RU2806827C1 - Modular network switch (variants) - Google Patents

Abstract

FIELD: electronic engineering.

SUBSTANCE: modular network switch, creating switches of various modifications protected against external effects at minimal cost and in a short time. To achieve the effect, the switch consists of three main modules: a managed switch module, an interface module, and a power supply module. The managed switch module consists of a switch chip, port expansion chips, and optical link connectors. Heat is removed from the switching module to the heat distribution plate, which is subsequently in contact with the housing. The interface module can have several modifications with different types and numbers of connectors and allows network interfaces to be routed to the product body using various connectors. The third module, the power supply module, can have different ranges of supply voltages.

EFFECT: high degree of maintainability, manufacturability, standardization, ability to create modified versions of products without significant time and labour costs for design while maintaining reliability and resistance of the finished products to the external factors, such as dust, moisture, and other possible.

6 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯAPPLICATION AREA

Изобретение относится к области электроники, а именно, к электронной технике и предназначено для создания сетевых коммутаторов с различной степенью защищенности от внешних воздействующих факторов, таких, например, как вибрация, влага, пыль. The invention relates to the field of electronics, namely, electronic technology and is intended to create network switches with varying degrees of protection from external influences, such as vibration, moisture, dust.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

Известен МОДУЛЬНЫЙ МАСШТАБИРУЕМЫЙ КОММУТАТОР И СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАДРОВ В СЕТИ БЫСТРОГО ETHERNET [1], который относится к системам передачи данных, и в частности, к коммутаторам сетей быстрого Ethernet. Техническим результатом является обеспечение гибкости управления распределения данных. Технический результат достигается тем, что коммутатор Ethernet выполнен в виде множества индивидуально программируемых однопортовых модулей связи для доступа к общей распределительной шине (10), при этом каждый однопортовый модуль связи содержит программируемый микроконтроллер (1), выполненный как блок управления доступом к передающей среде Ethernet (MAC), содержащий процессор с сокращенным набором команд (RISC CPU), и логическое устройство (5) распределения кадров данных, предусматривающие обработку в реальном времени и передачу на адресуемые порты назначения кадров данных Ethernet, поступающих на указанный однопортовый модуль связи, процесс передачи является последовательным и осуществляется в режиме "сохранить-и-переслать"A MODULAR SCALABLE SWITCH AND METHOD OF FRAME DISTRIBUTION IN A FAST ETHERNET NETWORK [1] is known, which relates to data transmission systems, and in particular to switches of fast Ethernet networks. The technical result is to provide flexibility in data distribution management. The technical result is achieved in that the Ethernet switch is made in the form of a plurality of individually programmable single-port communication modules for access to a common distribution bus (10), with each single-port communication module containing a programmable microcontroller (1) designed as an access control unit for the Ethernet transmission medium ( MAC) containing a reduced instruction set processor (RISC CPU), and a data frame distribution logic unit (5), providing for real-time processing and transmission to addressable destination ports of Ethernet data frames arriving at the specified single-port communication module, the transmission process is sequential and is carried out in the "save-and-forward" mode

Кроме того, известна высокопроизводительная вычислительная платформа на базе процессоров с разнородной архитектурой [2], которая относится к вычислительным комплексам и может быть использовано для параллельной обработки больших объемов информации от специальных систем в режиме реального времени. Технический результат заключается в повышении надежности системы при формировании вычислительных задач и повышении эффективности при их выполнении на центральном компьютере. Указанный результат достигается за счет применения вычислительной платформы на базе процессоров с разнородной архитектурой, содержащей установочный блок высотой 4U, предназначенный для установки в телекоммуникационную стойку и выполненный в виде корпуса, разделенного на две секции. В одной из секций смонтирована система питания, а во второй - размещена объединительная плата со слотами, для размещения в них помещаемых через указанный проем модуля коммутации и вычислительных модулей на базе разнородных процессоров, объединенными через высокоскоростную шину стандарта CompactPCI Serial для образования многопроцессорной конфигурации. Система охлаждения корпуса в зоне каждого слота содержит теплосъемные кассеты для отвода тепла от модуля коммутации и вычислительныхIn addition, a high-performance computing platform based on processors with heterogeneous architecture is known [2], which refers to computing systems and can be used for parallel processing of large volumes of information from special systems in real time. The technical result consists in increasing the reliability of the system when generating computational tasks and increasing the efficiency of their execution on the central computer. This result is achieved through the use of a computing platform based on processors with heterogeneous architecture, containing a 4U high installation unit, designed for installation in a telecommunications rack and made in the form of a housing divided into two sections. In one of the sections the power supply system is mounted, and in the second there is a backplane with slots for placing switching modules and computing modules based on heterogeneous processors placed through the indicated opening, united through a high-speed bus of the CompactPCI Serial standard to form a multiprocessor configuration. The case cooling system in the area of each slot contains heat-removable cassettes to remove heat from the switching module and computing

