专利名称：环网冗余以太网模块及实现环网冗余数据传输的方法
技术领域：
本发明公开一种以太网模块及应用该模块实现的数据传输方法，特别是一 种能用在非冗余交换机上，使其实现冗余数据传输的环网冗余以太网模块及利 用该模块实现环网冗余数据传输的方法。
背景技术：
目前，在我国环网冗余以太网交换机尚处在发展阶段，单一的环网冗余交 换机很难满足所有用户要求。同时非冗余以太网交换机却以其技术成熟，种类 丰富，得到广泛运用。然而由于非冗余以太网交换机不具备环网冗余能力，在 重要场合亦无法担当重要角色，给工程建设带来了极大不便，而不得不购买国 外昂贵的交换机设备，提高了工程造价。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的非冗余以太网交换机不具备环网冗余能力， 在某些重要场合无法使用，而冗余以太网交换机价格昂贵等缺点，本发明提供 一种实现冗余数据传输的环网冗余以太网模块及其利用该模块实现环网冗余数 据传输的方法，利用环路处理单元实现环网算法及控制模块中各个单元工作， 环路处理单元数据接口上连接有功能配置单元，配置整个模块的工作状态，环 路处理单元数据输出接口上分别连接有三组以太网交换芯片，每组以太网交换 芯片上连接有两个以太网接口电路，每组以太网交换芯片的以太网接口电路中 的一个分别与以太网交换机连接，与以太网交换机进行数据传输，每组以太网 交换芯片的另一个以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，电源管理单元给模块中各个单元供电。通过连接不同模块作为交换机的以太网数据输 出接口的以太网接口电路，即可使非冗余交换机实现环网冗余功能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是 一种环网冗余以太网模块，模 块包括环路处理单元、功能配置单元、电源管理单元、三组以太网交换芯片及 以太网接口电路，功能配置单元与环路处理单元的数据接口连接，三组以太网 交换芯片分别与环路处理单元的数据传输接口连接，每个以太网交换芯片上分 别连接有两个以太网接口电路，电源管理单元给模块中各个单元供电。
一种实现环网冗余数据传输的方法，该方法为利用环路处理单元实现环网 算法及控制模块中各个单元工作，环路处理单元数据接口上连接有功能配置单 元，配置整个模块的工作状态，环路处理单元数据输出接口上分别连接有三组 以太网交换芯片，每组以太网交换芯片上连接有两个以太网接口电路，每组以 太网交换芯片的以太网接口电路中的一个分别与以太网交换机连接，与以太网 交换机进行数据传输，每组以太网交换芯片的另一个以太网接口电路作为交换 机的以太网数据输出接口，电源管理单元给模块中各个单元供电。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括
所述的模块中还包括配对通告端口 ，配对通告端口与环路处理单元的数据 接口连接。
所述的模块中还包括状态指示单元，状态指示单元与环路处理单元的数据 接口连接。
所述的环路处理单元为MCU或FPGA。
所述的模块中的三个以太网数据输出接口中的两个分别与其他模块中的以 太网数据输出接口连接，另外一个以太网数据输出接口作为模块在环网冗余工
作状态时的冗余以太网数据输出接口， 二个或二个以上的模块通过以太网数据 输出接口顺次连接成闭合环网。
所述的模块环路处理单元上连接有配对通告端口，负责两个配对设备之间 交互信息，每一个闭合环网中有两个模块的配对通告端口相互连接，同时这两 个模块的冗余以太网数据输出接口分别与另一个闭合环网中两个模块的冗余以 太网数据输出接口相互连接，将两个或两个以上的闭合环网连接成-一个大环网。
所述的模块环路处理单元上连接有状态指示单元，指示模块的工作状态。
