ES2275480T3 - Dispositivo y caja para acoplar a una red local. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de acoplamiento asociado a una estación (10, 20), destinado a acoplar dicha estación a una red local de transmisión de datos de tipo Ethernet que une al menos tres estaciones (10, 20) unas a continuación de las otras, dicha red local teniendo la topología de un bus pasivo y teniendo un soporte físico que comprende un cable de enlace (60) que comprende dos pares simétricos (63, 64), caracterizado por el hecho de que el dispositivo de acoplamiento no comprende medios de regeneración de las señales transmitidas en la red local, y comprende un circuito (41) que efectúa la puesta en paralelo de los dos pares simétricos (63, 64), el circuito (41) siendo adaptado para proporcionar un valor de impedancia del soporte físico formado por los dos pares (63, 64) de aproximadamente 50 Ohms.

Description

Dispositivo y caja para acoplar a una red local.

La presente invención concierne a un dispositivo de acoplamiento asociado a una estación.

De manera conocida, existen dos arquitecturas muy difundidas para conectar estaciones a una red local de tipo Ethernet que respeta la norma IEEE 802.3. La primera arquitectura propone una topología en bus pasivo, generalmente llamada 10base2, en la cual se utiliza como soporte físico un cable coaxial fino, de impedancia característica de 50 Ohms, que constituye la espina dorsal de la red local y a la cual cada estación es unida, por ejemplo con la ayuda de una caja de derivación en forma de T. La segunda arquitectura propone una topología en estrella, generalmente llamada 10baseT, en la cual se utiliza un cable de pares torsionados para unir punto a punto cada estación a un concentrador (o Hub).

La primera arquitectura presenta la ventaja de minimizar la longitud de cable necesaria para acoplar el conjunto de estaciones, pero la colocación de este cable coaxial es delicada o costosa en ciertos casos. Además, tal cable se revela más sensible a las perturbaciones electromagnéticas en ciertas aplicaciones industriales. La segunda arquitectura presenta la ventaja de utilizar cables económicos y fáciles de instalar, pero necesita la compra, el acoplamiento y la alimentación de uno o varios concentradores así como la instalación de un cable entre concentrador y cada estación conectada.

En el documento US5414708, se describe un sistema en el cual es posible conectar un equipo a una red IEEE 802.3 según una topología en bus con la ayuda de dos pares torsionados de tipo 10baseT. Sin embargo, el sistema presentado se apoya en un bus activo que comprende repetidores (MAU - Medio
Attachment Unit) que incluyen una alimentación y una lógica numérica de forma de regenerar las señales de la red en cada derivación. En consecuencia, cuando un repetidor no es más alimentado, el sistema necesita el empleo de by-pass para desconectar ese repetidor a fin de que no perturbe la red.

El objeto de la invención es por lo tanto acumular las ventajas de una arquitectura simple en bus pasivo de tipo 10base2, es decir no necesitan regeneración de las señales en cada derivación, utilizando cables de pares simétricos muy difundidos y fáciles de instalar.

Para esto, la invención describe un dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1. La red local de transmisión de datos responde a las preconizaciones del protocolo Ethernet, específicamente una velocidad de transmisión de 10 Mbit/s en banda de base y un método de acceso de tipo CSMA/CD.

Las reivindicaciones dependientes 2-6 corresponden a modos de realización. Además, el soporte físico de la red local puede ser realizado por dos pares simétricos que pertenecen a un cable de enlace multipares que puede ser blindado, cada par teniendo una impedancia unitaria sensiblemente igual a 100 Ohms. Cada estación es acoplada a una red local por medio de una interfase que efectúa la puesta en paralelo de dos pares simétricos, esos pares siendo entonces equivalentes a una línea de transmisión de impedancia sensiblemente igual a 50 Ohms, que corresponde al valor de impedancia habitual de los cables coaxiales en una topología de tipo 10base2.

La invención describe igualmente una caja de acoplamiento que comprende el dispositivo de acoplamiento de la invención, tal como es definido por la reivindicación 6.

