RU211882U1 - NETWORK COMPUTING DEVICE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электроники, а именно к области компактных устройств в составе аппаратных вычислительных сетей и предназначенных для использования в составе доверенных аппаратных вычислительных платформ критической информационной инфраструктуры в промышленности и телекоммуникации. Технический результат заявляемой полезной модели состоит в том, что заявляемое компактное сетевое вычислительное устройство предоставляет расширенный набор интерфейсов и функционала. Сетевое вычислительное устройство состоит из корпуса, печатной платы с компонентами и источника питания, при этом печатная плата оснащена восьмиядерным процессором с архитектурой АРМ вычислительной производительностью не менее 45 GFLOPS и универсальным портом Ethernet, при этом универсальный порт Ethernet включает сетевой адаптер, объединенное посадочное место разъемов RJ-45 и SFP, и гибко конфигурируемую сеть соединений между сетевым адаптером и разъемами. На корпусе выполнено не менее одного отверстия для крепления не менее одной антенны Wi-Fi. Корпус имеет элементы крепления к плоским поверхностям. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

The utility model relates to the field of electronics, namely to the field of compact devices as part of hardware computing networks and intended for use as part of trusted hardware computing platforms of critical information infrastructure in industry and telecommunications. The technical result of the claimed utility model is that the claimed compact network computing device provides an extended set of interfaces and functionality. The network computing device consists of a case, a printed circuit board with components and a power supply, while the printed circuit board is equipped with an eight-core processor with an APM architecture with a computing performance of at least 45 GFLOPS and a universal Ethernet port, while the universal Ethernet port includes a network adapter, an integrated footprint of RJ connectors -45 and SFP, and a highly configurable network of connections between the network adapter and connectors. At least one hole is made on the case for mounting at least one Wi-Fi antenna. The case has fastening elements to flat surfaces. 3 w.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области электроники, а именно к области компактных устройств в составе аппаратных вычислительных сетей и предназначенных для использования в составе доверенных аппаратных вычислительных платформ критической информационной инфраструктуры в промышленности и телекоммуникации.The utility model relates to the field of electronics, namely to the field of compact devices as part of hardware computing networks and intended for use as part of trusted hardware computing platforms of critical information infrastructure in industry and telecommunications.

Известна полезная модель «Плата интерфейса» (патент № CN 206686448 U, приоритет 09.05.2017), предназначенная для решения проблемы экономии материальных ресурсов путем выбора одного из двух внешних интерфейсов Ethernet (RJ-45) или USB2.0 на «плате интерфейса». Полезная модель предоставляет пользователю возможность выбрать, какой разъем монтировать на конкретную плату в зависимости от решаемой с помощью сети задачи, а именно, разъем для интерфейса USB 2.0 или Ethernet (RJ-45). Таким образом, возникает экономия за счет того, что не нужно трассировать 2 платы: одну под интерфейс USB 2.0, а другую под интерфейс RJ-45.Known utility model "Interface Board" (patent No. CN 206686448 U, priority 05/09/2017), designed to solve the problem of saving material resources by choosing one of two external interfaces Ethernet (RJ-45) or USB2.0 on the "interface board". The utility model allows the user to choose which connector to mount on a particular board, depending on the task being solved using the network, namely, a connector for a USB 2.0 or Ethernet (RJ-45) interface. Thus, there is a saving due to the fact that there is no need to route 2 boards: one for the USB 2.0 interface, and the other for the RJ-45 interface.

Недостатком данного решения является то, что устройство по патенту № CN 206686448 U не позволяет применять один и тот же разъем для разных интерфейсов.The disadvantage of this solution is that the device according to patent No. CN 206686448 U does not allow the use of the same connector for different interfaces.

