PL198721B1 - Koncentrator linii polowej sieci komputerowej - Google Patents

Abstract

Koncentrator linii polowej sieci komputerowej posiada w ka zdym cyfrowym torze transmisyjnym dwa zespo ly ekranowanych gniazd wej sciowych po laczonych mi edzy sob a po srednio poprzez ekranowane bloki (22) filtrów dolnoprzepustowych przy czym pierwszy zespó l (14) ekra- nowanych gniazd wej sciowych umieszczony jest na we- wn etrznym aktywnym elemencie (13) przelaczaj acym, a drugi zespó l (15) szczelnych elektromagnetycznie zakr e- conych gniazd ekranowanych umieszczony jest na stalowej plycie (2) czo lowej i bezpo srednio laczy si e z uk ladem (16) dopasowania falowego toru transmisyjnego stanowi acego równocze snie cz esc ograniczaj ac a pr ad uk ladu (17) zabez- pieczaj acego przeciwprzepi eciowego, którego stalowa obudowa (18) stanowi jednocze snie ekran elektromagne- tyczny i jest sci sle polaczona z p lyt a (2) czo low a i z wydzie- lonym stykiem (19) lacz acym si e z ekranem kabla (20) cyfrowego toru transmisyjnego, a do drugiego ko nca ka z- dego wspomnianego kabla (20) poprzez wyno sny uk lad (58) dopasowuj acy falowo kabel i zabezpieczaj acy przed przepi eciami jest do laczony terminal ko ncowy, a do zespo lu styków (26) z lacza transmisji analogowej do laczo- ny jest wielo zy lowy ekranowany kabel (27) telefoniczny polaczony swym ko ncem z odleg lym zespo lem (28) przy la- czeniowym telefonicznym, do którego jest do laczonych wiele indywidualnych linii telefonicznych, a wewn atrz kon- centratora do tego zespo lu styków z lacza (26) transmisji analogowej jest do laczony . . . . . PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest koncentrator linii polowej sieci komputerowej przeznaczony do budowania lokalnych sieci komputerowych rozwijanych w warunkach polowych lub stacjonarnych w obecności występujących na polu walki silnych niszczących narażeń pochodzących od szybkozmiennych pól elektromagnetycznych oraz stałego zagrożenia niepożądanym podsłuchem i przechwytywaniem niewielkich sygnałów elektrycznych wychodzących z tego koncentratora, a zawierające ważne informacje.

Znane koncentratory linii polowych sieci komputerowych są przenośnymi urządzeniami posiadającymi na swojej metalowej obudowie zespół gniazd do przyłączania poprzez ekranowane polowe kable transmisyjne miedziane odległych na kilkadziesiąt do kilkuset metrów wielu zewnętrznych terminali którymi mogą być komputery, drukarki lub skanery. Wewnątrz posiadają cyfrowy wielowejściowy element aktywny, który może spełniać funkcje obliczeniowe, przełączające lub transmisyjne. Wyjście tego elementu aktywnego, poprzez konwerter światłowodowy, złącze światłowodowe na płycie czołowej koncentratora i taktyczny kabel światłowodowy połączone jest z odległym nadrzędnym stanowiskiem dowodzenia.

Zasilanie mocy koncentratorów dokonywane jest z zewnętrznej sieci zasilającej bądź z agregatu prądotwórczego lub z wewnętrznego bezprzerywowego źródła zasilania. Zasilanie zewnętrzne dokonywane jest poprzez kabel zasilający, złącze oraz dolnoprzepustowy filtr eliminujący wypływ niepożądanych sygnałów przez obwody zasilania. Koncentrator na polu walki może być poddany narażeniom elektromagnetycznym pochodzących od dalekich impulsów wyładowań jądrowych, kierowanych bomb elektromagnetycznych lub wyładowań atmosferycznych. Narażenia te indukują we wszystkich zewnętrznych przewodach miedzianych i ich ekranach szybkozmienne wysokie napięcia, które mogą uszkodzić obwody wejściowe urządzeń elektrycznych i obwody zasilania. Stąd w obwodach wejściowych stosowane są układy zabezpieczające przeciwprzepięciowe. Filtry dolnoprzepustowe stosowane w obwodach wyjściowych wszystkich połączeń miedzianych mają za zadanie zapobiec wypływaniu tą drogą niepożądanych sygnałów z wnętrza koncentratora, które są odprowadzone do ziemi poprzez uziom i zacisk uziemiający umieszczony na płycie czołowej koncentratora. Na zewnątrz poprzez kable mogą wychodzić tylko te sygnały, które są do tego przeznaczone, a jednocześnie należy zapobiegać wychodzeniu nawet niewielkich sygnałów śladowych pochodzących od wewnętrznych procesów przetwarzania lub obliczeń. Z tych śladowych sygnałów, nawet o amplitudach rzędu mikrowoltów, stosując technikę cyfrowego przetwarzania sygnałów można odtworzyć te procesy i uzyskać z nich ważne informacje, których ujawnienie jest niepożądane. Sygnały niepożądane przewodzone, wywołane normalną pracą urządzeń cyfrowych, nakładają się zazwyczaj na wychodzące sygnały użytkowe w postaci przydźwięków oraz modulują ich amplitudę. Sygnały te występują też w obwodach masy urządzeń. Ich obecność nie ma wpływu na zasadnicze działanie urządzenia. Sygnały te również rozchodzą się w postaci fali elektromagnetycznej wychodzącej z samych urządzeń oraz z połączeń przewodowych metalowych dochodzących i wychodzących z urządzeń. Natomiast kable światłowodowe nie wysyłają w swoim otoczeniu żadnych sygnałów. Problemy związane z sygnałami niepożądanymi w urządzeniach wojskowych noszą w literaturze nazwę emisji ujawniającej promieniowanej i emisji ujawniającej przewodzonej lub zwane są technologią wojskową zgodną z programem TEMPEST. Koncentrator stosowany na polu walki musi posiadać, pracujące bez przerwy, skuteczne w bardzo szerokim paśmie częstotliwości do dziesiątków GHz, elementy zapobiegające niekontrolowanemu wysyłaniu na zewnątrz sygnałów drogą przewodową lub poprzez promieniowanie fal elektromagnetycznych. Znane jest z publikacji pt. „Polowe Sieci Komputerowe na stronach 19-22, Przegląd Wojsk Lądowych nr 10, 1999 rok, rozwiązanie koncentratorów zwanych LAN-BOX, które posiadają na płycie czołowej szereg gniazd przyłączeniowych do miniaturowych złączy standardowych nasuwanych, którymi dołącza się kablami wielożyłowymi terminale końcowe. Jest to rozwiązanie o bardzo słabej skuteczności ekranowania miejsca połączenia kabla i otoczenia złącza ze względu na stosowane na ich obudowy tworzywa sztuczne i szczelinę między wtykiem i gniazdem złącza. Są one blisko umieszczone obok siebie stąd możliwe są też przesłuchy między nimi i emisję sygnałów poprzez te szczeliny. Stąd rozwiązanie to nie zapewnia również odporności układów wewnętrznych na zewnętrzne narażenia elektromagnetyczne. Gniazdo i wtyk zasilania mocy w tym rozwiązaniu nie są ekranowane przez co nie jest zapewnione zabezpieczenie przed wypływem tą drogą niepożądanych sygnałów w szerokim paśmie częstotliwości. Na płycie czołowej posiada on wkręcany bezpiecznik nadprądowy oraz sygnalizację optyczną stanu załączenia. Takie rozwiązanie powoduje wypromieniowane niepożądanych sygnałów z obwodu

