Модуль медиаконвертора

Модуль медиаконвертора 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. Содержит 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.. Решается задача 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. Использование оптического волокна позволяет организовать линии связи протяженностью до 120 км без повторителей сигнала. 1 ИЛ.

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.

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^-12 ) 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.

		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.

1. Модуль медиаконвертора, содержащий блок интерфейса RS-232 и блок интерфейса RS-422/485, отличающийся тем, что, дополнительно введен блок интерфейса Ethernet и два отдельных оптических канала, причем каналы RS-232/422/485 и Ethernet выполнены аппаратно независимыми, кроме того, питание RS каналов и Ethernet канала выполнено раздельным.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что конструкция платы модуля выполнена с возможностью установки в стандартное шасси 3U «Евромеханика», при этом на передней панели модуля расположены девять светодиодных индикаторов состояния модуля.