Из уровня техники известны модули, на основе которых могут быть построены коммутаторы в защищенном исполнении (например, см. продукцию компании Cisco https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/embedded-service-3000-series-switches/embedded-services-3300-series-ds.html#Primaryfeatures) [3]. Данная система состоит из основной платы и дополнительной платы. На базе основной платы реализуется базовый набор интерфейсов: 2 порта 10 Гбит Ethernet, 8 портов 10/100/1000 BASE-T, RS-232 и USB консоль. На дополнительной плате реализуется 10/100/1000 BASE-T. Путем постановки данных плат на дополнительную плату носитель с дальнейшим выводом интерфейсов на защищенный корпус может быть создан защищенный коммутатор. Для отвода тепла от основной и дополнительной платы необходимо предусмотреть тепловое решение с учетом высоты и расположения компонентов на платах. Общим для предлагаемого изобретения и указанного устройства является то, что на выделенных-на одном или на двух модулях установлен полный набор микросхем, обеспечивающих функционирование изобретения по назначению - коммутация Ethernet пакетов и управление. На основе подобных модулей может быть разработано защищенное исполнение коммутатора. Однако, в данном аналоге возникает необходимость разработки достаточно сложной платы носителя и блока питания для получения законченного изделия - защищенного коммутатора. Одна из сложностей платы заключается в необходимости трассировки высокоскоростных линий связи для высокоскоростного интерфейса 10 Гбит Ethernet до оптического приемопередатчика. Также при разработке защищенного корпуса для данного изобретения возникает необходимость разрабатывать систему отвода тепла на корпус с учетом высот компонентов, допусков на высоты и расположения микросхем на плате.Modules are known from the prior art on the basis of which switches in a secure design can be built (for example, see Cisco products https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/embedded-service- 3000-series-switches/embedded-services-3300-series-ds.html#Primaryfeatures) [3]. This system consists of a main board and an additional board. On the basis of the main board, a basic set of interfaces is implemented: 2 10 Gbit Ethernet ports, 8 10/100/1000 BASE-T ports, RS-232 and a USB console. 10/100/1000 BASE-T is implemented on an additional board. By placing these boards on an additional carrier board with further output of interfaces to a secure housing, a secure switch can be created. To remove heat from the main and additional boards, it is necessary to provide a thermal solution that takes into account the height and location of components on the boards. What is common to the proposed invention and the specified device is that a full set of microcircuits is installed on dedicated one or two modules, ensuring the operation of the invention for its intended purpose - Ethernet packet switching and control. Based on such modules, a secure version of the switch can be developed. However, in this analogue there is a need to develop a rather complex carrier board and power supply to obtain a finished product - a secure switch. One of the challenges of the board is the need to route high-speed communication lines for the high-speed 10 Gbit Ethernet interface to the optical transceiver. Also, when developing a rugged case for this invention, it becomes necessary to design a heat dissipation system for the case, taking into account the heights of the components, height tolerances and the location of the chips on the board.

А также из уровня техники известны сетевые коммутаторы с модульной организацией с пассивной объединительной платой (например, см. продукцию компании Моха https://www.moxa.com/en/products/industrial-network-infrastructure/ethernet-switches/rackmount-switches/mds-g4028-series) [4]. Данное устройство имеет степень защиты оболочки IP40 (защита от попадания внутрь твердых тел размером не менее 1 мм), которое устанавливается на DIN-рейку и состоит из 10-ти модулей (максимальное количество). В зависимости от выбранных модулей, может быть реализовано различное количество портов Ethernet. Модули между собой взаимодействуют через пассивную объединительную плату. Общим для предлагаемого изобретения и указанного устройства является модульность конструкции, которая позволяет создать изделие с необходимыми потребителю параметры по количеству портов. Данная модульная система может быть установлена в защищенную оболочку, однако это приведет к существенному увеличению габаритных размеров окончательного решения и стоимости, однако, у данной конструкции является низкий уровень защищенности от внешний воздействующих факторов, в том числе, отсутствие защиты от влажности и пыли.Network switches with a modular organization with a passive backplane are also known from the prior art (for example, see Moha’s products https://www.moxa.com/en/products/industrial-network-infrastructure/ethernet-switches/rackmount-switches /mds-g4028-series) [4]. This device has a shell protection rating of IP40 (protection against ingress of solid bodies of at least 1 mm in size), which is installed on a DIN rail and consists of 10 modules (maximum number). Depending on the selected modules, a different number of Ethernet ports can be implemented. The modules interact with each other through a passive backplane. What is common to the proposed invention and the specified device is the modularity of the design, which allows you to create a product with the parameters required by the consumer in terms of the number of ports. This modular system can be installed in a protected shell, however, this will lead to a significant increase in the overall dimensions of the final solution and cost; however, this design has a low level of protection from external influencing factors, including lack of protection from humidity and dust.

