RU223197U1

RU223197U1 - MOBILE CHANNEL AGGREGator WITH LOAD BALANCING FUNCTION

Info

Publication number: RU223197U1
Application number: RU2023133221U
Authority: RU
Inventors: Вадим Валерьевич Мохов; Антон Владимирович Шишкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТопМедиа"
Filing date: 2023-12-14
Publication date: 2024-02-06

Abstract

Полезная модель относится к агрегаторам мобильных каналов связи с функцией балансировки нагрузки. Техническим результатом является повышение эффективности использования каналов связи и улучшение характеристик информационного обмена. Технический результат достигается за счет того, что агрегатор мобильных каналов связи содержит процессор взаимодействия с абонентами, осуществляющий процедуру доступа абонентов к сети обмена данными, процессор управления для управления памятью, регистрации адреса и длины сообщения, определения направления передачи сообщения, выходной процессор для адресации и маршрутизации сообщений, вычислитель для вычисления порога Ln, модуль LTE, модуль Wi-Fi и модуль MESH сети. 1 ил. The utility model relates to aggregators of mobile communication channels with a load balancing function. The technical result is to increase the efficiency of using communication channels and improve the characteristics of information exchange. The technical result is achieved due to the fact that the aggregator of mobile communication channels contains a subscriber interaction processor that carries out the procedure for subscribers to access the data exchange network, a control processor for memory management, registering the address and message length, determining the direction of message transmission, an output processor for addressing and routing messages, a computer for calculating the Ln threshold, an LTE module, a Wi-Fi module and a MESH network module. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области сетевых информационных технологий и может быть использована при разработке новых, а также совершенствовании существующих протоколов маршрутизации, применяемых на сетях связи с коммутацией пакетов.The utility model relates to the field of network information technologies and can be used in the development of new, as well as improvement of existing routing protocols used on packet-switched communication networks.

Известно устройство «Интеллектуальный шлюз Интернета вещей 5G» (патент CN214592002, H04Q1/02, опубл. 02.11.2021г.), выбранное в качестве аналога, содержащее плату управления, интегрированную с ЦП, модуль UART/USART, модуль Ethernet, модуль связи Wi-Fi и модуль связи 4G/5G, модуль LORA/Bluetooth/Zigbee. При этом модуль UART/USART, модуль Ethernet, модуль связи Wi-Fi, модуль связи 4G/5G и модуль LORA/Bluetooth/Zigbee соответственно подключены к ЦП, который реализован на многоядерном процессоре RockchipRK3399, содержащем два больших ядра Cortex-A72 + четыре малых ядра Cortex-A53, модуль связи WiFi подключен к интерфейсу PCIE, модуль Ethernet подключен к проводному сетевому интерфейсу RJ45, модуль UART/USART подключен к последовательному интерфейсу RS232, плата управления аппаратными средствами интегрирована с тактовым модулем, подключенным к ЦП, сторожевой модуль, подключен к ЦП и интегрирован в плату управления аппаратными средствами, которая интегрирована с памятью DDR 2G и хранилищем eMMC 8G.The device “Intelligent Gateway of the Internet of Things 5G” is known (patent CN214592002, H04Q1/02, published on November 2, 2021), selected as an analogue, containing a control board integrated with the CPU, a UART/USART module, an Ethernet module, a Wi-Fi communication module. Fi and 4G/5G communication module, LORA/Bluetooth/Zigbee module. In this case, the UART/USART module, Ethernet module, Wi-Fi communication module, 4G/5G communication module and LORA/Bluetooth/Zigbee module are respectively connected to the CPU, which is implemented on a multi-core RockchipRK3399 processor containing two large Cortex-A72 cores + four small ones Cortex-A53 cores, WiFi communication module is connected to PCIE interface, Ethernet module is connected to RJ45 wired network interface, UART/USART module is connected to RS232 serial interface, hardware control board is integrated with clock module connected to CPU, watchdog module is connected to CPU and integrated into a hardware management board, which is integrated with 2G DDR memory and 8G eMMC storage.

Недостатком данного устройства является невозможность использования выходных трактов в условиях плотной городской застройки или тоннелей, когда сигналы ГНСС принимаются нестабильно или отсутствуют вовсе.The disadvantage of this device is the inability to use output paths in dense urban areas or tunnels, when GNSS signals are received unstably or are absent altogether.

