CZ36308U1

CZ36308U1 - Router and router connection

Info

Publication number: CZ36308U1
Application number: CZ202240004U
Authority: CZ
Inventors: Richard Lammel; Stanislav Lakosil; Stanislav Ing Lakosil
Original assignee: AŽD Praha s.r.o.
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-08-30
Also published as: WO2023241746A1

Description

Router a zapojení routeruRouter and router connection

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká routeru, zejména routeru pro železniční infrastrukturu pro řízení datového provozu na Ethernet a/nebo na sériové přenosové trase, a zapojení tohoto routeru.The technical solution relates to a router, in particular a router for railway infrastructure for controlling data traffic on an Ethernet and/or serial transmission path, and the connection of this router.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

V současné době jsou v segmentu koncových bodů datových přenosů s routery používány různé typy routerů, které jsou dostupné na trhu, ale i specializovaná zařízení s omezenou množinou funkčních vlastností. Většina těchto zařízení není vybavena dálkovou diagnostikou, ani možností kontrolovat správné propojení s protistranou.Currently, in the segment of end points of data transmission with routers, various types of routers are used, which are available on the market, but also specialized devices with a limited set of functional properties. Most of these devices are not equipped with remote diagnostics or the ability to check the correct connection with the counterparty.

Pro přenosy po dálkových trasách s rozhraními X.21 a Ethernet jsou pro komunikaci mezi staničními zabezpečovacími zařízení používány pro filtrování a směrování dat routery první generace. Mezi jejich nevýhody patří to, že přestává být dostupná jejich součástková základna, mají omezenou datovou propustnost a mají omezené funkční vlastnosti.For transmissions over long-distance routes with X.21 and Ethernet interfaces, first-generation routers are used for data filtering and routing for communication between station security devices. Their disadvantages include the fact that their component base ceases to be available, they have limited data throughput and they have limited functional characteristics.

Hlavní nevýhodou současného stavu techniky je to, že známé typy routerů mají omezené funkční vlastnosti.The main disadvantage of the current state of the art is that known types of routers have limited functional properties.

Cílem užitného vzoru je konstrukce routeru, který bude umožňovat dostatečnou datovou prostupnost a bude mít výrazně rozšířené funkční vlastnosti.The goal of the utility model is the construction of a router that will allow sufficient data throughput and will have significantly expanded functional properties.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle technického řešení naplňuje router, zejména router pro železniční infrastrukturu pro řízení datového provozu na Ethernet a/nebo na sériové přenosové komunikační trase, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje datový přepínač obousměrně datově spojený s mikrokontrolerem, přičemž datový přepínač je dále obousměrně datově spojen s nejméně jedním uživatelským portem. Tím je realizován prostup/filtrace uživatelských dat zařízením přesně podle nahrané konfigurace.The aforementioned shortcomings are largely eliminated and the goals of the technical solution are fulfilled by a router, in particular a router for railway infrastructure for managing data traffic on Ethernet and/or on a serial transmission communication path, according to the technical solution, the essence of which is that it contains a bidirectional data-connected data switch with a microcontroller, while the data switch is further bi-directionally data-connected to at least one user port. In this way, the permeation/filtering of user data is implemented by the device exactly according to the uploaded configuration.

Výhodné je, když je mikrokontroler datově spojen se sériovým rozhraním, kterým je nej výhodněji sériové rozhraní X.21. Toto spojení umožňuje kromě vlastního datového přenosu i ovládání chování sériového rozhraní z hlediska synchronizace DTE/DCE a obsluhu řídících signálů Control/Indication.It is advantageous when the microcontroller is data-connected to a serial interface, which is most preferably an X.21 serial interface. In addition to its own data transmission, this connection also enables the control of the behavior of the serial interface in terms of DTE/DCE synchronization and the handling of Control/Indication control signals.

Dále je výhodné, když je mikrokontroler datově spojený s konfiguračním a diagnostickým rozhraním, kterým je nejvýhodněji rozhraní USB. Toto rozhraní je standardem i u dalších komunikačních zařízení, čímž je zjednodušena servisní činnost.Furthermore, it is advantageous if the microcontroller is data-connected to a configuration and diagnostic interface, which is most preferably a USB interface. This interface is also standard for other communication devices, which simplifies service work.

