RU2768799C1

RU2768799C1 - Telecommunication hardware and software complex and method for ensuring seamless integration of communication networks via an ip network (variants)

Info

Publication number: RU2768799C1
Application number: RU2020144120A
Authority: RU
Inventors: Василий Васильевич Котляревский; Петр Геннадиевич Кусов; Владимир Владимирович Могильный
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Инновационные технологии связи»
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-03-24

Abstract

FIELD: computing technology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of computing technology, in particular, to a telecommunications software and hardware complex for ensuring seamless integration of communication networks via IP. The telecommunication software and hardware complex for ensuring seamless integration of communication networks via an IP network includes an interface unit consisting of an interface cell and a control cell, at least one switch and at least one router, configured to transmit IP packets to the interface unit, and to the terminal apparatuses, protocol interface gateways, capable of being configured for a new communication protocol without introducing improvements at the platform level and configured to support various codecs and communication and data transmission protocols received from and to the interface unit in real time.

EFFECT: facilitated integration of communication networks via an IP network.

4 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники, в частности, к телекоммуникационному программно-аппаратному комплексу для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть и вариантам способа для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть. The present technical solution relates to the field of computer technology, in particular, to a telecommunications hardware and software system for seamless integration of communication networks over an IP network and method options for ensuring seamless integration of communication networks over an IP network.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Из уровня техники известно решение, выбранное в качестве наиболее близкого аналога, US 2013332619 A1, опубл. 12.12.2013. В данном решении раскрыт способ передачи данных между программно-определяемой сетью (SDN) и информационно-ориентированной сетью (ICN), при этом способ включает получение запроса от узла SDN для определенного именованного контента, хранящегося в ICN, причем запрос инкапсулируется в пакет Интернет-протокола (IP), осуществляют декапсуляцию IP-пакета с использованием стека IP-протоколов, осуществляют анализ запроса для получения имени определенного именованного контента, осуществляют поиск пути к сетевому устройству ICN, на котором размещен конкретный именованный контент, с использованием имени и пересылают пакет к сетевому устройству ICN по найденному пути.The prior art solution, selected as the closest analogue, US 2013332619 A1, publ. 12.12.2013. This solution discloses a method for transferring data between a Software Defined Network (SDN) and an Information Oriented Network (ICN), the method comprising receiving a request from an SDN host for certain named content stored in the ICN, the request being encapsulated in an Internet protocol packet (IP), decapsulate the IP packet using the IP protocol stack, parse the request to obtain the name of the specific named content, search for a path to the ICN network device hosting the specific named content using the name, and forward the packet to the network device ICN on the found path.

В приведенном выше решении описывается метод взаимодействия между программно-определяемой сетью и информационно-ориентированной сетью, т.е. осуществляют переход от поиска и взаимодействия сетевых устройств не по IP адресам, а по конкретному содержимому. The above solution describes the method of interaction between a software-defined network and a data-oriented network, i.e. carry out the transition from the search and interaction of network devices not by IP addresses, but by specific content.

Предлагаемое решение направлено на устранение недостатков современного уровня техники и отличается от известных ранее решений тем, что предложенный телекоммуникационный программно-аппаратный комплекс и варианты способа его работы позволяют осуществлять сопряжение комплекса с различными протоколами сопряжения и передачи данных и их дальнейшее сопряжение посредством IP-протокола. Предлагаемое решение дополнительно имеет возможность осуществлять оптимизацию данных под особенности сопрягаемого протокола для оптимального взаимодействия.The proposed solution is aimed at eliminating the shortcomings of the state of the art and differs from previously known solutions in that the proposed telecommunication hardware and software system and options for its operation allow the complex to be paired with various interface and data transmission protocols and their further interface via the IP protocol. The proposed solution additionally has the ability to optimize data for the features of the interfaced protocol for optimal interaction.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является создание телекоммуникационного программно-аппаратного комплекса для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть и способа для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть. The technical problem to be solved by the claimed solution is the creation of a telecommunications software and hardware complex to ensure seamless integration of communication networks over an IP network and a method for ensuring seamless integration of communication networks over an IP network.

Технический результат заключается в упрощении интеграции сетей связи через IP сеть. Дополнительно, технический результат заключается повышении отказоустойчивости, упрощении конфигурирования, а также оптимизации стоимости построения и эксплуатации информационных сетей. Дополнительно, технический результат заключается во взаимной интеграции трафика между всеми возможными системами связи (в различных комбинациях).The technical result consists in simplifying the integration of communication networks through an IP network. Additionally, the technical result is to increase fault tolerance, simplify configuration, and optimize the cost of building and operating information networks. Additionally, the technical result consists in the mutual integration of traffic between all possible communication systems (in various combinations).