Ближайшим техническим решением к заявляемому является полезная модель «Сетевой сервер с модульным коммутационным устройством» (патент № CN 203689292 U, приоритет 28.01.2014). В данном решении предлагается модульная система, состоящая из несущей платы, на которой располагаются основные вычислительные компоненты, память, питание. В несущую плату предполагается устанавливать различные периферийные модули, на которых располагаются сетевые адаптеры и разъемы. Модули могут содержать разное количество сетевых адаптеров, портов, а также разный набор сетевых разъемов. Периферийные модули объединены единым конструктивом (габаритными размерами, посадочными размерами), а также расположением и типом разъема связи с несущей платой.The closest technical solution to the claimed one is the utility model "Network server with a modular switching device" (patent No. CN 203689292 U, priority 01/28/2014). This solution proposes a modular system consisting of a carrier board on which the main computing components, memory, and power are located. It is supposed to install various peripheral modules on the carrier board, on which network adapters and connectors are located. Modules can contain a different number of network adapters, ports, and a different set of network connectors. Peripheral modules are united by a single construct (overall dimensions, mounting dimensions), as well as the location and type of connector for communication with the carrier board.

Преимуществом данного решения является возможность организации различного количества портов Ethernet и различного типа разъемов подключения к Ethernet с использованием набора модулей и одной несущей платы. При этом не требуется для каждого варианта конфигурации разрабатывать свою несущую плату или делать набор несущих плат под каждый вариант конфигурации.The advantage of this solution is the ability to organize a different number of Ethernet ports and different types of Ethernet connectors using a set of modules and one carrier board. At the same time, it is not required to develop its own carrier board for each configuration option or to make a set of carrier boards for each configuration option.

Недостатком устройства по патенту № CN 203689292 U является необходимость разработки набора модулей с различным набором портов Ethernet. При этом каждый модуль отвечает только за конкретную конфигурацию, а их может быть очень много. Например, если мы имеем произвольную конфигурацию из 6 портов Ethernet с применением двух типов разъемов, то количество комбинаций составит 2 в степени 6, то есть 64 конфигурации. Значит для использования данного решения необходимо разработать и изготовить 64 типа модулей. При увеличении количества портов номенклатура модулей увеличивается в геометрической прогрессии.The disadvantage of the device according to patent No. CN 203689292 U is the need to develop a set of modules with a different set of Ethernet ports. In addition, each module is responsible only for a specific configuration, and there can be a lot of them. For example, if we have an arbitrary configuration of 6 Ethernet ports using two types of connectors, then the number of combinations will be 2 to the power of 6, that is, 64 configurations. So, to use this solution, it is necessary to develop and manufacture 64 types of modules. With an increase in the number of ports, the range of modules increases exponentially.

Для подключения к оптоволоконным линиям связи Ethernet (1GbE) требуется вместо разъема RJ-45 использовать разъем SFP, причем потребность в количестве разъемов того или иного типа может меняться в зависимости от задачи, что может обеспечить не каждое устройство. Например, в представленном на рынке компактном настольном сетевом устройстве banner NCA-1011 (https://www.lannerinc.com/products/network-appliances/x86-desktop-network-appliances/nca-1011) установлены разъемы RJ-45, но нет ни одного разъема SFP, что делает невозможным применение данного устройства в задачах, требующих подключения к одной или нескольким оптоволоконным линиям.To connect to Ethernet (1GbE) fiber-optic communication lines, it is required to use an SFP connector instead of an RJ-45 connector, and the need for the number of connectors of one type or another may vary depending on the task, which may not be provided by every device. For example, the banner NCA-1011 compact desktop network device on the market (https://www.lannerinc.com/products/network-appliances/x86-desktop-network-appliances/nca-1011) has RJ-45 connectors, but there is no SFP connector, which makes it impossible to use this device in tasks that require connection to one or more fiber optic lines.

Существуют сетевые устройства с конфигурацией портов: 1 или 2 SFP и 4 RJ-45, например, ELTEX ESR-10 (https://eltexcm.ru/catalog/servisnye-marshrutizatory/esr-10-servisniy-marshrutizator.html).There are network devices with port configuration: 1 or 2 SFP and 4 RJ-45, for example, ELTEX ESR-10 (https://eltexcm.ru/catalog/servisnye-marshrutizatory/esr-10-servisniy-marshrutizator.html).

Таким образом, известные устройства того же назначения содержат в своем составе фиксированное количество портов, предназначенных для конкретных видов подключения внешних устройств. Это ограничивает возможности применения данных устройств в составе информационных сетей и повышает затраты на создание информационной инфраструктуры промышленных предприятий.Thus, well-known devices of the same purpose contain a fixed number of ports designed for specific types of connection of external devices. This limits the possibility of using these devices as part of information networks and increases the cost of creating the information infrastructure of industrial enterprises.