所述的环路处理单元采用MCU或FPGA。 所述的以太网接口电路为10M/100M电路接口，或为光纤接口。 本发明的有益效果是本发明中采用模块化实现，电路实现简单，使用方 便，本发明支持两个环路以太网口， 一个环网配对接口。本发明接口形式灵活， 只需改变模块中的以太网接口电路就可以实现10M/100M电路口，也可以实现 光纤口，且组网方式灵活多样，可支持双纤自愈环网，双纤链网，单纤环网， 单纤链网，相切环网，相交环网等各种环网冗余交换机可实现的冗余环网。采 用本发明中的模块配合非冗余交换机组网，其网络规模大，单环可达50台以上， 整个网络基本无限制(与IP地址域有关)。通过添加该模块，几乎可使任何 10/100M以太网交换机都能立刻具备冗余环网功能，而丝毫不影响原有交换机性 能。
下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图1为本发明实施例一系统方框示意图。
图2为本发明实施例一非冗余状态工作形式参考示意图。
图3为本发明实施例二系统方框示意图。
图4为本发明实施例二非冗余状态工作形式参考示意图。
图5为本发明实施例一结构工作在环网通信状态工作形式参考示意图。
图6为本发明实施例一结构工作在环网配对通信状态工作形式参考示意图。
具体实施例方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相 同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明中的，模块可采用两种形式，下面将结合附图具体对两种形式进行 说明。
实施例一请参看附图1，本发明的实施例一结构如图1所示。发明中的模 块主要包括环路处理单元、功能配置单元和三个以太网交换芯片，功能配置单 元连接在环路处理单元的数据接口上，三个以太网交换芯片分别连接在环路处 理单元的数据传输接口上。本实施例中，环路处理单元采用MCU或FPGA，用 来负责整个网络算法的实现，并协调模块中各个组成单元的工作，功能配置单 元用来配置模块的工作状态，以太网交换芯片负责以太网信号的传输和交换， 每个以太网交换芯片上连接有两个以太网接口电路，其负责将本发明中的模块 与其它以太网设备进行对接，以便于传输数据。环路处理单元的数据端上还连 接有状态指示单元，可以通过状态指示单元来指示本发明中模块的工作状态， 提供模块相关工作信息给具有网络管理功能的以太网交换机中的处理器，以实 现同意管理。环路处理单元的数据端上还连接有配对通告端口，当本发明中模 块工作在环网配对状态时，配对通告端口负责在两个配对设备之间进行信息交 互，当配对功能打开时，即模块工作在环网配对状态时，配对通告端口开始工作。本发明模块中还包括有电源管理单元，电源管理单元负责整个模块的电源 供电和上电时序管理，由于本发明模块中各个单元需要电源电压不同，分为
+3.3V、 +2.5V、 +1.8V、 +1.5￥几种，而本发明模块的供电电源输入又为+5V电 源输入(输入电源范围为+3.6V至+5.5V),电源管理单元将外接输入的+5V分别 转换成+3.3V、 +2.5V、 +1.8V、 +1.5￥等多路电源，再分别供给模块中各个需要 的单元，同时，电源管理单元还控制各电压电源的上电时序，本实施例中的上 电时序为先+1.5V，再+1.8V，再+2.5V，最后再+3.3V。
实施例二请参看附图3，本发明的实施例二结构如图3所示。发明中的模 块主要包括环路处理单元、功能配置单元和一个以太网交换芯片，其中，功能 配置单元、环路处理单元、功能配置单元、状态指示单元、电源管理单元、配 对通告端口均与实施例一中相应单元的连接方式及功能相同。环路处理单元的 数据端上连接有一个以太网交换芯片，以太网交换芯片上连接有四个以太网接 口电路，其负责将本发明中的模块与其它以太网设备进行对接，以便于传输数 据。
本发明在使用时，只需将本发明中的模块插接在现有技术中的非冗余以太 网交换机上即可在非冗余以太网交换机上实现环网冗余能力。本实施例中给出 三种用本发明模块实现的不同的使用状态，为了说明方便清楚，本实施例一中 将一个模块中的6个以太网接口电路分别定义为以太网接口电路1至以太网接 口电路6，将非冗余以太网交换机定义为普通交换机，本实施例二中将一个模块 中的4个以太网接口电路分别定义为以太网接口电路1至以太网借口电路4，具 体如下