Заявленный результат достигается за счет работы телекоммуникационного программно-аппаратного комплекса для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть, который содержит:The claimed result is achieved through the operation of a telecommunications software and hardware complex to ensure seamless integration of communication networks via an IP network, which contains:

блок сопряжения, состоящий из интерфейсной ячейки и ячейки управления, выполненный с возможностью сопряжения между различными оборудованиями и сетью Ethernet на физическом уровне, а также с возможностью обработки полученных данных;an interface unit, consisting of an interface cell and a control cell, configured to interface between various equipments and the Ethernet network at the physical level, as well as to process the received data;

по меньшей мере один коммутатор и по меньшей мере один маршрутизатор, выполненные с возможностью передачи IP пакетов на блок сопряжения и на конечные устройства;at least one switch and at least one router configured to transmit IP packets to the interface unit and end devices;

протокольные шлюзы, выполненные с возможностью поддержания различных кодеков и протоколов связи и передачи данных, полученных от и на блок сопряжения в режиме реального времени.protocol gateways configured to support various codecs and protocols for communication and transmission of data received from and to the interface unit in real time.

В частном варианте реализации предлагаемого решения, комплекс дополнительного содержит по меньшей мере один пульт управления, выполненный с возможностью управления голосовыми соединениями, коммутацией каналов и абонентов, а также управлением некоторыми настройками комплекса.In a particular embodiment of the proposed solution, the additional complex contains at least one control panel configured to control voice connections, channel and subscriber switching, as well as control some of the complex settings.

Заявленный результат также достигается за счет способа для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть, который содержит этапы, на которых: The claimed result is also achieved by a method for providing seamless integration of communication networks over an IP network, which contains the steps in which:

осуществляют сопряжение оборудования через блок сопряжения посредством различных протоколов связи; interface the equipment through the interface unit using various communication protocols;

блок сопряжения получает данные от сопряженного оборудования; the interface unit receives data from the associated equipment;

на интерфейсную ячейку блока сопряжения поступают данные в формате, используемом в сопрягаемом оборудовании, где происходит преобразование полученных данных в унифицированную структуру данных, пригодную для обработки. the interface cell of the interface unit receives data in the format used in the interfaced equipment, where the received data is converted into a unified data structure suitable for processing.

передают унифицированные данные по высокоскоростному интерфейсу из ячейки интерфейса блока сопряжения на ячейку управления блока сопряжения; transmitting unified data over a high-speed interface from the interface cell of the interface unit to the control cell of the interface unit;

осуществляют обработку унифицированных данных в ячейке управления блока сопряжения; carry out the processing of unified data in the control cell of the interface unit;

осуществляют преобразование обработанных унифицированных данных в IP пакеты в ячейке управления;converting the processed unified data into IP packets in the control cell;

оправляют IP пакеты на конечное оборудование, на блок сопряжения по сети Ethernet; send IP packets to the end equipment, to the interface unit via the Ethernet network;

блок сопряжения получает IP пакеты и осуществляет передачу IP пакетов по сети Ethernet на ячейку управления, где происходит доработка данных для оптимальной работы с конечными протоколами и преобразование в унифицированную структуру данных и передача на ячейку интерфейсов;the interface unit receives IP packets and transmits IP packets over the Ethernet network to the control cell, where the data is refined for optimal operation with final protocols and converted into a unified data structure and transferred to the interface cell;

в ячейке интерфейсов происходит преобразование унифицированных данных в протокол, по которому будет происходить сопряжение с конечным оборудованием.in the interface cell, the unified data is converted into a protocol that will be used to interface with the end equipment.

на интерфейсную ячейку блока сопряжения поступают данные в формате, используемом в сопрягаемом оборудовании, где происходит преобразование полученных данных в унифицированную структуру данных, пригодную для обработки.the interface cell of the interface unit receives data in the format used in the interfaced equipment, where the received data is converted into a unified data structure suitable for processing.

оправляют IP пакеты на протокольные шлюзы, в которых происходит декодирование поступивших данных. send IP packets to protocol gateways, in which decoding of incoming data takes place.

протокольные шлюзы отправляют обработанные данные на конечное оборудование по сети Ethernet.protocol gateways send the processed data to the end equipment via an Ethernet network.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивают область изобретения. К заявке прилагаются следующие чертежи:The implementation of the invention will be described hereinafter in accordance with the accompanying drawings, which are presented to explain the essence of the invention and in no way limit the scope of the invention. The following drawings are attached to the application:

Фиг. 1 иллюстрирует функциональную схему предлагаемого решения. Поз. 1 – сеть протокольного взаимодействия, поз.2 – IP сеть, поз. 3 – протокольные шлюзы, поз. 4 – интерфейсные шлюзы.Fig. 1 illustrates the functional diagram of the proposed solution. Pos. 1 - network of protocol interaction, pos.2 - IP network, pos. 3 - protocol gateways, pos. 4 - interface gateways.