Решаемая задача заключается в создании сетевого вычислительного устройства, имеющего восьмиядерный процессор с архитектурой ARM вычислительной производительностью не менее 45 GFLOPS. Устройство должно обеспечивать возможность конфигурирования сетевой аппаратной платформы в части разъемов RJ-45 и SFP без замены электронной платы (материнской платы) и без применения большого набора модулей расширения.The problem to be solved is to create a network computing device with an eight-core processor with ARM architecture with a computing performance of at least 45 GFLOPS. The device must provide the ability to configure the network hardware platform in terms of RJ-45 and SFP connectors without replacing the electronic board (motherboard) and without using a large set of expansion modules.

Технический результат заявляемой полезной модели состоит в том, что заявляемое компактное сетевое вычислительное устройство предоставляет расширенный набор интерфейсов и функционала при снижении затрат на создание аппаратных сетей и оптимизации инвестиционных рисков при их внедрении.The technical result of the claimed utility model is that the claimed compact network computing device provides an extended set of interfaces and functionality while reducing the cost of creating hardware networks and optimizing investment risks during their implementation.

Сетевое вычислительное устройство состоит из корпуса, печатной платы с компонентами (материнской платы), модулей ОЗУ, устройства хранения информации (накопителя), источника питания. Устройство оснащено 8 ядерным процессором с архитектурой ARM вычислительной производительностью не менее 45 GFLOPS.A network computing device consists of a case, a printed circuit board with components (motherboard), RAM modules, an information storage device (drive), and a power source. The device is equipped with an 8-core processor with ARM architecture with a computing performance of at least 45 GFLOPS.

Печатная плата оснащена по крайней мере одним посадочным местом, позволяющим в качестве порта Ethernet использовать как разъем RJ-45, так и разъем SFP за счет применения универсального посадочного места, представляющего из себя схемотехническое и топологическое решение, объединяющее необходимые для использования разъемов RJ-45 и SFP сетевые контактные совместимые адаптеры, монтируемые в одно и то же посадочное место, объединенные посадочные места разъемов RJ-45 и SFP, также гибко конфигурируемую сеть соединений между сетевым адаптером и разъемами.The printed circuit board is equipped with at least one seat that allows using both an RJ-45 connector and an SFP connector as an Ethernet port through the use of a universal seat, which is a circuitry and topological solution that combines the RJ-45 connectors necessary for use and SFP network contact compatible adapters mounted in the same footprint, combined RJ-45 and SFP connector footprints, and a flexibly configurable network of connections between the network adapter and connectors.

Все разъемы интерфейсов располагаются с лицевой стороны корпуса LAN (RJ-45 и/или SFP), USB 3.0, USB 2.0, консольный порт, HDMI, кнопка питания, кнопка сброса. Разъем питания располагается с противоположной стороны корпуса относительно лицевой.All interface connectors are located on the front side of the case LAN (RJ-45 and/or SFP), USB 3.0, USB 2.0, console port, HDMI, power button, reset button. The power connector is located on the opposite side of the case relative to the front.

На корпусе предусмотрено не менее одного отверстия для крепления не менее одной антенны WiFi или GSM. Корпус позволяет реализовать как активное (вентиляторное), так и пассивное (без движущихся элементов) охлаждение через вентилляционные отверстия. Допускаются дополнительные вентиляционные отверстия в корпусе для обеспечения конвекции, а также радиаторы. Крепление коруса к плоским поверхностям реализовано при помощи резьбовых элементов и отверстий, с помощью которых корпус может быть установлен на стол или в стойку стандарта 19". При этом корпус и лицевые панели корпуса выполнены из алюминия или иного металла методом лазерной резки, что обеспечивает экономичность изготовления корпуса с заданной конфигурацией портов Ethernet.At least one hole is provided on the case for attaching at least one WiFi or GSM antenna. The case allows you to implement both active (fan) and passive (no moving parts) cooling through the vents. Additional vents in the case to provide convection, as well as radiators, are allowed. The enclosure is attached to flat surfaces using threaded elements and holes, with which the case can be installed on a table or in a 19" rack. At the same time, the case and the front panels of the case are made of aluminum or other metal by laser cutting, which ensures cost-effective manufacturing chassis with pre-configured Ethernet ports.

