WikiDer > TRAME

TRAME

TRAME (передача сообщений)[1] было название второй компьютерной сети в мире, похожей на Интернет для использования в электрическая сеть. подобно Интернет, базовая технология была коммутация пакетов и он был разработан электрическая сеть ENHER в Барселоне и развернутый этой же компанией впервые в Каталония и Арагон, Испания, а позже и в других местах. Его разработка началась в 1974 году, и первые маршрутизаторы, которые к тому времени назывались узлами, были развернуты к 1978 году.[2][3][4][5] Сеть проработала до 2016 года (38 лет), очевидно, с последовательными обновлениями программного и аппаратного обеспечения.

Начало

Рисунок I: Сеть TRAME в 1980 г.

В 1974 г. коммутация пакетов была технология, известная только в исследовательских кругах. Концепция, начатая к 1968 году, связана с США. Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA) исследовательский проект ARPAnet. Идея применения коммутация пакетов концепция электрические сети сети управления коммуникациями впервые появились в 1974 году, когда Шведская электроэнергетическая компания Vattenfall начал создавать свою сеть с коммутацией пакетов TIDAS[6][7][8] за ним последовали испанские электрическая сеть ENHER,[9] который был нацелен на телеуправление и автоматизацию своего высокое напряжение электросеть. С этой целью ENHER создал специальную команду людей для разработки как сети с коммутацией пакетов, так и диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) система также называется телеуправление система. В 1978 году первые четыре TRAME[1] маршрутизаторы были уже доступны[2] а в 1980 году восемь из них уже были развернуты и работали.[1][5][10] В печатные платы (Печатные платы), управляющие линиями связи, были подключены к Общая память Печатная плата позволяя им обмениваться данными и сообщениями. Проект разрабатывался вместе с его основным начальным приложением - Telecontrol или SCADA система SICL (Sistema Integral de Control Local)[11][12][13] с которым изначально они использовали очень похожее оборудование. К 1980 году максимальная пропускная способность канала составляла 9,600 бит / с, что в 1980 году было максимально возможным для голосового канала шириной 4 кГц. Эти каналы были основной единицей используемых тогда аналоговых систем связи. К тому времени электроэнергетические компании использовали либо телефонные звонки, либо низкоскоростные (ниже 1200 бит / с) выделенные каналы для телеуправления, обычно совместно используемые десятью высокое напряжение электрические подстанции.

Услуги

Основная услуга, предоставляемая TRAME[1] сеть была SCADA или Telecontrol автоматизировать высокое напряжение сеть электроснабжения, тем самым повышая эффективность работы, до этого работала вручную с телефонной связью между операторами-людьми. Каждый TRAME маршрутизатор связал один или несколько удаленные терминалы (RTU) системы телеуправления SICL.[11][12] Он также подключал экраны, а позже и ПК, расположенные на подстанциях, для обмена сообщениями между ними и с Центром управления.[13] расположен в известном Casa Fuster в Барселоне. Это было своего рода предшественником столь популярной сегодня электронной почты. Позже, в 1990-х, другие протоколы (X.25, IP) были разработаны для включения корпоративных информационные технологии (IT) терминалы, системы физического наблюдения компании и другие услуги. Кроме того, разработаны приложения и терминалы для передачи голоса и видео по сети TRAME.[14][15]

Протоколы

ТРАЙМ маршрутизация система,[3] как и в оригинальном ARPAnet, был основан на Алгоритм Беллмана-Форда но с «расщепленным горизонтом»[7] как в шведской сети TIDAS, но с оригинальным улучшением.[3] Этот протокол позволяет находить оптимальные пути в ячеистых сетях для каждого пакета для передачи, что позволяет использовать одну и ту же сеть несколькими службами. Напротив, традиционная технология коммутация цепи, установили выделенные каналы для каждой услуги или связи. Обращение к маршрутизаторы и терминалы использовали собственную систему с адресом 16 бит; Это был бы эквивалент хорошо известного IP (протокол Интернета) версия 4 (IPv4), который все еще используется в сегодняшнем Интернете, где используются 32-битные адреса. Необходимо учитывать, что к 1978 г. IPv4 Протокол еще не существовал, так как версия IPv4, используемая в Интернете, появилась только в 1981 году и, по сути, стала доступна широкой публике гораздо позже.