Фиг. 2 иллюстрирует применение предлагаемого решения в телекоммуникациях. Поз. 5 – оборудование комплекса (протокольные и интерфейсные шлюзы, коммутаторы, маршрутизаторы), поз. 6 – оборудование базовой станции, поз.7 – радиорелейное оборудование, поз. 8 – проводные и волоконно-оптические линии связи.Fig. 2 illustrates the application of the proposed solution in telecommunications. Pos. 5 - equipment of the complex (protocol and interface gateways, switches, routers), pos. 6 - base station equipment, pos.7 - radio relay equipment, pos. 8 - wire and fiber-optic communication lines.

Фиг. 3 иллюстрирует применение предлагаемого решения в добывающей отрасли. Поз. 8 – трубопровод, поз. 9 – датчики для мониторинга состояния трубопровода, поз. 10, 11 – оборудование комплекса (оборудование для линий передачи данных, IP маршрутизации, протокольные и интерфейсные шлюзы,), поз. 12, 13 – АРМ (автоматизированное рабочее место) оператора, пульты служебной связи, поз.14 – проводные и волоконно-оптические линии связи.Fig. 3 illustrates the application of the proposed solution in the extractive industry. Pos. 8 - pipeline, pos. 9 - sensors for monitoring the condition of the pipeline, pos. 10, 11 - equipment of the complex (equipment for data lines, IP routing, protocol and interface gateways,), pos. 12, 13 - workstation (automated workplace) of the operator, intercom consoles, pos.14 - wired and fiber-optic communication lines.

Фиг. 4 иллюстрирует применение предлагаемого решения в промышленности. Поз. 15-17 – производственное оборудование, поз. 18 – оборудование комплекса (протокольные и интерфейсные шлюзы, коммутаторы, маршрутизаторы), поз. 19 – головной офис, поз. 20 – сеть Internet, поз. 21 – филиалы предприятия.Fig. 4 illustrates the application of the proposed solution in industry. Pos. 15-17 - production equipment, pos. 18 - equipment of the complex (protocol and interface gateways, switches, routers), pos. 19 - head office, pos. 20 - Internet network, pos. 21 - branches of the enterprise.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.In the following detailed description of the implementation of the invention, numerous implementation details are provided to provide a clear understanding of the present invention. However, one skilled in the art will appreciate how the present invention can be used, both with and without these implementation details. In other instances, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail so as not to unduly obscure the features of the present invention.

Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.Furthermore, it will be clear from the foregoing that the invention is not limited to the present implementation. Numerous possible modifications, changes, variations and substitutions that retain the spirit and form of the present invention will be apparent to those skilled in the subject area.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение интеграции всех возможных протоколов через IP сеть, то есть осуществляется сокращение необходимого числа шлюзов с факториального уровня до количества, равного числу поддерживаемых технологий. Уникальностью решения является то, что удалось сделать один универсальный шлюз, который легко сконфигурировать для поддержки нового вида сети, который имеет модульную конструкцию и является не дорогим.The objective of the proposed technical solution is to ensure the integration of all possible protocols over the IP network, that is, the required number of gateways is reduced from the factorial level to a number equal to the number of supported technologies. The uniqueness of the solution is that it was possible to make one universal gateway, which is easy to configure to support a new kind of network, which has a modular design and is not expensive.

Для повышения отказоустойчивости, упрощения конфигурирования, а также оптимизации стоимости построения и эксплуатации информационных сетей, актуальной является задача бесшовной интеграции разнообразных сетей между всеми возможными системами связи (в различных комбинациях). To improve fault tolerance, simplify configuration, and optimize the cost of building and operating information networks, the problem of seamless integration of various networks between all possible communication systems (in various combinations) is relevant.

Технология позволяет обрабатывать трафик в реальном времени, чувствительный к джиттеру и задержкам. Принцип работы заключается в передаче данных между протоколами любого типа через IP-сеть, являющийся наиболее оптимальным способом с гарантированными временными и скоростными параметрами.The technology allows processing real-time traffic that is sensitive to jitter and delays. The principle of operation is to transfer data between protocols of any type via an IP network, which is the most optimal way with guaranteed time and speed parameters.