PL 198 721 B1 wewnętrznego zasilania przez otwór gniazda bezpiecznika i sygnalizatora optycznego. Na obudowie koncentratora umieszczone jest też kilka złącz światłowodowych, które ze względu na transmisję tylko sygnałów świetlnych nie powodują emisji sygnałów niepożądanych. Koncentratory według publikacji posiadają otwory wentylacyjne do układów regulatorów temperatury wnętrza. Jest to rozwiązanie skomplikowane ze względu na ekranowanie otworu i utratę szczelności elektromagnetycznej całej obudowy. Nie jest znane rozwiązanie koncentratora dające szerokopasmowe zabezpieczenie budowanej przy jego pomocy polowej sieci komputerowej przy dołączonych wielu terminalach końcowych oraz mającego dodatkowo możliwość rozwijania bezpiecznej łączności telefonicznej kablami nieekranowanymi. Dodatkowo koncentrator taki musiałby być odporny na przepięcia dochodzące z zewnątrz wszystkimi połączeniami kablowymi.

Istota koncentratora według wynalazku, polega na tym, że w każdym cyfrowym torze transmisyjnym ma dwa zespoły ekranowanych gniazd wejściowych połączonych miedzy sobą pośrednio poprzez ekranowane bloki filtrów dolnoprzepustowych. Pierwszy zespół ekranowanych gniazd umieszczony jest na wewnętrznym aktywnym elemencie przełączającym a drugi zespół szczelnych elektromagnetycznie zakręconych gniazd ekranowanych umieszczony jest na stalowej płycie czołowej i bezpośrednio łączy się z układem dopasowania falowego toru transmisyjnego stanowiącego równocześnie część ograniczającą prąd układu zabezpieczającego przeciwprzepięciowego. Stalowa obudowa układu zabezpieczającego przeciwprzepięciowego stanowi jednocześnie ekran elektromagnetyczny i jest ściśle połączona z płytą czołową i z wydzielonym stykiem łączącym się z ekranem kabla cyfrowego toru transmisyjnego. Do drugiego końca każdego wspomnianego kabla poprzez wynośny układ dopasowujący falowo kabel i zabezpieczający przed przepięciami jest dołączony terminal końcowy. Do zespołu styków złącza transmisji analogowej dołączony jest wielożyłowy ekranowany kabel telefoniczny połączony swym drugim końcem z odległym zespołem przyłączeniowym telefonicznym do którego jest dopiero dołączonych wiele indywidualnych linii telefonicznych. Wewnątrz koncentratora do tego zespołu styków złącza transmisji analogowej jest dołączony pośrednio moduł centrali telefonicznej posiadający z kolei dwa wyjścia w tym jedno poprzez konwerter światłowodowy dla łączności telefonicznej a drugie poprzez układ konwertera sygnału telefonicznego na sygnał transmisji cyfrowej. Moduł centrali telefonicznej ma wydzielony blok pracy cyfrowej w systemie ISDN połączony pośrednio z zewnętrznym wydzielonym terminalem pracującym w systemie ISDN. Ekranowane złącze zasilające wraz z podłączonymi do niego kolejno wyłącznikiem zasilania z wbudowanym nadprądowym zabezpieczeniem hydromagnetycznym oraz układem zabezpieczenia przeciwprzepięciowego i filtrem dolnoprzepustowym mocy oraz zacisk zbiorczy uziemiający są zawarte w szczelnym stalowym pojemniku ściśle przyspawanym do płyty czołowej koncentratora oraz do obudowy dolnoprzepustowego filtra mocy a obwody zasilania urządzeń wewnętrznych koncentratora są tylko dołączone do zacisków wyjściowych wspomnianego filtra mocy nie objętych tym szczelnym stalowym pojemnikiem. Pole wskaźnikowo-kontrolne stanu pracy aktywnego elementu przełączającego jest umieszczone przy oknie wziernikowym zabezpieczającym przed emisją ujawniającą. Wyjście układu zabezpieczającego przeciwprzepięciowego jest połączone ekranowanym kablem z wewnętrznym blokiem filtrów dolnoprzepustowych przy czym każdy przewód tego kabla jest dołączony do wydzielonego odekranowanego wzajemnie od innych modułu filtrującego a zespół modułów filtrujących danego toru jest dodatkowo odekranowany od analogicznych zespołów modułów innych torów transmisyjnych. Wszystkie ekrany oddzielające są dodatkowo wspawane w stalową obudowę bloku filtrów, która z kolei jest połączona połączeniem spawanym z płytą czołową koncentratora i dodatkowo oddziela stalową obudową elementy umieszczone bezpośrednio przy drugim zespole szczelnych gniazd ekranowanych umieszczonych na stalowej płycie czołowej od zespołu gniazd transmisyjnych aktywnego elementu przełączającego i od pozostałego wnętrza koncentratora. Wszystkie zewnętrzne linie telefoniczne analogowe i cyfrowe dołączone przez zespół styków złącza i wydzielone złącze połączone są każdy odpowiednio swoim torem z blokiem centrali telefonicznej i wydzielonym blokiem pracy cyfrowej w systemie ISDN poprzez układy zabezpieczające przeciwprzepięciowe i indywidualny dla każdego przewodu zespół filtrów dolnoprzepustowych oraz wydzielone bloki filtrów pasmowych. Do bloku centrali telefonicznej dołączony jest poprzez zespół filtrów dolnoprzepustowych lokalny aparat telefoniczny. Zespoły filtrów dolnoprzepustowych oraz wydzielone bloki filtrów pasmowych są odekranowane od siebie wzajemnie i dodatkowo objęte wspólnym ekranem przyspawanym do płyty czołowej. Ten ekran dodatkowo swoją stalową obudową oddziela elementy umieszczone bezpośrednio przy zespole gniazd transmisyjnych analogowych oraz przy wydzielonym złączu od zespołu ekranowanych gniazd wejściowych aktywnego elementu przełączającego i od pozostałego wnętrza koncentratora. Wyjście konwertera światłowodo4