Кроме того, из уровня техники известны сетевые коммутаторы в защищенном корпусе со степенью защиты IP65 (например, см. продукции компании Kyland, https://www.kyland.com/Products/Aquam86208120.html) [5]. Данное изделие имеет 16 портов 100 Мбит Ethernet и 4 порта 1Гбит Ethernet, выведенные на защищенные соединители на корпусе изделия. Общими для предлагаемого изобретения и указанного устройства является возможность обеспечения защиты изделия от внешний воздействующих факторов, таких, например, как влага, пыль. Однако, в данной конструкции налицо отсутствие возможности вывода портов 1 Гбит и 10 Гбит Ethernet с использование оптических линий связи (оптоволокна). Из уровня техники известны также сетевые коммутаторы в защищенном корпусе со степенью защиты IP65 и возможностью вывода оптических линий связи на защищенные соединители (например, продукция компании Элкус, http://www.elcus.ru/boards.php?ID=esp-box) [6]. Данное изделие позволяет вывести до 22х портов 10/100/1000 Гбит Ethernet и 2х портов 1000 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на корпус изделия. Общими для предлагаемого и указанного устройства является возможность обеспечения защиты изделия от внешний воздействующих факторов, таких, например, как влага, пыль. Однако, в данной конструкции является не предусмотрен вывод порта 10 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на защищенный соединитель на корпусе изделия. Также для этого аналога не предусмотрена модульность конструкции как принцип построения изделия для обеспечения возможности модификации.In addition, network switches in a protected housing with a degree of protection IP65 are known from the prior art (for example, see Kyland products, https://www.kyland.com/Products/Aquam86208120.html) [5]. This product has 16 100 Mbit Ethernet ports and 4 1 Gbit Ethernet ports, connected to secure connectors on the product body. Common to the proposed invention and the specified device is the ability to protect the product from external influencing factors, such as moisture and dust. However, in this design there is no possibility of outputting 1 Gbit and 10 Gbit Ethernet ports using optical communication lines (fiber optics). Also known from the prior art are network switches in a secure housing with a degree of protection IP65 and the ability to output optical communication lines to secure connectors (for example, products from the Elcus company, http://www.elcus.ru/boards.php?ID=esp-box) [6]. This product allows you to connect up to 22 10/100/1000 Gbit Ethernet ports and 2 1000 Gbit Ethernet ports using optical communication lines to the product body. Common to the proposed and specified devices is the ability to protect the product from external influencing factors, such as moisture and dust. However, this design does not provide for the output of a 10 Gbit Ethernet port using optical communication lines to a secure connector on the product body. Also, this analogue does not provide for modular design as a principle of product construction to ensure the possibility of modification.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание сетевого коммутатора (Ethernet) модульной организации для защищенного исполнения, которая позволяла бы обеспечить высокую степень ремонтопригодности, технологичности, унификации, возможности создания модифицированных исполнений изделий без значительных временных и трудовых затрат на проектирование при этом с сохранением надежности и устойчивости готовых изделий к внешним воздействующим факторам, таким, как пыль, влага, и другим возможным.The technical result to which the proposed invention is aimed is the creation of a network switch (Ethernet) of a modular organization for secure execution, which would provide a high degree of maintainability, manufacturability, unification, the ability to create modified versions of products without significant time and labor costs for design. while maintaining the reliability and resistance of finished products to external influencing factors, such as dust, moisture, and other possible factors.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF INVENTION

Технический результат достигается тем, что предложен с вариантами исполнения:The technical result is achieved by being offered with the following options:

1. Сетевой коммутатор модульной организации, выполненный защищенного исполнения, позволяющий создавать защищенные от внешних воздействующих факторов коммутаторы различных модификаций с минимальными затратами, в короткие сроки, состоящий, не менее, чем из трех основных модулей: модуля управляемого коммутатора, модуля сопряжения интерфейсов, модуля источника питания, которые выполнены установленными в защищенный корпус со степенью защиты IP65, включающий такие основные конструктивные элементы, как лицевая панель и основание, причем, модуль управляемого коммутатора представляет собой печатную плату, на которую установлены, такие конструктивные элементы, как набор системной логики для обеспечения применения изделия по назначению, включающий микросхему управляемого коммутатора, память для микросхемы управляемого коммутатора, микросхемы физического уровня Ethernet, микросхемы управления питанием, а также соединитель для подключения к модулю сопряжения интерфейсов, кроме того, на модуле управляемого коммутатора установлены не менее восьми соединителей, предназначенных для подключения SFP (SFP+) модулей для обеспечения возможности вывода интерфейсов 1/10 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на защищенные соединители на корпусе, также на модуле управляемого коммутатора установлена теплораспределительная пластина, которая выполнена с учетом высот и расположения микросхем на печатной плате с одной стороны и имеющая плоскую поверхность с другой стороны, что упрощает реализацию системы теплоотвода на корпус изделия, причем, теплораспределительная пластина изготовлена из теплопроводного материала, в том числе, из сплава алюминия, модуль источника питания представлен в виде печатной платы, на которой размещены элементы защиты, в том числе, от микросекундных и наносекундных импульсных помех и элементы фильтрации питания, а также преобразователь входного напряжения в выходное, предназначенное для питания модуля управляемого коммутатора и модуля сопряжения интерфейсов, а модуль сопряжения интерфейсов представлен в виде печатной платы, на которой размещены такие конструктивные элементы, как соединитель для подключения модуля управляемого коммутатора, трансформаторы для обеспечения гальванической развязки интерфейсов Ethernet, использующих витую пару в качестве среды передачи данных, защищенные соединители для вывода упомянутых интерфейсов на корпус изделия и дополнительные элементы для системы индикации.1. A network switch of a modular organization, made of a secure design, allowing you to create switches of various modifications protected from external influences at minimal cost, in a short time, consisting of at least three main modules: a managed switch module, an interface interface module, a source module power supplies, which are installed in a protected housing with a degree of protection IP65, including such basic structural elements as a front panel and a base, and the managed switch module is a printed circuit board on which are installed such structural elements as a set of system logic to ensure the application products for their intended purpose, including a managed switch chip, memory for a managed switch chip, Ethernet physical layer chips, power management chips, as well as a connector for connecting to the interface interface module; in addition, at least eight connectors are installed on the managed switch module for connecting SFP (SFP+) modules to provide the ability to output 1/10 Gbit Ethernet interfaces using optical communication lines to secure connectors on the case; also, a heat distribution plate is installed on the managed switch module, which is made taking into account the heights and location of the chips on the printed circuit board on one side and having a flat surface on the other side, which simplifies the implementation of a heat dissipation system to the body of the product, moreover, the heat distribution plate is made of heat-conducting material, including aluminum alloy, the power supply module is presented in the form of a printed circuit board on which protection elements are placed, including including, from microsecond and nanosecond pulse noise and power filtering elements, as well as an input-to-output voltage converter designed to power the managed switch module and the interface interface module, and the interface interface module is presented in the form of a printed circuit board on which such structural elements as a connector for connecting a managed switch module, transformers to provide galvanic isolation of Ethernet interfaces using twisted pair as a data transmission medium, protected connectors for outputting the mentioned interfaces to the product body and additional elements for the display system.

2. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором теплораспределительная пластина для модуля управляемого коммутатора выполнена из меди.2. The modular network switch according to point 1, in which the heat distribution plate for the managed switch module is made of copper.

3. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором корпус выполнен из двух и более деталей, обеспечивающих защиту от пыли и влаги для степеней защиты IP65 и выше.3. A modular network switch according to point 1, in which the housing is made of two or more parts that provide protection from dust and moisture for degrees of protection IP65 and higher.

4. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, выполненный с наличием модуля фильтрации или модуля защиты от импульсных помех в составе модуля источника питания.4. The modular network switch according to point 1, made with a filtering module or a surge protection module as part of the power supply module.

5. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором для системы индикации на плате сопряжения интерфейсов не предусмотрены трансформаторы, соединители или иные конструктивные элементы.5. A network switch of a modular organization according to paragraph 1, in which transformers, connectors or other structural elements are not provided for the display system on the interface interface board.

6. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, выполненный с оребрением на деталях корпуса, в том числе, на лицевой панели или на основании.6. The network switch of a modular organization according to point 1, made with fins on the body parts, including on the front panel or on the base.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет разделения функционала на три основных модуля: модуль управляемого коммутатора, модуль сопряжения интерфейсов и модуль источника питания.Achieving this result is achieved by dividing the functionality into three main modules: a managed switch module, an interface interface module and a power supply module.

Предлагаемое изобретение представляет собой печатную плату, на которую установлены набор системной логики для обеспечения применения изделия по назначению: микросхема управляемого коммутатора, память для нее, микросхемы физического уровня Ethernet, микросхемы управления питанием, - и соединитель для подключения к модулю сопряжения интерфейсов. Также на модуль управляемого коммутатора устанавливается до 8 соединителей для подключения SFP (SFP+) модулей для обеспечения возможности вывода интерфейсов 1/10 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на защищенные соединители на корпусе.The proposed invention is a printed circuit board on which a set of system logic is installed to ensure the use of the product for its intended purpose: a managed switch chip, memory for it, Ethernet physical layer chips, power management chips, and a connector for connecting to an interface interface module. Also, up to 8 connectors for connecting SFP (SFP+) modules are installed on the managed switch module to provide the ability to output 1/10 Gbit Ethernet interfaces using optical communication lines to secure connectors on the chassis.

Для обеспечения теплового режима работы системной логики на печатной плате и упрощения конструкции передачи тепла на корпус изделия на модуль устанавливается теплораспределительная пластина. Теплораспределительная пластина сделана с учетом высот и расположения микросхем на печатной плате с одной стороны и имеет плоскую поверхность с другой стороны, что упрощает реализацию системы теплоотвода на корпус изделия.To ensure the thermal operating conditions of the system logic on the printed circuit board and to simplify the design of heat transfer to the product body, a heat distribution plate is installed on the module. The heat distribution plate is made taking into account the heights and location of the chips on the printed circuit board on one side and has a flat surface on the other side, which simplifies the implementation of a heat dissipation system on the product body.

Теплораспределительная пластина изготавливается из теплопроводного материала, например, в том числе, из сплава алюминия. Данный модуль является универсальным и, в большинстве случаев, не подлежит модификации под требования заказчика.The heat distribution plate is made of a heat-conducting material, for example, an aluminum alloy. This module is universal and, in most cases, cannot be modified to suit customer requirements.

