Возможности использования цифровых каналов в КЦН «Альтаир»

В связи с переходом современных АТС на новые цифровые технологии в настоящее время находят все более широкое применение оптоволоконные межстанционные соединения (ВОЛС). Это приводит к постепенному вытеснению проводных линий, выводу их из эксплуатации, а также нарушению уже сложившейся структуры централизованной охраны. В связи с этим возникает необходимость использования цифровых каналов передачи данных в современных комплексах централизованной охраны. Как наиболее распространенная технология вычислительных сетей, Ethernet - используется в качестве универсального сетевого решения. Поэтому для обеспечения возможности работы по цифровым каналам связи , а также с учётом возможного сопряжения с различными типами аппаратуры, используемой для организации телефонной связи (новые электронные АТС, системы цифрового уплотнения, оптоволоконные каналы связи и т.п.) был разработан и введен в состав комплекса «Альтаир» новый модуль «Контроллер Ethernet» , с применением последних достижений в области сетевых технологий.

Основные технические характеристики

Модуль разработан на базе микроконтроллера PIC18F67J60 –(система на кристалле), со встроенными MAC и PHY уровнями.

Параметры микроконтроллера:

• 128 Кб flash
• 3808 байт RAM
• 8Кб Ethernet –buffer

Поддерживаемые интерфейсы:

Ethernet 10BASE-T; USART 4800 б/с (максимально до 112500 б/с).

Поддерживаемые протоколы: ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DHCP, HTTP, FTP, TFTP, SSL.
Габаритные размеры: 65 x 55 x 16 .
Питание: U пит. = 5в +/-10% ; I пит. не более 100ма .

Расположение

Мезонинный модуль “Контроллер Ethernet” устанавливается на ретрансляторе “Альтаир” в плату “Диспетчер” в специально отведенное для него посадочное место.

Назначение

“Контроллер Ethernet” предназначен для организации канала передачи команд и извещений между автоматизированными рабочими местами пульта централизованного наблюдения (АРМ ПЦН) и ретрансляторами “Альтаир” , расположенными на АТС.
Передача команд и извещений производится по протоколу TCP/IP. Для обеспечения физической связи между АРМ ПЦН и ретрансляторами может использоваться любое оборудование, поддерживающее протокол TCP/IP, например: Ethernet 10/100, DSL-модемы, Radio Ethernet, оптоволокно, а также другое аналогичное оборудование в любом сочетании. Модуль обеспечивает работу в составе корпоративных сетей организованных, в том числе на базе сетей общего пользования (при обеспечении достаточной надежности) , с применением оптиковолоконных межстанционных линий связи.

Устройство и работа

Каждый из АРМов, входящий в состав ПЦН имеет возможность связи с любым из контроллеров Ethernet через сеть TCP/IP. Связь АРМов  с ретрансляторами «Альтаир» осуществляется по сети TCP/IP  через специальный драйвер ServisEthernet.exe

Данный драйвер был специально разработан для работы в компьютере как «драйвер-мост», соединяющий виртуальный COM порт АРМа - с физическим разъемом Ethernet.

Драйвер, принимая данные от АРМа, считывает из конфигурации IP-адрес контроллера, и в соответствии с пультовым номером организует с контроллером TCP-соединение . Сеть TCP/IP может быть любая, в том числе и с использованием маршрутизаторов. Для этого в контроллере Ethernet, должен быть соответственно сконфигурирован IP-адрес ближайшего к контроллеру маршрутизатора. Контроллер принимает пакеты с разъема Ethernet и после обработки посылает их на порт USART, который подключен к процессору диспетчера. От диспетчера к АРМу пакеты следуют в обратном порядке.

Применение такого программно-аппаратного подхода позволяет использовать это решение с любыми АРМами , поддерживающими работу в протоколе «Альтаир».

Особенности модуля “Контроллер Ethernet”. Разработка с применением современных подходов.

1) WEB сервер на кристалле

Быстрый рост ресурсов и вычислительных возможностей микроконтроллеров, с одновременным их удешевлением позволило создать полноценный WEB сервер на кристалле . Одно из назначений которого производить конфигурирование (настройку)  модуля “Контроллер Ethernet”. Настройка модуля осуществляется дистанционно по сети - с помощью любого WEB-браузера (например -  Intetrnet Explorer).

2) Авторизация конфигурирования модуля

Вход на страничку настроек защищенный, с помощью системы одноразовых паролей. Изменение паролей производится по шифрованному каналу с помощью специальной утилиты ClientServis.exe

3) Дистанционное обновление прошивки по сети

Заметной тенденцией стало стремление к постоянному развитию продукта даже после его продажи. Так, производители электроники разрабатывают новое программное обеспечение для ранее выпущенных устройств, позволяя пользователям самостоятельно обновлять прошивку и таким образом добавлять новые функции. Сегодня возможность обновления программного обеспечения электронного устройства превратилась из дополнительного преимущества в обязательное требование. Обновление прошивки модуля “Контроллер Ethernet” осуществляется с помощью утилиты ClienеServis.exe по протоколу TFTP, с применением специальных мер защиты.

4) Безопасность

Высокий уровень безопасности обеспечивается с помощью шифрования всех пакетов обмена между АРМом и ретрансляторами. Применяется криптозащищеный протокол обмена с 128 битным ключом, 16 битным уникальным номером прибора. Метод сцепления блоков CBC с “похищением символов”.

5) Отказоустойчивость

При разработке, уделялось большое внимание  отказоустойчивости модуля. Схемотехническими и программными решениями удалось добиться устойчивости к произвольным помехам от переходных процессов. Даже в случае постоянных отказов сети модуль не только отказоустойчив но и саморегулируем. Это значит, что работа модуля восстанавливается и самосинхронизируется.

6) Восстановление работоспособности

Если IP-адрес модуля неизвестен, предусмотрена процедура перехода на заводские установки. Для этого требуется переставить джампер на модуле в нижнее состояние, затем выключить и включить ретранслятор «Альтаир» . Модуль станет отвечать на адрес по умолчанию. После этого появляется возможность сконфигурировать модуль с помощью WEB браузера.