PL 198 721 B1 wego do łączności telefonicznej poprzez złącze światłowodowe i taktyczny kabel światłowodowy połączone jest z rozległą siecią telefoniczną a wyjście układu konwertera sygnału telefonicznego na sygnał transmisji cyfrowej połączone jest z jednym z gniazd wejściowych aktywnego elementu przełączającego. Do ekranowanego złącza zasilającego dołączony jest ekranowany kabel zasilający, którego ekran obejmuje tylko początkowy kilkumetrowy odcinek tego kabla i ten ekran połączony jest tylko z jednego końca poprzez osobny styk ekranowanego złącza zasilającego ze zbiorczym zaciskiem uziemiającym na płycie czołowej po jej stronie wewnętrznej. Do wewnętrznej strony płyty czołowej przymocowany jest układ chłodzący a dodatkowo ta płyta czołowa jest pokryta od strony wewnętrznej koncentratora izolacją termiczną. Układ sterowania cyfrowego regulacji temperatury i układ cyfrowego sterowania zasilacza bezprzerywowego są odpowiednio połączone z dodatkowymi gniazdami wejściowymi wewnętrznego elementu aktywnego. Wynośny układ dopasowujący falowo kabel i zabezpieczający przed przepięciami posiada dodatkowo wielozaciskowy izolujący układ wyrównania potencjałów rozległych połączony swym jednym zaciskiem z ekranem kabla cyfrowego toru transmisyjnego a swoimi drugimi zaciskami odpowiednio z masą terminala końcowego oraz z ekranem jego dodatkowego kabla transmisyjnego i poprzez zacisk uziomu i sam uziom połączony jest z ziemią. Metalowa obudowa wynośnego układu dopasowującego jest odizolowana od zacisku uziomu.

Koncentrator, według wynalazku, zapewnia ciągle działającą skuteczną filtrację wychodzących niepożądanych sygnałów o małych amplitudach poprzez zastosowanie indywidualnych dla każdego przewodu, oddzielonych wzajemnie w ramach jednego toru, modułów filtrujących. Ta skuteczność filtracji i dodatkowo korzystne odseparowanie obudową bloku filtrów tej przestrzeni, która znajduje się przy drugich szczelnych gniazdach ekranowanych znajdujących się na grubościennej stalowej płycie czołowej od tej przestrzeni, w której znajduje się aktywny element przełączający, pozwala na uniknięcie przedostawania się sygnałów niepożądanych na zewnątrz koncentratora. Wydzielenie połączenia ekranu zewnętrznego kabla cyfrowego toru transmisyjnego, poprzez osobny styk złącza z obudową układu zabezpieczającego przeciwprzepięciowego daje skuteczne niskoimpedancyjne połączenia dla prądów indukowanych w takim ekranie przez wyładowania elektromagnetyczne. Tor prądu tego wyładowania nie obejmuje układu dopasowania falowego, przez co zwiększa jego efektywność działania jako ogranicznika prądu wyładowania indukowanego w poszczególnych przewodach kabla toru transmisyjnego. Prąd wyładowania płynie bezpośrednio przez obudowę układu zabezpieczającego, następnie przez płytę czołową do zbiorczego zacisku uziemienia i przez uziom do ziemi. Taki sam układ połączeń dla prądów wyładowań zastosowano do linii telefonicznych i do obwodu zasilania mocy. Zacisk zbiorczy uziemienia umieszczony jest w obszarze szczelnie objętym stalowym pojemnikiem i ma krótkie bezpośrednie połączenie z wydzielonym ekranem kabla zasilającego i masą układu przeciwprzepięciowego i tworzy w ten sposób tor o możliwie najniższej impedancji dla największych prądów wyładowań docierających do wnętrza koncentratora przez rozległą zewnętrzną napowietrzną sieć zasilającą. Ponieważ płyta czołowa stanowi barierę odgradzającą od obszaru zewnętrznego, wszystkie ekrany stalowe obejmujące obwody wejściowe transmisyjne i zasilające są do niej przyspawane, przez co zapewnione jest szczelne połączenie o niskiej impedancji i duża odporność mechaniczna koncentratora, który jest urządzeniem przenośnym poddawanym udarom i wibracjom. Ponieważ rozległa zasilająca sieć zewnętrzna stwarza największe możliwości wyprowadzenia sygnałów niepożądanych z koncentratora stąd cały obwód wejściowy zasilania z sieci jest objęty szczelnym stalowym pojemnikiem. Załączanie i zabezpieczenie dokonywane jest wyłącznikiem z wbudowanym nadprądowym zabezpieczeniem hydromagnetycznym, który w sposób mechaniczny z zachowaniem szczelności ekranu, pozycją swojego ramienia włączającego wskazuje zadziałanie zabezpieczenia, a wszystkie przewody zasilające są korzystnie stale zamknięte w ekranie. Kabel zasilający jest częściowo objęty na około dziesięciometrowym odcinku ekranem, który dodatkowo odseparowuje wydostanie się niepożądanych śladowych sygnałów poprzez niedoskonałe ekranowanie całej obudowy koncentratora i sprzężenie pojemnościowe tych sygnałów z przewodami zasilającymi zwłaszcza na początkowym odcinku kabla. W obudowie koncentratora nie ma żadnych otworów wentylacyjnych powodujących emisję niepożądanych sygnałów. Uzyskano to przez zastosowanie układu chłodzącego z efektem Peltiera przymocowanego bezpośrednio od wewnątrz do płyty czołowej, której cała powierzchnia zewnętrzna odprowadza ciepło, a od wewnątrz pokryta jest warstwą separującej izolacji termicznej.