第一种，正常通信状态，即非冗余工作状态。请参看附图2，实施例一中的模块工作如图2所示，本发明模块中的以太网接口电路l、以太网接口电路3、 以太网接口电路5分别与普通交换机的以太网接口连接，以太网接口电路2、以 太网接口电路4、以太网接口电路6分别与外接的以太网设备连接，通过功能配 置单元配置模块工作在非冗余工作状态，外接的以太网设备分别通过以太网接 口电路2、以太网接口电路4、以太网接口电路6输入模块内，再通过模块的以 太网接口电路l、以太网接口电路3、以太网接口电路5分别传输给普通交换机， 即是与不添加本发明模块工作状态相同。请参看附图4，实施例二中的模块工作 如图4所示，本发明模块中的以太网接口电路4与普通交换机的以太网接口连 接，以太网接口电路l、以太网接口电路2、以太网接口电路3中任意一路与外 接的以太网设备连接，通过功能配置单元配置模块工作在非冗余工作状态，外 接的以太网设备分别通过以太网接口电路l、以太网接口电路2、以太网接口电 路3中与外接以太网设备连接的一路输入模块内，再通过模块的以太网接口电 路4传输给普通交换机，即是与不添加本发明模块工作状态相同。
第二种，环网通信状态，请参看附图5，本实施例中以三组模块连接组成环 网为例对其工作状态进行具体说明，具体实施时，并不仅限于利用三组模块组 成的环网，多组模块组成环网的形式，其连接方式与三组相同。模块l、模块2、 模块3中各自的以太网接口电路l、以太网接口电路3、以太网接口电路5分别 与各自普通交换机的以太网接口连接，模块1的以太网接口电路4与模块2中 的以太网接口电路2连接，模块2的以太网接口电路4与模块2中的以太网接 口电路2连接，模块3的以太网接口电路4与模块2中的以太网接口电路2连 接，如此三个模块便形成一个闭合的环网，模块l、模块2、模块3中各自的以 太网接口电路6分别作为输出接口与外接的以太网设备连接。通过功能配置单元配置模块工作在环网通信工作状态即可。
第三种，环网配对状态，请参看附图6，模块l、模块2、模块3、模块4、 模块5按照环网通信状态连接为第一环网，模块6、模块7、模块8、模块9、 模块IO按照环网通信状态连接为第二环网，第一环网中模块4和模块5中的以 太网接口电路6分别与第二环网中模块6和模块7中的以太网接口电路6连接， 将两个环网桥接成一个大网，第一环网和第二环网中其他模块的以太网接口电 路6分别作为输出接口与外接的以太网设备连接。第一环网中模块4和模块5 的配对通告端口连接，第二环网中模块6和模块7的配对通告端口连接，配对 通告端口协调环网工作，当配对功能打开时，即模块工作在环网配对状态时， 配对通告端口开始工作。由于两个环网间配对线路有两根，因此可以实现冗余 配对，当其中一路出现故障时，配对通告端口互相协调工作，相应模块根据配 对通告端口信息判断是否起用备用线路。通过功能配置单元配置模块工作在环 网配对工作状态即可。本实施例中，以两个环网及每个环网中采用五个模块为 具体实例对本工作状态进行具体说明，具体实施时，只要环网的连接方式与上 述连接方式相同即可。
上述所述环网通信状态和环网配对状态均是采用实施例一中结构进行具体 说明，如采用实施二中结构，其连接方式和实现方法与实施例一相同，即三个 以太网数据输出接口中的两个工作在环网状态，另一个与外接以太网设备连接 进行数据传输。本发明实施一结构，接口电路虽然稍显复杂，但是使用时，其 不改变现有技术中普通以太网交换机的接口形式，方便用户的使用；本发明实 施二结构，接口电路简单，使用方便，虽然增加此模块后会增加交换机接口， 但是，其工作在环网通信状态时，其接口数量与普通交换机的接口数量相同，
能有效保证其接口数量。
本发明，模块中的以太网接口电路1至接口电路6在物理层实现，以太网
接口电路可采用10M/100M的电接口，也可以采用光纤接口。
权利要求