Модуль источника питания представляет собой печатную плату, на которой размещены элементы защиты - от микросекундных и наносекундных импульсных помех - и фильтрации питания и преобразователь входного напряжения в выходное для питания модуля управляемого коммутатора и модуля сопряжения интерфейсов. Данный модуль может быть модифицирован для обеспечения различных требований потребителей к параметрам входного напряжения питания изделия.The power supply module is a printed circuit board on which protection elements are placed - from microsecond and nanosecond impulse noise - and power filtering and an input-to-output voltage converter for powering the managed switch module and the interface interface module. This module can be modified to meet various consumer requirements for the parameters of the input power supply voltage of the product.

Модуль сопряжения интерфейсов представляет собой печатную плату, на которой размещены соединитель для подключения модуля управляемого коммутатора, трансформаторы для обеспечения гальванической развязки интерфейсов Ethernet, использующих витую пару в качестве среды передачи данных, защищенные соединители для вывода этих интерфейсов на корпус изделия и дополнительные элементы для системы индикации. Модуль сопряжения интерфейсов может быть модифицирован по требованиям потребителей: замена типов защищенных соединителей, реализация дополнительных узлов, например, системы цифровых входов/выходов и т.п.The interface interface module is a printed circuit board on which there is a connector for connecting a managed switch module, transformers to provide galvanic isolation of Ethernet interfaces using twisted pair as a data transmission medium, protected connectors for outputting these interfaces to the product body and additional elements for the indication system . The interface interface module can be modified according to customer requirements: replacing the types of protected connectors, implementing additional nodes, for example, digital input/output systems, etc.

Защищенный корпус, состоящий из двух половинок, соединяющихся посредством винтов; для обеспечения защиты соединения деталей корпуса применяется эластичный электропроводный уплотнитель. В корпусе предусмотрены посадочные места под вышеописанные модули и. плоскости системы теплоотвода от модулей для обеспечения теплового режима теплорассеивающих элементов - коммутационная матрица, преобразователи питания и т.п..Protected housing consisting of two halves connected by screws; To ensure protection of the connection of housing parts, an elastic electrically conductive seal is used. The housing provides seats for the above-described modules and. plane of the heat removal system from the modules to ensure the thermal conditions of the heat dissipating elements - switching matrix, power converters, etc.

При массовом производстве корпус представляет собой отлитую заготовку с посадочными местами под модули. Вырезы для соединителей и индикацию осуществляются при реализации конкретного изделия по требованиям потребителя.In mass production, the housing is a cast blank with seats for modules. Cutouts for connectors and indications are made when selling a specific product according to consumer requirements.

Предлагаемое изобретение поясняется Фиг. 1-3.The present invention is illustrated in Fig. 1-3.

На фиг. 1 показана лицевая часть корпуса с внутренней стороны - стороны установки модулей.In fig. Figure 1 shows the front part of the housing from the inside - the side where the modules are installed.

На фиг. 2 показана тыльная часть корпуса с внутренней стороны - стороны установки модулей.In fig. Figure 2 shows the rear part of the case from the inside - the side where the modules are installed.

На фиг. 3 показан внешний вид уже собранного изделия.In fig. Figure 3 shows the appearance of the already assembled product.

На фиг. 1-3:In fig. 1-3:

1 - Модуль управляемого коммутатора,1 - Managed switch module,

2 - Модуль сопряжения интерфейсов,2 - Interface interface module,

3 - Модуль источника питания,3 - Power supply module,

4 - Основание,4 - Base,

5 - Оптические линии связи,5 - Optical communication lines,

6 - Защищенные соединители для интерфейсов Ethernet.6 - Secure connectors for Ethernet interfaces.

7 - Лицевая панель корпуса изделия.7 - Front panel of the product body.

8 - Площадка, в которую вкладывается теплопроводная прокладка.8 - The area into which the heat-conducting gasket is inserted.

9 - Паз 9 для вкладывания прокладки из электропроводного материала.9 - Groove 9 for inserting a gasket made of electrically conductive material.

Модуль управляемого коммутатора 1 подключается к модулю сопряжения интерфейсов 2 с использование стековых соединителей и фиксируется с использованием винтов и стоек на лицевой панели 7. Модуль источника питания 3 устанавливается в основание 4 таким образом, чтобы преобразователь питания плотно прилегал к основанию с использование теплопроводной прокладки, что обеспечивает эффективный теплоотвод на основание. В случае необходимости повышения рассеиваемой мощности, основание с внешней стороны может быть снабжено дополнительным оребрением.Managed Switch Module 1 is connected to Interface Interface Module 2 using stack connectors and fixed using screws and standoffs on the front panel 7. Power Supply Module 3 is installed in base 4 so that the power converter fits tightly to the base using a thermally conductive gasket, which provides effective heat dissipation to the base. If it is necessary to increase power dissipation, the base on the outside can be equipped with additional fins.

