RU183526U1

RU183526U1 - Ethernet switch

Info

Publication number: RU183526U1
Application number: RU2018108288U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Людвиг; Гусейн Сергеевич Каландаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ"
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-09-25

Abstract

Полезная модель относится к системам передачи данных, в частности к модульной, масштабируемой структуре для построения коммутаторов сетей быстрого Ethernet, обращающихся к общей шине распределения данных, и к методу распределения кадров в сети Ethernet в режиме "сохранить-и-переслать" (store-and-forward).The utility model relates to data transmission systems, in particular, to a modular, scalable structure for constructing fast Ethernet network switches that access a common data distribution bus, and to a method of distributing frames on an Ethernet network in a store-and-forward mode (store-and -forward).

Ethernet коммутатор, содержащий процессор контроля, модуль коммутации, соединенный шиной с процессором контроля, N буферов для организации очереди, первые выходы которых соединены с соответствующими входами модуля коммутации, а вторые входы соединены шиной с процессором контроля, N портов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами процессора контроля, вторые входы соединены с соответствующими выходами модуля коммутации, а выходы - с первыми входами буферов для организации очереди, блок MAC адресов и номеров портов, связанный шиной с процессором контроля, блок питания, отличающийся тем, что в него дополнительно введены транспондер в составе микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, первого порта ввода/вывода информации, второго порта ввода информации, Ethernet модуля, блока индикации, объединенные между собой шиной адреса и данных, второго порта ввода/вывода информации, вход/выход которого соединен с входом/выходом Ethernet модуля; модуль GSM в составе антенны GSM, приемо-передающего модуля GSM, первый вход/выход которого соединен с антенной GSM, считывателя SIM карты, первый вход/выход которого соединен с третьим входом/выходом приемо-передающего модуля GSM; блока контроля и памяти, первый выход которого соединен со вторым входом считывателя SIM карты, второй выход - со вторым входом порта ввода информации транспондера, а второй вход/выход соединен со вторым входом/выходом приемо-передающего модуля GSM; порта программирования и перезарядки, вход/выход которого соединен с первым входом/выходом блока контроля и памяти; батарея питания, вход/выход которой соединен с входом/выходом порта программирования и перезарядки; блок индикации, вход которого соединен с третьим выходом блока контроля и памяти.

An Ethernet switch containing a monitoring processor, a switching module connected by a bus to the monitoring processor, N buffers for queuing, the first outputs of which are connected to the corresponding inputs of the switching module, and the second inputs are connected by a bus to the monitoring processor, N ports, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the control processor, the second inputs are connected to the corresponding outputs of the switching module, and the outputs are connected to the first inputs of buffers for queuing, a block of MAC addresses and port numbers associated a bus with a control processor, a power supply, characterized in that it also includes a transponder as part of a microcontroller, read-only memory, random access memory, first information input / output port, second information input port, Ethernet module, display unit, interconnected the address and data bus, the second input / output port of information, the input / output of which is connected to the input / output of the Ethernet module; a GSM module comprising a GSM antenna, a GSM transceiver module, the first input / output of which is connected to a GSM antenna, a SIM card reader, the first input / output of which is connected to a third input / output of a GSM transceiver module; a control and memory unit, the first output of which is connected to the second input of the SIM card reader, the second output is connected to the second input of the transponder information input port, and the second input / output is connected to the second input / output of the GSM transceiver module; programming and reloading port, the input / output of which is connected to the first input / output of the control unit and memory; a battery whose input / output is connected to the input / output of the programming and recharging port; display unit, the input of which is connected to the third output of the control unit and memory.

Description

Полезная модель относится к системам передачи данных, в частности, к модульной, масштабируемой структуре для построения коммутаторов сетей быстрого Ethernet, обращающихся к общей шине распределения данных, и к методу распределения кадров в сети Ethernet в режиме "сохранить-и-переслать" (store-and-forward).The utility model relates to data transmission systems, in particular, to a modular, scalable structure for constructing fast Ethernet network switches that access the common data distribution bus, and to the method of frame allocation in an Ethernet network in the "save-and-forward" mode (store- and-forward).

Наиболее близким техническим решением является устройство, описанное в http://www.fiberman.ru/articles/fast-gigabit-ethemet/ethemet/switch/ - прототип.The closest technical solution is the device described in http://www.fiberman.ru/articles/fast-gigabit-ethemet/ethemet/switch/ - prototype.