Линейные протоколы также были проприетарными и назывались UCL, связывающим маршрутизаторы между ними и UTR, доступный. Они были разработаны для обеспечения более высокого качества обслуживания, требуемого телеуправление/SCADA с точки зрения целостность данных и доступность установлен Международная электротехническая комиссия (IEC) стандарт IEC-870-5-1 и ANSI C37.1. и потому что протокол, используемый к тому времени в корпоративных ЭТО сети, HDLC, не обеспечивали достаточного качества для критически важных промышленных приложений.[16][17] Позже другие протоколы, такие как X.25 и IP также поддерживаются упомянутыми протоколами TRAME. В 2000 году протокол UTR был заменен[18] посредством IEC стандарт IEC 60870-5-101 / 104.

Первоначально сеть управление потоком был основан на управлении 8 приоритетами данных в главном (HOL) очереди ожидания. Позже и после некоторых экспериментов[19] а управление потоком был принят метод, основанный на бите, указывающем перегрузку, и управление промежутком между пакетами при доступе к сети. Это потребовало измерения пропускной способности узкого места на пути.[20][21][22][17][23] Также был добавлен сквозной протокол для некоторых потоков, требующих сохранения порядка, например X.25.

Эволюция

Чтобы выжить в течение 38 лет, технология должна была поддерживать и интенсивно развиваться. В основном было четыре поколения TRAME, которые суммированы в таблице.

КонцепцияTRAME 1TRAME 2ТРЕМЯ 3TRAME +
Начало разработки197419931998
Начало развертывания1978 г. (в эксплуатации 4 роутера)1988

1990 (полностью развернут)

19951999
ПроцессорЗилог Z80Intel 80286Intel 80386i960CA

i960RM

Максимальная скорость связи9600бит / с64 кбит / с2 Мбит / с10 Мбит / с
Аппаратное обеспечение16 процессоров с общей памятью16 процессоров с общей памятью16 процессоров совместно используют общую память, распределенную между 16 печатными платами.Один процессор с общей мультимастерной шиной 1 Гбит / с для связи плат ввода-вывода.
Разработчик / производитель оборудованияENHER/ ISEL (INI)ENHER/ ISEL (INI)DIMAT, S.A.DIMAT, S.A.
Поле адресации14 бит · 256 маршрутизаторов (8 бит) · 64 терминала на маршрутизатор (6 бит)16 бит · 256 маршрутизаторов (8 бит) · 64 терминала на маршрутизатор (6 бит) · 4 взаимосвязанные сети (2 бита)16 бит, как в TRAME 216 бит, как в TRAME 2
Управляемые приоритеты8888
Протоколы внутренних ссылокUCL (проприетарный)UCL улучшен для 64 кбит / с (проприетарный)UCL улучшен для 64 кбит / с (проприетарный)UCL улучшен для 2 Мбит / с (собственный)
Протоколы канала доступаUTR (проприетарный)· IPv4(1999) · X.25

· Собственный: UTR

· Международная электротехническая комиссияIEC 60870-5-101 / 104

· IPv4 · X.25 · Ethernet

То же, что и для TRAME 3
Эволюция размера сети1978-4 роутеры

1980-8 роутеры

1983-27 роутеры

1987-32 роутеры

1994-50 роутеры2004-222 роутеры

2014 год - около 3000 роутеров (несколько сетей)

Аспект роутера
Маршрутизатор TRAME 1
Маршрутизатор TRAME 2
Маршрутизатор TRAME 3
TRAME + Маршрутизатор

Далее дается краткое письменное описание четырех поколений TRAME.

TRAME 1

Проект был начат в 1974 году, а в 1978 году первая сеть с 4 маршрутизаторами была уже установлена ​​и эксплуатировалась на заводе. электрическая сеть ENHER. В 1980 году сеть уже насчитывала 8 действующих узлов (см. Рисунок I). Аппаратная часть была основана на процессоре Зилог Z80 и имел многопроцессорную структуру с 16 процессорами, совместно использующими общую память. Программное обеспечение разработано в ENHER.[9] штаб-квартира расположена в известном Casa Fuster, Passeig de Gràcia, 132, Barcelona, ​​используя язык ассемблера Z80. После 1980 года программное обеспечение начали писать на языке C и эмулятор HP64000 Для этого использовалась Logic Development System. Оборудование произведено компанией ISEL, INI Компания.

