RU2784713C1 - Method and apparatus for operational control of communication channels - Google Patents

Method and apparatus for operational control of communication channels Download PDF

Info

Publication number
RU2784713C1
RU2784713C1 RU2021139855A RU2021139855A RU2784713C1 RU 2784713 C1 RU2784713 C1 RU 2784713C1 RU 2021139855 A RU2021139855 A RU 2021139855A RU 2021139855 A RU2021139855 A RU 2021139855A RU 2784713 C1 RU2784713 C1 RU 2784713C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
router
interface
command line
switch
line interface
Prior art date
Application number
RU2021139855A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Дубровин
Игорь Владимирович Сорокин
Сергей Валерьевич Баиров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок "интеллектуальные энергосистемы" ( ООО "ЦИР ИЭ")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок "интеллектуальные энергосистемы" ( ООО "ЦИР ИЭ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок "интеллектуальные энергосистемы" ( ООО "ЦИР ИЭ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2784713C1 publication Critical patent/RU2784713C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: telecommunications.
SUBSTANCE: method includes the stages of polling the communication channel control switches; establishing communication with the router via the command line interface through the physical interface on the router dedicated thereto; sending messages to the router via the command line interface in accordance with the position of the switch and the required parameter values; receiving response messages from the router via the command line interface; analysing the messages received from the router; generating and sending new messages depending on the content of the response messages from the router; verifying the match of the parameters with the required values by sending request commands to the command line interface; receiving response messages from the router and analysing the content of the response messages; delaying between repeat iterations of the general cycle in accordance with the required polling interval.
EFFECT: possibility of automated changes in the configuration of communication channels.
3 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области телекоммуникаций, а именно, к управлению каналами связи. Настоящее изобретение может использоваться в промышленной автоматизации, автоматизации предприятий и других сферах, использующих сети пакетной передачи данных.The present invention relates to the field of telecommunications, namely, to the management of communication channels. The present invention can be used in industrial automation, plant automation, and other fields using packet data networks.

Современные компьютерные сети, создаваемые для обеспечения информационного обмена между устройствами, являются системой со сложной структурой, которая может включать в себя самые разные среды передачи данных, протоколы, службы и другие ресурсы. Для того, чтобы сеть функционировала стабильно, безопасно и в соответствии с потребностями владельца и пользователей, все её составляющие должны быть подобраны и сконфигурированы тщательным образом. Modern computer networks created to provide information exchange between devices are a system with a complex structure that can include a variety of data transmission media, protocols, services and other resources. In order for the network to function stably, securely and in accordance with the needs of the owner and users, all its components must be carefully selected and configured.

Логическая топология компьютерной сети обычно отличается от физической. В пределах физической сети находится множество логических каналов связи, образующих логические сети. Также, логические каналы связи могут включать в себя узлы разных физических локальных сетей, имеющих подключение к интернету или иную возможность обмена данными между собой. The logical topology of a computer network is usually different from the physical one. Within a physical network, there are a plurality of logical communication channels that form logical networks. Also, logical communication channels may include nodes of different physical local networks that have an Internet connection or other possibility of exchanging data with each other.

Логический канал связи можно определить как совокупность средств, обеспечивающих обмен данными между двумя или более устройствами. При этом, с точки зрения устройств, соединённых каналом связи, не имеет значение структура канала, которая может включать в себя любое количество транзитных промежутков, физических сред, протоколов, служб и других программных и аппаратных средств. Устройства, использующие один логический канал связи, могут находиться как в той же локальной сети, так и на разных континентах. Для формирования логических каналов связи используются промежуточные специализированные устройства – коммутаторы и маршрутизаторы, обеспечивающие оптимальную загрузку сетей, гарантированную доставку пакетов с данными, выбор оптимального маршрута прохождения пакетов и другие важные функции.A logical communication channel can be defined as a set of means that enable data to be exchanged between two or more devices. At the same time, from the point of view of devices connected by a communication channel, the structure of the channel does not matter, which can include any number of transit gaps, physical media, protocols, services, and other software and hardware. Devices using the same logical communication channel can be located both in the same local network and on different continents. To form logical communication channels, intermediate specialized devices are used - switches and routers, which ensure optimal network loading, guaranteed delivery of data packets, selection of the optimal route for packets, and other important functions.

Коммутаторы и маршрутизаторы играют ключевую роль в формировании логических каналов связи. Имея множество настроек, они предоставляют возможность гибкого управления каналами связи, позволяя подключать и отключать отдельные узлы, соединять и разъединять разные подсети между собой, выполнять фильтрацию, блокировать, перенаправлять пакеты данных по заданным правилам на основе определённых признаков и выполнять множество других функций. Для того, чтобы внести изменение в функционирование канала связи, необходимо произвести настройку задействованных коммутаторов и/или маршрутизаторов, воспользовавшись встроенным интерфейсом командной строки (CLI) либо графическим интерфейсом. Switches and routers play a key role in the formation of logical communication channels. Having many settings, they provide the ability to flexibly manage communication channels, allowing you to connect and disconnect individual nodes, connect and disconnect different subnets among themselves, perform filtering, block, redirect data packets according to specified rules based on certain characteristics, and perform many other functions. In order to make a change in the functioning of the communication link, it is necessary to configure the involved switches and / or routers using the built-in command line interface (CLI) or a graphical interface.

