Ethernet коммутатор

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).
Наиболее близким техническим решением является устройство, описанное в http://www.fiberman.ru/articles/fast-gigabit-ethernet/ethernet/switch/ - прототип.
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.
Цель полезной модели - сбор и отправка управляющих сигналов для значительного упрощения программирования, управления и отслеживания статуса периферии.
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, вторые входы которых 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, первый блок питания, дополнительно введены второй блок питания, контроллер периферии, первый вход/выход которого соединен входом/выходом первого и второго блоков питания, а также с первым входом/выходом процессора контроля, второй вход/выход соединен с портом USB, а третий вход/выход - с первыми входами/выходами N портов.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
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 сбора и отправки управляющих сигналов, что значительно упростит программирование, управление, отслеживание статуса периферии (компонентов). Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг. 1 показана общая блок-схема предлагаемого устройства, в составе процессора контроля 1, модуля коммутации 2, N буферов для организации очереди FIFO 3, N портов ввода/вывода данных 4, таблицы MAC адресов и номеров портов 5, блоков питания (БП1 и БП2) 6, контроллера периферии 7, контроллера вентиляции 8.
Устройство работает следующим образом.
Коммутатор работает на втором канальном уровне OSI модели. Главное назначение коммутатора - обеспечение разгрузки сети посредством локализации трафика в пределах отдельных сегментов.
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.
Порты коммутатора (RJ-45) 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-ТХ, поддержка дуплексного режима передачи.
2
Ethernet-коммутатор сегодня включает в себя множество компонентов, работающих на шинах SPI bus (serial peripheral interface bus), IC (inter-intergrated circuit), PMBus (Power Management Bus) и других. В число этих компонентов входят контроллеры питания и блоков вентиляции, датчики температуры, SFP-интерфейсы, DC-DC преобразователи уровней напряжения, модули оперативных и постоянных запоминающих устройств (ОЗУ и ПЗУ соответственно) и многие другие.
Сегодня контроль за работой каждого элемента осуществляется разрозненно, либо не осуществляется вовсе (как в случае с DC-DC преобразователями). В коммутаторе, как и во многих других устройствах, управление одним элементом напрямую зависит от информации, снимаемой с другого. Например, вентиляторы, встроенные в корпус, должны повышать скорость вращения лопастей при повышении температуры на датчиках.
В нашем случае - это добавление контроллера периферии 7, на который будет заведена большая часть используемых в коммутаторе шин, а также отдельного контроллера вентиляции 8. Единая точка сбора и отправки управляющих сигналов значительно упростит программирование, управление, отслеживание статуса периферии (компонентов). Появится возможность управлять DC-DC преобразователями напряжений в зависимости от, например, температуры (как мы знаем, характеристики элементов меняются в зависимости от температуры).
Таким образом, рассмотренное техническое решение позволяет осуществлять сбор и отправку управляющих сигналов для значительного упрощения программирования, управления и отслеживания статуса периферии.