На данный момент в рамках многих отраслей (ЖКХ, транспорт, промышленность, связь и т.д.) существует множество специализированных протоколов и стандартов передачи информации и услуг на различных сетевых уровнях. Особенно их число увеличилось с распространением устройств и технологий IoT и smart meters.At the moment, within many industries (housing, transport, industry, communications, etc.) there are many specialized protocols and standards for the transmission of information and services at various network levels. Especially their number has increased with the spread of IoT devices and technologies and smart meters.

Такое разнообразие обусловлено, во-первых, принятыми в различных областях промышленными стандартами, ориентированными на разные физические уровни передачи, видами трафика (телеметрия, управление, данные, голос, видео, сообщения и др.), протоколами предоставления услуг связи различных сетевых уровней (включая доставку и кодирование информации, маршрутизацию, сигнализацию и т.п.), объемами информации. Во-вторых, организационными факторами развития и внедрения технологий связи в отдельных отраслях (например, регуляторные ограничения и контроль доступа).This diversity is due, firstly, to industrial standards adopted in various fields, focused on different physical transmission levels, types of traffic (telemetry, control, data, voice, video, messages, etc.), protocols for providing communication services of various network levels (including delivery and encoding of information, routing, signaling, etc.), volumes of information. Secondly, organizational factors in the development and implementation of communication technologies in certain industries (for example, regulatory restrictions and access control).

Например, одних только протоколов (стандартов) промышленной автоматики в настоящее время применяется более 30 штук (HART, Foundation H1, RS-232, CompoNet, CC-Link, RS-485, CAN, DeviceNet, Interbus, Modbus, ProfiBus и т.д.). Количество стандартов, используемых в ТфОП или VoIP, учитывая все сетевые уровни, также несколько десятков. Стандарты интернета вещей: 6LoWPAN, ZigBee, Thread, BLE 4.2, Z-Wave, Bluetooth, Wi-Fi, Ethernet, IPv4, IPv6 и др. Кроме того, в WAN сегменте могут использоваться различные технологии передачи информации, привязанные к существующим линиям связи: xDSL, UTP Ethernet, PON, WLAN и др.For example, more than 30 industrial automation protocols (standards) are currently used (HART, Foundation H1, RS-232, CompoNet, CC-Link, RS-485, CAN, DeviceNet, Interbus, Modbus, ProfiBus, etc. .). The number of standards used in the PSTN or VoIP, considering all network layers, is also several dozen. Internet of Things standards: 6LoWPAN, ZigBee, Thread, BLE 4.2, Z-Wave, Bluetooth, Wi-Fi, Ethernet, IPv4, IPv6, etc. In addition, various information transfer technologies can be used in the WAN segment, tied to existing communication lines: xDSL, UTP Ethernet, PON, WLAN, etc.

Существуют и другие области применения, где производится генерация, передача, обработка и вывод информации со своими специфичными стандартами и технологиями (например, сети управления реального времени, пожарно-охранные системы и др.).There are other areas of application where the generation, transmission, processing and output of information with their own specific standards and technologies is carried out (for example, real-time control networks, fire and security systems, etc.).

Каждый интерфейс, линия связи, протокол передачи информации определен группой международных и отечественных стандартов, которые описывают один или несколько сетевых уровней. Вследствие этого возникают четкие требования к медиасреде передачи информации, через которую сопрягаются эти интерфейсы, линии связи и протоколы на каждом сетевом уровне (согласно сетевой модели OSI). В программно-аппаратном комплексе в качестве медиасреды передачи информации используется IP сеть. Оборудование комплекса позволяет оптимально подобрать параметры передачи информации через IP сеть для каждого интерфейса, линии связи и протокола передачи данных.Each interface, communication line, information transfer protocol is defined by a group of international and domestic standards that describe one or more network layers. As a result, there are clear requirements for the media transmission medium through which these interfaces, communication lines and protocols are interfaced at each network layer (according to the OSI network model). In the software and hardware complex, an IP network is used as a media medium for information transfer. The equipment of the complex allows you to optimally select the parameters for transmitting information through the IP network for each interface, communication line and data transfer protocol.

Основные возможности по оптимизации параметров медиасреды следующие:The main opportunities for optimizing the parameters of the media environment are as follows:

приоритезация трафика на канальном уровне (поле PCI в тегированном заголовке VLAN);traffic prioritization at the link layer (PCI field in the tagged VLAN header);

приоритезация трафика на сетевом уровне (поле DSCP в заголовке IP пакета);traffic prioritization at the network level (DSCP field in the IP packet header);

статическая и динамическая настройка джиттер-буффера;static and dynamic jitter buffer setting;

настройка размера пакета передачи;setting the transmission packet size;

настройка полосы пропускания виртуального канала;virtual channel bandwidth setting;

оптимальный выбор среды передачи физического уровня (витая пара, ВОЛС, радиоканал);optimal choice of the transmission medium of the physical layer (twisted pair, FOCL, radio channel);