В отдельных случаях возникает необходимость оперативного управления каналами связи. Чаще всего это означает, что нужно задать или изменить заранее известные параметры или наборы параметров в коммутаторах и/или маршрутизаторах. Например, может возникнуть потребность во временном ограничении доступа одного из пользователей к определённым ресурсам сети. Данную задачу можно решить вручную, например, исключив узел или группу узлов из ACL-листа на маршрутизаторе доступа к целевому ресурсу, воспользовавшись веб-интерфейсом или интерфейсом командной строки маршрутизатора. После этого, когда нужно будет восстановить доступ этого узла к ресурсам сети, нужно будет снова вручную изменить в маршрутизаторе соответствующие параметры. Однако, данный подход имеет ряд недостатков: In some cases, there is a need for operational management of communication channels. Most often, this means setting or changing known parameters or parameter sets in switches and/or routers. For example, there may be a need to temporarily restrict the access of one of the users to certain network resources. This task can be solved manually, for example, by excluding a host or group of hosts from the ACL on the target resource access router using the router's web interface or command line interface. After that, when you need to restore access to network resources for this node, you will need to manually change the corresponding settings in the router again. However, this approach has a number of disadvantages:

- необходимость использования персонального компьютера для подключения к интерфейсу коммутатора или маршрутизатора;- the need to use a personal computer to connect to the interface of a switch or router;

- необходимость в квалифицированном сотруднике для взаимодействия с интерфейсом коммутатора или маршрутизатора;- the need for a qualified person to interact with the interface of the switch or router;

- низкая безопасность: сотрудник, который вносит изменение в конфигурацию коммутатора или маршрутизатора, имеет доступ ко всем его настройкам, что делает систему потенциально незащищённой от вероятного злого умысла сотрудника;- low security: an employee who makes a change in the configuration of a switch or router has access to all its settings, which makes the system potentially unprotected from the employee's possible malicious intent;

- вероятность ошибочных действий: сотрудник, который вносит изменение в конфигурацию коммутатора или маршрутизатора, может произвести ошибочные действия, потенциально имеющие негативные или даже опасные последствия;- probability of erroneous actions: an employee who makes a change in the configuration of a switch or router can perform erroneous actions, potentially having negative or even dangerous consequences;

- ощутимые временные затраты на повторяющиеся действия: установление связи с интерфейсом коммутатора или маршрутизатора, авторизация, внесение изменений и проверка внесённых изменений.- tangible time spent on repetitive actions: establishing a connection with the interface of a switch or router, authorization, making changes and checking the changes made.

Наиболее близким аналогом способа оперативного управления каналами связи, представленного в настоящем изобретении, является изобретение «Администрирование удалённой системы с использованием среды командной строки» (патент RU № 2357289, опубликовано 29.09.2009). В способе администрирования удалённой системы посредством командной строки описывается способ, при котором действия оператора преобразуются в строковые сообщения командной стоки и направляются в интерфейс командной стоки целевой системы. Однако, данный способ не позволяет решить обозначенную проблему в силу ряда особенностей, а именно: не предусмотрено подключение к маршрутизатору и взаимодействие с ним через интерфейс командной строки; не предусмотрено управление каналами связи; взаимодействие с пользователем осуществляется через графический интерфейс с применением компьютера.The closest analogue of the method of operational management of communication channels presented in the present invention is the invention "Administration of a remote system using the command line environment" (patent RU No. 2357289, published on September 29, 2009). The method for administering a remote system via the command line describes a method in which operator actions are converted into command line string messages and sent to the command line interface of the target system. However, this method does not allow solving the indicated problem due to a number of features, namely: connection to the router and interaction with it through the command line interface is not provided; management of communication channels is not provided; interaction with the user is carried out through a graphical interface using a computer.

Известно множество устройств, физически разрывающих транзитный промежуток. Пример такого устройства – ipELB производства IPCOMM GmbH, Германия (ссылка на описание устройства: https://www.ipcomm.de/product/ipELB/en/sheet.html). Устройство ipELB выполнено в корпусе, предназначенном для монтажа в стандартную 19-дюймовую телекоммуникационную стойку. Оно позволяет разъединять до четырёх транзитных промежутков путём физической релейной коммутации. Управляется устройство ipELB переключателями, расположенными на его лицевой стороне. Также, устройство ipELB позволяет организовать удалённое управление по цифровому последовательному интерфейсу. There are many devices that physically break the transit gap. An example of such a device is ipELB manufactured by IPCOMM GmbH, Germany (link to device description: https://www.ipcomm.de/product/ipELB/en/sheet.html). The ipELB is housed in a housing designed for installation in a standard 19-inch telecommunications rack. It allows up to four hops to be disconnected by physical relay switching. The ipELB device is controlled by switches located on its front side. Also, the ipELB device allows you to organize remote control via a digital serial interface.