Zazwyczaj wyprowadzenie na płytę czołową koncentratora organów sterowania i regulacji układu sterowania zasilacza bezprzerywowego i układu regulacji temperatury powoduje tą drogą źródło niepożądanej emisji sygnałów niepożądanych. Dlatego by tego uniknąć sterowanie pracą tych urządzeń jest dokonywane z zewnątrz poprzez cyfrowe kable transmisyjne, aktywny element przełączająPL 198 721 B1 cy i dołączone jest do jego innych gniazd wejściowych cyfrowe układy sterowania zasilacza bezprzerywowego i układu regulacji temperatury. Koncentrator oprócz komputerowej łączności cyfrowej zapewnia również łączność analogową telefoniczną poprzez zastosowanie modułu centrali telefonicznej. Moduł centrali telefonicznej korzystnie ma również wydzielony tor cyfrowy pracujący w systemie ISDN umożliwiający użytkownikowi wydzielonego terminala końcowego korzystanie z usług systemu ISDN łącząc się dalej poprzez wspólne dla wszystkich rodzajów łączności kable światłowodowe lub cyfrowe kable transmisyjne. Wszystkie przewody wejściowe torów łączności telefonicznej mają wbudowane filtry i zabezpieczenia analogicznie jak komputerowe tory transmisyjne cyfrowe. Dodatkowo moduł centrali ma korzystnie dwa wyjścia, jedno przez kabel światłowodowy do innych zewnętrznych urządzeń oraz dodatkowe wyjście przez układ konwertera i element aktywny do torów transmisyjnych cyfrowych przez które odbywa się również bezpieczne sterowanie łącznością telefoniczną analogową i w systemie ISDN. Przewody telefoniczne wychodzą z wnętrza koncentratora jednym kablem we wspólnym ekranie i tylko przez jedno złącze transmisji analogowej przez co unika się wyprowadzania wielu zacisków indywidualnych poszczególnych linii co dawałoby możliwość niepożądanego wypływu sygnałów. Obsługa koncentratora posiada dodatkowe osobno ekranowane gniazdo do przyłączenia wydzielonego analogowego aparatu telefonicznego, przez co zmniejszona jest ilość lokalnych połączeń analogowych emitujących sygnały niepożądane. Wiele zewnętrznych analogowych linii telefonicznych dołączone jest do oddalonego zespołu przyłączeniowego zmniejszając tym samym emisję sygnałów z samego koncentratora. Dołączane na drugich końcach cyfrowych kabli transmisyjnych terminale końcowe zabezpieczone są przed przepięciami indukowanymi w tych kablach a pochodzących od wyładowań o dużej energii, poprzez dodatkowe wynośne układy dopasowujące falowo i zabezpieczające przed przepięciami a prądy pochodzące od tych przepięć są korzystnie bezpośrednio lokalnie odprowadzane przez uziom do ziemi.

Te wynośne układy zabezpieczają dodatkowo obsługę terminala końcowego od porażenia prądem pochodzącym od wyładowań atmosferycznych odległych od tego miejsca a przewodzonych ekranem cyfrowego kabla transmisyjnego do miejsca gdzie znajduje się terminal. Zabezpieczenie to uzyskano przez włączenie izolującego układu wyrównania potencjałów między koniec ekranu cyfrowego kabla transmisyjnego i zacisk uziemiający połączony z uziomem. Dodatkowo przez dołączenie masy terminala końcowego do układu wyrównania potencjałów zabezpiecza się obsługę przed porażeniem prądami upływu przenoszącymi się przez pojemności izolacji zasilaczy sieciowych gdy koncentrator i terminal końcowy są zasilane z napięć zmiennych o różnych fazach. Użytkownik ma możliwość kontrolowanie na miejscu, stan pracy koncentratora i połączeń na polu wskaźnikowo-kontrolnym, poprzez okno wziernikowe zabezpieczone przed emisją ujawniającą przy pomocy naniesionych na szkło warstw metalicznych ekranujących oraz zamykanej pokrywy ochronnej.

Zmiana topologii polowej sieci komputerowej jest dokonywana przy pomocy torów światłowodowych a nie połączeń kablami miedzianymi co zmniejsza możliwości rozchodzenia się przez nie sygnałów niepożądanych. Wszystkie połączenia elementów i mas dokonano przez połączenia spawane, które zapewniają niską impedancję połączeń w paśmie rzędu GHz. Stosowanie wielokrotnych ekranów spawanych powoduje zmniejszenie nierównomierności rozpływu prądów w obwodach mas w takim szerokim paśmie częstotliwości i małych sygnałach co zmniejsza w efekcie emisję ujawniającą przewodzoną.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku, który przedstawia schemat ideowo-blokowy połączeń koncentratora linii polowej sieci komputerowej.