оптимальный выбор протокола канального уровня (PPP, Ethernet, DSL);optimal choice of link layer protocol (PPP, Ethernet, DSL);

оптимальный выбор протокола сетевого уровня (IPv4, IPv6, IPsec);optimal choice of network layer protocol (IPv4, IPv6, IPsec);

оптимальный выбор протокола транспортного и более высоких уровней (UDP, TCP, RTP);optimal choice of transport protocol and higher levels (UDP, TCP, RTP);

оптимальный выбор способа передачи информации (прозрачная передача, передача с преобразованием информации, потоковая передача, передача с подтверждением, передача по запросу);optimal choice of information transfer method (transparent transfer, transfer with information transformation, streaming transfer, transfer with confirmation, transfer on request);

настройка параметров медиасреды под общесетевые требования (IS-IS, OSPF, NLSP, HSRP, CARP, OLSR, TBRPF).configuring media environment parameters for general network requirements (IS-IS, OSPF, NLSP, HSRP, CARP, OLSR, TBRPF).

Телекоммуникационный программно-аппаратный комплекс, обеспечивает бесшовную интеграцию современных сетей связи, построенных на различных технологиях, множество промышленных и нестандартных отраслевых протоколов передачи данных, речи, телеметрии и других видов информации, тем самым обеспечивая универсальное и недорогое решение вышеуказанных задач.Telecommunication software and hardware complex provides seamless integration of modern communication networks built on various technologies, a variety of industrial and non-standard industry protocols for data transmission, speech, telemetry and other types of information, thereby providing a universal and inexpensive solution to the above tasks.

Телекоммуникационный программно-аппаратный комплекс, содержит: блок сопряжения, состоящий из интерфейсной ячейки и ячейки управления, по меньшей мере один коммутатор и по меньшей мере один маршрутизатор, протокольные шлюзы, а также опционально по меньшей мере один пульт управления. Telecommunication hardware and software complex, contains: an interface unit consisting of an interface cell and a control cell, at least one switch and at least one router, protocol gateways, and optionally at least one control panel.

Пульты управления могут использоваться как операторами, так и администраторами сети для голосовой связи, в качестве оконечного устройства.Control panels can be used by both operators and network administrators for voice communication, as a terminal device.

Интеграция обеспечивается на всех уровнях сетевого взаимодействия.Integration is provided at all levels of network interaction.

Блок сопряжения выполнен с возможностью сопряжения между различными оборудованиями и сетью Ethernet на физическом уровне, а также с возможностью обработки полученных данных.The interface unit is configured to interface between various equipment and the Ethernet network at the physical level, as well as to process the received data.

Коммутаторы и маршрутизаторы осуществляют сопряжение устройств на сетевом и канальном уровне.Switches and routers interface devices at the network and link levels.

Протокольные шлюзы необходимы для поддержания различных кодеков и протоколов связи и передачи данных в реальном времени от и на по меньшей мере один блок сопряжения (RTP, G.711; G.722; G.723; G.726; G.729; PCM16).Protocol gateways are required to support various codecs and protocols for real-time communication and data transmission from and to at least one interface unit (RTP, G.711; G.722; G.723; G.726; G.729; PCM16) .

Принцип работы комплекса заключается в передаче данных между протоколами любого типа через IP-сеть наиболее оптимальным способом с гарантированными временными и скоростными параметрами.The principle of operation of the complex is to transfer data between protocols of any type via an IP network in the most optimal way with guaranteed time and speed parameters.

Разработанный программно-аппаратный комплекс построен на основе программируемых микросхем (FPGA), микроконтроллеров (MCU), цифровых сигнальных процессорах (DSP), а также собственного программного обеспечения, которое позволяет сконфигурировать протокольные шлюзы сопряжения под любой новый протокол, Конфигурирование под новый протокол осуществляется либо путем доработки программного обеспечения, либо если помимо программной доработки требуется аппаратная доработка интерфейсной ячейки. Например, если поддерживался ранее протокол RS-485, то для поддержки протокола RS-422 будет достаточно доработать программное обеспечение. Если необходимо поддержать протокол CAN, то это уже может потребовать незначительных аппаратных доработок.The developed software and hardware complex is built on the basis of programmable microcircuits (FPGA), microcontrollers (MCU), digital signal processors (DSP), as well as proprietary software that allows you to configure interface protocol gateways for any new protocol. Configuration for a new protocol is carried out either by software upgrades, or if, in addition to software upgrades, hardware upgrades of the interface cell are required. For example, if the RS-485 protocol was previously supported, then to support the RS-422 protocol, it will be enough to modify the software. If it is necessary to support the CAN protocol, then this may already require minor hardware improvements.