Прототипом устройства управления каналами связи настоящего изобретения можно считать Аппаратно-программный комплекс “Lan Lzoe” (патент RU 2578697 C2, опубликовано 27.03.2016 г.). Данный прототип предусматривает управление коммутатором, направленное на отключение отдельных его портов, один из которых подключён к сетевой карте компьютера, другие – к одной или разным компьютерным сетям. Таким образом, устройство позволяет разрывать и восстанавливать соединение компьютера с одной или несколькими сетями и/или разных сетей между собой, причём, осуществляться такое управление может как с компьютера, так и с кнопок.The hardware-software complex “Lan Lzoe” (patent RU 2578697 C2, published on March 27, 2016) can be considered as a prototype of the communication channel control device of the present invention. This prototype provides for the control of the switch, aimed at disabling its individual ports, one of which is connected to the computer's network card, the others - to one or different computer networks. Thus, the device allows you to break and restore the connection of a computer with one or more networks and / or different networks among themselves, and such control can be carried out both from a computer and from buttons.

В целом, устройства, такие как ipELB и Аппаратно-программный комплекс “Lan Lzoe” на своём уровне выполняют задачу управления каналами связи. Однако, в действительности, управление каналами связи далеко не всегда подразумевает разрыв транзитного промежутка. Один транзитный промежуток может использоваться несколькими логическими каналами связи, и его разрыв может привести к нарушению работы всех логических каналов, использующих разрываемый транзитный промежуток. Одно устройство, подключённое к сети, может использовать несколько логических каналов связи, и физические размыкатели неспособны обеспечить оперативное управление этими каналами в отдельности. Другими словами, устройства, разрывающие физические каналы связи, работают исключительно на физическом уровне вертикальной модели OSI, не затрагивая канальный, сетевой и более высокие уровни модели OSI. При этом, основным недостатком таких устройств является отсутствие возможности изменения настроек коммутатора или маршрутизатора, касающихся таких протоколов, как MAC, IP, TCP/UDP и других. In general, devices such as ipELB and the “Lan Lzoe” hardware-software complex perform the task of managing communication channels at their level. However, in reality, the management of communication channels does not always imply a break in the transit gap. A single hop can be used by multiple logical links, and tearing it can disrupt the operation of all logical links using the broken hop. One device connected to the network can use several logical communication channels, and physical breakers are not able to provide operational control of these channels separately. In other words, devices that break physical communication channels operate exclusively at the physical layer of the vertical OSI model, without affecting the channel, network, and higher layers of the OSI model. At the same time, the main disadvantage of such devices is the inability to change the settings of the switch or router regarding protocols such as MAC, IP, TCP / UDP and others.

Таким образом, существует проблема, позволяющего оперативно и безопасно управлять как физическими, так и логическими каналами связи, без привлечения специальных сотрудников и использования персональных компьютеров. Соответственно, есть проблема в отсутствии устройства, реализующего такой способ, имеющего переключатели для оперативного управления со стороны пользователя и интерфейс автоматизированного взаимодействия с маршрутизатором.Thus, there is a problem that allows you to quickly and safely manage both physical and logical communication channels, without the involvement of special employees and the use of personal computers. Accordingly, there is a problem in the absence of a device that implements such a method, having switches for operational control by the user and an interface for automated interaction with the router.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа оперативного управления каналами связи с высоким уровнем автоматизации, безопасности и быстродействия, а также устройства, реализующего такой способ.The objective of the present invention is to create a new method for the operational management of communication channels with a high level of automation, security and speed, as well as a device that implements this method.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа автоматизированного изменения конфигурации каналов связи через настройки коммутатора или маршрутизатора путём обмена сообщениями по интерфейсу командной строки коммутатора или маршрутизатора и внесения предустановленных наборов параметров в конфигурацию коммутатора или маршрутизатора в соответствии с положением переключателей, а также устройство, содержащее микропроцессор, порты ввода-вывода, переключатели и программное обеспечение, алгоритм которого соответствует вышеописанному способу.The technical result of the present invention is the creation of a method for automatically changing the configuration of communication channels through the settings of a switch or router by exchanging messages via the command line interface of the switch or router and introducing preset sets of parameters into the configuration of the switch or router in accordance with the position of the switches, as well as a device containing a microprocessor, I / O ports, switches and software, the algorithm of which corresponds to the above method.

Технический результат способа оперативного управления каналами связи достигается тем, что способ оперативного управления каналами связи, основанный на управлении через интерфейс командной строки, преобразующий действия пользователя в группы последовательных строковых команд, принимающий и анализирующий ответные сообщения, согласно изобретению, предусматривает:The technical result of the method of operational control of communication channels is achieved by the fact that the method of operational control of communication channels, based on control through the command line interface, converting user actions into groups of sequential string commands, receiving and analyzing response messages, according to the invention, provides for:

- опрос состояния переключателей управления каналами связи;- Polling the status of communication channel control switches;

- установку связи с коммутатором или маршрутизатором по интерфейсу командной строки через предназначенный для этого физический интерфейс;- establishment of communication with the switch or router via the command line interface through the physical interface intended for this purpose;

- отправку сообщений коммутатору или маршрутизатору через интерфейс командной строки в соответствии с положением переключателя и требуемыми значениями параметров;- sending messages to the switch or router through the command line interface in accordance with the position of the switch and the required parameter values;

- формирование и отправку новых сообщений в зависимости от содержания ответных сообщений от коммутатора или маршрутизатора;- formation and sending of new messages depending on the content of response messages from the switch or router;

- проверку соответствия параметров требуемым значениям путём отправки в интерфейс командной строки команд-запросов, приёма ответных сообщений от коммутатора или маршрутизатора и анализа содержания ответных сообщений;- checking the compliance of the parameters with the required values by sending query commands to the command line interface, receiving response messages from the switch or router and analyzing the content of the response messages;

- задержку между повторами общего цикла в соответствии с требуемым интервалом опроса.- delay between repetitions of the general cycle in accordance with the required polling interval.

