Система мониторинга разъемных соединений с мультиплексором
Полезная модель относится к технике связи. Ее использование позволяет производить мониторинг разъемных соединений кабельного тракта с использованием радиочастотных (RFID) меток, используя один радиочастотный считыватель на несколько коммутационных панелей. Для достижения этого технического результата оснащают разъем соединительного кабеля датчиком разъема с радиочастотной (RFID) меткой ближнего поля, которая становится доступной для считывания радиочастотным считывателем, когда разъем находится на определенном расстоянии от порта коммутационной панели; порты коммутационной панели оснащают датчиком наличия разъема в порту коммутационной панели; на основании информации об изменении сигнала датчика наличия через мультиплексор подают сигнал радиочастотного считывателя на антенну соответствующей панели; и на основании ответного сигнала от радиочастотной метки датчика разъема и сработавшего датчика наличия идентифицируют разъем и/или соединительный кабель и порт коммутационной панели, к которому разъем подключен.
Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к технике связи и может использоваться для мониторинга соединений коммутационных панелей.
Уровень техники
В мире существуют различные средства средства мониторинга кабельных систем. Основное назначение таких систем - определить к каким портам коммутационной панели подключен соединительный кабель, то есть отслеживание подключений изменяемой части кабельного тракта (channel в терминах стандарта ISO/IEC 11801:2002).
Например, сходная система на базе беспроводного решения описана в патенте США 
6784802. На разъемы соединительных кабелей устанавливают радиочастотные метки. Идентификаторы меток считываются с помощью антенн радиочастотного считывателя, установленных в каждом порту коммутационной панели. Недостатком этой системы является то, что антенна считывателя должна быть установлена в каждом порту панели.
Наиболее близким аналогом является система описанная в патенте на полезную модель РФ 79738. Порты коммутационной панели оснащены датчиком наличия разъема. На разъемы соединительных кабелей устанавливают радиочастотные метки изменяющие ответный сигнал, когда разъем находится близко к порту коммутационной панели. Идентификаторы меток считываются с помощью антенн радиочастотного считывателя. Идентификацию соединения производят, сопоставляя ближайшие по времени срабатывания датчика наличия разъема и
изменения ответного сигнала от радиочастотной метки разъема. Недостатком этой системы является то, что из-за ограниченной скорости обработки меток на большое количество коммутационных панелей нужно устанавливать много радиочастотных считывателей.
Сущность полезной модели
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является разработка таких средств мониторинга разъемных соединений, которые позволят идентифицировать соединительный кабель и порт коммутационной панели, к которому подключен разъем соединительного кабеля, при этом один радиочастотный считыватель может обслуживать большое число панелей.
Для достижения указанного технического результата предлагается система мониторинга разъемных соединений с мультиплексором, содержащая коммутационные панели, каждый из по меньшей мере некоторых портов которых оснащен датчиком наличия разъема, который изменяет состояние, когда в порты коммутационной панели подключают разъем соединительного кабеля; радиочастотный считыватель; антенны, расположенные на коммутационных панелях; соединительные кабели, по крайней мере один разъем которых оснащен датчиком разъема с радиочастотной меткой ближнего поля, которая доступна для считывания радиочастотным считывателем, в случае, если расстояние между радиочастотной меткой датчика разъема и каким-то из упомянутых портов меньше расстояния, заданного производителем, поставщиком или пользователем системы; контроллер, который обрабатывает сигналы датчиков наличия разъема, и который способен идентифицировать разъем и/или соединительный кабель и порт коммутационной панели, к которому разъем подключен на основании сигнала датчика наличия разъема и
информации об изменении ответного сигнала от радиочастотной метки датчика разъема, переданной радиочастотным считывателем контроллеру, после подключения разъема соединительного кабеля, оснащенного датчиком разъема, в порт коммутационной панели, оснащенный датчиком наличия разъема; отличающаяся тем, что содержит мультиплексор, который подает сигнал радиочастотного считывателя на одну из антенн, выбираемую контроллером на основании изменения сигнала одного из датчиков наличия разъема и/или прямого указания пользователя.
Для повышения функциональности системы порты панелей могут быть оснащены модуляторами, которые изменяют воспринимаемый считывателем ответный сигнал радиочастотных меток датчиков разъема под воздействием управляющего сигнала от контроллера.
Кроме того порты панелей могут имеют по крайней мере один световой индикатор, управляемый контроллером, а также активируемый рукой человека переключатель, состояние которого воспринимается контроллером.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена общая блок-схема системы мониторинга разъемных соединений с мультиплексором.
На фиг.2 изображен возможный вариант осуществления модулятора с PIN-диодом.