Использование таких стандартизированных элементов в программно-аппаратном комплексе позволяет обеспечить:The use of such standardized elements in the software and hardware complex allows you to provide:

1. модульность, и, как следствие, широкую область применения;1. modularity, and, as a result, a wide range of applications;

2. низкую стоимость внедрения;2. low cost of implementation;

3. безопасность передачи информации и снижение вероятности появления уязвимостей и ошибок при добавлении новых протоколов.3. secure information transfer and reduce the likelihood of vulnerabilities and errors when adding new protocols.

В одном из вариантов реализации предлагаемого решения на первом этапе осуществляют сопряжение с оборудованием через блок сопряжения посредством различных протоколов связи.In one of the embodiments of the proposed solution, at the first stage, interface with the equipment is carried out through the interface unit using various communication protocols.

Блок сопряжения получает данные от сопряженного оборудования, где на интерфейсную ячейку блока сопряжения поступают данные в формате, используемом в сопрягаемом оборудовании. На интерфейсной ячейке блока сопряжения происходит преобразование полученных данных в унифицированную структуру данных, пригодную для обработки. Преобразование происходит в несколько этапов: сперва при помощи микросхем-драйверов физические параметры сигнала приводятся в состояние, пригодное для обработки микроконтроллером, после чего уже происходит преобразование полученных данных к необходимому формату в микроконтроллере ячейки интерфейсов.The interface unit receives data from the interfaced equipment, where the interface cell of the interface unit receives data in the format used in the interfaced equipment. On the interface cell of the conjugation block, the received data is converted into a unified data structure suitable for processing. The conversion takes place in several stages: first, with the help of driver chips, the physical parameters of the signal are brought to a state suitable for processing by the microcontroller, after which the received data is converted to the required format in the microcontroller of the interface cell.

Передают унифицированные данные по высокоскоростному интерфейсу (например, но не ограничиваясь, SPI, USB, I2C) из ячейки интерфейса блока сопряжения на ячейку управления блока сопряжения. The unified data is transmitted via a high-speed interface (for example, but not limited to SPI, USB, I2C) from the interface cell of the interface unit to the control cell of the interface unit.

Осуществляют обработку унифицированных данных в ячейке управления блока сопряжения. Обработка различается в зависимости от типа входных данных. Например, для стыка С1-ФЛ происходит разбиение потока данных на блоки, в то время как для телефонии помимо разбиения осуществляется поддержка SIP-сервера, сигнализация и т.д.The unified data is processed in the control cell of the interface unit. Processing differs depending on the type of input. For example, for the C1-FL interface, the data stream is split into blocks, while for telephony, in addition to splitting, SIP server support, signaling, etc. are carried out.

Осуществляют преобразование обработанных унифицированных данных в IP пакеты в ячейке управления, а именно происходит разбиение данных на блоки данных и инкапсуляция этих частей в IP пакеты, путем добавления к данным необходимой служебной информации, включающей стартовые биты (преамбулу), заголовки (headers), прицеп (trailer) и полезную нагрузку (payload).The processed unified data is converted into IP packets in the control cell, namely, the data is split into data blocks and these parts are encapsulated into IP packets by adding the necessary service information to the data, including start bits (preamble), headers, trailer ( trailer) and payload.

Оправляют IP пакеты на конечное оборудование, на блок сопряжения (например, на другой блок сопряжения) по сети Ethernet.They send IP packets to the end equipment, to the interface unit (for example, to another interface unit) via the Ethernet network.

Блок сопряжения получает IP пакеты и осуществляет передачу IP пакетов по сети Ethernet на ячейку управления блока сопряжения конечного оборудования, где происходит доработка данных для оптимальной работы с конечными протоколами, преобразование в унифицированную структуру данных и передача на ячейку интерфейсов.The interface unit receives IP packets and transmits IP packets over the Ethernet network to the control cell of the interface unit of the end equipment, where data is refined for optimal operation with end protocols, converted into a unified data structure and transferred to the interface cell.

В ячейке интерфейсов блока сопряжения конечного оборудования происходит преобразование унифицированных данных в протокол, по которому будет происходить сопряжение с конечным оборудованием.In the interface cell of the interface unit of the end equipment, the unified data is converted into a protocol, according to which the interface with the end equipment will take place.

