TTEthernet protokol

TTEthernet omogućuje besprekornu komunikaciju svih aplikacija putem Ethernet-a. Konvencionalni računari, internet i kancelarijski uređaji, multimedijalni sistemi, sistemi u realnom vremenu i sistemi kritične bezbednosti se koriste u istoj mreži. Pojedinačno rešenje za jednu mrežu se može koristiti za aplikacije u avionima, počev od zabavnog programa pa do elektronske navigacije i sistema za navođenje, kao i za pristup internetu na mestima sedišta.

 Tokom prethodnih godina povela se diskusija oko toga kako prilagoditi Ethernet novim aplikacijama. Dosad je fokus bio usmeren na korišćenje Ethernet-a za poslove u realnom vremenu u industrijskom okruženju. Današnji Ethernet sistemi imaju ograničenje kada je u pitanju kombinovanje sa klasičnom Ethernet mrežom, njenim uređajima i uslugama. Ako posmatramo mrežne tehnologije u globalu, možemo razlikovati zatvorene, statički konfigurisane ugrađene mreže i otvorene, dinamičke mreže koje omogućuju slobodne forme komunikacije. Dok mreže statički konfigurisane komunikacije omogućuju pouzdan prenos podataka u realnom vremenu, komunikacija slobodne forme omoguduje samo tzv. best effort servis (koji ne garantuje dostavljanje podataka) u kome se ne zna pouzdano kada je i da li je poruka poslata. Dok statički konfigurisani sistemi obično moraju da poštuju stroge uslove bezbednosti, broj komunikacionih čvorova je unapred određen. Otvoreni standardi, poput TCP/IP predstavljaju osnovu slobodne forme komunikacija tako da je ovde broj čvorova u sistemima proizvoljan. TTEthernet objedinjuje visoku fleksibilnost slobodne forme sistema i pouzdanost i brzinu statički konfigurisanih sistema (slika br.1).

Ciljevi TTEthernet dizajna

 TTEthernet omogućuje besprekornu komunikaciju svih aplikacija putem Ethernet-a. Konvencionalni računari, internet i kancelarijski uređaji, multimedijalni sistemi, sistemi u realnom vremenu i sistemi kritične bezbednosti se koriste u istoj mreži. Pojedinačna mreža koja je potpuno kompatibilna sa IEEE Ethernet 802.3 standardima je pogodna za prenos podataka između različitih aplikacija sa različitim zahtevima. Pojedinačno rešenje za jednu mrežu se može koristiti za aplikacije u avionima, počev od zabavnog programa pa do elektronske navigacije i sistema za navođenje, kao i za pristup internetu na mestima sedišta. Na kritičnim područjima može doći do otkazivanja operacije ili bezbednosti. Mehanizmi za toleranciju greške omogućuju da se izbegne širenje greške u sistemu i sprečavanje potencijalnih hakerskih napada tj. neovlašdenog pristupa resursima.

 TTEthernet je skalabilan. Postojeće aplikacije se ne moraju menjati u trenucima proširenja mreže radi funkcionalnosti. Vremenski kritične poruke uvek imaju prednost nad porukama manje važnosti u TTEthernet-u. To ne utiče na konvencionalne aplikacije. Temporalno ponašanje vremenski kritičnih poruka je predvidljivo i može se okarakterisati zavisno od zahtevanog kvaliteta.

 TTEthernet se koristi za aplikacije kritične bezbednosti. To znači da sistem ostaje potpuno funkcionalan iako se dogodi greška. Bez obzira da li je neispravan čvor ili svič, mreža nastavlja bezbednu komunikaciju. Ova činjenica objašnjava suštinsku razliku između TTEthernet-a i ostalih Safe Ethernet sistema. Najnoviji sistemi za industrijske aplikacije detektuju greške u mreži i prebacuju sistem u bezbedno stanje, npr. zaustavljanjem motora. U nameri da se omogući dostupnost sistema čak iako se desi kvar, TTEthernet pruža različite mrežne servise poput npr. sinhronizacije takta. Ponašanje TTEtherneta je potpuno predvidivo i formalno proverljivo.

 TTEthernet poseduje vremenski aktivirane usluge. Ovi servisi uspostavljaju i održavaju globalno vreme, koje se realizuje bliskom sinhronizacijom lokalnih taktova uređaja. Globalno vreme predstavlja osnovu karakteristika sistema, kao što su vremenska raspodela, efikasno korišdenje resursa, precizna dijagnoza itd.

