В.Л. Оленев1

1 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
(Санкт-Петербург, Россия)

1 Valentin.Olenev@guap.ru

Введение. Автоматизация процесса прокладывания маршрутов в сетях передачи данных значительно упрощает и ускоряет работу проектировщика. Существующие на сегодняшний день подходы к прокладыванию маршрутов в классических сетях не применимы для сетей с червячной коммутацией. Кроме того, разработанные методы формирования списков маршрутов не подходят для сетей, в которых имеются зарезервированные элементы, а в большинстве случаев червячная коммутация применяется в отказоустойчивых сетях.

Цель. Разработать метод автоматизированного прокладывания беступиковых маршрутов в сетях с червячной коммутацией, учитывающего основную и резервную части сети.

Результаты. Представлен метод прокладывания маршрутов на основе теории графов, теории множеств, алгоритмов разбиения циклических зависимостей в графе, а также принципов маршрутизации в коммуникационных сетях, позволяющий не только автоматизировать процесс прокладывания беступиковых маршрутов в сетях с червячной коммутацией и структурным резервированием, но и автоматически создавать таблицы маршрутизации для настройки сети. Показано, что автоматизированное прокладывание маршрутов реализуется простыми программными функциями. Приведена структура метода, включающая в себя авторский алгоритм ориентации ребер, устраняющий проблемы с прокладыванием маршрутов через узлы и отсутствием нефункциональных коммутаторов, и оригинальный алгоритм построения ациклических беступиковых маршрутов с более простой реализацией и учетом правил «up/down». Приведены результаты апробации предложенного метода в рамках программного комплекса автоматизированного проектирования и моделирования бортовых сетей SANDS и в реальных проектах по разработке бортовых сетей летательных аппаратов.

Практическая значимость. Применение разработанного метода прокладывания беступиковых маршрутов в сетях с червячной коммутацией и резервированием упрощает и ускоряет проектирование специализированных сетей за счет работы со структурой и настройками сети уже на этапе проектирования.

Оленев В.Л. Автоматизация процесса прокладывания беступиковых маршрутов для сетей с резервированием и червячной коммутацией // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 1. С. 157−168. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202601-15

1. Байгутлина И. А., Бояров М. Е., Замятин А. Ю. Использование ресурсов перспективной низкоорбитальной спутниковой системы связи «Марафон IoT» для организации информационного взаимодействия гетерогенных робототехнических комплексов // Славянский форум. 2024. № 1(43), С. 266-283.
2. Карандашев А. А., Оленев В. Л. Эффективные распределения потоков данных в бортовых сетях, Созвездие Роскосмоса: траектория науки: Материалы II Отраслевой научно-практической конференции. 2023, С. 24-25.
3. Карандашев А. А. Модели функционирования специальных вычислительных сетей вида (m x n)-решетки // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2024. Т. 16. № 4. С. 12-23. DOI: 10.36724/2409-5419-2024-16-4-12-23.
4. Оленев В. Л. Методология формализованного проектирования коммуникационных протоколов на основе сетей Петри // Информация и космос. 2022. № 4(2). С. 37-45.
5. Оленев В. Л. Автоматическое построение отказоустойчивых бортовых сетей // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2023. Т. 15. № 4. С. 4-13. DOI: 10.36724/2409-5419-2023-15-4-4-13.
6. Оленев В. Л. Автоматизированное прокладывание беступиковых маршрутов в сетях с червячной коммутацией // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2024. Т. 16. № 4. С. 41-49. DOI: 10.36724/2409-5419-2024-16-4-41-49.
7. Бальжанова Б. М., Великанова Л. О. Основные задачи создания отказоустойчивых систем // Сб. материалов VII Междунар. науч.-практич. конф. «Современные стратегии и цифровые трансформации устойчивого развития общества, образования и науки» (Москва, 10 марта 2023 г.). М.: Изд-во АЛЕФ. 2023. С. 199-202.
8. Ferrandiz T., Frances F., Fraboul C. Worst-case end-to-end delays evaluation for SpaceWire networks // Discrete Event Dynamic Systems. 2011. V. 21. № 3. P. 339-357.
9. Коблякова Л. В., Горбачев С. В. Задачи сигналов жесткого реального времени во встроенных системах и бортовых сетях // Сб. докл «Научная сессия ГУАП» (Санкт-Петербург, 12 апреля 2016 г.). В 3-х частях. Ч. 1. Технические науки. СПб: ГУАП. 2016. С. 79-87.
10. Шнуренко О. Е. Технология MPLS и ее практическое применение // Сборники конференций НИЦ «Социосфера». 2013. № 23. C. 50-54.
11. SNA Network Implementation Guide Version 2 Release 3. Официальный сайт IBM [Электронный ресурс]. 2014. URL: https://www.ibm.com/docs/en/SSLTBW_2.3.0/pdf/istimp0_v2r3.pdf (дата обращения 16.03.2025).
12. Тригуб С. Н. Руководство по технологиям объединенных сетей. Изд. 4-е. Пер. с англ. М.: ИД «Вильямс». 2005, 1040 с.
13. Warnakulasuriya S., Pinkston T. M. Characterization of deadlocks in interconnection networks // 11th International Parallel Processing Symposium. IEEE. 1997. P. 80-86.
14. Duato J., Yalamanchili S., Ni L. M. Interconnection networks: an engineering approach. Morgan Kaufmann. 2003. 600 p.
15. Sancho J., Robles A., Duato J. A new methodology to compute deadlock-free routing tables for irregular networks // Network-Based Parallel Computing. Communication, Architecture, and Applications. 2000. С. 45-60.
16. Rajkumar K. A. Optimizing Up*/Down* Routing By Minimal Paths // International Journal of Computer Applications. 0975–8887. 2010. V. 5. № 1. P. 17-20.
17. Camarero C., Cano A., Martínez C., Beivide R. Achieving High-Performance Fault-Tolerant Routing in HyperX Interconnection Networks // Proceedings of the SC'24 Workshops of the International Conference on High Performance Computing, Network, Storage, and Analysis. 2024. P. 472–483. DOI: 10.1109/SCW63240.2024.00069.
18. Olenev V. L. Analysis of requirements for modern spacecraft onboard network protocols // Информационно-управляющие системы. 2021. № 1. C. 8–16. DOI: 10.31799/1684-8853-2021-1-8-16.
19. Лавровская И. Я., Оленев В. Л. Трансформация сети для повышения отказоустойчивости в бортовых сетях Spacewire // Сб. докладов «Научная сессия ГУАП» Санкт-Петербург (9–13 апреля 2018 г.). В 3-х частях. Т. 1. СПб: ГУАП. 2018. С. 157-167.
20. Krishnan P. Design and Analysis of a Dynamic Spacewire Routing Protocol for Reconfigurable and Distributed on-Board Computing Systems. 2019. 69 p.
21. Parkes S., Ferrer Florit A., Gonzalez-Villafranca A., McClements C., McLaren D. SpaceFibre Network and Routing Switch // 2017 IEEE Aerospace Conference. 2017. P. 1-7. DOI: 10.1109/AERO.2017.7943805.