a úloha autoexec k pravidelné kontrole hardwaru a softwaru.

TRAME +

Na rozdíl od tradičního hardwaru TRAME se radikálně změnil design hardwaru, který se přesunul k architektuře s jediným procesorem na uzel. Měl dva alternativní základní moduly různé kapacity založené na procesorech Intel i960 CA a i960 RM se sběrnicí 1 Gbit / s pro komunikaci s jiným směrovačem PCB. Počet fyzických rozhraní byl jen 10 (8 sériových + 2 Ethernet (10B2 nebo 10BT )) protože Ethernet povoleno připojit několik zařízení v jednom LAN. Měl také frontální servisní sériový kanál. Ztráta redundance (jeden procesor na router) ztratil uzel určitou dostupnost s ohledem na TRAME předchozí verze. To bylo provedeno z ekonomických důvodů vyplývajících ze skutečnosti, že síť byla rozšířena na menší rozvodny, kde jsou přísnější omezení nákladů. Duální navádění může pomoci na místech s přísnějšími požadavky na dostupnost.

Vylepšeními oproti TRAME 3 byla schopnost vypořádat se s linkami o kapacitě 2 Mbit / s, menšími a levnějšími routery, přístupem Ethernet a standardní protokoly; přechod od proprietárního protokolu UTR k mezinárodně standardizovaným protokolům SCADA systémy ( IEC 60870-5-101 a IEC 60870-5-104) s originálním přizpůsobením paketovým přepínacím sítím.[18][25]