Такая структура позволяет обеспечить модульность оборудования и скорость обработки с заданными параметрами. Дополнительно, подобная структура позволяет обеспечивать быстрое сопряжение с новыми протоколами в короткие сроки, т.к., в зависимости от оборудования, для сопряжения необходимо либо написание программного драйвера обработки, либо незначительные доработки в ячейке интерфейсов. Дальнейшая обработка унифицированных данных осуществляется в ячейке управления и не зависит от изменений, произведенных в ячейке интерфейсов.This structure allows to ensure the modularity of the equipment and the processing speed with the given parameters. Additionally, such a structure allows for quick interface with new protocols in a short time, because, depending on the equipment, either writing a software processing driver or minor modifications in the interface cell is required for pairing. Further processing of unified data is carried out in the control cell and does not depend on changes made in the interface cell.

Кроме того, за счет модульной структуры комплекса, где каждый модуль может взаимодействовать друг с другом, получается эффект в наращивании функций. In addition, due to the modular structure of the complex, where each module can interact with each other, an effect is obtained in building up functions.

Фиг.1 иллюстрирует пример варианта способа для обеспечения бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть. 1 illustrates an exemplary embodiment of a method for seamlessly integrating communication networks over an IP network.

На первом этапе осуществляют сопряжение с оборудованием через блок сопряжения посредством различных протоколов связи.At the first stage, interface with the equipment is carried out through the interface unit using various communication protocols.

Блок сопряжения получает данные от сопряженного оборудования, где на интерфейсную ячейку блока сопряжения поступают данные в формате, используемом в сопрягаемом оборудовании. На интерфейсной ячейке блока сопряжения происходит преобразование полученных данных в унифицированную структуру данных, пригодную для обработки. The interface unit receives data from the interfaced equipment, where the interface cell of the interface unit receives data in the format used in the interfaced equipment. On the interface cell of the conjugation block, the received data is converted into a unified data structure suitable for processing.

Передают унифицированные данные по высокоскоростному интерфейсу из ячейки интерфейса блока сопряжения на ячейку управления блока сопряжения. The unified data is transmitted via a high-speed interface from the interface cell of the interface unit to the control cell of the interface unit.

Осуществляют обработку унифицированных данных в ячейке управления блока сопряжения, как описано выше.The unified data is processed in the interface unit control cell as described above.

Осуществляют преобразование обработанных унифицированных данных в IP пакеты в ячейке управления, как описано выше.The processed unified data is converted into IP packets in the control cell as described above.

Оправляют IP пакеты на протокольные шлюзы, в которых происходит декодирование поступивших данных (например, протокол SIP). They send IP packets to protocol gateways in which the incoming data is decoded (for example, the SIP protocol).

Отправляют обработанные протоколы по сети Ethernet на конечное оборудование.The processed protocols are sent over the Ethernet network to the end equipment.

Пример бесшовной интеграции сетей связи через IP сеть.An example of seamless integration of communication networks over an IP network.

Есть модуль шлюза [RS-232<=>Ethernet/IP].There is a gateway module [RS-232<=>Ethernet/IP].

Добавляем в сеть модуль шлюза [E1<=>Ethernet/IP].Add a gateway module to the network [E1<=>Ethernet/IP].

Автоматически, без дополнительных усилий получаем мультиплексор RS-232<=>E1Automatically, without additional effort, we get the RS-232<=>E1 multiplexer

Устанавливаем в модуль шлюза [E1<=>Ethernet/IP] программную опцию VoIP шлюзаInstall the gateway software option [E1<=>Ethernet/IP] in the gateway module

Получаем транковый шлюз SIP<=>EDSS, совмещенный с мультиплексором.We get a SIP<=>EDSS trunk gateway combined with a multiplexer.

Из примера видно, что общий функционал равен не сумме функций каждого отдельного модуля шлюза, а их произведению. При этом функционал каждого отдельного модуля шлюза также остается доступен. Все гибко настраивается штатным программным обеспечением. Оборудование работает в широком температурном диапазоне (от -40 до +55°C).The example shows that the total functionality is not equal to the sum of the functions of each individual gateway module, but to their product. At the same time, the functionality of each individual gateway module also remains available. Everything is flexibly configured by standard software. The equipment operates in a wide temperature range (from -40 to +55°C).

Далее будет описан пример со ссылкой на Фиг.3, которая иллюстрирует применение предлагаемого решения в добывающей отрасли. Телекоммуникационный-программный комплекс, посредством блока сопряжения сопрягается с датчиками для мониторинга трубопровода. Next, an example will be described with reference to Figure 3, which illustrates the application of the proposed solution in the extractive industry. The telecommunication-software complex, by means of an interface unit, is interfaced with sensors for monitoring the pipeline.

Информация с датчиков для мониторинга состояния трубопровода (поз.9) поступает на интерфейсную ячейку блока сопряжения по интерфейсу CAN. Information from sensors for monitoring the state of the pipeline (pos.9) is fed to the interface cell of the interface unit via the CAN interface.