Технический результат достигается тем, что устройство, управляющее каналами связи посредством внешнего сетевого устройства, имеющее интерфейс взаимодействия с пользователем в виде переключателей и с возможностью программного управления через внешний порт, микропроцессор, интерфейсы ввода-вывода, согласно изобретению, включает в себя: переключатели и светодиодные индикаторы, расположенные (напишете, как они закреплены) на лицевой панели и предназначенные для взаимодействия с пользователем и связанные через сдвиговые регистры и синхронный последовательный интерфейс с центральным процессором; дискретные выходы, управляемые центральным процессором; синхронный последовательный интерфейс связи с модулями расширения для увеличения количества контролируемых каналов связи; вторичный источник питания; встроенное программное обеспечение, реализующее способ оперативного управления каналами, а так же содержит дополнительно один или более модулей расширения, предназначенных для увеличения количества управляемых каналов связи, содержащих переключатели и светодиодные индикаторы, расположенные на лицевой панели и предназначенные для взаимодействия с пользователем и связанные через сдвиговые регистры и синхронный последовательный интерфейс с микропроцессором и другими модулями расширения. The technical result is achieved by the fact that a device that controls communication channels through an external network device, having a user interaction interface in the form of switches and with the possibility of program control through an external port, a microprocessor, input-output interfaces, according to the invention, includes: switches and LED indicators located (write how they are fixed) on the front panel and designed to interact with the user and connected through shift registers and a synchronous serial interface with the central processor; discrete outputs controlled by the central processor; synchronous serial communication interface with expansion modules to increase the number of controlled communication channels; secondary power supply; built-in software that implements the method of on-line control of channels, and also contains additionally one or more expansion modules designed to increase the number of controlled communication channels, containing switches and LED indicators located on the front panel and intended for user interaction and connected through shift registers and synchronous serial interface with microprocessor and other expansion modules.

Наличие новой совокупности существенных отличительных от прототипа признаков в заявляемом изобретении позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».The presence of a new set of essential distinguishing features from the prototype in the claimed invention allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty".

Проведённый дополнительный сопоставительный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».An additional comparative analysis of patent and scientific and technical information did not reveal sources containing information about the fame of the totality of the distinctive features of the claimed invention, which indicates its compliance with the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан алгоритм способа;The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows the algorithm of the method;

На фиг.2 – блок-схема базового модуля устройства;Figure 2 is a block diagram of the basic module of the device;

На фиг.3 – пример фрагмента схемы блока переключателей;Figure 3 - an example of a fragment of the circuit block of switches;

На фиг.4 - блок-схема модуля расширения и электрическая схема соединения базового модуля и модулей расширения;Figure 4 is a block diagram of the expansion module and the wiring diagram for connecting the base module and expansion modules;

На фиг.5 - базовый модуль, вид спередиFigure 5 - base module, front view

Алгоритм представляет собой циклически повторяемый набор действий. В начале каждого повторения цикла происходит считывание состояния переключателей, которыми пользователь задаёт требуемое состояние каналов связи. В действительности, функция считывания предусматривает не однократное измерение логического уровня, а повторение данного измерения несколько раз с заданной паузой и усреднения результата с целью защиты от ложного срабатывания из-за дребезга контактов или электромагнитных помех. Результаты считывания сравниваются с состоянием переключателей, считанным в предыдущую итерацию цикла. В случае если состояние переключателей изменилось, в коммутатор или маршрутизатор через его интерфейс командной строки отправляются команды и записываются параметры, соответствующие новому состоянию переключателей, состояние которых изменилось. После записи новых данных выполняется опрос состояния всех контролируемых параметров и каналов связи и сравнение их с заданными значениями. В случае если состояние переключателей осталось неизменным, опрос состояния контролируемых каналов связи и параметров происходит без отправки команд и записи новых значений. An algorithm is a cyclically repeated set of actions. At the beginning of each repetition of the cycle, the state of the switches is read, with which the user sets the required state of the communication channels. In fact, the reading function provides not for a single measurement of the logic level, but for repeating this measurement several times with a given pause and averaging the result in order to protect against false alarms due to contact bounce or electromagnetic interference. The reading results are compared with the state of the switches read in the previous iteration of the loop. If the state of the switches has changed, commands are sent to the switch or router through its command line interface and parameters are written corresponding to the new state of the switches whose state has changed. After recording new data, the state of all monitored parameters and communication channels is polled and compared with the specified values. If the state of the switches remains unchanged, the status of the monitored communication channels and parameters is polled without sending commands and writing new values.

Также, как один из вариантов реализации данного способа, возможна отправка команд и запись новых данных даже при неизменном состоянии переключателей. Это может потребоваться, например, при динамически изменяющихся параметрах, значение которых необходимо записывать в коммутатор или маршрутизатор при каждом повторении цикла. В общем случае, данный способ предусматривает гибко настраиваемый и, при необходимости, многоэтапный порядок обмена сообщениями с коммутатором или маршрутизатором через интерфейс командной строки, при этом, в качестве одного из входных параметров выступает состояние переключателей.Also, as one of the options for implementing this method, it is possible to send commands and write new data even if the state of the switches is unchanged. This may be required, for example, with dynamically changing parameters, the value of which must be written to the switch or router each time the cycle is repeated. In the general case, this method provides for a flexible and, if necessary, multi-stage message exchange with the switch or router via the command line interface, while one of the input parameters is the state of the switches.

