Управляемый Ethernet коммутатор

Полезная модель относится к системам передачи данных, в частности к модульной, масштабируемой структуре для построения коммутаторов сетей быстрого Ethernet.
Известны коммутаторы фирм Cisco, D-Link, Qtech и многие другие.
Однако данные коммутаторы в случае пропадания сетевого питающего напряжения не обеспечивают их дальнейшую работу и контроль состояния.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы Ethernet коммутатора в условиях изменяющегося напряжения питающей сети или его полного отсутствия.
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 изобретения - обеспечение дистанционного контроля функционирования коммутатора и его бесперебойного питания.
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, первый вход/выход которого соединен с первым входом/выходом процессора контроля, второй вход/выход - с выходом блока питания, а пятый вход/выход - с входом/выходом IP сети; источник бесперебойного питания, первый вход/выход которого соединен с третьим входом блока питания, а второй вход/выход - с третьим входом/выходом транспондера; блок WIFI, соединенный с четвертым входом/выходом транспондера.
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 задачи мониторинга состояния коммутатора. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг. 1 показана общая блок-схема предлагаемого устройства, в состав которого входят Ethernet коммутатор (прототип) I, транспондер II, блок WIFI III, источник бесперебойного питания (ИБП) IV, среда передачи данных (IP Network) V.
На фиг. 2 представлен выбранный прототип устройства, содержащий процессор контроля 1, модуль коммутации 2, N буферов для организации очереди 3, N портов ввода/вывода данных 4, таблицу MAC адресов и номеров портов 5, блок питания 6.
На фиг. 3 представлена реализация транспондера II, содержащего микроконтроллер II-1, порты ввода информации II-2, блок индикации II-3, Ethernet модуль II-4, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) II-5, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) II-6, первый и второй порты ввода/вывода информации II-7, II-8; шину адреса и данных II-9.
На фиг. 4 показана реализация блока WIFI III.
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, фиг. 2.
Порты коммутаторов обычно делают типа MDI-X. Современные коммутаторы имеют множество дополнительных возможностей, среди которых: фильтрация по МАС-адресам, построение виртуальных сетей, функция контроля потока, авто конфигурирование порта 10Base-T/100BaseTX, поддержка дуплексного режима передачи.
Для мониторинга состояния коммутатора введен трансивер II (фиг. 3), обеспечивающий контроль портов 4 через процессор контроля 1, состояние блока питания 6 (фиг. 2) и источника бесперебойного питания IV (фиг. 1).
Введение в структуру коммутатора блока WIFI III обеспечивает беспроводный доступ к его компонентам, что является немаловажным фактором при техническом обслуживании и проведении соответствующих регламентов.
Микроконтроллер II-1 транспондера II представляет собой БИС семейства INTEL 80С51 с тактовой частотой 12-14 МГц.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) II-5 предназначено для хранения памяти данных (максимальный ток потребления коммутатора, ток заряда батареи ИБП IV) и команд для микроконтроллера II-1, и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 27С512 емкостью 64 кбайт.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) II-6 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы системы. ОЗУ подключено к системной шине адреса и данных II-9 и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.
Блоки ввода/вывода информации II-7, II-8 предназначены для организации 8-разрядных портов ввода/вывода сигналов логического уровня. Они подключены к системной шине II-9 и представляет собой параллельный разрядный регистр.
Кроме этого, в предлагаемом устройстве используется бесперебойный блок питания (ИБП) IV с добавлением в основной блок питания аккумуляторной батареи и блока ее зарядки. Это обеспечивает бесперебойную работу коммутатора при пропадании основного питающего напряжения 220 В.
Таким образом, рассмотренное техническое решение позволяет осуществлять дистанционный мониторинг основных параметров Ethernet коммутатора и обеспечивать его бесперебойную работу в условиях изменяющегося напряжения питающей сети или его полного отсутствия.