В интерфейсной ячейке блока сопряжения осуществляют преобразование данных из интерфейса CAN в универсальную структуру данных. Унифицированная структура данных представляет собой двоичный код, содержащий полезную информацию с датчиков и не содержащий различную служебную информацию.In the interface cell of the interface unit, data is converted from the CAN interface into a universal data structure. The unified data structure is a binary code that contains useful information from sensors and does not contain various service information.

Осуществляют передачу данных на ячейку управления блока сопряжения по высокоскоростному интерфейсу SPI, где осуществляют преобразование полученных данных и инкапсуляцию данных в IP пакеты.Data is transmitted to the control cell of the interface unit via a high-speed SPI interface, where the received data is converted and the data is encapsulated into IP packets.

Передают полученные IP пакеты в коммутатор или маршрутизатор. С маршрутизатора/коммутаторы данные поступают на оконечное устройство (АРМ оператора), либо передаются на линии передачи данных (Волоконно-оптические, проводные, радиорелейные и т.д.).Send the received IP packets to the switch or router. From the router/switches, data is sent to the terminal device (operator's workstation) or transmitted to data transmission lines (fiber-optic, wired, radio relay, etc.).

Данный подход заключается в интеграции всех возможных протоколов через IP сеть. Преобразование трафика реализовано на аппаратном уровне с программным управлением и конфигурацией и, за счет этого, происходит в реальном времени. Это позволяет обрабатывать трафик реального времени, чувствительный к джиттеру и задержкам. Модульность обеспечена за счет использования стандартизированных элементов, что помимо широкой области применения обеспечивает низкую стоимость и меньшие сроки проектирования и внедрения относительно конкурентов.This approach is to integrate all possible protocols over an IP network. Traffic conversion is implemented at the hardware level with software control and configuration and, due to this, occurs in real time. This allows real-time traffic that is sensitive to jitter and latency to be handled. Modularity is ensured through the use of standardized elements, which, in addition to a wide range of applications, ensures low cost and shorter design and implementation times compared to competitors.

Таким образом, базовая технология позволяет интегрировать любые интерфейсы или протоколы сетей связи между собой. Каждый модуль шлюза является функционально законченным устройством, предназначенным для определенного вида коммутации. Они могут использоваться как отдельно, так и в комплексе – то есть несколько различных модулей при соединении выполняют функции мультиплексора для любого вида взаимной коммутации и образуют единую информационную сеть без дополнительных затрат, что является явным синергетическим эффектом.Thus, the underlying technology allows you to integrate any interfaces or protocols of communication networks with each other. Each gateway module is a functionally complete device designed for a certain type of switching. They can be used both separately and in combination - that is, when connected, several different modules act as a multiplexer for any type of mutual switching and form a single information network at no additional cost, which is a clear synergistic effect.

В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. In these application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation, which do not go beyond the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

Claims

1. Telecommunication software and hardware complex for seamless integration of communication networks via IP network, containing:

an interface unit, consisting of an interface cell and a control cell, configured to interface between various equipments and the Ethernet network at the physical level, as well as to process the received data;

at least one switch and at least one router configured to transmit IP packets to the interface unit and end devices;

interfacing protocol gateways that can be configured for any new communication protocol without modifications at the platform level and which are capable of supporting various codecs and communication protocols and transmitting data received from and to the interface unit in real time.

2. The complex according to claim 1, characterized in that it additionally contains at least one control panel configured to control voice connections, channel switching and subscribers, as well as control some settings of the complex.

3. A method for ensuring seamless integration of communication networks over an IP network, comprising the steps of:

interface the equipment through the interface unit using various communication protocols;

the interface unit receives data from the associated equipment;

the interface cell of the interface unit receives data in the format used in the interfaced equipment, where the received data is converted into a unified data structure suitable for processing;

transmitting unified data over a high-speed interface from the interface cell of the interface unit to the control cell of the interface unit;

carry out the processing of unified data in the control cell of the interface unit;

converting the processed unified data into IP packets in the control cell;

send IP packets to the end equipment, to the interface unit of the Ethernet network;

the terminal equipment interface unit receives IP packets and transmits IP packets over the Ethernet network to the control cell, where data is refined for optimal operation with final protocols and converted into a unified data structure and transferred to the interface cell;

in the interface cell, the unified data is converted into a protocol, according to which the interface with the end equipment will take place.

4. A method for ensuring seamless integration of communication networks over an IP network, comprising the steps of:

the interface unit receives data from the associated equipment;

converting the processed unified data into IP packets in the control cell;

send IP packets to protocol gateways, in which decoding of incoming data takes place;

protocol gateways send the processed data to the end equipment via an Ethernet network.