Datový přepínač a mikrokontroler jsou spojeny s napájecím blokem, čímž je zajištěno napájení celého zařízení.The data switch and the microcontroller are connected to the power supply unit, thus providing power to the entire device.

Výhodné dále je, když je mikrokontrolerem jednočipový počítač. Všechny potřebné funkce tak mohou být realizovány s minimální konstrukční velikostí, odběrem a nároky na chlazení.It is also advantageous if the microcontroller is a single-chip computer. All the necessary functions can thus be implemented with a minimum structural size, consumption and cooling requirements.

Uvedené nedostatky dále do značné míry odstraňuje a cíle technického řešení naplňuje zapojení routeru, zejména zapojení prvního routeru s druhým routerem k jedné sériové přenosové komunikační trase, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že k nejméně jednomuFurthermore, the listed shortcomings are largely removed and the goals of the technical solution are fulfilled by the connection of the router, in particular the connection of the first router with the second router to one serial transmission communication route, according to the technical solution, the essence of which is that to at least one

- 1 CZ 36308 UI z routerů je odpojitelně připojen servisní počítač. Tím je umožněno ovládat z jednoho místa lokální i vzdálený router a např. ke změně konfigurace není nutná přítomnost obsluhujícího pracovníka na vzdálené straně.- 1 CZ 36308 UI from the routers, a service computer is detachably connected. This makes it possible to control both the local and the remote router from one place and, for example, the presence of an operator on the remote side is not required to change the configuration.

Velmi výhodné je, když je v sériovém spojení routerů uspořádán nejméně jeden nezávislý dohledový a diagnostický komunikační kanál. Výhodné je to, že tento kanál umožňuje průběžné provádění ověření souhlasu kontrolního řetězce, bez kterého není uvolněn přenos uživatelských dat. Tím je zajištěno, že přes komunikační kanál projdou pouze data, která jsou určena pro správnou protější stranu komunikace a je eliminována situace, kdy vlivem chybného propojení s nesprávnou protistranou, by mohlo být vyvoláno vypnutí zabezpečovacího zařízení.It is very advantageous if at least one independent monitoring and diagnostic communication channel is arranged in the serial connection of the routers. The advantage is that this channel allows continuous verification of the control chain's consent, without which the transfer of user data is not released. This ensures that only data that is intended for the correct counterparty of the communication will pass through the communication channel and eliminates the situation where, due to a faulty connection with the wrong counterparty, the shutdown of the security device could be triggered.

Při přenosu dat zabezpečovacích zařízení je zcela vyloučeno, aby se předávala data v přenosové komunikační trase, jež neodpovídají požadované konfiguraci. Toto je striktně vyžadováno nejen při aktivaci systémů zabezpečovacích zařízení, ale i při výměně jednotlivých routerů, např. během servisního zásahu. Při nesprávně předaných datech, která neodpovídají přísnému standardu, by došlo k bezpečnostnímu vypnutí celého zabezpečovacího zařízení. Proto routery DOR průběžně provádí ověření souhlasu kontrolního řetězce na sériovém synchronním rozhraní X.21 a to ještě před uvolněním přenosu dat. Tím je eliminována potenciální možnost chybné konfigurace mezilehlého přenosového systému, kterou by jinak mohlo dojít k vzájemnému propojení nesprávných kanálů.When transmitting security device data, it is absolutely impossible to transmit data in the transmission communication path that does not correspond to the required configuration. This is strictly required not only when activating security device systems, but also when replacing individual routers, e.g. during service intervention. In the case of incorrectly transmitted data that does not meet the strict standard, the entire security device would be safely shut down. Therefore, DOR routers continuously verify the approval of the control chain on the X.21 serial synchronous interface before releasing the data transfer. This eliminates the potential for misconfiguration of the intermediate transmission system, which could otherwise result in the interconnection of the wrong channels.