1、一种环网冗余以太网模块，其特征是所述的模块包括环路处理单元、功能配置单元、电源管理单元、以太网交换芯片及以太网接口电路，功能配置单元与环路处理单元的数据接口连接，以太网交换芯片与环路处理单元的数据传输接口连接，以太网交换芯片上分别连接有二个或四个以太网接口电路，电源管理单元给模块中各个单元供电。
2、 根据权利要求1所述的环网冗余以太网模块，其特征是所述的模块中还 包括配对通告端口 ，配对通告端口与环路处理单元的数据接口连接。
3、 根据权利要求1所述的环网冗余以太网模块，其特征是所述的模块中还 包括状态指示单元，状态指示单元与环路处理单元的数据接口连接。
4、 根据权利要求1或2或3所述的环网冗余以太网模块，其特征是所述的 环路处理单元为MCU或FPGA。
5、 一种利用如权利要求1所述的环网冗余以太网模块实现环网冗余数据传输 的方法，其特征是所述的该方法为利用环路处理单元实现环网算法及控 制模块中各个单元工作，环路处理单元数据接口上连接有功能配置单元， 配置整个模块的工作状态，环路处理单元数据输出接口上连接有以太网交 换芯片，以太网交换芯片上连接有以太网接口电路，以太网交换芯片的以 太网接口电路中的一个与以太网交换机连接，与以太网交换机进行数据传 输，其它以太网交换芯片的一个或三个以太网接口电路作为交换机的以太 网数据输出接口，使每个模块保证有三个以太网接口电路作为交换机的以 太网数据输出接口，电源管理单元给模块中各个单元供电。
6、 根据权利要求5所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是所述的模块中的三个以太网数据输出接口中的两个分别与其他模块中的以太网数据输出接口连接，另外一个以太网数据输出接口作为模块在环网冗余工 作状态时的冗余以太网数据输出接口， 二个或二个以上的模块通过以太网 数据输出接口顺次连接成闭合环网。
7、 根据权利要求6所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是所述的 模块环路处理单元上连接有配对通告端口 ，负责两个配对设备之间交互信 息，每一个闭合环网中有两个模块的配对通告端口相互连接，同时这两个 模块的冗余以太网数据输出接口分别与另一个闭合环网中两个模块的冗 余以太网数据输出接口相互连接，将两个或两个以上的闭合环网连接成一 个大环网。
8、 根据权利要求5或6或7所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是:所述的模块环路处理单元上连接有状态指示单元，指示模块的工作状态。
9、 根据权利要求5或6或7所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是: 所述的环路处理单元采用MCU或FPGA。
10、 根据权利要求5或6或7所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是: 所述的以太网接口电路为10M/100M电路接口，或为光纤接口。
全文摘要
本发明公开一种能用在非冗余交换机上，使其实现冗余数据传输的环网冗余以太网模块及利用该模块实现环网冗余数据传输的方法。利用环路处理单元实现环网算法及控制模块中各个单元工作，环路处理单元数据输出接口上分别连接有三组以太网交换芯片，每组以太网交换芯片上连接有两个以太网接口电路，每组以太网接口电路中的一个与以太网交换机连接，另一个以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，通过连接不同模块作为交换机的以太网数据输出接口的以太网接口电路，即可使非冗余交换机实现环网冗余功能。通过添加本发明中模块，几乎可使任何10/100M以太网交换机都能立刻具备冗余环网功能，而丝毫不影响原有交换机性能。
文档编号H04L12/437GK101197745SQ20071012531
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者伟 熊 申请人:深圳市三旺通信技术有限公司