Koncentrator według wynalazku jest zawarty w szczelnej metalowej obudowie 1 z dołączoną szczelnie grubą stalową płytą 2 czołową na której umieszczone jest między innymi ekranowane złącze 3 zasilające wraz z dołączonym do niego kablem 4 zasilającym objętym na odcinku około 10 m począwszy od złącza 3 ekranem 5 połączonym tylko jednym końcem poprzez osobny styk 6 ekranowanego złącza 3 zasilającego ze zbiorczym zaciskiem 7 uziemiającym wspawanym w płytę 2 czołową do którego dołączony jest zewnętrzny wbijany w ziemię uziom 8. Do ekranowanego złącza 3 dołączony jest wyłącznik 8 zasilania z wbudowanym nadprądowym zabezpieczeniem hydromagnetycznym a następnie układ 9 zabezpieczenia przeciwprzepięciowego i dolnoprzepustowy filtr 10 mocy połączony z zasilaczem 11 bezprzerywowym. Masa układu 9 zabezpieczającego połączona jest ze zbiorczym zaciskiem 7 uziemiającym. Ekranowane złącze 3, wyłącznik 8 zasilania, układ 9 zabezpieczenia przeciwprzepięciowego i dolnoprzepustowy filtr 10 mocy oraz zbiorczy zacisk 7 uziemiający są objęte szczelnym stalowym pojemnikiem 12 przyspawanym ściśle do płyty 2 czołowej koncentratora oraz do obudowy filtra 10 mocy. Do zacisków wyjściowych filtra 10 mocy dołączone są wszystkie obwody zasilania

PL 198 721 B1 urządzeń wewnętrznych koncentratora obejmujące między innymi wewnętrzny zasilacza 11 bezprzerywowy, układ regulacji temperatury i aktywny element 13 przełączający. Koncentrator posiada w każdym cyfrowym torze transmisyjnym pierwszy zespół 14 gniazd ekranowanych umieszczonych na wewnętrznym aktywnym elemencie 13 przełączającym oraz drugi zespół 15 szczelnych elektromagnetycznie zakręcanych gniazd ekranowanych umieszczonych na stalowej płycie 2 czołowej i każde z nich łączy się ze swoim rezystorowym układem 16 dopasowania falowego toru transmisyjnego stanowiącego równocześnie część ograniczającą prąd układu 17 zabezpieczającego przeciwprzepięciowego którego stalowa obudowa 18 stanowi jednocześnie ekran elektromagnetyczny i jest połączona ściśle z płytą 2 czołową i z wydzielonym stykiem 19 łączącym się z ekranem kabla 20 cyfrowego toru transmisyjnego. Wyjście układu 17 zabezpieczającego przeciwprzepięciowego jest połączone ekranowanym kablem 21 wewnętrznym z blokiem 22 filtrów dolnoprzepustowych. Każdy przewód ekranowanego kabla 21 wewnętrznego dołączony jest do wydzielonego odekranowanego wzajemnie modułu 23 filtrującego a zespół 24 modułów filtrujących danego toru transmisyjnego i jest dodatkowo odekranowany od analogicznych modułów innych torów transmisyjnych a wszystkie ekrany oddzielające są dodatkowo wspawane w stalową obudowę bloku 22 filtrów. Ta z kolei jest połączona połączeniem spawanym z płytą 2 czołową koncentratora i oddziela dodatkowo swoją stalową obudową 25 elementy umieszczone bezpośrednio przy drugim zespole 15 szczelnych gniazd ekranowanych umieszczonych na tej stalowej płycie 2 czołowej od pierwszego zespołu 14 gniazd wejściowych aktywnego elementu 13 przełączającego i wnętrza koncentratora. Do zespołu styków złącza 26 transmisji analogowej dołączony jest wielożyłowy ekranowany kabel 27 telefoniczny połączony swym drugim końcem z odległym zespołem 28 przyłączeniowym, do którego dołączonych jest dopiero wiele indywidualnych linii 29 telefonicznych. Wewnątrz koncentratora do zespołu styków złącza 26 transmisji analogowej dołączony jest poprzez osobne dla każdej linii telefonicznej układy 30 zabezpieczające przeciwprzepięciowe oraz indywidualne dla każdego przewodu linii zespoły 31 i 32 filtrów dolnoprzepustowych odekranowane od siebie wzajemnie i objętych dodatkowo wspólnym ekranem 33 przyspawanym do płyty 2 czołowej. Wspólny ekran 33 ściśle obejmuje też moduł 34 centrali telefonicznej posiadającej dwa wyjścia, jedno poprzez konwerter 35 światłowodowy dla łączności telefonicznej i połączone z nim złącze 36 światłowodowe i taktyczny kabel 37 światłowodowy do urządzeń zewnętrznych oraz drugie wyjście przez układ 38 konwertera sygnału telefonicznego na sygnał transmisji cyfrowej połączone jest z jednym z gniazd wejściowych aktywnego elementu 13 przełączającego. Do modułu 34 centrali telefonicznej dołączone jest dodatkowo indywidualne złącze 39 do przyłączenia lokalnego aparatu 40 telefonicznego. Taktyczny kabel 37 światłowodowy połączony jest z zewnętrznymi systemami rozległej sieci telefonicznej. Wspólny ekran 33 swoją stalową obudową oddziela również elementy umieszczone bezpośrednio przy zespole 26 gniazd transmisyjnych analogowych od gniazd 14 wejściowych aktywnego elementu przełączającego i wnętrza koncentratora. Ekran wielożyłowego kabla 27 telefonicznego jest połączony poprzez wydzielony styk 41 przez obudowę układów 30 zabezpieczających z płytą 2 czołową. Wewnętrzny element 13 aktywny posiada dodatkowe konwertery 42 i 43 zmiany struktur topologicznych pracy sieci transmisyjnych i te konwertery poprzez własne dodatkowe konwertery światłowodowe są połączone z dedykowanymi złączami 44 i 45 na płycie czołowej. Wyjście 46 elementu 13 aktywnego jest połączone przez wyjściowy konwerter 47 światłowodowy, złącze 48 i taktyczny kabel 49 światłowodowy z nadrzędnymi elementami 50 polowej sieci komputerowej. Układ 51 cyfrowego sterowania zasilacza 11 bezprzerywowego i układ 52 sterowania cyfrowego regulacji temperatury są połączone odpowiednio z dodatkowymi gniazdami 53 i 54 aktywnego elementu 13 przełączającego. Pole 55 wskaźnikowe kontrolne stanu pracy elementu 13 aktywnego jest umieszczone przy oknie 56 wziernikowym zabezpieczonym pokrywą oraz pokrytych ekranującymi cienkimi warstwami metalicznymi przed emisją ujawniającą. W każdym cyfrowym torze transmisyjnym do drugiego końca ekranowanego kabla 20 cyfrowego toru transmisyjnego jest dołączony terminal 57 końcowy poprzez wynośny układ 58 dopasowujący falowo kabel i zarazem zabezpieczający przed przepięciami. Układ 58 dopasowujący posiada dodatkowo wielozaciskowy izolujący układ 59 wyrównania potencjałów rozległych spowodowanych obecnością zasilacza 60 sieciowego i połączony swym jednym końcem z ekranem kabla 20 cyfrowego toru transmisyjnego a swoimi drugimi końcami z masą terminala 57 końcowego oraz z ekranem jego dodatkowego kabla 61 transmisyjnego i przez uziom 62 połączony jest do ziemi. Metalowa obudowa 63 wynośnego układu 58 dopasowującego jest odizolowana od zacisku 64 uziomu 62. Przewody kabla 20 cyfrowego toru transmisyjnego połączone są poprzez moduł 65 dopasowania falowego stanowiący równocześnie część ograniczającą prąd układu 66 zabezpieczającego przed przepięciami i przez dodatkowy kabel 61 transmisyjny z wejściem cyfrowym terminala 57 końcowego.