В маршрутизация система была вариантом Беллман-Форд с расщепленным горизонтом.[7] Это было улучшение оригинального Сеть ARPA маршрутизация система, состоящая из оригинальной процедуры обновления, позволяющей быстрее реагировать на изменения. Функция расстояния - это количество пакетов в очереди ожидания вывода плюс один.

Линейные протоколы (UCL для внутренних линий, соединяющих маршрутизаторы и UTR для доступа к сети) были разработаны с учетом строгих требований, установленных для телеуправления (SCADA) из высокое напряжение электрические сети (стандарты IEC-870-5-1 и ANSI C37.1).

На Транспортный уровень OSI, использовались окна шириной от 1 до 8, в зависимости от требуемой услуги, находящиеся в терминалах.

Адреса имели длину всего 14 бит для адресации как маршрутизаторов (к тому времени называемых узлами), так и устройств, подключенных к ним. Они были образованы двумя полями: 8-битным полем для адресации маршрутизатора и 6-битным субадресом для адресации подключенных к нему терминалов. Адрес узла был назначен узлам, а не концам ссылок, как в Интернете.

Основные преимущества TRAME[1] в отношении других технологий, используемых в электрические сети к тому времени отчасти это было связано с самой пакетной технологией: способность управлять любой топологией сети, автоматическая адаптация к топологическим изменениям и изменениям трафика, интеграция различных технологий связи (цифровых или аналоговых) и пропускной способности в единой сети, открытая и децентрализованная взаимосвязь между пользователи и устройства, одновременное общение с несколькими пользователями и местами через одно физическое соединение и интегрированный сетевой контроль; Фактически, сеть с самого начала была обеспечена центром наблюдения.[24] формируется компьютером и синоптической доской, расположенными в штаб-квартире компании (см. рисунок II).

Рисунок II: Синоптический совет, использовавшийся для наблюдения за сетью TRAME к 1987 г.

Но другие преимущества были связаны с особой конструкцией TRAME: высокая целостность данных,[16][17] поддержка приоритетов пакетов, простота включения специальных протоколов, таких как многие используемые к тому времени SCADA. Вышесказанное привело к лучшему качеству обслуживания, особенно в отношении доступность данных и целостность данных, и в интеграции услуг в единую сеть. Часть эволюции его развертывания можно увидеть на рисунках со II по IV.

Видео, представляющее TRAME 1, можно найти по следующей ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=Mb4285XKnz0

Рисунок III: Топология сети TRAME в 1986 г.

TRAME 2

В 1990 году TRAME 2 был полностью развернут и заменил TRAME 1. Процессор нового оборудования был Intel 80286 а аппаратная структура и внешний вид маршрутизаторов были очень похожи на TRAME 1. Программное обеспечение было написано на Язык C и упомянутые эмулятор продолжают использоваться.

Улучшения по сравнению с TRAME 1 заключались в введении стандартизированных X.25 протокол доступа для подключения корпоративных ЭТО терминалов к сети, способность справляться с 64 Кбит / с новых цифровых линий, увеличенная коммутационная способность и введение концы с концами протокол, чтобы избежать потери пакетов и беспорядка в соответствии с требованиями X.25.

Важным улучшением стала возможность использовать двойное самонаведение увеличить доступность терминала; Они могут быть подключены к сети с помощью двух точек доступа. Для этого терминалы имели два адреса: первичный и вторичный.

Что касается адресации, в 1991 году к ней были добавлены два бита для обозначения сети. Таким образом, адресное пространство было увеличено до 16 бит, и до 4 сетей можно было свободно объединять в одну. Эта схема адресации сохранялась в следующих версиях TRAME.

Рисунок IV: Топология сети TRAME в 1994 г.

ТРЕМЯ 3

Оборудование снова было мультипроцессор структура с 16 процессорами, разделяющими общую память, но этот последний не был отдельной Печатная плата но вместо этого он был распределен между 16 печатными платами, чтобы избежать единой точки отказа. Печатные платы соединялись общей мультимастерной шиной с пропускной способностью 40 Мбит / с, разработанной и изготовленной компанией. DIMAT, S.A.. Он также включал последовательный канал для обслуживания, мониторинга, перепрограммирования и повторной инициализации различных модулей с помощью подключенного к ним терминала. Программное обеспечение было разработано ENHER в сотрудничестве с компанией DIMAT, S.A.. Алгоритм маршрутизации остался прежним, но функция расстояния была изменена на менее динамичную. А управление потоком введена процедура, основанная на измерении загруженности и обратной индикации источника.[21][23]

Улучшения в отношении TRAME2 включают поддержку IPv4, введение агента наблюдения SNMP, новую систему управления потоком, улучшенную метрику расстояния, делающую систему менее динамичной, и задачу autoexec для периодической проверки оборудования и программного обеспечения.