Typickou aplikací je propojení dvojice routerů DOR přes mezilehlé přenosové zařízení vytvářející sériovou synchronní přenosovou trasu. Routery DOR umožňují v této topologii dálkovou diagnostiku protějšího routeru, s použitím servisního počítače připojeného k lokálnímu routeru, přes rozhraní USB. Tato funkce nemá vliv na procházející uživatelská data a je integrována přímo do obvodového řešení a pevného programového vybavení každého routeru.A typical application is the connection of a pair of DOR routers via an intermediate transmission device creating a serial synchronous transmission path. In this topology, DOR routers enable remote diagnostics of the opposite router, using a service computer connected to the local router, via the USB interface. This function does not affect passing user data and is integrated directly into the circuit solution and firmware of each router.

Dálkovou diagnostikou lze sledovat stav protějšího routeru, určit druh závady (např. nesouhlas kontrolního řetězce), provést načtení i nahrání konfigurace a restart zařízení.With remote diagnostics, you can monitor the state of the opposite router, determine the type of fault (e.g. control chain disagreement), load and upload the configuration and restart the device.

Hlavní výhodou routeru podle technického řešení je to, že je jednoduše použitelný pro drážní zabezpečovací nebo sdělovací zařízení s požadavkem na dálkovou diagnostikou obou stran sériové komunikace v topologii bod-bod. Dále je výhodné to, že router umožňuje kontrolu správného sériového propojení s protilehlým routerem, s automatickou reakcí při nesouhlasu kontrolního řetězce. Velkou výhodou je to, že kontrola každého jednotlivého propojení mezi dvěma routery, má v případě chybného propojení, jednoznačně za následek nefunkčnost částí zabezpečovacích zařízení. Dále je výhodné to, že zapojení routerů umožňuje sledování stavu protějšího routeru, možnost jeho restartu, načtení i nahrání konfigurace komunikačním kanálem, který je nezávislý na procházejících uživatelských datech a je tak chráněn před napadením.The main advantage of the router according to the technical solution is that it is easy to use for track security or communication equipment with a requirement for remote diagnostics of both sides of serial communication in a point-to-point topology. Furthermore, it is advantageous that the router allows checking the correct serial connection with the opposite router, with an automatic reaction in case of disagreement of the control chain. A big advantage is that checking every single connection between two routers, in the case of a faulty connection, clearly results in the non-functionality of parts of the security devices. It is also advantageous that connecting routers enables monitoring of the state of the opposite router, the possibility of restarting it, loading and uploading the configuration through a communication channel that is independent of passing user data and is thus protected against attack.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje schéma interního zapojení routeru a obr. 2 schematicky znázorňuje zapojení dvou routerů na sériové přenosové komunikační trase.The technical solution will be explained in more detail with the help of the drawing, in which Fig. 1 shows the diagram of the internal connection of the router and Fig. 2 schematically shows the connection of two routers on a serial transmission communication path.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Router pro železniční infrastrukturu (obr. 1) pro řízení datového provozu na Ethernet a/nebo na sériové přenosové komunikační trase 13 obsahuje datový přepínač 1 obousměrně datově spojený s mikrokontrolerem 2, kterým je jednočipový počítač.A router for railway infrastructure (Fig. 1) for controlling data traffic on Ethernet and/or on a serial transmission communication route 13 contains a data switch 1 bidirectionally data-connected to a microcontroller 2, which is a single-chip computer.

-2CZ 36308 UI-2CZ 36308 UI

Datový přepínač 1 je dále obousměrně datově spojen se čtyřmi uživatelskými Ethernet porty 4, 5, 6, 7, kam se připojují lokální porty komunikujících zařízení, například železniční zabezpečovací zařízení, využívajících služby routeru. Datový přepínač 1 zpracovává příchozí a odchozí provoz na základě informací obsažených v datech a znalosti, na který z portů přicházejí, podle obsahu své interní tabulky jej přeposílána relevantní odchozí porty, resp. filtruje.The data switch 1 is also bidirectionally data-connected to four user Ethernet ports 4, 5, 6, 7, where local ports of communicating devices, for example railway security devices, using router services are connected. Data switch 1 processes incoming and outgoing traffic on the basis of the information contained in the data and the knowledge on which of the ports it arrives, according to the content of its internal table, it is forwarded to the relevant outgoing ports, respectively. filters.

