МОДУЛЬ МЕДИАКОНВЕРТОРА

Полезная модель относится к области вычислительной техники и телекоммуникаций и предназначена для организации обмена данными между различными устройствами, использующими стандартные асинхронные протоколы RS -232/422/485, а также данных по протоколу Ethernet, удаленными на большие расстояния.
Известен «Модуль сопряжения интерфейсов RS-232/422/485 с ВОЛС (волоконно-оптической линией связи) TCF-142-RM», Каталог МОХА (www.moxa.com), который предназначен для преобразования сигналов интерфейсов RS - 232/422/485, передаваемых по стандартным каналам связи на основе медных линий связи (витая пара и аналогичные ей), в оптический независимый протокол передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи (далее ВОЛС) и обратно. Модуль сопряжения интерфейсов, содержащий блок интерфейса RS-232 и блок интерфейса RS-422/485, а также оптический приемопередатчик (трансмиттер), имеет следующие технические характеристики:
- напряжение питания 12 В;
- диапазон рабочих температур от -20 до +75°С;
- габаритные размеры, 86,8×136,5×21 мм;
- длина линии при использовании одномодового волокна - 40 км;
- длина линии при использовании многомодового волокна - 5 км.
Однако модуль сопряжения имеет ограниченное функциональное назначение. А именно:
- отсутствует возможность обмена данными между различными устройствами по протоколу Ethernet;
- недостаточная протяженность оптической лини связи;
- конструктивно устройство выполнено в виде платы, формат которой не совпадает со стандартом 3U «Евромеханика».
Медиаконвекторы - преобразователи среды и скорости для объединения сетей на основе медного и волоконно-оптического кабеля. В связи с развитием сетей пакетной коммутации и использованием волоконно-оптических линий связи как основной среды передачи данных все более широкое применение в качестве оборудования преобразования физической среды передачи пакетов Ethernet находят медиаконвертеры.
Известен «Преобразователь среды передачи для Ethernet ADAM 6542», компания Advantech //Trusted ePIatform Services // каталог «Промышленная автоматизация, Industrial Automation Star Product Guide», 2008 г.(WWW.advantech.com.). содержащий блок интерфейса Ethernet, a также приемопередатчик оптических сигналов,
имеющий следующие технические характеристики:
- максимальная длина оптической линии - 20 км;
- поддержка технологии передачи с буферизацией пакетов;
- автоматическое распознавание полярности и типа кабеля в стандарте MDI/MDI-X.
Однако данный преобразователь обладает недостаточными функциональными и возможностями:
- отсутствует возможность организации обмена данных по протоколам RS-232/422/485;
- недостаточная протяженность оптической лини связи;
- имеет только один канал приема/передачи данных (один порт Ethernet);
- конструктивно устройство выполнено в отдельном корпус и не предусматривает возможности установки в стандартное шасси 3U «Евромеханика».
Известен также «Интеллектуальный преобразователь интерфейсов» (патент на полезную модель №62318, Н04L 12/66, приоритет 29.06.2006, опубликовано 27.03.2007), содержащий блок интерфейса RS-232, блок интерфейса RS-485, управляющий микроконтроллер. Дополнительно он снабжен блоком интерфейса CAN, а управляющий контроллер - блоком запоминающего устройства.
Интеллектуальный преобразователь интерфейсов относится к микроэлектронике и предназначен для организации средств связи, используемых в автоматизированных системах. При этом достигается организация более эффективных средств связи, используемых в автоматизированных системах, повышение информационной безопасности автоматизированных систем, в которых применяется заявляемый интеллектуальный преобразователь.
Однако данный преобразователь обладает недостаточными функциональными и скоростными возможностями.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой полезной модели является «Модуль сопряжения интерфейсов RS-232/422/485 с ВОЛС - ADAM 4542+»// компании Advantech //Trusted ePIatform Services // каталог «Промышленная автоматизация, Industrial Automation Star Product Guide», 2008 г., (www.advantech.com.). Модуль сопряжения интерфейсов содержит блок интерфейса RS-232, блок интерфейса RS-422/485, а также оптический приемопередатчик (трансмиттер).
