Система мониторинга кабельных соединений с использованием рефлектометра

Система мониторинга кабельных соединений с использованием рефлектометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится преимущественно к технике связи и может использоваться для мониторинга соединений коммутационных панелей.

Уровень техники

В мире существуют различные средства мониторинга кабельных соединений, основной задачей которых является понять, каким образом с помощью кабеля соединены между собой устройства.

Например, в заявке US 2006/0164998 рефлектометр (Time Domain Reflectometry) используется для анализа вновь появившихся подключений в кабельной линии.

Известны также способ и система, описанная в патенте RU 2313800, имеющая датчики подключения на коммутационной панели. Датчики срабатывают в момент установки соединения между устройствами, а идентификация порта панели, куда включено сетевое устройство, происходит путем сопоставления событий срабатывания датчика и изменения состояния порта сетевого устройства.

Известны также способ и система, описанная в патенте RU2490807, в которой описана коммутационная панель с датчиками, воспринимающими сигналы рефлектометра. Недостатком такого решения является сложность конструкции датчика сигналов рефлектометра, так как сигналы рефлектометра не стандартизированы.

Сущность изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такого средства мониторинга кабельных соединений с использованием рефлекторметра, которое позволит идентифицировать порт коммутационной панели, куда подключен порт сетевого устройства, с применением более простой конструкции элементов системы, чем описано в патенте RU 2490807.

Для достижения указанного технического результата предлагается система мониторинга кабельных соединений с использованием рефлектометра, содержащая сетевое устройство, содержащее порты для сетевых подключений, в котором по крайней мере несколько портов подключены к рефлектометру для кабельных линий для измерения параметров подключенного в порт кабельного тракта; коммутационную панель с портами для подключения кабелей; отличающаяся тем, что содержит по крайней мере один участок кабельного тракта, являющегося частью упомянутой коммутационной панели и включающего в себя один из портов панели, содержащего устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, включающего упомянутый участок кабельного тракта; содержит программно-аппаратный комплекс, способный изменять результат применения рефлектометра на кабельном тракте, содержащем упомянутый участок, воздействуя на устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта; и программно-аппаратный комплекс идентифицирует порт коммутационной панели, куда подключен порт сетевого устройства, сопоставляя результат(-ы) измерений рефлектометра и кабельный тракт, в котором изменились электротехнические параметры.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения коммутационная панель может содержать по крайнее мере один датчик передачи данных, изменяющий выходной сигнал, когда через порт панели, соответствующий упомянутому датчику, передают данные между сетевыми устройствами. Датчик передачи данных может воспринимать побочное электромагнитное излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 3 или 6 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта сетевого устройства. Или датчик передачи данных может иметь электрическое подключение к 3 и 6 контактам разъема стандарта МЭК 60603-7 соответствующего порта упомянутой коммутационной панели.

При этом программно-аппаратный комплекс может идентифицировать порт коммутационной панели, куда подключен порт сетевого устройства, сопоставляя время изменения сигнала передачи данных между сетевыми устройствами и время изменения сигнала датчика передачи данных.

Кроме того, программно-аппаратный комплекс может изменять электротехнические параметры кабельного тракта, когда с помощью датчика передачи данных определяет отсутствие в кабельном тракте некоторых сигналов передачи данных.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, может быть подключено к дорожкам печатной платы или проводам кабельного тракта. При этом устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, может увеличить сопротивление в одном из проводников кабельного тракта или уменьшить сопротивление между двумя проводниками одной пары кабельного тракта, которая подсоединена к 3 и 6 или 1 и 2 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта сетевого устройства.

Устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, может содержать в своем составе геркон или аналоговый ключ.

Еще в одном варианте коммутационная панель может содержать инфракрасные датчики, фиксирующие наличие разъема коммутационного шнура в порту панели, а также световые индикаторы для своих портов.

Датчик передачи данных и/или устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, могут быть подключены к кабельному тракту с помощью разъема. В другом случае датчик передачи данных может воспринимать побочное электромагнитное излучение с помощью катушки индуктивности, которая подсоединена к усилителю сигнала через разъем.