TRAME +

Конструкция аппаратного обеспечения была радикально изменена с переходом к архитектуре с одним процессором на узел в отличие от традиционного оборудования TRAME. Имеет два альтернативных базовых модуля разной емкости на базе процессоров Intel. i960CA и i960RM с шиной 1 Гбит / с для связи с разными маршрутизаторами Печатные платы. Количество физических интерфейсов было всего 10 (8 последовательных + 2 Ethernet (10B2 или 10BT)) поскольку Ethernet позволяет подключать несколько устройств в один LAN. Он также имел фронтальный служебный серийный канал. Из-за потери избыточности (один процессор на маршрутизатор) узел потерял некоторую доступность по сравнению с предыдущими версиями TRAME. Это было сделано по экономическим причинам, связанным с тем, что сеть расширялась на подстанции меньшего размера, где ограничения по стоимости более жесткие. Двойное самонаведение может помочь в местах с более строгими требованиями к доступности.

Улучшения в отношении TRAME 3 заключались в возможности работать с линиями пропускной способности 2 Мбит / с, меньшими и менее дорогими маршрутизаторами, доступом через Ethernet и стандартные протоколы; переход от проприетарного протокола UTR к международно стандартизованным для SCADA системы ( IEC 60870-5-101 и IEC 60870-5-104) с оригинальной адаптацией к сетям с коммутацией пакетов.[18][25]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Селга, Дж. М. «TRAME: компьютерная сеть с коммутацией пакетов для энергосистем». Труды СИГРЭ (Международная конференция del Grandes Reseaux Electríques), Парижская сессия 1978 г., документ 35-03, сентябрь 1978 г. [1]
  2. ^ а б Хоффманн М.Г. и Selga J.M. «Блок управления линией для сети с коммутацией пакетов». Труды МИМИ. Цюрих, июнь 1978 г.[2]
  3. ^ а б c Сельга Дж. И Ксэмпени Дж. «Процедура обновления, адаптируемая к потоку, для динамической маршрутизации. Результаты сравнительного моделирования ». Труды IEEE Международная конференция по коммуникациям (ICC'80), стр. С 23.6.1 по 23.6.6., Сиэтл (Вашингтон), США, 1980.
  4. ^ Сельга Дж., Ривера Дж., Ксампени Дж. «Modelos analíticos y de simulación utilizados para el disño de la red de conmutación de mensajes de ENHER». I Symposium Nacional sobre Modelado y Simulación en la Indústría y Servicios Públicos. Севилья, 7–9 мая 1980 г.[3]
  5. ^ а б Сельга Дж. М., Ривера Дж., Ксампени Дж. «Красный TRAME de conmutación de paquetes». Revista Novática, Vol. VII, номер 37, 1981.[4]
  6. ^ Jerlhagen, T. и B. Leander, B., «Сеть коммутации сообщений, предназначенная для передачи данных и дистанционного управления», Proceedings of СИГРЭ, Париж Франция, Документ 35-01, август 1974 г.[5]
  7. ^ а б c Цегрелл Т. «[Процедура маршрутизации для сети коммутации сообщений TIDAS]». IEEE Транзакции о связи, Том 23, Выпуск 6, стр. 575-585, июнь 1975 г. [6]
  8. ^ Кайсер, Арне (2010). "Использование компьютеров для управления потоками электроэнергии в Швеции 1950-1980 гг." В "История северных вычислений 3: Третья конференция IFIP WG9.7, HiNC3". Стокгольм, Швеция: Springer. С. 28–33. ISBN 978-3-642-23315-9.
  9. ^ а б Санчес и Виланова, Льоренс. L’aventura hidroelèctrica de la Ribagorçana-ENHER i la seva infència en la transformació sòcio-econòmica de l’Alta Ribagorça », Història i Cultura de l’Alta Ribagorça-Volum I (на каталанском). La Pobla de Segur: Типография: Casa Torres S.A., Dipòsit legal: L-679-1991, ред. Associació d’Amics de l’Alta Ribagorça., 1991. ISBN 84-604-0570-2.