Модуль имеет следующие характеристики:
- работает с одномодовым оптоволокном;
- имеет один порт RS-232/422/485;
- скорость передачи до 115.2 Кбит/сек;
- длина линии связи до 15 км.
Однако данный преобразователь обладает недостаточными функциональными возможностями:
- отсутствует возможность обмена данными между различными устройствами по протоколу Ethernet;
- недостаточная протяженность оптической линии связи;
- конструктивно устройство выполнено в отдельном корпусе и не предусматривает возможности установки в стандартное шасси 3U «Евромеханика».
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей путем преобразования сигналов стандарта RS-232, RS-422, RS-485 и Ethernet, передаваемых по стандартным каналам связи на основе медных линий связи (витая пара и аналогичные ей), в оптический независимый протокол передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи и обратно.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в повышении эффективности организации высокоскоростного защищенного канала путем использования преобразования среды передачи данных: витая пара -оптоволокно и обратно.
-12
Использование оптического волокна позволяет организовать линии связи протяженностью до 120 км без повторителей сигнала. Невосприимчивость оптического волокна к внешним электромагнитным помехам (вероятность ошибки в линии составляет менее 10) позволяет прокладывать оптическую линию связи непосредственно с силовыми кабелями питания в одном кабель - канале или непосредственно по действующим ЛЭП высокого напряжения и тем самым позволяет снизить стоимость работ по прокладке кабеля.
Поставленная цель достигается за счет того, что в модуль ММК, содержащий блок интерфейса RS-232, блок интерфейса RS-422/485, дополнительно введен блок интерфейса Ethernet, два отдельных оптических канала, причем каналы RS-232/485/422 и Ethernet выполнены аппаратно независимыми. Кроме того питание RS каналов и Ethernet канала выполнено раздельным.
При этом конструкция платы модуля выполнена обеспечивающей установку в стандартное шасси 3U «Евромеханика», а на передней панели модуля расположены девять светодиодных индикаторов состояния модуля.
Таким образом, решение поставленной задачи достигается за счет использования в схеме устройства новых элементов, блоков и новых каналов связей.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 представлена структурная схема устройства.
Модуль ММК содержит:
блок интерфейса RS-232 - 1;
блок интерфейса RS-422/485 - 2;
блок интерфейса Ethernet - 3;
блок трансмиттера RS - 4;
блок трансмиттера Ethernet - 5.
Блоки 1, 2, 3, 4, 5 - установлены на плату, конструкция которой выполнена обеспечивающей установку в стандартное шасси 3U «Евромеханика», а на передней панели модуля расположены девять светодиодных индикаторов состояния модуля (на чертеже не показана).
Описание работы модуля ММК.
Блоки интерфейсов 1, 2 и 3 работают двунаправлено, т.е. преобразовывают данные, поступающие по стандартным каналам связи на основе медных линий связи (витая пара и аналогичные ей), в оптические сигналы и оптические сигналы в данные требуемого интерфейса.
Несмотря на это, для обеспечения устойчивой работы активным может быть только один тип интерфейса. Сигналы транслируются только на/с выбранного интерфейса. К неиспользуемым интерфейсам допускается подключение, при этом выходные сигналы имеют значение по «умолчанию».
Для передачи Ethernet протокола точка - точка (компьютер-компьютер) по схеме аналогичной протоколу 10 Base-TX или 100-Base-TX используется отдельный блок интерфейса - 3 и отдельный оптический канал-5. Питание блоков - 1, 2, 4 и блоков - 3, 5 раздельное и позволяет подключать два независимых источника питания =5 В.
После включения питания модуль ММК переходит рабочее состояние. На передней панели (на чертеже не показано) модуля расположены девять светодиодных индикаторов состояния модуля. Функциональное назначение светодиодной индикации указано в таблице 1.