Для уменьшения помехозащищенности датчик передачи данных может содержать две катушки индуктивности; одна из них воспринимает излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 3 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта сетевого устройства; другая упомянутая катушка воспринимает излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 6 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта сетевого устройства; и упомянутые катушки размещены и соединены между собой таким образом, что фазы ЭДС катушек отличаются не более чем на 45 градусов. Дополнительно один контактный вывод каждой из упомянутых катушек индуктивности может быть соединен через разъем с усилителем сигналов, а с помощью другого контактного вывода катушки соединены друг с другом.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена общая схема системы мониторинга кабельных соединений.

На фиг. 2 изображена схема устройства, изменяющего электротехнические параметры кабельного тракта, увеличивая сопротивление в кабельном тракте.

На фиг. 3 изображена схема устройства, изменяющего электротехнические параметры кабельного тракта, уменьшая сопротивление между проводниками одной пары кабельного тракта.

На фиг. 4 изображен типичный порт сетевого устройства стандарта МЭК 60603-7.

Подробное описание изобретения

Система по настоящему изобретению может быть реализована в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом, показанным на фиг.1. Конструкция коммутационной панели 1 может быть разной. Разъем стандарта МЭК 60603-7 (RJ45) порта панели 1 может быть соединен позади лицевой части панели 1 с разъемам типа IDC (к которому подключен кабель от рабочего места) с помощью проводников на печатной плате. В другом варианте порт на лицевой стороне панели 1 может быть разъемом типа KeyStone, который с помощью витой пары позади панели соединяется с таким же разъемом KeyStone, который, в свою очередь, соединяется с кабелем от рабочего места, оконцованным вилкой RJ45 (МЭК 60603-7). В обоих вариантах на участок кабельного тракта между лицевым разъемом и задним разъемом (KeyStone или IDC) можно установить устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, и датчик сигналов передачи данных.

Датчик сигналов передачи данных описан, например, в патенте RU 74536 или RU 2490807 и служит для определения наличия возле порта коммутационной панели побочного электромагнитного излучения (ПЭМИ) вызванного сигналами передачи данных между сетевым устройством 2, в данном случае коммутатором 100Base-T, и другим сетевым устройством, например персональным компьютером, подключенным с помощью кабеля к порту панели 1 с обратной стороны. В другом случае датчик подключения может быть электрически подключен непосредственно в кабельный тракт. Если такой датчик имеет высокое входное сопротивление, то его влияние на полезный сигнал будет ничтожным.

Как описано в патенте RU 2313800 в момент установки электрического соединения между персональным компьютером и коммутатором (в том числе и через соединительный кабель 3) сразу начинают передаваться данные, поскольку даже в отсутствие данных пользователя по кабелю передается сигнал «Незанято» (Idle). При этом в программно-аппаратный комплекс коммутатором по сети передается информация об изменении состояния порта (стандартны образом с помощью SNMP ловушек, лог-файла или считывания текущего состояния таблицы MAC-адресов). Программно-аппаратный комплекс, в общем случае представляющий собой сетевой компьютер с соответствующим программным обеспечением, сопоставляет время установки соединения и время срабатывания датчика, определяет в какой порт панели 1 подключен разъем кабеля 3, соединяющего порт панели 1 с портом коммутатора 2.

Но такая система неработоспособна, если упомянутый персональный компьютер не подключен к сети. Изобретение RU2490807 предназначено для решения этой проблемы. Многие современные сетевые коммутаторы (например, серия Cisco 2960) имеют рефлектометр для кабельных линий (Time Domain Reflectometry), который позволяет определить совокупную длину кабельного тракта подключенного в порт коммутатора. Запуск сигналов рефлектометр через порт коммутационной панели 1 и детектирование сигналов рефлектометра с помощью датчика позволяют определить, в какой порт панели 1 подключен порт коммутатора 2, без установки сетевого соединения. Такой датчик сигналов рефлектометра сложен в изготовлении и производстве, он должен воспринимать не стандратизованные импульсы длительность единицы наносекунд. Поэтому по настоящему изобретению предлагается заменить датчик сигналов рефлектометра на устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта и имеющее очень простую конструкцию.