Данный коммутатор содержит процессор контроля, модуль коммутации, соединенный шиной с процессором контроля, N буферов для организации очереди, первые выходы которых соединены с соответствующими входами модуля коммутации, а вторые входы соединены шиной с процессором контроля, N портов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами процессора контроля, вторые входы соединены с соответствующими выходами модуля коммутации, а выходы - с первыми входами буферов для организации очереди, блок MAC адресов и номеров портов, связанный шиной с процессором контроля; блок питания.This switch contains a monitoring processor, a switching module connected by a bus to the monitoring processor, N buffers for queuing, the first outputs of which are connected to the corresponding inputs of the switching module, and the second inputs are connected by a bus to the monitoring processor, N ports, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs control processor, the second inputs are connected to the corresponding outputs of the switching module, and the outputs are connected to the first inputs of the buffers for queuing, a block of MAC addresses and port numbers associated with a control processor; Power Supply.

Цель полезной модели - обеспечение непрерывного доступа к коммутатору при авариях на сети связи.The purpose of the utility model is to provide continuous access to the switch in case of accidents on the communication network.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее процессор контроля, модуль коммутации, соединенный шиной с процессором контроля, N буферов для организации очереди, первые выходы которых соединены с соответствующими входами модуля коммутации, а вторые входы соединены шиной с процессором контроля, N портов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами процессора контроля, вторые входы соединены с соответствующими выходами модуля коммутации, а выходы - с первыми входами буферов для организации очереди, блок MAC адресов и номеров портов, связанный шиной с процессором контроля, блок питания, дополнительно введены транспондер в составе микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, первого порта ввода/вывода информации, второго порта ввода информации, Ethernet модуля, блока индикации, объединенные между собой шиной адреса и данных, второго порта ввода/вывода информации, вход/выход которого соединен с входом/выходом Ethernet модуля; модуль GSM в составе антенны GSM, приемо-передающего модуля GSM, первый вход/выход которого соединен с антенной GSM, считывателя SIM карты, первый вход/выход которого соединен с третьим входом/выходом приемопередающего модуля GSM; блока контроля и памяти, первый выход которого соединен со вторым входом считывателя SIM карты, второй выход - со вторым входом порта ввода информации транспондера, а второй вход/выход соединен со вторым входом/выходом приемо-передающего модуля GSM; порта программирования и перезарядки, вход/выход которого соединен с первым входом/выходом блока контроля и памяти; батарея питания, вход/выход которой соединен с входом/выходом порта программирования и перезарядки; блок индикации, вход которого соединен с третьим выходом блока контроля и памяти.This goal is achieved by the fact that in a device containing a control processor, a switching module connected by a bus to the control processor, N buffers for queuing, the first outputs of which are connected to the corresponding inputs of the switching module, and the second inputs are connected by a bus to the control processor, N ports, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the monitoring processor, the second inputs are connected to the corresponding outputs of the switching module, and the outputs - to the first inputs of buffers for queuing, MAC block addresses and port numbers, a bus connected to the control processor, a power supply unit, an additional transponder was introduced as part of a microcontroller, read-only memory, random access memory, first information input / output port, second information input port, Ethernet module, display unit, interconnected the address and data bus, the second input / output port of information, the input / output of which is connected to the input / output of the Ethernet module; a GSM module comprising a GSM antenna, a GSM transceiver module, the first input / output of which is connected to a GSM antenna, a SIM card reader, the first input / output of which is connected to a third input / output of a GSM transceiver module; a control and memory unit, the first output of which is connected to the second input of the SIM card reader, the second output is connected to the second input of the transponder information input port, and the second input / output is connected to the second input / output of the GSM transceiver module; programming and reloading port, the input / output of which is connected to the first input / output of the control unit and memory; a battery whose input / output is connected to the input / output of the programming and recharging port; display unit, the input of which is connected to the third output of the control unit and memory.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».Comparison with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new units and their connections between them. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к решению новой задаче бесперебойного питания коммутатора. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the listed elements used in the blocks are known, however, their introduction in this connection with the other elements leads to a new problem of uninterrupted power supply to the switch. This confirms the conformity of the technical solution to the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показана общая блок-схема предлагаемого устройства, в состав которого входят коммутатор (прототип) 1, транспондер 2, модуль GSM 3, а также IP Network 4, необходимая для передачи информации по сети.In FIG. 1 shows a general block diagram of the proposed device, which includes a switch (prototype) 1, transponder 2, GSM module 3, as well as IP Network 4, necessary for transmitting information over the network.