Модуль сопряжения интерфейсов 2 устанавливается в лицевую панель корпуса изделия 7 таким образом, чтобы внешние соединители интерфейсов Ethernet модуля через уплотнители плотно прилегали к корпусу фланцевой частью, а часть соединителя для подключения ответной части был доступна с обратной стороны детали корпуса. Модуль сопряжения интерфейсов с помощью винтов фиксируется в лицевой панели. Данные соединители с использование оптических линий связи 5 соединяются с SFP (SFP+) модулями, установленных в соединители на модуле управляемого коммутатора 1.The interface interface module 2 is installed in the front panel of the product housing 7 in such a way that the external connectors of the Ethernet interfaces of the module through the seals fit tightly to the housing with the flange part, and the part of the connector for connecting the mating part is accessible from the back side of the housing part. The interface interface module is fixed in the front panel using screws. Using optical communication lines 5, these connectors are connected to SFP (SFP+) modules installed in the connectors on managed switch module 1.

На лицевой панели корпуса устанавливаются защищенные соединители 6 для интерфейсов Ethernet, использующих в качестве среды передачи данных оптическую линию связи.Secure connectors 6 for Ethernet interfaces using an optical communication line as a data transmission medium are installed on the front panel of the case.

На основании 4 предусмотрена площадка 8, в которую вкладывается теплопроводная прокладка. Также в основании предусмотрен паз 9 для вкладывания прокладки из электропроводного материала. При соединении лицевой панели и основания корпуса с установленными модулями теплоотводящая пластина модуля управляемого коммутатора плотно прилегает к площадке 8, что обеспечивает эффективный теплоотвод с микросхем модуля.On the base 4 there is a platform 8 into which a heat-conducting gasket is inserted. There is also a groove 9 in the base for inserting a gasket made of electrically conductive material. When connecting the front panel and base of the case with installed modules, the heat sink plate of the managed switch module fits tightly to pad 8, which ensures effective heat removal from the module chips.

Примеры вариантов выполнения предлагаемого изобретения:Examples of embodiments of the present invention:

Сетевой коммутатор модульной организации выполнен защищенного исполнения, позволяющий создавать защищенные от внешних воздействующих факторов коммутаторы различных модификаций с минимальными затратами, в короткие сроки. Состоит не менее, чем из трех основных модулей: модуля управляемого коммутатора, модуля сопряжения интерфейсов, модуля источника питания, которые выполнены установленными в защищенный корпус со степенью защиты IP65.The network switch of a modular organization is made of a protected design, which allows you to create switches of various modifications protected from external influences at minimal cost and in a short time. It consists of no less than three main modules: a managed switch module, an interface interface module, a power supply module, which are installed in a protected housing with a degree of protection IP65.

Сетевой коммутатор включает такие основные конструктивные элементы, как лицевая панель и основание, причем, модуль управляемого коммутатора представляет собой печатную плату, на которую установлены, такие конструктивные элементы, как набор системной логики для обеспечения применения изделия по назначению, который включает микросхему управляемого коммутатора, память для микросхемы управляемого коммутатора, микросхемы физического уровня Ethernet, микросхемы управления питанием, а также соединитель для подключения к модулю сопряжения интерфейсов.The network switch includes such basic structural elements as a front panel and a base, and the managed switch module is a printed circuit board on which are installed such structural elements as a set of system logic to ensure the product is used for its intended purpose, which includes a managed switch chip, memory for the managed switch chip, the Ethernet physical layer chip, the power management chip, and a connector for connecting to the interface interface module.

Кроме того, на модуле управляемого коммутатора установлены не менее восьми соединителей, предназначенных для подключения SFP (SFP+) модулей для обеспечения возможности вывода интерфейсов 1/10 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на защищенные соединители на корпусе.In addition, the managed switch module contains at least eight connectors designed to connect SFP (SFP+) modules to provide the ability to output 1/10 Gbit Ethernet interfaces using optical links to secure connectors on the chassis.

На модуле управляемого коммутатора установлена теплораспределительная пластина, которая выполнена с учетом высот и расположения микросхем на печатной плате с одной стороны и имеющая плоскую поверхность с другой стороны, что упрощает реализацию системы теплоотвода на корпус изделия.A heat distribution plate is installed on the managed switch module, which is made taking into account the heights and location of the microcircuits on the printed circuit board on one side and has a flat surface on the other side, which simplifies the implementation of a heat dissipation system on the product body.

Теплораспределительная пластина изготавлена из теплопроводного материала, в том числе, из сплава алюминия.The heat distribution plate is made of heat-conducting material, including aluminum alloy.

Модуль источника питания представлен в виде печатной платы, на которой размещены элементы защиты, в том числе, от микросекундных и наносекундных импульсных помех и элементы фильтрации питания, а также преобразователь входного напряжения в выходное, предназначенное для питания модуля управляемого коммутатора и модуля сопряжения интерфейсов.The power supply module is presented in the form of a printed circuit board on which protection elements are placed, including against microsecond and nanosecond impulse noise and power filtering elements, as well as an input-to-output voltage converter designed to power the managed switch module and interface interface module.