La descripción será hecha a continuación según un modo de realización no limitativo de la invención, con relación a los dibujos anexos, entre los cuales:

- la figura 1 representa un ejemplo de arquitectura de una red local según la invención,

- la figura 2 da el esquema de principio de un modo de realización de una interfase,

- la figura 3 detalla un ejemplo de realización de una caja de acoplamiento,

- la figura 4 muestra una variante del soporte físico de la red local.

La figura 1 muestra la arquitectura de una red local en bus pasivo donde cada estación es conectada a la siguiente por medio de un cable de enlace 60 provisto en un extremo de un medio de conexión 61 y en el otro extremo de un medio de conexión 62. Excepto las estaciones situadas en los dos extremos de la red local, cada estación está por lo tanto unida nuevamente a un primer cable de enlace 60 provisto de un medio de conexión 61 que proviene de una estación precedente, y a un segundo cable de enlace 60 provisto de un medio de conexión 62 con destino a una estación siguiente.

Un primer tipo de estación 20 está equipada con dos medios de conexión a la red 21, 22 que puede directamente acoplarse respectivamente a medios de conexión 61, 62. Un segundo tipo de estación 10 está equipada con un solo conector 11, lo que necesita la colocación de una caja de acoplamiento intermedia 30 para acoplar la estación 10 a la red local. Esta caja de acoplamiento 30 comprende un conector de estación 33 destinado a ser acoplado al conector 11 de la estación 10 así como dos medios de conexión a la red 31, 32 que pueden acoplarse respectivamente a medios de conexión 61, 62.

Cada cable de enlace 60 está constituido por al menos un par simétrico. Según un modo de realización ventajoso esquematizado en la figura 2, el soporte físico de la red local es realizado por dos pares simétricos 63, 64 que pertenecen a un cable de enlace multipares 60 de pares torsionados, cada par 63, 64 teniendo una impedancia unitaria sensiblemente igual a 100 Ohms, como se le encuentra por ejemplo en cables muy difundidos de tipo Categoría 5 UTP. En los ambientes susceptibles de ser electromagnéticamente perturbados, es más preferible tomar un cable de enlace 60 blindado y pares torsionados de tipo UTP/S o FTP.

Es posible utilizar, como medios de conexión 61, 62 conectores de tipo RJ45 (ver figura 3) y como medios de conexión a la red 21, 22, 31 y 32, conectores de red de tipo RJ45 complementarios que corresponden a conectores muy frecuentemente utilizados específicamente en informática. Es igualmente posible considerar una conexión fija no desmontable entre los medios de conexión 31 y 61 (o entre los medios de conexión 32 y 62, o también entre esos cuatro medios de conexión).

El cable mutilares 60, mostrado en el modo de realización de la figura 2, es blindado y es representado con solamente los dos pares 63, 64 utilizados para constituir el soporte físico de la red local. Esos dos pares son, en este ejemplo, torsinados y unidos a los pines 1,2,3 y 6 de un conector 8 pines de tipo RJ45. Se podrá utilizar de forma equivalente, en el conjunto de la red local, otros pares del cable multipares 60 unidos, por ejemplo a los otros pines 4,5,7 y 8 de un conector RJ45.

Para asegurar el enlace con el cable de enlace 60, una interfase 40 está presente en cada estación 20 así como en cada caja de acoplamiento 30 (ver figura 2). Esta interfase comprende un circuito 41 cuyo papel es de:

- Asegurar la continuidad de las señales de la red local efectuando internamente el enlace eléctrico entre los medios de conexión a la red 21, 22 de una estación 20 o los medios de conexión 31, 32 de una caja de acoplamiento 30. De esta forma, incluso si una estación 20 o una estación 10 no es más alimentada, esto no perturbará la red local.

- Asegurar la derivación de la red hacia la estación por medio de los conductores 45, 46 que conducen las señales de la red local.

- Poner en paralelo los dos pares simétricos 63, 64 de cada cable de enlace 60. En el ejemplo de la figura 3, los pines 1,3 por una parte y 2,6 por la otra de un conector RJ45 son así unidos juntos.