Mikrokontroler 2 je datově spojen se sériovým rozhraním 3, kterým je sériové rozhraní X.21. Mikrokontroler 2 je dále datově spojený s konfiguračním a diagnostickým rozhraním 8, kterým je rozhraní USB. Mikrokontroler 2 indikuje stav a řídí provoz celého routeru na základě uživatelské konfigurace, nahrané přes konfigurační a diagnostické rozhraní 8, a dále řídí komunikaci na sériovém synchronním datovém rozhraní 3.Microcontroller 2 is data-connected to serial interface 3, which is an X.21 serial interface. Microcontroller 2 is also data-connected to the configuration and diagnostic interface 8, which is a USB interface. Microcontroller 2 indicates the status and controls the operation of the entire router based on the user configuration uploaded through the configuration and diagnostic interface 8, and further controls communication on the serial synchronous data interface 3.

Datový přepínač 1 a mikrokontroler 2 jsou spojeny s napájecím blokem 9, kterým je stejnosměrný měnič (DC/DC převodník).The data switch 1 and the microcontroller 2 are connected to the power supply block 9, which is a direct current converter (DC/DC converter).

Do zapojení prvního routeru 10 s druhým routerem 11. k jedné sériové přenosové komunikační trase 13, je k prvnímu routeru 10 odpojitelně, přes USB rozhraní, připojen servisní počítač 12.To connect the first router 10 with the second router 11. to one serial transmission communication route 13, a service computer 12 is connected to the first router 10 detachably, via a USB interface.

V sériovém spojení prvního routeru 10 s druhým routerem 11 je uspořádán jeden nezávislý dohledový a diagnostický komunikační kanál. Tento komunikační kanál pro dálkovou diagnostiku je nezávislý na procházejících uživatelských datech a je tak chráněn před napadením.One independent monitoring and diagnostic communication channel is arranged in the serial connection of the first router 10 with the second router 11. This communication channel for remote diagnostics is independent of passing user data and is thus protected against attack.

V zapojení této dvojice routerů 10, 11 je průběžně prováděno ověření souhlasu kontrolního řetězce, bez kterého není uvolněn přenos uživatelských dat.In the connection of this pair of routers 10, 11, verification of the consent of the control chain is continuously carried out, without which the transfer of user data is not released.

První router 10 je dále spojen prostřednictvím místní Ethernet sítě s prvním zabezpečovacím zařízením 14. Druhý router 11 je dále spojen prostřednictvím vzdálené Ethernet sítě s druhým zabezpečovacím zařízením 15.The first router 10 is further connected via a local Ethernet network to the first security device 14. The second router 11 is further connected via a remote Ethernet network to the second security device 15.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Router podle technického řešení lze zejména využít pro řízení datového provozu na Ethernet a/nebo na sériové přenosové komunikační trase železniční infrastruktury.The router according to the technical solution can be used in particular to control data traffic on Ethernet and/or on the serial transmission communication route of the railway infrastructure.

Claims

1. A router, in particular a router for railway infrastructure for controlling data traffic on Ethernet and/or on a serial transmission communication path (13), characterized in that it contains a data switch (1) bidirectionally data-connected to a microcontroller (2), wherein the data switch (1) is also bidirectionally data connected to at least one user port (4,5,6,7).

2. Router according to claim 1, characterized in that the microcontroller (2) is data connected to the serial interface (3).

3. Router according to claim 2, characterized in that the serial interface (3) is an X.21 serial interface.

4. Router according to one of claims 1 to 3, characterized in that the microcontroller (2) is data connected to the configuration and diagnostic interface (8).

5. Router according to claim 4, characterized in that the configuration and diagnostic interface (8) is a USB interface.

6. Router according to one of claims 1 to 5, characterized in that the data switch (1) and the microcontroller (2) are connected to the power supply block (9).

7. Router according to one of claims 1 to 6, characterized in that the microcontroller (2) is a single-chip computer.

8. Connection of a router, in particular connection of the first router (10) with the second router (11) to one serial transmission communication path (13) according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that to at least one of the routers (10, 11 ) the service computer (12) is detachably connected.

9. Connection of a pair of routers according to claim 8, characterized in that at least one independent monitoring and diagnostic communication channel is arranged in the serial connection of the routers (10,11).