Подробное описание полезной модели
Система по настоящей полезной модели может быть реализована в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом, показанном на фиг.1. Система содержит коммутационные панели 1, порты которых снабжены датчиками наличия разъема
соединительного кабеля в порту панели 2. Конструкция их может быть разной, механический переключатель или пара светодиод-фотодиод (патент США 6424710). Разъемы соединительного кабеля 3 снабжены датчиками разъема в виде радиочастотной метки (RFID метки) ближнего поля 4 подходящего размера, например Impinj Button2. При этом задано однозначное соответствие меток 4 с соединительными шнурами 3 и датчиков 2 с портами коммутационных панелей 1. В другом случае в паре идентификаторов меток 4 одного соединительного кабеля содержится одинаковый уникальный код этого кабеля, а один из битов идентификатора определяет номер разъема этого шнура. База данных (не показана) соединена с контроллером 5 по Ethernet (в данном случае контроллер тождественен программно-аппаратному комплексу патента РФ 79738). Контроллер 5 может быть сделан на основе обычного персонального компьютера, соединенным с модулем считывателя 6 (например, MTI RU-859) по USB. Антенны 7 радиочастотного считывателя 6 представляют собой токовую петлю, которая охватывает порты 8 коммутационной панели, или же микрополосковые линии на печатной плате. Радиочастотный считыватель 6 может быть соединен с несколькими антеннами 7 по коаксиальному кабелю 8 через управляемые ВЧ коммутаторы 9.
ВЧ коммутатор 9, может содержать Т-образный соединитель и коммутирующее реле (например, Tohtsu CX-230 или твердотельное на печатной плате), подключающее к коаксиальному кабелю 8 или антенну 7, или согласованную по волновому сопротивлению нагрузку. В другом случае коммутирующее реле или подключает антенну 7, или другой отрезок коаксиального кабеля 8, расположенный дальше от считывателя (перекидное ВЧ реле).
Таким образом ВЧ коммутаторы 9 играют роль распределенного мультиплексора. Но сигналы на антенный 7 можно подавать и обычным ВЧ мультиплексором.
Контроллер 5 получает информацию о состоянии датчиков 2 по шине передачи данных 10. Шина 10 может быть типа I2C Fm+, при этом состояние датчиков можно получать с помощью расширителя I2C РСА9698. Или же можно организовать синхронную шину из плоского кабеля, по которой одними последовательными тактами с контроллера 5 выбирается панель, а другими последовательными тактами выбирается датчик этой панели, с которого в соответствующем такте принимается на контроллере 5 состояние соответствующего датчика 2. То есть на печатной плате с антенной 7 коммутационной панели 1 установлены, как минимум, пары логических счетчиков-дешифраторов. По этой же шине 10 комплекс 5 управляет ВЧ коммутаторами 9.
К коаксиальному кабелю 8 и шине 10 аналогично подсоединены несколько панелей 1 с описанным выше оборудованием. Каждая из них имеет свой уникальный для данного контроллера 5 адрес или на базе РСА9698, или DIP переключателей с логическими микросхемами «И». Обычно количество панелей 1 ограничено размером телекоммуникационного шкафа 19", который обслуживается одним контроллером 5.
В состоянии ожидания контроллер 5 опрашивает датчики 2 всех обслуживаемых панелей 1. При этом радиочастотный считыватель не передает в коаксиальный кабель 8 сигнал. Как только соединительный кабель 3 подключают в один из портов одной из панелей 1, состояние соответствующего датчика 2 изменится, и будет воспринято контроллером 5. Контроллер 5 по шине 10 с помощью ВЧ коммутатора(-ов) 9 подсоединяет соответствующую антенну 7 через коаксиальный кабель 8 к считывателю 6. Считыватель 6 считывает все доступные RFID метки 4 и
передает из идентификаторы контроллеру 5. Контроллер 5 выделяет среди этих меток новую, которая отсутствовала при предыдущем запуске считывателя 6 на этой панели. Зная номер панели 1, номер сработавшего на этой панели датчика 2 и идентификатор метки 4 разъема, контроллер 5 соотносит этот разъем с упомянутым портом, и передает информацию в базу данных.
Возможен второй вариант подключения антенный 7 к считывателю. Обычно соединительные кабели 3 подключают в панели 1 по строго определенному заданию (списку будущих подключений). Если в контроллер 5 пользователь передаст прямое указание, то он может заранее подключать к считывателю 6 ту антенну, панель которой фигурирует в следующем шаге задания. При этом можно так же опрашивать датчики 2 всех панелей во избежания ошибочного или несанкционированного подключения, и в этом случае можно задействовать первый вариант подключения антенн.
При отсоединении кабеля 3 от панели 1 соответствующий датчик 2 также изменяет свое состояние, о чем контроллер 5 оповещает базу данных. При этом можно не задействовать считыватель 6, поскольку идентификатор метки отсоединенного разъема уже определен при подключении.
Описанная выше система обладает следующим недостатком. При отключении электропитания системы произошедшие коммутации не будут зафиксированы. И восстановить их будет трудно. Для этого предлагается снабдить каждый порт панели 1 модулятором, который будет изменять ответный сигнал метки 4 воспринимаемый считывателем 6, когда соответствующий разъем подключен в порт панели, по управляющему воздействию контроллера 5.