На фиг. 2 представлен выбранный прототип устройства, содержащий процессор контроля 1-1, модуль коммутации 1-2, N буферов для организации очереди 1-3, N портов ввода/вывода данных 1-4, таблицу MAC адресов и номеров портов 1-5, блок питания (БП) 1-6.In FIG. 2 shows a selected prototype of a device comprising a control processor 1-1, a switching module 1-2, N buffers for queuing 1-3, N data input / output ports 1-4, a table of MAC addresses and port numbers 1-5, a power supply (BP) 1-6.

На фиг. 3 представлена структура транспондера 2, в составе микроконтроллера 2-1, первого порта ввода/вывода информации 2-2, второго порта ввода информации 2-2, блока индикации 2-3, шины адреса и данных 2-4, Ethernet модуля 2-5, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 2-6, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 2-7, второго порта ввода/вывода информации 2-8.In FIG. Figure 3 shows the structure of transponder 2, consisting of a microcontroller 2-1, a first input / output port for information 2-2, a second input port for information 2-2, an indication unit 2-3, an address and data bus 2-4, an Ethernet module 2-5 , read-only memory (ROM) 2-6, random access memory (RAM) 2-7, the second input / output port information 2-8.

На фиг. 4 отображена структура модуля GSM 3 в составе антенны GSM 3-1, приемо-передающего модуля GSM 3-2, блока контроля и памяти 3-3, считывателя SIM-карты 3-4, порта программирования и перезарядки 3-5, батареи питания 3-6.In FIG. 4 shows the structure of the GSM 3 module as a part of the GSM 3-1 antenna, the GSM 3-2 transceiver module, the control and memory unit 3-3, the SIM card reader 3-4, the programming and recharge port 3-5, the power battery 3 -6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Коммутатор работает на втором канальном уровне OSI модели. Главное назначение коммутатора - обеспечение разгрузки сети посредством локализации трафика в пределах отдельных сегментов.The switch operates at the second link layer of the OSI model. The main purpose of the switch is to ensure network offload by localizing traffic within individual segments.

Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-blocking), которая позволяет установить множественные связи Ethernet между разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе коммутации. Сам трафик между взаимодействующими сетевыми устройствами остается локализованным. Локализация осуществляется с помощью адресных таблиц, устанавливающих связь каждого порта с адресами сетевых устройств, относящихся к сегменту этого порта.A key link in the switch is non-blocking architecture, which allows you to establish multiple Ethernet connections between different pairs of ports at the same time, and frames are not lost during the switching process. The traffic itself between the interacting network devices remains localized. Localization is carried out using address tables that establish the connection of each port with the addresses of network devices belonging to the segment of this port.

Порты коммутатора (RJ-45) 1-4 обычно делают типа MDI-X. Современные коммутаторы имеют множество дополнительных возможностей, среди которых: фильтрация по МАС-адресам, построение виртуальных сетей, функция контроля потока, автоконфигурирование порта 10Base-T/100Base-TX, поддержка дуплексного режима передачи.The switch ports (RJ-45) 1-4 are usually of the MDI-X type. Modern switches have many additional features, including: filtering by MAC addresses, building virtual networks, flow control function, auto-configuration of 10Base-T / 100Base-TX port, support for duplex transmission mode.

Транспондер 2: микроконтроллер 2-1 представляет собой БИС семейства INTEL 80С51 с тактовой частотой 12-14 МГц.Transponder 2: microcontroller 2-1 is an INTEL 80C51 LSI family with a clock frequency of 12-14 MHz.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 2-6 предназначено для хранения памяти данных и команд для микроконтроллера 2-1, и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 27С512 емкостью 64 кбайт.Permanent memory device (ROM) 2-6 is designed to store data memory and instructions for the microcontroller 2-1, and is a standard LSI family INTEL 27C512 with a capacity of 64 kbytes.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 2-7 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы системы. ОЗУ подключено к системной шине адреса и данных 2-4 и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.Random access memory (RAM) 2-7 is designed to store information related to the operating mode of the system. The RAM is connected to the system bus of the address and data 2-4 and is a standard LSI of the INTEL 6264 family with a capacity of 8 kbytes.