Известно устройство гибридной коммутации и адаптивной маршрутизации (патент РФ 2305374, H04L 12/64 (2006.01), опубл. 27.08.2007г.), выбранное в качестве прототипа, содержащее процессор взаимодействия с абонентами, осуществляющий процедуру доступа абонентских комплексов к базовой сети обмена данными, процессор управления для управления памятью, регистрации адреса и длины сообщения, определения направления передачи сообщения, располагающий информацией о состоянии буферов и выходных трактов, связанные с общей памятью, а также выходной процессор для адресации и маршрутизации сообщений, соединенный управляющим входом с первым выходом процессора управления, вычислительное устройство для вычисления порога L_n, соединенное входом с вторым входом процессора управления, а выходом - с одним из входов схемы сравнения, другой вход, которой соединен с третьим выходом процессора управления, управляющий триггер, вход установки в единицу которого соединен с выходом схемы сравнения, а вход установки в ноль соединен с четвертым выходом процессора управления, первый и второй электронные ключи, управляющие входы которых связаны с инверсным и прямым выходами управляющего триггера соответственно, при этом выход общей памяти соединен с информационными входами ключей, выходы которых подсоединены к информационным входам выходного процессора, соединенного выходами с выходными трактами. A device for hybrid switching and adaptive routing is known (RF patent 2305374, H04L 12/64 (2006.01), published on August 27, 2007), selected as a prototype, containing a processor for interaction with subscribers, which carries out the procedure for access of subscriber complexes to the core data exchange network, a control processor for managing memory, registering the address and length of a message, determining the direction of message transmission, having information about the state of buffers and output paths associated with the shared memory, as well as an output processor for addressing and routing messages, connected by a control input to the first output of the control processor, a computing device for calculating the threshold L _n , connected by an input to the second input of the control processor, and by an output to one of the inputs of the comparison circuit, another input, which is connected to the third output of the control processor, a control trigger, the setting input of which is connected to the output of the comparison circuit , and the zero setting input is connected to the fourth output of the control processor, the first and second electronic keys, the control inputs of which are connected to the inverse and direct outputs of the control trigger, respectively, while the output of the general memory is connected to the information inputs of the keys, the outputs of which are connected to the information inputs of the output processor connected by outputs to output paths.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования пропускной способности выходных трактов, а также невозможность использования выходных трактов в условиях плотной городской застройки или тоннелей, когда сигналы ГНСС принимаются нестабильно или отсутствуют вовсе.The disadvantage of this device is the low efficiency of using the capacity of the output paths, as well as the inability to use the output paths in dense urban areas or tunnels, when GNSS signals are received unstably or are absent altogether.

Задачей полезной модели является разработка агрегатора мобильных каналов связи с функцией балансировки нагрузки и улучшения характеристик информационного обмена.The purpose of the utility model is to develop an aggregator of mobile communication channels with the function of load balancing and improving the characteristics of information exchange.

Технический результат может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению эффективности использования каналов связи и улучшению характеристик информационного обмена.The technical result can be achieved using the proposed utility model, which boils down to increasing the efficiency of using communication channels and improving the characteristics of information exchange.

Поставленная задача решается тем, что агрегатор мобильных каналов связи с функцией балансировки нагрузки содержит процессор взаимодействия с абонентами, осуществляющий процедуру доступа абонентов к сети обмена данными, процессор управления для управления памятью, регистрации адреса и длины сообщения, определения направления передачи сообщения, располагающий информацией о состоянии буферов и выходных модулей, связанные с общей памятью, а также выходной процессор для адресации и маршрутизации сообщений, соединенный с общей памятью первым входом с первым выходом процессора управления, вычислитель для вычисления порога L_n, соединенный входом с вторым выходом процессора управления, а выходом - с вторым входом выходного процессора.The problem is solved by the fact that the aggregator of mobile communication channels with a load balancing function contains a processor for interaction with subscribers, which carries out the procedure for subscribers to access the data exchange network, a control processor for managing memory, registering the address and length of the message, determining the direction of message transmission, and having information about the state buffers and output modules connected to the shared memory, as well as an output processor for addressing and routing messages, connected to the shared memory by the first input with the first output of the control processor, a computer for calculating the threshold L _n , connected by the input to the second output of the control processor, and by the output - with the second input of the output processor.

Согласно полезной модели агрегатор мобильных каналов связи с функцией балансировки нагрузки дополнительно содержит модуль MESH сети, соединенный с выходным процессором и с приемо-передающей ретрансляционной антенной.According to the utility model, the aggregator of mobile communication channels with a load balancing function additionally contains a MESH network module connected to an output processor and a transceiver relay antenna.

За счет использования модуля MESH-сети с приемо-передающей ретрансляционной антенной появляется возможность повысить эффективность использования мобильных каналов связи и улучшить характеристики информационного обмена.By using a MESH network module with a transceiver relay antenna, it becomes possible to increase the efficiency of using mobile communication channels and improve the characteristics of information exchange.

В случае нестабильного приема или отсутствия сигналов ГНСС агрегатор обменивается навигационной информацией с агрегаторами, установленными на других транспортных средствах и объединенных в MESH сеть. С помощью данных о координатах, полученных от других ТС, а также уровня принимаемого сигнала, агрегатор способен оценить расстояние до нескольких соседних транспортных средств и по этим данным уточнить свои координаты.In case of unstable reception or absence of GNSS signals, the aggregator exchanges navigation information with aggregators installed on other vehicles and integrated into the MESH network. Using data on coordinates received from other vehicles, as well as the level of the received signal, the aggregator is able to estimate the distance to several neighboring vehicles and use this data to clarify its coordinates.