PL 198 721 B1

Zacisk odprowadzający prąd układu 66 zabezpieczającego przed przepięciami połączony jest z zaciskiem 64 uziomu 62. Do wewnętrznej strony 2 czołowej koncentratora przymocowany jest układ 67 chłodzący oparty o element Peltiera połączony z obwodami zasilania mocy poprzez sterownik 68 mocy z wbudowaną grzałką, który jest połączony z układem 52 sterowania regulacji temperatury. Natomiast cała niezajęta przez zamontowane na płycie 2 czołowej powierzchnia wewnętrzna jest pokryta izolacją 69 termiczną. Ponadto moduł 34 centrali telefonicznej posiada wydzielony blok 70 pracy cyfrowej w systemie ISDN połączony z wydzielonymi blokami 71 filtrów pasmowych i układami 72 zabezpieczającymi przeciwprzepięciowymi, pracującymi w systemie ISDN i połączone poprzez wydzielone złącze 73 i kabel 74 z wydzielonymi terminalami 75 pracującymi w systemie ISDN. Taktyczne kable 37 i 49 światłowodowe mogą być umieszczone w jednej wspólnej osłonie ochronnej i tworzyć kabel wielowłóknowy. Również złącza 36 i 48 mogą być zespolone tworząc jedno złącze światłowodowe wielotorowe. Taktyczne kable światłowodowe mają dodatkowy pancerz chroniący włókno światłowodowe przed uszkodzeniem w czasie pracy w warunkach polowych. Taktyczne kable światłowodowe mogą być wielowłóknowe tak więc kabel 49 i kabel 37 mogą być zawarte w jednym pancerzu ochronnym. Złącza 36 i 48 światłowodowe mogą być zawarte w jednej obudowie do której może być dołączony taktyczny kabel wielowłóknowy przez który będzie równolegle przenoszona transmisja cyfrowa danych i telefoniczna, każda osobnymi parami włókien. Wszystkie ekrany stalowe są łączone przez połączenie spawane celem uzyskania małej i stabilnej impedancji połączenia dla częstotliwości gigahercowych. Połączenia dokonywane przez lutowanie cyną charakteryzują się efektem naskórkowości. Daje to połączenie o impedancji rosnącej wraz ze wzrostem częstotliwości. Ekrany w koncentratorze, który jest narażony na przechwytywanie nawet niewielkich sygnałów niepożądanych z jego wnętrza muszą w sposób możliwie szerokopasmowy oddzielać te części układów gdzie dokonywane są procesy obliczeniowe od przestrzenie wokół koncentratora. Sama stalowa obudowa 1 nie zapewnia dostatecznej ochrony.