Esta puesta en paralelo tiene por consecuencia que esos dos pares 63, 64 pueden ser asimilados en una sola línea de transmisión, cada señal de esta línea siendo de hecho transportada en dos hilos distintos paralelos que pertenecen uno al par 63 y el otro al par 64. Si cada uno de esos pares 63, 64 posee una impedancia propia de 100 Ohms, entonces su puesta en paralelo da un soporte físico de la red local equivalente a una sola línea de transmisión de impedancia sensiblemente igual a 50 Ohms. Se encuentra así el valor de impedancia habitual de los cables coaxiales en una topología de tipo 10base2. Esto permite por lo tanto la utilización de la electrónica ya desarrollada para la tecnología del bus coaxial 50 Ohms, ampliamente difundida y por lo tanto muy económica. Además, una estación 10, desarrollada según esta tecnología del bus coaxial, puede perfectamente interconectarse sin modificación a una red local que tiene como soporte físico dos pares simétricos de un cable de enlace multipares 60, mediando la única adición de una caja de acoplamiento, lo que asegura una compatibilidad con un parque existente muy importante.

Contrariamente a la utilización habitual de dos pares torsionados en una red local con una topología 10baseT, los dos pares 63, 64 no son entonces utilizados uno en emisión y el otro en recepción, ya que los mismos están acoplados en paralelo.

La interfase 40 puede comprender igualmente un tapón 44 para efectuar la terminación de la línea del bus. Ese tapón de terminación 44 es ramificado entre los conductores 45, 46 que transportan las señales de la red local hacia la estación y está constituido de una resistencia 42 de un valor próximo a 50 Ohms y de un interruptor 43 montados en serie. Cuando la interfase 40 pertenece a una estación o a una caja de acoplamiento situadas en uno de los extremos de la red local, entonces el interruptor 43 debe ser colocado en posición cerrada para que la resistencia 42 adapte la línea de transmisión y limite las reflexiones en el extremo del segmento; en el caso contrario, el interruptor 43 debe permanecer en posición abierta. Según otro modo de realización no representado en la figura 2, la terminación de la línea puede no estar incluida en el interior de una interfase 40, pero puede ser realizada por un tapón exterior independiente acoplable en un medio de conexión a la red 21, 22 o 31, 32.

En fin cuando el cable de enlace 60 es blindado, la interfase 40 asegura la conexión de la pantalla de blindaje 65 de los cables de la red 60 en la masa mecánica de la estación 20 o de la caja de acoplamiento 30.

La invención describe igualmente una caja de acoplamiento 30 que sirve para acoplar a la red local una estación 10 equipada con un solo conector 11. Según el modo de realización presentado en la figura 3, esta caja comprende:

- Dos medios de conexión a la red 31, 32 que pueden directamente acoplarse respectivamente a medios de conexión 61, 62 de los cables de la red 60,

- Una interfase 40 tal como la descrita precedentemente, que comprende un circuito 41 y llegado el caso un tapón de terminación 44,

- Un conector de tierra 34 que permite acoplar la pantalla de blindaje del cable de enlace 60 y la masa mecánica de la caja de acoplamiento 30 a la masa mecánica de la estación 10, en el caso donde el cable de enlace 60 fuera blindado,

- Un conector de estación 33 que puede acoplarse con el conector 11 de la estación 10. Los conectores 33 y 11 pueden, por ejemplo, ser del tipo BNC para cable coaxial, del tipo SUB D o del tipo M12 o M23; los conectores de tipo BNC son muy difundidos en las estaciones Ethernet existentes.

Gracias a esa caja de acoplamiento 30, es posible conectar a una red local utilizando un cable de enlace multipares 60, tal como es descrito en la presente invención, cualquier estación existente provista de una electrónica y de una conectividad compatible con una red Ethernet con topología en bus 10base2.

Varias otras aplicaciones pueden resultar de la invención:

- Una primera aplicación consiste en utilizar un cable de enlace multipares 60, blindado, reemplazando un cable de enlace coaxial en una porción o un segmento de la red, específicamente para atravesar una zona perturbada o sensible a los parásitos electromagnéticos. Los dos pares 63, 64 del cable de enlace multipares son torsionados y puestos en paralelo, presentando así las mismas características de transmisión que un cable coaxial 10base2 ordinario, es posible reemplazar este por un cable tal de enlace 60. Entonces somos capaces de conectar en este cable de enlace 60 estaciones existentes provistas por ejemplo con un conector para cable coaxial, mediando la utilización de cajas de acoplamiento 30 descritas aquí arriba, así como empalmar entre ellos varios segmentos de red coaxial evitando reemplazar el cable coaxial por el de fibra óptica de un costo muy superior. Numerosos ejemplos pueden así ser encontrados en el medio industrial.