Первый порт ввода/вывода информации 2-2, второй порт ввода информации 2-2, а также второй порт ввода/вывода информации 2-8 предназначены для организации 8-разрядных портов ввода/вывода сигналов логического уровня. Они подключены к системной шине 2-4 и представляет собой параллельный разрядный регистр. The first input / output port of information 2-2, the second input port of information 2-2, as well as the second input / output port of information 2-8 are used to organize 8-bit input / output ports of logic level signals. They are connected to the system bus 2-4 and is a parallel bit register.

Модуль GSM 3GSM module 3

Модуль GSM 3 содержит GSM-приемопередатчик 3-2 с антенной 3-1, микропроцессорный блок контроля и памяти 3-3, соединенный с GSM-приемопередатчиком, считыватель SIM-карты 3-4, отдельную батарею питания 3-6, порт ввода программ в микропроцессорный блок контроля и подзарядка блока питания 3-5.The GSM 3 module contains a GSM transceiver 3-2 with an antenna 3-1, a microprocessor control and memory unit 3-3 connected to a GSM transceiver, a SIM card reader 3-4, a separate battery 3-6, a program input port in microprocessor control unit and recharging the power supply 3-5.

Общие принципы действия модуля GSM 3 следующие: GPS-приемник 3-2 принимает информацию со спутников глобальной системы позиционирования, эта информация обрабатывается и поступает в микропроцессорный блок контроля и памяти 3-3. По командам блока контроля и памяти 3-3 с помощью GSM-приемопередатчика 3-2 сообщение о состоянии контролируемого устройства передается по сети мобильной связи на центр мониторинга и контроля.The general principles of GSM 3 module operation are as follows: GPS receiver 3-2 receives information from satellites of the global positioning system, this information is processed and fed to the microprocessor control unit and memory 3-3. According to the commands of the control unit and memory 3-3 with the help of a GSM transceiver 3-2, a message about the status of the monitored device is transmitted via the mobile communication network to the monitoring and control center.

Сообщения передаются в виде SMS или в режиме передачи данных (Data Transfer Mode), а идентификация автономных устройств производится по SIM-карте (Subscriber Identification Module). С точки зрения минимизации затрат на функционирование системы наиболее целесообразно использовать службу GPRS (General Packet Radio Service).Messages are transmitted in the form of SMS or in data transfer mode (Data Transfer Mode), and the identification of stand-alone devices is carried out by SIM-card (Subscriber Identification Module). From the point of view of minimizing the cost of operating the system, it is most advisable to use the GPRS service (General Packet Radio Service).

Модуль GSM 3 работает в 4-х диапазонах частот: 850/900/1800/1900 МГц.The GSM 3 module works in 4 frequency ranges: 850/900/1800/1900 MHz.

Индикатор 3-7 предназначен для визуальной оценки степени разрядки батареи питания и наличия сигналов GPS и GSM.Indicator 3-7 is designed to visually assess the degree of battery discharge and the presence of GPS and GSM signals.

Таким образом, рассмотренное техническое решение позволяет осуществлять сбор служебной информации (сообщения об авариях, журнал событий), а также администрирование устройства, когда основной канал связи не функционирует.Thus, the considered technical solution allows the collection of service information (accident reports, event log), as well as device administration when the main communication channel is not functioning.

Сохранение доступа к устройству дает целый ряд преимуществ в зависимости от причин, повлекших за собой аварии на сети. Сейчас администратор сети при аварии может опираться только на данные, которые поступают из-за пределов сегмента, испытывающего сложности, но не изнутри него. Анализ журнала событий и статуса портов позволит существенно сократить время поиска и устранения неисправности, а как следствие - простоя сети. Оператор получает возможность на самом устройстве, например, отключить проблемный порт, восстановив тем самым доступ к сети с других портов. Еще одним преимуществом станет обеспечение удаленного доступа до неисправного устройства со стороны поддержки производителя, что обычно требует демонтажа и забора устройства в офис обслуживающей коммутатор компании (например, провайдер).Maintaining access to the device offers a number of advantages, depending on the causes of the network accident. Now the network administrator in case of an accident can rely only on data that comes from outside the segment that is experiencing difficulties, but not from inside it. Analysis of the event log and port status will significantly reduce troubleshooting time, and as a result, network downtime. The operator gets the opportunity on the device itself, for example, to disconnect the problem port, thereby restoring access to the network from other ports. Another advantage will be the provision of remote access to the faulty device by the manufacturer’s support, which usually requires dismantling and taking the device to the office of the company serving the switch (for example, a provider).