 Vremenska raspodela. Globalno vreme se može koristiti kao modan izolacioni mehanizam kada uređaji postanu neispravni. Globalno vreme se označava kao temporalni firewall. U slučaju greške, nije moguže da neispravna aplikacija neblagovremeno pristupi mreži. U zavisnosti od lokacije greške, ili će komunikacioni kontroler ili svič blokirati neipravni pokušaj prenosa. Otkazivanje sviča može biti maskirano kodom za otkrivanje greške (CRC) ili dizajnom visokog integriteta.

 Efikasno korišćenje resursa. Globalno vreme doprinosi efikasnom korišdenju resursa na više načina. Vremenski aktivirana komunikacija omogućuje minimizaciju memorijskih bafera u uređajima mreže i u ovakvoj komunikaciji nema konflikata. Stoga svičevi ne moraju biti pripremljeni za mlazeve (bursts) poruka koji de biti isporučeni preko istog fizičkog linka. Minimalni dizajn vremenski aktiviranog sviča može multipleksirati logički pristup mediju poput logičkog prijema ili prenosa. Drugi način efektivnog korišćenja resursa je bafer memorija u čvorovima, koja se minimizuje dobijanjem vrednosti senzora u odnosu na globalno vreme, odmah pre slanja poruke. Treći način efikasnog korišćenja resursa predstavlja upravljanje napajanjem, gde se energija može pratiti i uštedeti, analogno kao sa memorijom.

 Precizna dijagnoza. Servis „štancovanja“ globalnog vremena pojednostavljuje proces rekonstrukcije lanca distribuiranih događaja. Sa druge strane, sinhrono hvatanje vrednosti senzora omoguduje formiranje snimaka stanja čitavog sistema.

 TTEthernet precizira usluge koje omogućuju vremenski pokrenute aplikacije na vrhu Ethernet-a. Vremenski aktivirani servisi se mogu videti paralelno uobičajenim OSI slojevima: komunikacioni kontroler koji implementira ove servise ima mogućnost sinhronizacije sa ostalim komunikacionim kontrolerima i svičevima u sistemu. Tada može slati poruke koje se označavaju kao vremenski aktivirane. Poruke iz viših nivoa protokola, kao što su IP ili UDP, mogu postati vremenski aktivirane bez modifikovanja samog sadržaja poruka. Zaglavlje (overhead) TTEthernet protokola prenosi se u dodeljenim porukama koje su označene kao protokol kontrolni frejm, koje se koriste za uspostavljanje sinhronizacije sistema. Pojednostavljeno, TTEthernet se bavi samo pitanjem „kada“ se poruke podataka šalju , a ne specifičnim sadržajem unutar poruke.

 TTEthernet je transparentni sinhronizacioni protokol iz razloga što je moguće koegzistiranje sa drugim saobraćajem, verovatno starijim saobraćajem, na istoj fizičkoj komunikacionoj mreži. Iz razloga tolerancije greške, može biti konfigurisano mnoštvo uređaja za generisanje sinhronizacionih poruka. Uređaji koji generišu sinhronizacione poruke mogu biti distribuirani sa velikim brojem prelaznih uređaja, jedni između drugih.

Slika br.3 Test podešavanje za TTEthernet

 TTEthernet definiše bazične osnovne blokove koji omogućuju transparentnu integraciju vremenski aktiviranih servisa na vrhu komunikacionih struktura zasnovanih na porukama kao što je standardni Ethernet. TTEthernet zbog toga definiše novu aplikaciju transparentnog mehanizma takta koji omogućuje ponovno uspostavljanje redosleda slanja poruka u prijemniku.

 TTEthernet omogućuje vremenski aktiviranu komunikaciju preko Ethernet mreža za aplikacije svih vrsta. Mreža pruža sve neophodne mehanizme za različite aplikacije, kao što su klasični web servisi ili vremenski i bezbednosno kritični kontrolni sistem za avione. Postojeće mreže se mogu proširiti korak po korak, korišdenjem TTEthernet svičeva i završnih sistema bez potrebe za promenom postojećih aplikacija i završnih sistema. Smanjenje mrežnih rešenja ka uspostavljenim i priznatim Ethernet standardima otvara nove potencijale za uštedu koji obezbeđuju veliku prednost na konkurentnom tržištu.