В одном из вариантов это может быть геркон, например Meder МК22, в другом аналоговый ключ, например МАХ4706. В обоих вариантах это управляемый программно-аппаратным комплексом переключатель, который в замкнутом состоянии имеет сопротивление близкое к нулю, а в разомкнутом по крайней мере несколько сотен Ом (с учетом того, что для ВЧ сигнала и ключ, и геркон представляют собой емкость). На Фиг. 2 и 3 переключатель 4 подсоединен к участку кабельного тракта 5. На Фиг. 2 переключатель 4 нормально замкнут. Сигналы рефлектометра без помех проходят через него, но по воздействию программно-аппаратного комплекса (подаче логического уровня на аналоговый ключ, подаче напряжения на катушку-электромагнит рядом с герконом) переключатель размыкается, и в результате работы рефлектометра может быть обнаружен разрыв кабеля. Можно, конечно, для сравнения запоминать «нормальные» результаты тестов рефлектометра для сканируемых портов, но есть более простой способ. Переключатель нужно подсоединять к проводнику, электрически связанному с 3 или 6 контактами разъема порта панели (или сетевого коммутатора, так как порты панели и коммутатора соединены кабелем 3 Фиг. 1 один к одному). Коммутатор во всяком случае тестирует как минимум две пары кабеля. Длины этих пар практически равны. Значит, если в результате тестирования рефлектометром будет обнаружено в кабеле резкое отличие в длинах, то нужный участок кабельного тракта определен, значит идентифицирован сам кабельный тракт и порт коммутационной панели, являющийся неотъемлемой частью кабельного тракта. Зная, на каком порту сетевого устройства был запущен «дефектный» тест, можно сопоставить результат(-ы) измерений упомянутого рефлектометра и кабельный тракт, в котором изменились электротехнические параметры и идентифицировать порт коммутационной панели, куда подключен порт упомянутого сетевого устройства.

Если использовать схему на Фиг. 3, то по команде программно-аппаратного комплекса нормально разомкнутый переключатель «закорачивает» проводники пары контактов 3 и 6. Таким образом, тест рефлектометра обнаруживает «замыкание» пары на небольшом расстоянии от сетевого коммутатора. При это длина пары на контактах 1 и 2 остается нормальной.

Понятно, что применение переключателя в кабельных трактах, где передаются данные, может привести к сбою. Именно для этого следует применять датчики передачи данных. Сначала нужно проверить, есть ли в кабельном тракте данные, а потом «закорачивать» или разрывать проводники. Следует учесть, что не всякие данные препятствуют использованию переключателя. Например, сигналы автодоговаривания 100Base-T тоже несут 16 битовую информацию, но применение устройства, изменяющего электротехнические параметры кабельного тракта, в тракте с такими сигналами к сбою не приведет.

Для увеличения чувствительности и помехоустойчивости датчик передачи данных может содержать две катушки индуктивности, одна из которых воспринимает побочное электромагнитное излучение от одного проводника, а другая воспринимает побочное электромагнитное излучение от другого проводника той же пары, к которой относится первый проводник, установленные таким образом, что фазы ЭДС этих двух катушек отличаются не более чем на 45 градусов. То есть ЭДС от синфазаной помехи, одновременно идущей по двум проводникам одной пары, будет вычитаться, а от сигналов передачи данных складываться.

Как устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, так и датчик передачи данных могут быть припаяны к проводам или монтироваться на печатной плате. В последнем случае удобно присоединять переключатель и датчик с помощью разъемов. Усилитель датчика, например, JFET транзистор BFT46 и геркон разместить на отдельной печатной плате, а индуктивность(-ти) впаять непосредственно над дорожкой платы. От выводов индуктивности и от дорожек печатной платы сделать ответвления (с использованием согласующих элементов) на штыревые разъемы, например, розетки PBS-5. Отдельную печатную плату с транзистором и герконом можно соединить с печатной платой коммутационной панели с помощью аналогичной штыревой вилки PLS-4. Если для датчика передачи данных используются две катушки, то катушки соединяют последовательно, а оставшиеся свободными выводы подводят к разъему.