Опрос контролируемых параметров коммутатора или маршрутизатора представляет собой отправку через интерфейс командной строки специальных команд-запросов, инициирующих со стороны коммутатора или маршрутизатора отправку ответного сообщения, содержащего какой-либо параметр или группу параметров, значения которых затем сравниваются с ожидаемыми (требуемыми) значениями.Polling the monitored parameters of a switch or router is sending special command-requests via the command line interface, initiating the sending of a response message from the side of the switch or router containing some parameter or group of parameters, the values of which are then compared with the expected (required) values.

При возникновении несоответствия между фактическими и ожидаемыми значениями параметров соответствующий канал связи считается неисправным. Такая неисправность канала связи сигнализируется световой индикацией, сообщением по какому-либо протоколу передачи данных, изменением состояния дискретных выходов и/или любым другим доступным способом. Если несоответствие между фактическими и заданными значениями параметров выявлено не было, то канал считается исправным, что также сигнализируется аналогичным образом.If there is a discrepancy between the actual and expected values of the parameters, the corresponding communication channel is considered to be faulty. Such a communication channel failure is signaled by a light indication, a message via any data transfer protocol, a change in the state of discrete outputs, and/or any other available method. If there is no discrepancy between the actual and preset values of the parameters, then the channel is considered to be in good order, which is also signaled in the same way.

Сигнализация состояния каналов, кроме наличия или отсутствия неисправности, отражает также значение контролируемого параметра или группы параметров канала связи. Управление светодиодной индикацией является настраиваемой функцией. Заданный набор данных для световой индикации, состояния дискретных выходов и передачи по выбранному протоколу – обновляется при каждом повторении цикла.Signaling the state of the channels, in addition to the presence or absence of a malfunction, also reflects the value of the monitored parameter or group of parameters of the communication channel. LED control is a configurable function. The set of data for light indication, the state of discrete outputs and transmission according to the selected protocol is updated with each repetition of the cycle.

Слишком частое повторение цикла может стать причиной чрезмерной нагрузки на вычислительные ресурсы процессора маршрутизатора и используемый интерфейс передачи данных. Для того, чтобы это избежать, в конце каждого повторения цикла имеется задержка с настраиваемой продолжительностью. Looping too often can cause an excessive load on the computing resources of the router's processor and the data interface used. To avoid this, there is a delay at the end of each iteration of the loop with an adjustable duration.

Также, с целью оптимизации управления каналами связи, обработка определённых каналов может происходить не каждый раз, а с пропусками заданного числа повторений цикла. Таким образом, некоторое количество подобных циклов, у каждого из которых есть определённый набор контролируемых параметров, может входить в более крупный цикл и выполняться поочерёдно.Also, in order to optimize the control of communication channels, the processing of certain channels can occur not every time, but with skips of a given number of cycle repetitions. Thus, a number of such cycles, each of which has a certain set of controlled parameters, can be included in a larger cycle and executed in turn.

Устройство управления каналами связи состоит из одного базового модуля и, при необходимости увеличения количества контролируемых каналов связи, может включать себя нужное количество модулей расширения. The communication channel control device consists of one base module and, if it is necessary to increase the number of controlled communication channels, it can include the required number of expansion modules.

Базовый модуль содержит в себе микропроцессорный блок, блок интерфейсов ввода-вывода, блок переключателей, плату светодиодной индикации, источник питания. Блок-схема базового модуля приведена на фиг. 2. The base module contains a microprocessor unit, an I/O interface unit, a switch unit, an LED indication board, and a power supply. The block diagram of the basic module is shown in Fig. 2.

Источник питания является импульсным преобразователем напряжения, который имеет два выхода – 5 В и 3,3 В. Выход с напряжением 5 В соединён с портами ввода-вывода, переключателями, панелью светодиодной индикации. Выход 3,3 В подключён к микропроцессорному блоку. В зависимости от модификации, источник питания поддерживает входное напряжение 24, 48, 110 и/или 230 В постоянного и/или переменного тока, имеет одиночный вход, дублированный вход с диодной развязкой или дублированный вход и дублированные силовые преобразовательные цепи. По используемой топологии источник питания является понижающим, прямоходовым или обратноходовым преобразователем.The power supply is a switching voltage converter that has two outputs - 5 V and 3.3 V. The 5 V output is connected to I / O ports, switches, LED display panel. The 3.3 V output is connected to the microprocessor unit. Depending on the modification, the power supply supports input voltage of 24, 48, 110 and/or 230 V DC and/or AC, has a single input, a duplicated input with diode isolation or a duplicated input, and duplicated power converter circuits. According to the topology used, the power supply is a buck, forward or flyback converter.