Koncentrator działa następująco. Aktywny element 13, przełącza dwukierunkowo sygnały transmisji cyfrowej przychodzące od nadrzędnych elementów 50 polowej do wybranych programowo terminali końcowych. Wszystkie połączenia terminali końcowych są odfiltrowywane w modułach zespołu filtrów dolnoprzepustowych zawartych we wspólnym bloku 22 filtrów. Dzięki temu uzyskuje się równomierną filtrację dla każdego przewodu w każdym z kabli transmisyjnych oraz unika się przesłuchów między przewodami co powoduje wypływ sygnałów niepożądanych poza blok filtrów. Dodatkowo zamknięcie poszczególnych modułów 23 w wydzielonych odekranowanych wzajemnie przestrzeniach powoduje korzystne skupienie prądów sygnałów odfiltrowanych w jednym obwodzie masy jakim są te ekrany. Podobnie filtracja jest dokonana w części koncentratora przeznaczonego do łączności telefonicznej. Wszystkie prądy sygnałów odfiltrowanych są sumowane na płycie czołowej poprzez bezindukcyjne połączenia tej płyty z ekranami filtrów. Połączenia ekranów na całej ich długości przez spawanie z płytą czołową daje niskoimpedancyjne odprowadzenia wszystkich sygnałów odfiltrowanych do ziemi poprzez uziom. Połączenia przewodowe miedziane a zwłaszcza w obwodzie zasilania sieciowego zewnętrznego mogą rozprowadzić sygnały niepożądane na duże odległości, stąd obwód zasilania mocy koncentratora ma układ zasilania zamknięty w stalowym szczelnym pojemniku 12. Stąd przewody rozprowadzające zasilanie wewnątrz koncentratora nie mają możliwości sprzężenia pojemnościowego z przewodami kabla 4 zasilającego zewnętrznego. Dodatkowo ten kabel 4 jest zaekranowany na odcinku tuż przy koncentratorze by uniknąć szkodliwych sprzężeń z obwodami wewnętrznymi koncentratora dokonywanymi na przykład poprzez nieużywane i niezakręcone pokrywami gniazda zespołu 15 umieszczonych na płycie czołowej. Przy częstotliwościach gigahercowych sprzężenie przez pojemność około 1pF daje dodatkowy tor połączeniowy o niskiej impedancji przez który może dokonywać się wypływ sygnałów niepożądanych. Podobny tor mogą stworzyć obwody łączności telefonicznej. Ekran 5 kabla 4 zasilającego jest połączony wewnątrz koncentratora z zaciskiem 7 zbiorczym uziemiającym by zapewnić jego niskoimpedancyjne połączenie w jednym punkcie, wraz z sygnałami odfiltrowanymi, z ziemią. Obwód zasilania dzięki wbudowanemu zabezpieczeniu hydromagnetycznemu w wyłączniku 8 zasilania nie ma wyprowadzonego na zewnątrz poza stalowy pojemnik 12 przewodu do oprawki bezpiecznika. Koncentrator umożliwia budowę polowej sieci komputerowej o konfiguracji gwiazdy. Przez zastosowanie dodatkowych konwerterów 42 i 43 możliwa jest zmiana topologii sieci na strukturę pierścieniową, która cechuje się większą niezawodnością. Wtedy zamiast wyjściowego konwertera 47 i taktycznego kabla 49 światłowodowego zostaną użyte konwertery 42 i 43 a taktyczne kable światłowodowe zostaną dołączone do dedykowanych złącz 44 i 45. Indukowane w kablach 20 cyfrowych torów transmisyjnych przepięcia rozchodzą się w obu kierunkach stąd zarówno obwody

PL 198 721 B1 wejściowe koncentratora jak terminal końcowy są zabezpieczone odpowiednio układami 77 i 66 zabezpieczającymi. Korzystnie rezystorowe układy 16 i 65 zapewniają dopasowanie falowe do kabli i jednocześnie stanowią układ ograniczający prąd co daje zwartość układu i ułatwia ekranowanie. Wielozaciskowy izolujący układ 59 wyrównuje potencjały między terminalem 58 końcowym i koncentratorem w momencie gdy różnica poziomów potencjałów ziemi przy obu elementach wzrośnie ponad poziom dopuszczalny. Gdy nie ma wyładowań układ stanowi przerwę między obu elementami. Dodatkowo układ 59 wyrównuje potencjały terminala 58 końcowego i koncentratora w sytuacji gdy zasilane są one z napięć zmiennych o różnych fazach i sprowadza te potencjały do potencjału ziemi przez uziom 62. Odizolowanie metalowej obudowy 63 układu 58 dopasowującego zabezpiecza obsługę przed porażeniem prądem w przypadku dotknięcia jej gołą ręką w czasie pracy urządzeń a uziom 62 nie będzie wbity do ziemi.

Claims (6)

1. Koncentrator linii polowej sieci komputerowej zawierający aktywny element przełączający linie cyfrowej transmisji danych, który posiada wejściowe gniazda połączone z zewnętrznymi ekranowanymi dopasowanymi falowo kablami transmisyjnymi miedzianymi poprzez filtry i układy zabezpieczające przed przepięciami i złącza na płycie czołowej a kable te są dalej połączone z różnymi terminalami końcowymi, zasilanymi z sieci lub z baterii, a wyjście elementu przełączającego połączone jest poprzez złącza światłowodowe i taktyczne kable światłowodowe z innymi elementami polowej sieci komputerowej a koncentrator ten zasilany z zewnątrz kolejno poprzez kabel i złącze mocy, wyłącznik zasilania, zabezpieczenie nadprądowe, optyczny wskaźnik zasilania, układ zabezpieczający przed przepięciami i filtr przeciwzakłóceniowy oraz wyposażony jest w wewnętrzny zasilacz bezprzerywowy i układ regulacji temperatury a masy układów zabezpieczających połączone są przez zacisk uziemiający i uziomem z ziemią, znamienny tym, że koncentrator posiada w każdym cyfrowym torze transmisyjnym dwa zespoły ekranowanych gniazd wejściowych połączonych między sobą pośrednio poprzez ekranowane bloki 22 filtrów dolnoprzepustowych, przy czym pierwszy zespół (14) ekranowanych gniazd umieszczony jest na wewnętrznym aktywnym elemencie (13) przełączającym a drugi zespół (15) szczelnych elektromagnetycznie zakręcanych gniazd ekranowanych umieszczony jest na stalowej płycie (2) czołowej i bezpośrednio łączy się z układem (16) dopasowania falowego toru transmisyjnego stanowiącego równocześnie część ograniczającą prąd układu (17) zabezpieczającego przeciwprzepięciowego, którego stalowa obudowa (18) stanowi jednocześnie ekran elektromagnetyczny i jest ściśle połączona z płytą (2) czołową i z wydzielonym stykiem (19) łączącym się z ekranem kabla (20) cyfrowego toru transmisyjnego a do drugiego końca każdego wspomnianego kabla (20) poprzez wynośny układ (58) dopasowujący falowo kabel i zabezpieczający przed przepięciami jest dołączony terminal (57) końcowy a do zespołu styków (26) złącza transmisji analogowej dołączony jest wielożyłowy ekranowany kabel (27) telefoniczny połączony swym drugim końcem z odległym zespołem (28) przyłączeniowym telefonicznym do którego jest dołączonych wiele indywidualnych linii telefonicznych a wewnątrz koncentratora do tego zespołu styków złącza (26) transmisji analogowej jest dołączony pośrednio moduł (34) centrali telefonicznej posiadający z kolei dwa wyjścia w tym jedno poprzez konwerter (35) światłowodowy dla łączności telefonicznej a drugie poprzez układ (38) konwertera sygnału telefonicznego na sygnał transmisji cyfrowej a moduł (34) centrali telefonicznej na wydzielony blok (70) pracy cyfrowej w systemie ISDN połączony pośrednio z zewnętrznymi wydzielonymi terminalami (75) pracującymi w systemie ISDN a ekranowane złącze (3) zasilające wraz z podłączonymi do niego kolejno wyłącznikiem (8) zasilania z wbudowanym nadprądowym zabezpieczeniem hydromagnetycznym oraz układem (9) zabezpieczenia przeciwnapięciowego i filtrem (10) dolnoprzepustowym mocy oraz zacisk (7) zbiorczy uziemiający są zawarte w szczelnym stalowym pojemniku (12) ściśle przyspawanym do płyty (2) czołowej koncentratora oraz do obudowy dolnoprzepustowego filtra (10) mocy a obwody zasilania urządzeń wewnętrznych koncentratora są tylko dołączone do zacisków wyjściowych wspomnianego filtra (10) mocy nie objętych szczelnych stalowym pojemnikiem (12) a pole (55) wskaźnikowo-kontrolne stanu pracy aktywnego elementu (13) przełączającego jest umieszczone przy oknie (56) wziernikowym zabezpieczonym przed emisją ujawniającą.