Модуль сопряжения интерфейсов представлен в виде печатной платы, на которой размещены такие конструктивные элементы, как соединитель для подключения модуля управляемого коммутатора, трансформаторы для обеспечения гальванической развязки интерфейсов Ethernet, использующих витую пару в качестве среды передачи данных, защищенные соединители для вывода упомянутых интерфейсов на корпус изделия и дополнительные элементы для системы индикации.The interface interface module is presented in the form of a printed circuit board, which contains such structural elements as a connector for connecting a managed switch module, transformers to ensure galvanic isolation of Ethernet interfaces using twisted pair cables as a data transmission medium, and protected connectors for outputting the mentioned interfaces to the product body and additional elements for the display system.

Различные варианты исполнения Сетевого коммутатора:Various versions of the Network switch:

Сетевой коммутатор модульной организации, с вариантом изготовления, в котором теплораспределительная пластина для модуля управляемого коммутатора выполнена из меди.A network switch of a modular organization, with a manufacturing option in which the heat distribution plate for the managed switch module is made of copper.

Сетевой коммутатор модульной организации с вариантом изготовления, в котором корпус выполнен из двух и более деталей, обеспечивающих защиту от пыли и влаги для степеней защиты IP65 и выше.A modular network switch with a manufacturing option in which the housing is made of two or more parts that provide protection from dust and moisture for degrees of protection IP65 and higher.

Сетевой коммутатор модульной организации, выполненный с наличием модуля фильтрации или модуля защиты от импульсных помех в составе модуля источника питания.A network switch of a modular organization, made with a filtering module or a surge protection module as part of the power supply module.

Сетевой коммутатор модульной организации, в котором для системы индикации на плате сопряжения интерфейсов не предусмотрены трансформаторы, соединители или иные конструктивные элементы.A network switch of a modular organization, in which transformers, connectors or other structural elements are not provided for the display system on the interface interface board.

Сетевой коммутатор модульной организации, выполненный с оребрением на деталях корпуса, в том числе, на лицевой панели или на основании.A network switch of a modular organization, made with fins on the body parts, including on the front panel or on the base.

Все вышеперечисленные примеры иллюстрируют, но не ограничивают все возможные варианты исполнения предлагаемого изобретения.All of the above examples illustrate, but do not limit, all possible embodiments of the present invention.

Таким образом, достигнут технический результат тем, что предложен описанный сетевой коммутатор модульной организации, выполненный в защищенных корпусах во всех его вариантах исполнения, который позволяет достичь не только высоких эксплуатационных характеристик, как функциональных - за счет возможности применения оптических линий связи и высокоскоростных интерфейсов Ethernet 10 Гбит, по защите от внешних воздействующих факторов, таких, например, как влага, пыль, удары, любые другие внешние воздействия, так и за счет высокой его технологичности, ремонтопригодности - путем замены вышедшего из строя модуля, модернизации модулей, в том числе, модернизации модулей при возникающей необходимости, и возможности выполнения относительно дешевой модификации изделий по требованиям потребителей.Thus, the technical result has been achieved in that the described network switch of a modular organization is proposed, made in protected housings in all its versions, which makes it possible to achieve not only high performance characteristics, but also functional ones - due to the possibility of using optical communication lines and high-speed Ethernet interfaces 10 Gbit, for protection from external influencing factors, such as moisture, dust, shock, any other external influences, and due to its high manufacturability, maintainability - by replacing a failed module, upgrading modules, including modernization modules as the need arises, and the ability to perform relatively cheap modifications of products according to consumer requirements.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Предлагаемое изобретение во всех его вариантах исполнения предназначено для создания сетевых коммутаторов с различной степенью защищенности от внешних воздействующих факторов, таких, например, как вибрация, влага, пыль Реализация предлагаемых вариантов изобретения заключается в эффективной организации функционала и конструкции модулей сетевого коммутатора Ethernet, что повысит технологичность построенных на них изделий. Технологичность выражается, в частности, в возможности создания вариантов изделий по предлагаемому изобретению в защищенных от внешних воздействующих факторов корпусах с минимальными затратами на проектирование и испытания готовых исполнений вариантов изделий и, как следствие, снизить стоимость и уменьшить время выхода изделий на рынок.The proposed invention in all its embodiments is intended to create network switches with varying degrees of protection from external influences, such as vibration, moisture, dust. The implementation of the proposed embodiments of the invention consists in the effective organization of functionality and design of Ethernet network switch modules, which will increase manufacturability products built on them. Manufacturability is expressed, in particular, in the possibility of creating product variants according to the proposed invention in housings protected from external influences with minimal costs for designing and testing finished versions of product variants and, as a result, reducing the cost and reducing the time to market for products.