На фиг.1 представлена схема агрегатора мобильных каналов связи с функцией балансировки нагрузки. Figure 1 shows a diagram of a mobile communication channel aggregator with a load balancing function.

В данном устройстве процессор взаимодействия с абонентами 1(CPU А) является частью системы, осуществляющей процедуру доступа абонентов к базовой сети обмена данными, определяемых протоколами работы по тракту передачи данных. Процессор управления 2 (CPU У) управляет процессами записи (считывания) информации в память 3 (ОЗУ), регистрирует адрес и длину сообщения, определяет направление передачи сообщения, а также располагает информацией о состоянии буферов и выходных модулей 4 (LTE), 5 (WiFi) и модуля MESH-сети 6 (MESH), подключенного к антенно-фидерному устройству 7 (АФУ). Выходной процессор 8 (CPU В) решает задачи адресации и маршрутизации сообщений. Вычислитель 9 (В) решает задачу вычисления порога L_п на основании данных, полученных от процессора управления 2 (CPU У).In this device, the processor for interaction with subscribers 1 (CPU A) is part of the system that carries out the procedure for subscribers to access the core data exchange network, determined by the protocols of operation along the data transmission path. Control processor 2 (CPU U) controls the processes of writing (reading) information into memory 3 (RAM), registers the address and length of the message, determines the direction of message transmission, and also has information about the state of buffers and output modules 4 (LTE), 5 (WiFi ) and the MESH network module 6 (MESH) connected to the antenna-feeder device 7 (AFU). Output processor 8 (CPU B) solves the problems of addressing and routing messages. The computer 9 (B) solves the problem of calculating the threshold L _p based on data received from control processor 2 (CPU Y).

Процессор взаимодействия с абонентами 1(CPU А), процессор управления 2 (CPU У), память 3 (ОЗУ), выходной процессор 8 (CPU В) и вычислитель 9 (В) реализованы на одном процессоре RK3399 в виде отдельных алгоритмических модулей. Выходной модуль 4 (LTE) реализован на SIM7600E-H-PCIE. Выходной модуль 5 (WiFi) реализован на R11e-2HPnD. Модуль MESH-сети 6 реализован на радиомодуле SX1302 868 МГц.Subscriber interaction processor 1 (CPU A), control processor 2 (CPU U), memory 3 (RAM), output processor 8 (CPU B) and computer 9 (B) are implemented on one RK3399 processor in the form of separate algorithmic modules. Output module 4 (LTE) is implemented on SIM7600E-H-PCIE. Output module 5 (WiFi) is implemented on R11e-2HPnD. MESH network module 6 is implemented on the SX1302 868 MHz radio module.

Вычислитель 9 (В) рассчитывает пороговое значение L_п. В устройстве реализована локальная балансировка нагрузки. Информация, необходимая для принятия решения о перераспределении нагрузки на канал:Calculator 9 (B) calculates the threshold value L _p . The device implements local load balancing. Information necessary to make a decision on redistributing the load on the channel:

1. Заранее загруженные таблицы маршрутизации.1. Pre-loaded routing tables.

2. Сведения о текущем состоянии выходных модулей TLE и WiFi.2. Information about the current state of the TLE and WiFi output modules.

3. Данные очередей пакетов, ожидающих передачи по каждому из каналов.3. Data from queues of packets awaiting transmission on each channel.

Выходной процессор 8 (CPU В) вычисляет загрузку каналов, а затем производит балансировку нагрузки между модулями передачи данных.Output processor 8 (CPU B) calculates the channel load and then performs load balancing between data transmission modules.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The proposed invention compared to the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

повышение эффективности использования каналов сети связи;increasing the efficiency of using communication network channels;

повышение эффективности использования модулей передачи данных за счет использования модуля MESH-сети в условиях, когда сигналы ГНСС принимаются нестабильно или отсутствуют вовсе.increasing the efficiency of using data transmission modules through the use of a MESH network module in conditions where GNSS signals are received unstably or are absent altogether.

Claims

An aggregator of mobile communication channels with a load balancing function, containing a processor for interaction with subscribers, which carries out the procedure for subscribers to access the data exchange network, a control processor for managing memory, registering the address and length of a message, determining the direction of message transmission, having information about the state of buffers and output modules, connected to the shared memory, as well as an output processor for addressing and routing messages, connected to the shared memory by the first input with the first output of the control processor, a calculator for calculating the threshold L _n , connected by the input to the second output of the control processor, and the output - to the second input of the output processor , characterized in that it additionally contains a MESH network module connected to the output processor and to the transceiver relay antenna.