2. Koncentrator według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście układu (17) zabezpieczającego przeciwprzepięciowego jest połączone ekranowanym kablem (21) z wewnętrznym blokiem (22) filtrów dolnoprzepustowych, przy czym każdy przewód tego kabla (21) dołączony jest do wydzielonego odePL 198 721 B1 kranowanego wzajemnie od innych modułu (23) filtrującego a zespół (24) modułów filtrujących danego toru jest dodatkowo odekranowany od analogicznych zespołów modułów innych torów transmisyjnych a wszystkie ekrany oddzielające są dodatkowo wspawane w stalową obudowę bloku (22) filtrów, która z kolei jest połączona połączeniem spawanym z płytą (2) czołową koncentratora i dodatkowo oddziela stalową obudową (25) elementy umieszczone bezpośrednio przy drugim zespole (15) szczelnych gniazd ekranowanych umieszczonych na tej stalowej płycie (2) czołowej od zespołu (14) gniazd transmisyjnych aktywnego elementu (13) przełączającego i od pozostałego wnętrza koncentratora.

3. Koncentrator według zastrz. 1, znamienny tym, że wszystkie zewnętrzne linie telefoniczne analogowe i cyfrowe dołączone przez zespół styków złącza (26) i wydzielone złącze (73) połączone są każdy odpowiednio swoim torem z blokiem (34) centrali telefonicznej i wydzielonym blokiem (70) pracy cyfrowej w systemie ISDN poprzez układy (30) (72) zabezpieczające przeciwprzepięciowe i indywidualny dla każdego przewodu zespół (32) filtrów dolnoprzepustowych oraz wydzielone bloki (71) filtrów pasmowych, przy czym do bloku (34) centrali telefonicznej dołączony jest poprzez zespół (31) filtrów dolnoprzepustowych lokalny aparat (40) telefoniczny, zaś zespoły (31) i (32) filtrów dolnoprzepustowych oraz wydzielone bloki (71) filtrów pasmowych są odekranowane od siebie wzajemnie i dodatkowo objęte wspólnym ekranem (33) przyspawanym do płyty (2) czołowej, ponadto ekran (33) ten dodatkowo swoją stalową obudową oddziela elementy umieszczone bezpośrednio przy zespole (26) gniazd transmisyjnych analogowych oraz przy wydzielonym złączu (73) od zespołu (14) ekranowanych gniazd wejściowych aktywnego elementu (13) przełączającego i od pozostałego wnętrza koncentratora, natomiast wyjście konwertera (35) światłowodowego do łączności telefonicznej poprzez złącze (36) światłowodowe i taktyczny kabel (37) światłowodowy połączone są z zewnętrznymi systemami rozległej sieci telefonicznej, a wyjście układu (38) konwertera sygnału telefonicznego na sygnał transmisji cyfrowej, połączone jest z jednym z gniazd wejściowych aktywnego elementu (13) przełączającego, przy czym złącza (36) i (48) światłowodowe umieszczone są w jednej obudowie a taktyczne kable (37) i (49) światłowodowe umieszczone są w jednym pancerzu ochronnym.

4. Koncentrator według zastrz. 1, znamienny tym, że do ekranowanego złącza (3) zasilającego dołączony jest ekranowany kabel (4) zasilający, którego ekran (5) obejmuje tylko początkowy kilkumetrowy odcinek tego kabla i ten ekran (5) połączony jest tylko z jednego końca poprzez osobny styk ekranowanego złącza (3) zasilającego ze zbiorczym zaciskiem (7) uziemiającym na płycie (2) czołowej po jej stronie wewnętrznej.

5. Koncentrator według zastrz. 1, znamienny tym, że do wewnętrznej strony płyty (2) czołowej przymocowany jest układ (67) chłodzący a dodatkowo ta płyta (2) czołowa jest pokryta od strony wewnętrznej koncentratora izolacją (69) termiczną a układ (52) sterowania cyfrowego regulacji temperatury i układ (51) cyfrowego sterowania zasilacza (11) bezprzerywowego są odpowiednio połączone z dodatkowymi gniazdami (54) i (53) wejściowymi wewnętrznego elementu (13) aktywnego.

6. Koncentrator według zastrz. 1, znamienny tym, że wynośny układ (58) dopasowujący falowo kabel i zabezpieczający przed przepięciami, posiada dodatkowo wielozaciskowy izolujący układ (59) wyrównania potencjałów rozległych połączony swym jednym zaciskiem z ekranem kabla (20) cyfrowego toru transmisyjnego a swoimi drugimi zaciskami odpowiednio z masą terminala (57) końcowego oraz z ekranem jego dodatkowego kabla (61) transmisyjnego i przez zacisk (64) uziomu i sam uziom (62) połączony jest z ziemią a metalowa obudowa wynośnego układu (63) dopasowującego jest odizolowana od zacisku (64) uziomu (62).