Reference

  1. ^ A b C d E Selga, J. M. «TRAME: Počítačová síť měnící pakety pro energetické systémy». Sborník ze dne CIGRE (Conference Internationale del Grandes Reseaux Electríques), Paris Session 1978, Paper 35-03, September 1978. [1]
  2. ^ A b Hoffmann M.G. a Selga J. M. «Řídicí jednotka linky pro síť pro přepojování paketů». Sborník MIMI. Curych, červen 1978.[2]
  3. ^ A b C Selga J. M. a Xampeny J. «Postup aktualizace přizpůsobující se toku pro dynamické směrování. Srovnávací výsledky simulace ». Sborník ze dne IEEE Mezinárodní konference o komunikacích (ICC'80), strany. 23.6.1 až 23.6.6., Seattle (WA), USA, 1980.
  4. ^ Selga J., Rivera J., Xampeny J. «Modely analiticos y de simulationón utilizados para el diseño de la red de conmutación de mensajes de ENHER». I Symposium Nacional sobre Modelado y Simulationón en la Indústría y Servicios Públicos. Sevilla., 7. – 9. Května 1980.[3]
  5. ^ A b Selga, J.M., Rivera.J., Xampeny, J. «Červená TRAME de conmutación de paquetes». Revista Novática, roč. VII, č. 37, 1981.[4]
  6. ^ Jerlhagen, T. a B. Leander, B., „Síť pro přepínání zpráv určená pro datovou komunikaci a dálkové ovládání“, sborník CIGRE, Paris France, papír 35-01, srpen 1974.[5]
  7. ^ A b C Cegrell, T. «[Směrovací postup pro síť pro přepínání zpráv TIDAS]». IEEE Transaction on Communications, svazek 23, vydání 6, str. 575-585, červen 1975 [6]
  8. ^ Kaijser, Arne (2010). „Využití počítačů k řízení toků elektřiny ve Švédsku 1950–1980“ v „Historie severských počítačů 3: Třetí konference IFIP WG9.7, HiNC3“. Stockholm, Švédsko: Springer. str. 28–33. ISBN  978-3-642-23315-9.
  9. ^ A b Sánchez i Vilanova, Llorenç. L’aventura hidroelèctrica de la Ribagorçana-ENHER i la seva influència en la transformació sòcio-econòmica de l’Alta Ribagorça ”, Història i Cultura de l’Alta Ribagorça-Volum I (v katalánštině). La Pobla de Segur: Tiskárna: Casa Torres S.A., Dipòsit legální: L-679-1991, Úpravy: Associació d’Amics de l’Alta Ribagorça., 1991. ISBN  84-604-0570-2.
  10. ^ Selga, J.M., Rivera, J., Xampeny, J. (Kniha koordinovaná A. Alabauem a J. Rierou) (ve španělštině. Red TRAME de conmutación de paquetes (Teleinformática y redes de computadores). Barcelona: Marcombo, str. 95 až 101, první vydání: 1982. Druhé vydání: 1984, ISBN 84-267-0427-1.[7]
  11. ^ A b Ventosa, J .; Sanchez, M.; Casals, A .; Rivera, J .; Xampeny, J. „Integrovaný lokální řídicí a telekontrolní systém stanice ve scénáři celkového telekontrolního systému“. IEEE Power Engineering Review, svazek PER-6, vydání: 10, stránky. 39 - 40, 1986 [8]
  12. ^ A b Ventosa, J .; Sanchez, M.; Casals, A .; Rivera, J .; Xampeny, J. „Integrovaný lokální řídicí a telekontrolní systém stanice, ve scénáři celkového telekontrolního systému]“. IEEE Transakce na dodávce energie, objem: 1, vydání: 4, stránky. 159-165, 1986 [9]
  13. ^ A b Equipo TAC de ENHER «Sistema de Telecontrol integrální para redes eléctricas. Una avanzada realización española». Ve španělštině. Mundo Electrónico. č. 110, 1981.[10]
  14. ^ F. Álvarez-Cuevas Figueroa, M. Bertran, Oller, F., J. M. Selga, «Voice Synchronization in Packet Switching Networks». IEEE Network Magazine, svazek 7; Vydání: 5, s. 20. - 25. září 1993 [11]
  15. ^ J. Dalmau a J.M. Selga «Slow-Video Network». CIGRE SC35 Kolokvium v ​​Madridu, září 1995.[12]
  16. ^ A b Selga, J. M. a Rivera «Spolehlivost HDLC a metoda FRBS pro její zlepšení». IEEE Sedmé sympozium pro datovou komunikaci v Mexiku, 1981.
  17. ^ A b C Selga, Josep Maria «Příspěvky al diseny i optimització de xarxes d’ordinadors»(Příspěvky k návrhu a optimalizaci počítačových sítí). V katalánštině. Disertační práce, září 1985.[13]
  18. ^ A b Cabezas, R.; Selga, J. M.; Samitier, C. «Zkušenosti s implementací sítě Telecontrol založené na technologii IP». Sborník ze dne CIGRE (Conference Internationale des Grandes Reseaux Electriques) Paris Session, Paper 35-201, září 2000.[14]
  19. ^ Selga J., Xampeny J. «Metoda řízení přetížení sítě TRAME. Popis a výsledky simulace ». IEEE Sborník středomořské elektrotechnické konference MELECON'83. Atény (Řecko), 23. – 25. Května 1983.
  20. ^ Selga, J. M. «Optimální řízení sítí pro přepojování paketů». Elektronické dopisy. Sv. 19, str. 794-795,15. Září 1983. [15]
  21. ^ A b Selga, J. M. «Metoda řízení toku pro paketové sítě». Sborník příspěvků z 8. mezinárodní konference o počítačové komunikaci ICCC 1986. München, s. 625-630,15-19. Září 1986.[16]
  22. ^ Selga, J.M., Altemir, S. «Uspořádání dálkových ovladačů v dálkovém ovládání" (Ve španělštině). Řízení de les Primeres Jornades sobre Telecontrol Industrial. Escola Universitària d'Enginyeria Tècnica Industrial de Barcelona, ​​3. – 5. Dubna 1984.[17]
  23. ^ A b Selga, J.M. «Optimalizace použití pro redes de conmutación de paquetes" (Ve španělštině). VI Informační a automatická konference. Madrid., 15. – 18. Října 1985.[18]
  24. ^ Selga J.M., Rivera J., Urquizu M., Sirvent J.C. «Centro de supervisión de una red de computadores: aplikace a červená TRAME de ENHER" (Ve španělštině). Mundo Electrónico. Num 130, červen 1983.[19]
  25. ^ Cabezas, R.; Selga, J. M.; Samitier, C. «Nová generace paketového přepínače určená pro integraci provozních služeb». CIGRE Kolokvium v ​​polském Krakově, 13. října 1999.[20]