Микропроцессорный блок состоит из микропроцессора, системной памяти, ПЗУ и интерфейсов связи и вспомогательных элементов, таких как тактовый генератор, контроллер питания и так далее, в зависимости от используемого микропроцессора. В случае использования микроконтроллера или системы на кристалле (SoC), часть этих элементов интегрирована в одну микросхему с процессорным ядром. ПЗУ содержит программное обеспечение, в состав которого входят функции обмена данными через внешние интерфейсы, опроса переключателей, управления светодиодной индикацией и дискретными выходами, а также обработки данных в соответствии с пользовательскими настройками.The microprocessor unit consists of a microprocessor, system memory, ROM and communication interfaces and auxiliary elements such as a clock generator, a power controller, and so on, depending on the microprocessor used. In the case of using a microcontroller or system on a chip (SoC), some of these elements are integrated into one chip with a processor core. The ROM contains software that includes the functions of data exchange via external interfaces, interrogation of switches, control of LED indication and discrete outputs, as well as data processing in accordance with user settings.

Переключатели управления каналами связи, находящиеся с лицевой стороны устройства, подключены к питанию 5 В и сдвиговым регистрам с подтягивающими резисторами. Каждый переключатель имеет избыточное количество контактов для контроля достоверности его положений. Сдвиговые регистры представляют собой интегральные схемы с параллельным входом и последовательным выходом, например, 74HC165. К параллельному входу подключены контакты переключателей, к последовательному выходу – линии последовательного синхронного интерфейса передачи данных микропроцессорного блока. На фиг. 3 приведён пример фрагмента схемы для четырёх двухпозиционных переключателей. Переключатели SW1..SW4 общим контактом подключены к питанию 5 В, а нормально замкнутым и нормально разомкнутым контактами – к входам сдвигового регистра DD1. Подтягивающие резисторы R1..R8 подключены между параллельными входами сдвигового регистра и «землёй» схемы. Несколько таких фрагментов схемы соединены между собой таким образом, чтобы выход данных Q одного сдвигового регистра соединялся с последовательным входом DS следующего сдвигового регистра, при этом выход данных последнего в этой цепочке сдвигового регистра подключается к входу последовательного синхронного интерфейса микропроцессорного блока. Входы CE и CP подключаются к выходам разрешения (chip select) и тактового сигнала (clock) последовательного синхронного интерфейса микропроцессорного блока соответственно. В случае если используется большое количество (6 и более) сдвиговых регистров, сигналы clock и chip select включаются через цифровые буферы (повторители) для снижения токовой нагрузки на выход и обеспечения целостности сигнала.The communication channel control switches, located on the front side of the device, are connected to a 5 V supply and shift registers with pull-up resistors. Each switch has a redundant number of contacts to control the validity of its positions. Shift registers are integrated circuits with parallel input and serial output, such as the 74HC165. The switch contacts are connected to the parallel input, and the lines of the serial synchronous data transmission interface of the microprocessor unit are connected to the serial output. In FIG. 3 shows an example of a circuit fragment for four two-position switches. Switches SW1..SW4 are connected by a common contact to a 5 V supply, and by normally closed and normally open contacts to the inputs of the shift register DD1. Pull-up resistors R1..R8 are connected between the parallel inputs of the shift register and the circuit ground. Several such circuit fragments are interconnected in such a way that the data output Q of one shift register is connected to the serial input DS of the next shift register, while the data output of the last shift register in this chain is connected to the input of the serial synchronous interface of the microprocessor unit. The CE and CP inputs are connected to the enable (chip select) and clock signal (clock) outputs of the serial synchronous interface of the microprocessor unit, respectively. If a large number (6 or more) of shift registers are used, the clock and chip select signals are enabled through digital buffers (repeaters) to reduce the current load on the output and ensure signal integrity.

Панель светодиодной индикации содержит в себе светодиоды и сдвиговые регистры. Сдвиговые регистры с последовательным входом и параллельным выходом (например, SN54HC16) соединены между собой и с последовательным синхронным интерфейсом микропроцессорного блока аналогичным образом, а к выходам через токоограничивающие выходы подключены светодиоды. Также, в качестве одного из вариантов исполнения, могут использоваться светодиоды со встроенным сдвиговым регистром с последовательным асинхронным интерфейсом и ШИМ-контроллером, такие как WS1812B.The LED display panel contains LEDs and shift registers. Shift registers with serial input and parallel output (for example, SN54HC16) are connected to each other and to the serial synchronous interface of the microprocessor unit in a similar way, and LEDs are connected to the outputs through current-limiting outputs. Also, as one of the options, LEDs with an integrated shift register with a serial asynchronous interface and a PWM controller, such as WS1812B, can be used.

Схемотехническая реализация портов ввода-вывода сильно зависит от исполнения микропроцессорного блока. Интерфейсы, встроенные в микропроцессор или SoC практически не требуют наличие внешних компонентов схемы. Для других – требуется некоторое количество внешних компонентов. Также, в случае необходимости, могут использоваться дополнительные элементы для гальванической изоляции – микросхемы гальванической развязки, оптроны, изолированные преобразователи напряжения и т.п.The circuit implementation of the input-output ports is highly dependent on the design of the microprocessor unit. Interfaces built into a microprocessor or SoC require little to no external circuitry components. Others require a number of external components. Also, if necessary, additional elements for galvanic isolation can be used - galvanic isolation microcircuits, optocouplers, isolated voltage converters, etc.