Кроме того, коммутационную панель полезно оснащать ИК-датчиками, которые срабатывают на подключение разъема в порт панели, и светодиодными индикаторами над портами панели.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные варианты его осуществления, специалистам ясно, что эти иллюстративные примеры, в которых можно сделать различные модификации, не ограничивают объема изобретения, определяемого только прилагаемой формулой изобретения.

1. Система мониторинга кабельных соединений с использованием рефлектометра, содержащая:

- сетевое устройство, содержащее порты для сетевых подключений, в котором по крайней мере несколько упомянутых портов подключены к рефлектометру для кабельных линий для измерения параметров подключенного в порт кабельного тракта;

- коммутационную панель с портами для подключения кабелей,

отличающаяся тем, что

- содержит по крайней мере один участок кабельного тракта, являющегося частью упомянутой коммутационной панели и включающего в себя один из упомянутых портов панели, содержащего устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, включающего упомянутый участок кабельного тракта;

- содержит программно-аппаратный комплекс, способный изменять результат применения упомянутого рефлектометра на кабельном тракте, содержащем упомянутый участок, воздействуя на упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта;

- упомянутый программно-аппаратный комплекс идентифицирует порт упомянутой коммутационной панели, куда подключен порт упомянутого сетевого устройства, сопоставляя результат(-ы) измерений упомянутого рефлектометра и кабельный тракт, в котором изменились электротехнические параметры.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая панель содержит по крайнее мере один датчик передачи данных, изменяющий выходной сигнал, когда через порт панели, соответствующий упомянутому датчику, передают данные между сетевыми устройствами.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что упомянутый датчик передачи данных воспринимает побочное электромагнитное излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 3 или 6 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта упомянутого сетевого устройства.

4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что упомянутый датчик передачи данных имеет электрическое подключение к 3 и 6 контактам разъема стандарта МЭК 60603-7 соответствующего порта упомянутой коммутационной панели.

5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что упомянутый программно-аппаратный комплекс идентифицирует порт упомянутой коммутационной панели, куда подключен порт упомянутого сетевого устройства, сопоставляя время изменения сигнала передачи данных между сетевыми устройствами и время изменения сигнала упомянутого датчика передачи данных.

6. Система по п. 2, отличающаяся тем, что упомянутый программно-аппаратный комплекс изменяет электротехнические параметры кабельного тракта, когда с помощью упомянутого датчика передачи данных определяет отсутствие в кабельном тракте некоторых сигналов передачи данных.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, подключено к дорожкам печатной платы или проводам кабельного тракта.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, способно увеличить сопротивление в одном из проводников кабельного тракта.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, способно уменьшить сопротивление между двумя проводниками одной пары кабельного тракта, которая подсоединена к 3 и 6 или 1 и 2 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта упомянутого сетевого устройства.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, содержит геркон или аналоговый ключ.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая коммутационная панель содержит инфракрасные датчики, фиксирующие наличие разъема коммутационного шнура в порту панели.

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая коммутационная панель содержит световые индикаторы для своих портов.

13. Система по п. 4, отличающаяся тем, что упомянутый датчик передачи данных подключен к упомянутому тракту с помощью разъема.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое устройство, изменяющее электротехнические параметры кабельного тракта, подключено к кабельному тракту с помощью разъема.

15. Система по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый датчик передачи данных воспринимает побочное электромагнитное излучение с помощью катушки индуктивности, которая подсоединена к усилителю сигнала через разъем.

16. Система по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый датчик передачи данных содержит две катушки индуктивности; одна из них воспринимает излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 3 контакту разъема стандарта МЭК 60603-7 порта упомянутого сетевого устройства; другая упомянутая катушка воспринимает излучение от сигналов передачи данных, передающихся по проводнику, подсоединенному к 6 контакту упомянутого разъема стандарта МЭК 60603-7 порта сетевого устройства; упомянутые катушки размещены и соединены между собой таким образом, что фазы ЭДС упомянутых катушек отличаются не более чем на 45 градусов.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что один контактный вывод каждой из упомянутых катушек индуктивности соединен через разъем с усилителем сигналов, а с помощью другого контактного вывода упомянутые катушки соединены друг с другом.