Заявляемое сетевое вычислительное устройство имеет как минимум одну печатную плату (материнскую плату), содержащую: 8-ядерный центральный процессор БАЙКАЛ ВЕ-М1000, разъемы для подключения модулей ОЗУ (DDR), разъемы для подключения накопителей (SSD, HDD), разъемы USB, разъем HDMI, разъемы питания. Печатная плата сетевого вычислительного устройства имеет как минимум одно универсальное посадочное место для разъемов RJ-45 и SFP для соединения с внешними устройствами сети.The claimed network computing device has at least one printed circuit board (motherboard) containing: 8-core central processor BAIKAL BE-M1000, connectors for connecting RAM modules (DDR), HDMI, power connectors. The printed circuit board of the network computing device has at least one universal slot for RJ-45 and SFP connectors for connection with external network devices.

Для соединения с внешними устройствами сети заявляемое устройство может иметь 6 универсальных портов Ethernet (RJ-45 и/или SFP), позволяющих использовать как порт RJ-45, так и порт SFP с использованием одной и той же печатной платы без изменения ее топологии, например: шесть разъемов RJ-45, или пять разъемов RJ-45 и один разъем SFP, или четыре разъема RJ-45 и два разъема SFP, или три разъема RJ-45, и три разъема SFP, или два разъема RJ-45, и четыре разъема SFP, или один разъем RJ-45, и пять разъемов SFP или шесть разъемов SFP.To connect to external network devices, the claimed device can have 6 universal Ethernet ports (RJ-45 and / or SFP), allowing you to use both an RJ-45 port and an SFP port using the same printed circuit board without changing its topology, for example : six RJ-45 connectors, or five RJ-45 connectors and one SFP connector, or four RJ-45 connectors and two SFP connectors, or three RJ-45 connectors and three SFP connectors, or two RJ-45 connectors, and four SFP connector, or one RJ-45 connector, and five SFP connectors or six SFP connectors.

Схемотехническое и конструктивное решение универсального посадочного места RJ-45/SFP позволяет на печатной плате в качестве порта Ethernet использовать как разъем RJ-45, так и разъем SFP, что дает возможность гибко конфигурировать порты сетевого вычислительного устройства, определяя количество портов RJ-45 и SFP в зависимости от задачи с использованием одной и той же печатной платы без изменения ее топологии. Решение представлено в виде схемы с использованием специальных контактно-совместимых адаптеров Ethernet, один из которых предназначен для работы с разъемом RJ-45, а другой - для работы с SFP, при этом для подключения адаптеров к разъемам RJ-45 или SFP используется гибко-конфигурируемая схема, позволяющая путем монтирования части пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей) подключаться либо к одному типу разъема, либо к другому. Для подключения к разъему SFP монтируется один тип адаптера и относящаяся к нему часть компонентов, для подключения к разъему RJ-45 монтируется второй тип адаптера и относящаяся к нему часть компонентов.The circuitry and design solution of the RJ-45/SFP universal seat allows using both the RJ-45 connector and the SFP connector on the printed circuit board as an Ethernet port, which makes it possible to flexibly configure the ports of the network computing device by determining the number of RJ-45 and SFP ports depending on the task using the same printed circuit board without changing its topology. The solution is presented in the form of a diagram using special contact-compatible Ethernet adapters, one of which is designed to work with an RJ-45 connector, and the other for working with SFP, while connecting adapters to RJ-45 or SFP connectors using a flexibly configurable a circuit that allows, by mounting part of the passive components (resistors, capacitors, inductances), to be connected either to one type of connector or to another. To connect to the SFP connector, one type of adapter and the part of the components related to it are mounted; to connect to the RJ-45 connector, the second type of adapter and the part of the components related to it are mounted.

Устройство может быть оборудовано разъемом питания с защитой от выдергивания провода.The device can be equipped with a pull-proof power connector.