В случае необходимости увеличения количества управляемых каналов связи, к базовому модулю устройства подключается один или более внешних модулей расширения, каждый из которых содержит в себе дополнительный набор переключателей и панель светодиодной индикации. Такие модули соединяются с базовым модулем кабелем. Блок-схема модуля расширения и электрическая схема соединения базового модуля и модулей расширения показаны на фиг.4.If it is necessary to increase the number of controlled communication channels, one or more external expansion modules are connected to the base module of the device, each of which contains an additional set of switches and an LED display panel. Such modules are connected to the base module by a cable. The block diagram of the expansion module and the wiring diagram for connecting the base module and expansion modules are shown in Fig.4.

Конструктивно базовый модуль выполнен в корпусе для монтажа в стандартную 19-дюймовую телекоммуникационную стойку. Внешний вид с лицевой стороны показан на фиг. 5, где изображены светодиодные индикаторы состояния устройства 1 (8 шт.), светодиодные индикаторы состояния каналов связи 2 (16 шт.), переключатели 3 (16 шт.), крепёжные отверстия для установки в телекоммуникационную стойку 4, светодиодные индикаторы обмена данными по каналам связи 5 (16 шт.). С задней стороны базовый модуль имеет разъёмы питания, интерфейсов связи и дискретных выходов.Structurally, the basic module is made in a housing for mounting in a standard 19-inch telecommunications rack. The front side view is shown in Fig. 5, which shows the device status LEDs 1 (8 pcs.), Link status LEDs 2 (16 pcs.), Switches 3 (16 pcs.), Mounting holes for installation in a telecommunications rack 4, Channel communication LEDs connections 5 (16 pcs.). On the rear side, the base module has connectors for power supply, communication interfaces and discrete outputs.

Модуль расширения, также, как и базовый модуль, выполняется в корпусе, предназначенном для монтажа в стандартную 19-дюймовую телекоммуникационную стойку, но, в отличие от базового модуля, не имеет индикаторов состояния устройства, а на задней стороне имеет только два разъёма интерфейса связи с базовым модулем и другими модулями расширения.The expansion module, like the base module, is made in a housing designed for installation in a standard 19-inch telecommunications rack, but, unlike the base module, it does not have device status indicators, and on the rear side it has only two connectors for a communication interface with base module and other expansion modules.

Настоящее изобретение применимо во всех отраслях, использующих компьютерные сети. В результате научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проведённых авторами настоящего изобретения, выявлено, что описанный способ и устройство, реализующее этот способ, может с успехом применяться, например, в электроэнергетике для оперативного ввода-вывода управляющих воздействий в системах противоаварийной автоматики, что в значительной мере упрощает и повышает безопасность предстоящих ремонтных работ и ускоряет ввод оборудования в работу после завершения ремонтных работ, при этом минимизируя количество действий персонала и вероятность совершения ошибки. Данное изобретение может применяться в целях обеспечения информационной безопасности, позволяя оперативно и гибко управлять доступом определённых лиц или групп лиц к определённым данным. В целом, область применения настоящего изобретения ограничивается только областью применения сетей пакетной передачи данных, так, как задача оперативного управления каналами связи может возникнуть в различных отраслях и сферах деятельности.The present invention is applicable to all industries using computer networks. As a result of research and development work carried out by the authors of the present invention, it was found that the described method and a device that implements this method can be successfully used, for example, in the electric power industry for the operational input-output of control actions in emergency automation systems, which greatly simplifies and increases the safety of upcoming repairs and speeds up the commissioning of equipment after the completion of repairs, while minimizing the number of personnel actions and the likelihood of errors. This invention can be used to ensure information security, allowing you to quickly and flexibly manage the access of certain individuals or groups of individuals to certain data. In general, the scope of the present invention is limited only to the scope of packet data networks, since the task of operational management of communication channels may arise in various industries and fields of activity.

Claims (9)