- Una segunda aplicación consiste en utilizar un cable de enlace multipares 60 reservando dos pares como soporte físico de una red local y utilizando los otros conductores para otros usos diversos tal como un soporte para una alimentación eléctrica, o para señales lógicas o analógicas.

- Una tercera aplicación consiste en utilizar un cable de enlace 60 que posee al menos cuatro pares simétricos reservando dos pares como soporte físico de una primera red local y dos otros pares como soporte físico de una segunda red local, permitiendo así efectuar en un mismo cable tanto una redundancia de las redes locales como un aumento del flujo
global.

Una variante de la invención, esquematizada en la figura 4, prevé una arquitectura de una red local en bus pasivo cuyo soporte físico es un cable continuo 60' que comprende al menos dos pares simétricos y a lo largo del cual son dispuestas en diferentes intervalos secciones para permitir el acoplamiento de las estaciones. La derivación hacia una estación se hace por inserción de un conector de derivación 61' directamente en el cable 60' (utilizando, por ejemplo, una técnica de perforación de aislamiento con un conector que se auto-desnuda), lo que efectúa una derivación sin cortar la continuidad del cable 60'. Es entonces posible conectar en ese cable una estación 20', o una caja de acoplamiento 30', que posee un conector 21', respectivamente 31', complementario del conector 61'. Una interfase 40' presente en cada estación 20' y en cada caja de acoplamiento 30', realiza el enlace entre el cable 60' y las señales de la red transportadas sobre los conductores 45, 46. Esta interfase 40' comprende un tapón de terminación 44 precedentemente descrito y un circuito 41' cuyo papel se limita a poner en paralelo los dos pares del cable 60'. De forma equivalente, se podría considerar un soporte físico que comprende dos pares simétricos realizados por pistas de un circuito impreso.

En una misma red local, varias de esas variantes del soporte físico pueden cohabitar, a saber un cable de enlace 60 entre cada estación, provisto de medios de conexión 61, 62 en cada extremo, y un cable continuo 60' provisto de conectores de derivación 61' descritos anteriormente, así como pistas de un circuito impreso.

Claims (6)

1. Dispositivo de acoplamiento asociado a una estación (10,20), destinado a acoplar dicha estación a una red local de transmisión de datos de tipo Ethernet que une al menos tres estaciones (10,20) unas a continuación de las otras, dicha red local teniendo la topología de un bus pasivo y teniendo un soporte físico que comprende un cable de enlace (60) que comprende dos pares simétricos (63,64), caracterizado por el hecho de que el dispositivo de acoplamiento no comprende medios de regeneración de las señales transmitidas en la red local, y comprende un circuito (41) que efectúa la puesta en paralelo de los dos pares simétricos (63,64), el circuito (41) siendo adaptado para proporcionar un valor de impedancia del soporte físico formado por los dos pares (63,64) de aproximadamente 50 Ohms.

2. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende un tapón de terminación (44) constituido de una resistencia de terminación (42) de aproximadamente 50 Ohms conmutable por un interruptor (43), el interruptor solamente está en posición cerrada si el dispositivo está asociado a una estación situada en uno de los dos extremos de la red
local.

3. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende dos conectores de red (21,22,31,32) de tipo RJ45 susceptibles de acoplarse con conectores complementarios (61,62) de tipo RJ45 colocados en cada extremo de un cable de enlace (60).

4. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende un solo conector de red (21',31') susceptible de acoplarse con un conector de derivación (61') de un cable de enlace continuo (60').

5. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el dispositivo está integrado en la estación asociada (20).

6. Caja de acoplamiento (30) que comprende el dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1 integrado, dicha caja de acoplamiento (30) siendo externa a la estación asociada (10), la caja comprendiendo un conector de estación (33) adaptado para acoplar dicha estación asociada (10) provista de un conector (11) correspondiente.