  10. ^ Селга, Дж. М., Ривера, Дж., Ксампени, Дж. (Книга подготовлена ​​А. Алабау и Дж. Риерой) (на испанском языке. Red TRAME de conmutación de paquetes (Teleinformática y redes de computadores). Барселона: Маркомбо, стр. 95–101, Первое издание: 1982. Второе издание: 1984, ISBN 84-267-0427-1.[7]
  11. ^ а б Ventosa, J .; Санчес, М.; Casals, A .; Rivera, J .; Xampeny, J. «Интегрированная система местного управления-телемеханики станции в сценарии общей системы телемеханики». IEEE Энергетическое обозрение, Том ПЭР-6, Вып. 10, стр. 39 - 40, 1986 [8]
  12. ^ а б Ventosa, J .; Санчес, М.; Casals, A .; Rivera, J .; Xampeny, J. «Интегрированная система местного управления-телемеханики станции в сценарии общей системы телемеханики». IEEE Транзакции по энергоснабжению, Том: 1, Выпуск: 4, стр. 159-165, 1986 [9]
  13. ^ а б Equipo TAC de ENHER «Sistema de Telecontrol - неотъемлемая часть электрических сетей. Una avanzada realización española». На испанском. Mundo Electrónico. номер 110., 1981.[10]
  14. ^ Ф. Альварес-Куэвас Фигероа, М. Бертран, Оллер, Ф., Дж. М. Селга, «Синхронизация голоса в сетях с коммутацией пакетов». IEEE Сетевой журнал, Том 7; Выпуск: 5, с. 20-25 сентября 1993 г. [11]
  15. ^ Дж. Далмау и Дж. М. Селга «Slow-Video Network». СИГРЭ Коллоквиум SC35 в Мадриде, сентябрь 1995 г.[12]
  16. ^ а б Селга, Дж. М. и Ривера «Надежность HDLC и метод FRBS для ее улучшения». IEEE Седьмой симпозиум по передаче данных, Мексика, 1981.
  17. ^ а б c Сельга, Хосеп Мария «Contribucions al disseny i optimització de xarxes d’ordinadors»(Вклад в проектирование и оптимизацию компьютерных сетей). На каталонском. Докторская диссертация, сентябрь 1985 г.[13]
  18. ^ а б Кабезас, Р.; Сельга, Дж. М.; Самитьер, К. «Опыт внедрения сети телеуправления на базе IP-технологии». Труды СИГРЭ (Конференция Internationale des Grandes Reseaux Electriques) Парижская сессия, Документ 35-201, сентябрь 2000 г.[14]
  19. ^ Селга Дж., Ксэмпени Дж. «Метод контроля перегрузки для сети TRAME. Описание и результаты моделирования ». IEEE Труды Средиземноморской электротехнической конференции MELECON'83. Афины (Греция), 23–25 мая 1983 г.
  20. ^ Сельга, Дж. М. «Оптимальное управление сетями с коммутацией пакетов». Электронные письма. Том 19, стр. 794-795, 15 сентября 1983 г. [15]
  21. ^ а б Селга, Дж. М. «Метод управления потоком для пакетных сетей». Материалы 8-й Международной конференции по компьютерным коммуникациям ICCC 1986. München, p. 625-630, 15-19 сентября 1986 г.[16]
  22. ^ Сельга, Дж. М., Альтемир, С. «Uso de redes de conmutación de paquetes en telecontrol" (На испанском). Труды de les Primeres Jornades sobre Telecontrol Industrial. Escola Universitària d'Enginyeria Tècnica Industrial de Barcelona, ​​3–5 апреля 1984 г.[17]
  23. ^ а б Сельга, Дж. М. «Optimización del uso de redes de conmutación de paquetes" (На испанском). VI Congreso de Informática y Automática. Madrid., 15–18 октября 1985 г.[18]
  24. ^ Селга Дж. М., Ривера Дж., Уркизу М., Сирвент Дж. К. «Centro de supervisión de una red de computadores: aplicación a la red TRAME de ENHER" (На испанском). Mundo Electrónico. Num 130, июнь 1983.[19]
  25. ^ Кабезас, Р.; Сельга, Дж. М.; Самитьер, К. «Коммутатор пакетов нового поколения, предназначенный для интеграции операционных услуг». СИГРЭ Коллоквиум в Кракове, Польша, 13 октября 1999 г.[20]