Модулятор может иметь разную конструкцию, но во всяком случае он управляется по той же шине 10 контроллером 5. Это может быть
электромагнит. В таком варианте метка 4 может содержать в составе антенны последовательно включенный геркон на размыкание, так чтобы без магнитного поля модулятора метка 4 читалась. После сбоя электропитания контроллер 5 может последовательно просканировать все метки 4, подключенных в панели разъемов. Очевидно, нужно сканировать только те порты панелей, где подключен разъем соединительного кабеля 3. При этом антенна 7 сканируемой панели подключена к считывателю 6. Перед сканированием контроллер 5 получает список всех доступных на панели меток 4. Затем подает питание на электромагнит первого порта (если там есть разъем), а считыватель считывает все доступные метки. Та метка, которая исчезла из списка доступных (из-за размыкания геркона) однозначно идентифицирует соответствующий разъем. Такая же операция производится и с другими портам, и другими панелями.
Модулятор может иметь другую конструкцию, которая позволяет модулировать обычные радиочастотные метки без переключателей. Эта конструкция представлена на фиг.2, и представляет собой фрагмент 11 микрополосковой антенны 7 в виде печатного проводника на печатной плате с PIN-диодом 12. Нижняя часть фрагмента 11 располагается вблизи радиочастотной метки разъема, когда разъем подключен в панель. Если к диоду 12 не приложен ток смещения, то его динамическое сопротивление очень велико, и ВЧ ток антенны считывателя течет по нижней части фрагмента 11. Как только с помощью контроллера 5 приложить к диоду 11 постоянное напряжение смещения, то его сопротивление становится очень маленьким, и часть ВЧ сигнала пойдет через диод 12 минуя нижнюю часть фрагмента. При этом переменное магнитное поле, поступающее от нижней фрагмента 11 на метку 4 уменьшится. В этом случае RFID метка 4 вообще может перестать читаться. Во всяком случае ее уровень ответного сигнала (RSSI) сильно уменьшится. А на основе этого, так же, как в конструкции с
электромагнитами, можно заключить какая именно метка была смодулирована.
Кроме того каждый порт системы можно оснастить одним или несколькими световыми индикаторами (светодиоды или лампочки), так же управляемыми через шину 10 контроллером 5, для визуальной индикации порта в нескольких вариантах. А так же переключателем трассировки (в виде кнопки или пары светодиод фотодиод на отражение), при активации которого оператором упомянутыми светодиодами подсвечивается соответствующий порт и порт, с которым первый порт соединен.
Таким образом можно идентифицировать соединительный кабель и порт коммутационной панели, к которому подключен разъем соединительного кабеля, при этом один радиочастотный считыватель может обслуживать большое число панелей.
1. Система мониторинга разъемных соединений с мультиплексором, содержащая: коммутационные панели, каждый из по меньшей мере некоторых портов которых оснащен датчиком наличия разъема, который изменяет состояние, когда в упомянутые порты коммутационной панели подключают разъем соединительного кабеля; радиочастотный считыватель; антенны, расположенные на упомянутых коммутационных панелях; соединительные кабели, по крайней мере один разъем которых оснащен датчиком разъема с радиочастотной меткой ближнего поля, которая доступна для считывания упомянутым радиочастотным считывателем, в случае, если расстояние между упомянутой радиочастотной меткой датчика разъема и каким-то из упомянутых портов меньше расстояния, заданного производителем, поставщиком или пользователем системы; контроллер, который обрабатывает сигналы упомянутых датчиков наличия разъема, и который способен идентифицировать упомянутый разъем и/или соединительный кабель и упомянутый порт коммутационной панели, к которому упомянутый разъем подключен на основании сигнала упомянутого датчика наличия разъема и информации об изменении ответного сигнала от радиочастотной метки датчика упомянутого разъема, переданной упомянутым радиочастотным считывателем упомянутому контроллеру, после подключения разъема соединительного кабеля, оснащенного упомянутым датчиком разъема, в порт коммутационной панели, оснащенный упомянутым датчиком наличия разъема; отличающаяся тем, что содержит мультиплексор, который подает сигнал упомянутого радиочастотного считывателя на одну из упомянутых антенн, выбираемую упомянутым контроллером на основании изменения сигнала одного из упомянутых датчиков наличия разъема и/или прямого указания пользователя.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые порты панелей имеют модулятор, который изменяет воспринимаемый упомянутым считывателем ответный сигнал упомянутых радиочастотных меток датчиков разъема под воздействием управляющего сигнала от упомянутого контроллера.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые порты панелей имеют по крайней мере один световой индикатор, управляемый упомянутым контроллером.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые порты панелей имеют активируемый рукой человека переключатель, состояние которого воспринимается упомянутым контроллером.