Таблица 1.
Функциональное назначение светодиодной индикации
Обозначение
Цвет свечения
функциональное назначение
RS-PWR
Зеленый
Контроль питания RS модуля
RS_FXSD
Желтый
Индикатор работы RS канала
Светится - наличие опто-линка RS
Погашен - нет сигнала от передающей стороны
RS_ACT
Желтый
светится - IDLE состояние RS
мигает - передача/прием RS
TP_LINK
Желтый
Индикатор интерфейса витой пары Ethernet
Светится - линия исправна
Мигает - передача данных
выключен - Неисправность линии
связи или нет внешнего подключения
FX-SD
Желтый
Индикатор работы оптического приемника Ethernet
Светится - наличие опто-линка
Погашен - нет сигнала от передающей стороны
FX-LINC
Желтый
Индикатор интерфейса оптического интерфейса Ethernet
Светится - линия исправна, но нет передачи данных
Мигает - передача данных
Погашен - неисправность линии
E-PWR
Зеленый
Контроль питания Ethernet модуля
TP-SPD
Желтый
Скорость передачи данных Ethernet модуля
Светится -100 Мбит/с
Погашен -10 Мбит/с
TP-FDX
Желтый
Индикатор дуплексного режима работы
Светится - Полный (FULL) дуплекс
Погашен - Полудуплекс
Конструкция платы (на чертеже не показана) модуля ММК обеспечивает установку в стандартное шасси 3U «Евромеханика», обеспечивая защиту от статического электричества. Применяемая современная элементная база позволяет расширить температурный диапазон применения и обеспечить устойчивую работу при внешних неблагоприятных механических воздействиях в круглосуточном режиме, а также обеспечить ремонтопригодность модулей ММК. Крейтное исполнение модуля ММК позволяет производить горячую замену модулей в случае выхода их из строя. Использование модуля ММК позволяет снизить затраты на организацию, внедрение и эксплуатацию высокоскоростного защищенного канала путем преобразования среды передачи данных: витая пара - оптоволокно и обратно.
Возможны различные варианты исполнения модуля ММК в зависимости от протяженности оптической линии и типа оптического волокна. Так на расстояниях до 2.5 км может применяться многомодовое оптоволокно, а на расстояниях более 2.5 км - одномодовое. Выполнение модуля ММК для данных случаев отличается только типом и мощностью трансмиттеров RS -4 и Ethernet -5, установленных на плату.
Модуль ММК применяется для решения тех задачах, в которых необходимо передать данные с асинхронных портов RS -232/422/485, а также данные по протоколу Ethernet используя преобразование 10/100Base-TX интерфейса в интерфейс 100Base-FX, на расстояния до 120 км.
ММК также применяются в условиях воздействия электромагнитных помех, способных помешать передаче данных по электрическим кабельным линиям. Оптические каналы (блоки трансмиттеров RS и Ethernet) - 4, 5 обеспечивают также более высокую безопасность передачи данных по сравнению с проводными и беспроводными, т.к. практически не существует возможности перехвата информации, передаваемой по этим каналам.
ММК имеет возможность автоматического определения скорости и формата данных. Это избавляет пользователя от необходимости устанавливать формат передачи данных перед началом работы, а также позволяет менять формат непосредственно в процессе работы «на лету».
Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществить преобразование сигналов стандарта RS-232; RS-422 и RS-485, передаваемых по стандартным каналам связи на основе медных линий связи (витая пара и аналогичные ей) в оптический независимый протокол передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи с поднесущей до 100 Мбит/с и обратно. Также заявляемая полезная модель может использоваться для передачи информации по протоколам Ethernet - для этого в ММК дополнительно реализован независимый канал Ethernet 10/100 Мбит/с с автоопределением скорости передачи данных - по витой паре и преобразованием его в оптический интерфейс 100 Мбит/с и обратно.