1. Способ оперативного управления каналами связи, основанный на управлении через интерфейс командной строки, преобразующий действия пользователя в группы последовательных строковых команд, принимающий и анализирующий ответные сообщения, отличающийся тем, что он включает в себя:1. A method for operational management of communication channels, based on control via a command line interface, converting user actions into groups of sequential string commands, receiving and analyzing response messages, characterized in that it includes: - опрос состояния переключателей управления каналами связи;- Polling the status of communication channel control switches; - установку связи с коммутатором или маршрутизатором по интерфейсу командной строки через предназначенный для этого физический интерфейс;- establishment of communication with the switch or router via the command line interface through the physical interface intended for this purpose; - отправку сообщений коммутатору или маршрутизатору через интерфейс командной строки в соответствии с положением переключателя и требуемыми значениями параметров;- sending messages to the switch or router through the command line interface in accordance with the position of the switch and the required parameter values; - формирование и отправку новых сообщений в зависимости от содержания ответных сообщений от коммутатора или маршрутизатора;- formation and sending of new messages depending on the content of response messages from the switch or router; - проверку соответствия параметров требуемым значениям путём отправки в интерфейс командной строки команд-запросов, приёма ответных сообщений от коммутатора или маршрутизатора и анализа содержания ответных сообщений;- checking the compliance of the parameters with the required values by sending query commands to the command line interface, receiving response messages from the switch or router and analyzing the content of the response messages; - задержку между повторами общего цикла в соответствии с заданным интервалом отправки и приёма сообщений через интерфейс командной строки и опроса состояния переключателей управления каналами связи.- the delay between repetitions of the general cycle in accordance with the specified interval for sending and receiving messages through the command line interface and polling the state of the communication channel control switches. 2. Устройство, управляющее каналами связи посредством внешнего сетевого устройства, имеющее интерфейс взаимодействия с пользователем в виде переключателей и с возможностью программного управления через внешний порт, микропроцессор, интерфейсы ввода-вывода, отличающееся тем, что включает в себя: переключатели и светодиодные индикаторы, установленные на плату лицевой панели и предназначенные для взаимодействия с пользователем, и связанные через сдвиговые регистры и синхронный последовательный интерфейс с центральным процессором; дискретные выходы, управляемые центральным процессором; синхронный последовательный интерфейс связи с модулями расширения для увеличения количества контролируемых каналов связи; вторичный источник питания; встроенное программное обеспечение, реализующее функционал согласно п. 1.2. A device that manages communication channels through an external network device, having a user interaction interface in the form of switches and with the ability to program control through an external port, a microprocessor, input-output interfaces, characterized in that it includes: switches and LED indicators installed on the front panel board and intended for interaction with the user, and connected through shift registers and a synchronous serial interface with the central processor; discrete outputs controlled by the central processor; synchronous serial communication interface with expansion modules to increase the number of controlled communication channels; secondary power supply; embedded software that implements the functionality in accordance with clause 1. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит один или более модулей расширения, содержащих переключатели и светодиодные индикаторы, установленные на лицевой панели и связанные через сдвиговые регистры и синхронный последовательный интерфейс с микропроцессором и другими модулями расширения.3. The device according to claim 2, characterized in that it additionally contains one or more expansion modules containing switches and LED indicators installed on the front panel and connected via shift registers and a synchronous serial interface with a microprocessor and other expansion modules.
RU2021139855A 2021-12-30 Method and apparatus for operational control of communication channels RU2784713C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784713C1 true RU2784713C1 (en) 2022-11-29

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020019844A1 (en) * 2000-07-06 2002-02-14 Kurowski Scott J. Method and system for network-distributed computing
US20020065941A1 (en) * 2000-10-02 2002-05-30 Kaan Keith G. System, method and computer program product for a universal communication connector
US20080259805A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 John Andrew Canger Method and apparatus for managing networks across multiple domains
RU2357289C2 (en) * 2004-01-16 2009-05-27 Майкрософт Корпорейшн Remote system administration using command line environment
RU2578697C2 (en) * 2013-07-31 2016-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "НОВОТЕКС" HARDWARE-SOFTWARE SWITCHING SYSTEM "Lan Lzoe"
RU2721359C1 (en) * 2017-01-18 2020-05-19 Гуандун Оппо Мобайл Телекоммьюникейшнз Корп., Лтд. Method of transmitting downlink control information, terminal and network device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020019844A1 (en) * 2000-07-06 2002-02-14 Kurowski Scott J. Method and system for network-distributed computing
US20020065941A1 (en) * 2000-10-02 2002-05-30 Kaan Keith G. System, method and computer program product for a universal communication connector
RU2357289C2 (en) * 2004-01-16 2009-05-27 Майкрософт Корпорейшн Remote system administration using command line environment
US20080259805A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 John Andrew Canger Method and apparatus for managing networks across multiple domains
RU2578697C2 (en) * 2013-07-31 2016-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "НОВОТЕКС" HARDWARE-SOFTWARE SWITCHING SYSTEM "Lan Lzoe"
RU2721359C1 (en) * 2017-01-18 2020-05-19 Гуандун Оппо Мобайл Телекоммьюникейшнз Корп., Лтд. Method of transmitting downlink control information, terminal and network device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6360277B1 (en) Addressable intelligent relay
US20030137934A1 (en) System and method for providing management of fabric links for a network element
SG194018A1 (en) Network transpose box and switch operation based on backplane ethernet
CN107870584B (en) Service board input power supply working state detection method and machine frame type equipment
CN104518866A (en) QKD (quantum key distribution) terminal and system
JPS6333945A (en) Local area data distribution system
CN103428114A (en) ATCA (advanced telecom computing architecture) 10-gigabit switching board and system
US20110145630A1 (en) Redundant, fault-tolerant management fabric for multipartition servers
CN104899170A (en) Distributed intelligent platform management bus (IPMB) connection method and ATCA (Advanced Telecom Computing Architecture) machine frame
CN101488101A (en) CPCI redundancy stand-by system
RU2536370C2 (en) Network and expansion unit and network operation method
RU2784713C1 (en) Method and apparatus for operational control of communication channels
CN113014451B (en) System and method for testing redundancy reliability of dual-core local area network
WO2015154588A1 (en) Serial port information transmission method, single board device and common single board
WO2011066876A1 (en) Data center management unit with protection against network isolation
US6861943B2 (en) System and method for network element equipment status monitoring
CN203466829U (en) Quantum key distribution terminal and system
JPS61219247A (en) Local area network unit
CN210518371U (en) Network topology positioning device of transformer substation
EP0594198B1 (en) Crossbar switch for synthesizing multiple backplane interconnect topologies in communications system
US7164684B2 (en) Ethernet node having hub, switch and/or repeater characteristics
CN104135411A (en) Device and method of implementing multi-node communication based on RS232 interface
RU2463651C2 (en) Network and method for series ethernet connection
CN216795016U (en) Safety monitoring device suitable for industrial control network
KR100822346B1 (en) Virtual lan module board, switch system including the same, and method of initial setting the same