Изобретение во всех его возможных вариантах исполнения может быть произведено на любом предприятии соответствующего профиля, найдет широкое применение в области электроники.The invention in all its possible embodiments can be produced at any enterprise of the relevant profile and will find wide application in the field of electronics.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:INFORMATION SOURCES:

1. Патент RU№22576781. Patent RU No. 2257678

2. Патент RU №26358962. Patent RU No. 2635896

3. https://vmwxiscoxom/c/ea/us/products/collateral/switches/embedded-service-3000-series-switches/embedded-services-3300-series-ds.html#Primaryfeatures)3. https://vmwxiscoxom/c/ea/us/products/collateral/switches/embedded-service-3000-series-switches/embedded-services-3300-series-ds.html#Primaryfeatures)

4. https://www.moxaxom/en/products/industrial-network-infrastmcture/ethem switches/rackmount-switches/mds-g4028-series)4. https://www.moxaxom/en/products/industrial-network-infrastmcture/ethem switches/rackmount-switches/mds-g4028-series)

5. https://www.kyland.com/Products/Aquam86208120.html)5. https://www.kyland.com/Products/Aquam86208120.html)

Claims (6)

1. Сетевой коммутатор модульной организации, выполненный в защищенном исполнении, позволяющий создавать защищенные от внешних воздействующих факторов коммутаторы с минимальными затратами, в короткие сроки, состоящий, не менее, чем из трех основных модулей: модуля управляемого коммутатора, модуля сопряжения интерфейсов, модуля источника питания, которые выполнены установленными в защищенный корпус с разными степенями защиты IP, включающий такие основные конструктивные элементы, как лицевая панель и основание, причем, модуль управляемого коммутатора представляет собой печатную плату, на которую установлены конструктивные элементы, включающие микросхему управляемого коммутатора, память для микросхемы управляемого коммутатора, микросхемы физического уровня Ethernet, микросхемы управления питанием, а также соединитель для подключения к модулю сопряжения интерфейсов, кроме того, на модуле управляемого коммутатора установлены соединители, предназначенные для подключения SFP (SFP+) модулей для обеспечения вывода интерфейсов 1/10 Гбит Ethernet с использованием оптических линий связи на защищенные соединители на корпусе, также на модуле управляемого коммутатора установлена теплораспределительная пластина, которая выполнена с учетом высот и расположения микросхем на печатной плате с одной стороны и имеющая плоскую поверхность с другой стороны, что упрощает реализацию системы теплоотвода на корпус изделия, причем теплораспределительная пластина изготовлена из теплопроводного материала, модуль источника питания представлен в виде печатной платы, на которой размещены элементы защиты, в том числе, от микросекундных и наносекундных импульсных помех и элементы фильтрации питания, а также преобразователь входного напряжения в выходное, предназначенное для питания модуля управляемого коммутатора и модуля сопряжения интерфейсов, а модуль сопряжения интерфейсов представлен в виде печатной платы, на которой размещены такие конструктивные элементы, как соединитель для подключения модуля управляемого коммутатора, трансформаторы для обеспечения гальванической развязки интерфейсов Ethernet, использующих витую пару в качестве среды передачи данных, защищенные соединители для вывода упомянутых интерфейсов на корпус изделия и элементы для системы индикации.1. A network switch of a modular organization, made in a protected design, allowing you to create switches protected from external influences at minimal cost, in a short time, consisting of at least three main modules: a managed switch module, an interface interface module, a power supply module , which are installed in a protected housing with different degrees of IP protection, including such basic structural elements as the front panel and base, and the managed switch module is a printed circuit board on which structural elements are installed, including a managed switch chip, memory for the managed switch chip switch, Ethernet physical layer chips, power management chips, as well as a connector for connecting to the interface interface module, in addition, connectors are installed on the managed switch module for connecting SFP (SFP+) modules to provide output of 1/10 Gbit Ethernet interfaces using optical communication lines to protected connectors on the case; also, a heat distribution plate is installed on the module of the managed switch, which is made taking into account the heights and location of the microcircuits on the printed circuit board on one side and has a flat surface on the other side, which simplifies the implementation of a heat dissipation system on the product case, and the heat distribution plate is made of heat-conducting material, the power supply module is presented in the form of a printed circuit board, on which protection elements are placed, including from microsecond and nanosecond pulse noise and power filtering elements, as well as an input-to-output voltage converter designed to power the controlled module switch and interface interface module, and the interface interface module is presented in the form of a printed circuit board, which contains such structural elements as a connector for connecting a managed switch module, transformers to provide galvanic isolation of Ethernet interfaces using twisted pair cables as a data transmission medium, and secure connectors to output the mentioned interfaces to the product body and elements for the display system. 2. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором теплораспределительная пластина для модуля управляемого коммутатора выполнена из алюминия.2. The modular network switch according to point 1, in which the heat distribution plate for the managed switch module is made of aluminum. 3. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором теплораспределительная пластина для модуля управляемого коммутатора выполнена из меди.3. The modular network switch according to point 1, in which the heat distribution plate for the managed switch module is made of copper. 4. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, в котором защищенный корпус выполнен со степенью защиты IP65 или выше.4. The modular network switch according to point 1, in which the protected housing is made with a protection degree of IP65 or higher. 5. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, выполненный с наличием модуля фильтрации или модуля защиты от импульсных помех в составе модуля источника питания.5. The modular network switch according to point 1, made with a filtering module or a surge protection module as part of the power supply module. 6. Сетевой коммутатор модульной организации по пункту 1, выполненный с оребрением на деталях корпуса, в том числе, на лицевой панели или на основании.6. The network switch of a modular organization according to point 1, made with fins on the body parts, including on the front panel or on the base.