Устройство позволяет реализовывать высокопроизводительные решения, которые можно использовать под конкретные задачи или расширить функционал сетевого вычислительного устройства под определенную индивидуальную задачу. Заявленное устройство подходит для использования в ограниченном пространстве за счет своего компактного форм-фактора и возможности использования пассивной системы охлаждения, а также за счет конструктивной возможности гибко конфигурировать сетевую аппаратную платформу в части подключения внешних устройств через порты RJ-45 и SFP.The device allows you to implement high-performance solutions that can be used for specific tasks or expand the functionality of a network computing device for a specific individual task. The claimed device is suitable for use in confined spaces due to its compact form factor and the possibility of using a passive cooling system, as well as due to the constructive ability to flexibly configure the network hardware platform in terms of connecting external devices via RJ-45 and SFP ports.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид сетевого вычислительного устройства с конфигурацией сетевых разъемов 6xRJ-45 + 0xSFP. Верхняя крышка корпуса снята.In FIG. 1 shows a general view of a network computing device with a configuration of network connectors 6xRJ-45 + 0xSFP. The top case cover has been removed.

На фиг. 2 представлен изометрический вид 3D-модели материнской платы, содержащей шесть универсальных посадочных мест RJ-45/SFP.In FIG. Figure 2 is an isometric view of a 3D motherboard model containing six universal RJ-45/SFP footprints.

На фиг. 3 представлен чертеж одного универсального посадочного места при использовании разъема SFP и при использовании разъема RJ-45.In FIG. Figure 3 is a drawing of one universal footprint when using an SFP connector and when using an RJ-45 connector.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема одного канала Ethernet при использовании разъема RJ-45. Символом *) обозначены компоненты, которые не монтируются для данного варианта.In FIG. Figure 4 shows a schematic diagram of a single Ethernet link using an RJ-45 connector. The symbol *) indicates components that are not mounted for this variant.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема одного канала Ethernet при использовании разъема SFP. Символом *) обозначены компоненты, которые не монтируются для данного варианта.In FIG. Figure 5 is a schematic diagram of a single Ethernet link using an SFP connector. The symbol *) indicates components that are not mounted for this variant.

Сетевое вычислительное устройство содержит корпус (1), печатную плату с компонентами (материнскую плату) (2) и источник питания ~220В-12В (3). Корпус (1) имеет плоскую форму и габариты не более 490 × 250 × 44 мм. Корпус (I) имеет отверстия (19) для крепления к плоским поверхностям, в том числе к кронштейнам стойки 19" при помощи резьбовых элементов крепления (винтов). Корпус позволяет реализовать как активное (вентиляторное), так и пассивное (без движущихся элементов) охлаждение через вентилляционные отверстия. Допускаются дополнительные вентиляционные отверстия в корпусе для обеспечения конвекции, а также радиаторы.The network computing device contains a housing (1), a printed circuit board with components (motherboard) (2) and a ~220V-12V power supply (3). The body (1) has a flat shape and dimensions of no more than 490 × 250 × 44 mm. The housing (I) has holes (19) for fastening to flat surfaces, including 19" rack brackets using threaded fasteners (screws). The housing allows for both active (fan) and passive (without moving elements) cooling through the vents Additional vents in the case to provide convection, as well as heatsinks, are allowed.

Разъемы интерфейсов Ethernet RJ-45 (4) и SFP (5), USB 2.0 (6), USB 3.0 (7), HDMI (8), консольного порта (9), а также кнопка питания (10) и кнопка сброса (II) располагаются с лицевой стороны корпуса, а разъем питания (12) - с противоположной стороны.Ethernet interface connectors RJ-45 (4) and SFP (5), USB 2.0 (6), USB 3.0 (7), HDMI (8), console port (9), as well as power button (10) and reset button (II ) are located on the front side of the case, and the power connector (12) is located on the opposite side.

Печатная плата имеет следующие компоненты: 8-ядерный процессор Байкал ВЕ-М1000 (13) с производительностью не менее 45 GFLOPS, разъемы модулей ОЗУ (DDR) (14), разъемы подключения запоминающих устройств (накопителей SSD m.2 и HDD SATA) (15).The printed circuit board has the following components: 8-core Baikal BE-M1000 processor (13) with a performance of at least 45 GFLOPS, RAM module connectors (DDR) (14), connectors for connecting storage devices (SSD m.2 and HDD SATA) (15 ).

Изделие имеет шесть сетевых интерфейсов Ethernet 1G/100M, выполненных с возможностью использования разъемов RJ-45 либо SFP на одном и том же месте без изменения конструкции материнской платы.The product has six Ethernet 1G/100M network interfaces, designed to use RJ-45 or SFP connectors in the same place without changing the design of the motherboard.

Для решения задачи полезной модели были выбраны специальные адаптеры Ethernet, которые можно монтировать на универсальное посадочное место, при этом адаптер Intel WGI210AT (16) может работать с разъемом RJ-45, a Intel WGI210IS (17) предназначен для работы с SFP, при этом для подключения адаптеров к разъемам RJ-45 или SFP используется гибко-конфигурируемая схема (см. Фиг. 3 и Фиг. 4), позволяющая путем монтажа части пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей) подключаться либо к одному типу разъема, либо к другому. При использовании разъема SFP монтируется адаптер Intel WGI210IS и компоненты без знака *) в соответствии со схемой, изображенной на Фиг. 4, а при использовании разъема RJ-45 монтируется адаптер Intel WGI210AT и компоненты без знака *) в соответствии со схемой, изображенной на Фиг. 5. Внешний вид универсального посадочного места с монтированными компонентами при использовании разъемов SFP и RJ-45 изображен на Фиг. 3.To solve the problem of the utility model, special Ethernet adapters were selected that can be mounted on a universal footprint, while the Intel WGI210AT (16) adapter can work with an RJ-45 connector, and the Intel WGI210IS (17) is designed to work with SFP, while for connecting adapters to RJ-45 or SFP connectors, a flexible-configurable scheme is used (see Fig. 3 and Fig. 4), which allows, by mounting a part of passive components (resistors, capacitors, inductances), to connect either to one type of connector or to another. When using the SFP connector, the Intel WGI210IS adapter and components without the *) sign are mounted in accordance with the diagram shown in Fig. 4, and when using the RJ-45 connector, the Intel WGI210AT adapter and components without the *) sign are mounted in accordance with the diagram shown in Fig. 5. The appearance of the universal footprint with mounted components using SFP and RJ-45 connectors is shown in Fig. 3.

На корпусе предусмотрено не менее одного отверстия для крепления не менее одной антенны Wi-Fi или GSM, которые подключаются к платам расширения WiFi или GSM, устанавливаемым в разъем формата miniPCIe или m.2 (18).The case has at least one hole for attaching at least one Wi-Fi or GSM antenna, which are connected to WiFi or GSM expansion cards installed in a miniPCIe or m.2 slot (18).

Claims (4)

1. Сетевое вычислительное устройство, состоящее из корпуса, по крайней мере одной печатной платы с компонентами и источника питания, при этом печатная плата оснащена восьмиядерным процессором с архитектурой ARM вычислительной производительностью не менее 45 GFLOPS и универсальным портом Ethernet, при этом универсальный порт Ethernet включает сетевой адаптер, объединенное посадочное место разъемов RJ-45 и SFP, и гибко конфигурируемую сеть соединений между сетевым адаптером и разъемами.1. Network computing device, consisting of a housing, at least one printed circuit board with components and a power source, while the printed circuit board is equipped with an eight-core processor with ARM architecture with a computing performance of at least 45 GFLOPS and a universal Ethernet port, while the universal Ethernet port includes a network adapter, a combined footprint for RJ-45 and SFP connectors, and a highly configurable network of connections between the network adapter and connectors. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на корпусе выполнено не менее одного отверстия для крепления не менее одной антенны Wi-Fi или GSM.2. The device according to claim 1, characterized in that at least one hole is made on the case for attaching at least one Wi-Fi or GSM antenna. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус имеет элементы крепления к плоским поверхностям.3. The device according to claim. 1, characterized in that the housing has fastening elements to flat surfaces. 4. Устройство по п. 1, отличающееся наличием по крайней мере одного радиатора, размещенного в корпусе.4. The device according to claim 1, characterized by the presence of at least one heatsink located in the housing.

Images