CN101197745B - 实现环网冗余数据传输的方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

实现环网冗余数据传输的方法

所属技术领域

本发明公开一种数据传输方法，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环网冗余以太网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环网冗余以太网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环网冗余以太网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，配置整个环网冗余以太网模块的工作状态，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，电源管理单元给环网冗余以太网模块中各个单元供电。通过连接不同环网冗余以太网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，环网冗余以太网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，电源管理单元给环网冗余以太网模块中各个单元供电。

一种实现环网冗余数据传输的方法，该方法为利用环网冗余以太网模块中的环路处理单元实现环网算法及控制环网冗余以太网模块中各个单元工作，环网冗余以太网模块包括环路处理单元、功能配置单元和一个或三个以太网交换芯片，环路处理单元数据接口上连接有功能配置单元，配置整个环网冗余以太网模块的工作状态，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，当环网冗余以太网模块中包括一个以太网交换芯片时，环网冗余以太网模块中还包括四个以太网接口电路，四个以太网接口电路分别与以太网交换芯片连接；当环网冗余以太网模块中包括三个以太网交换芯片时，环网冗余以太网模块中还包括六个以太网接口电路，每两个以太网接口电路与一个以太网交换芯片连接，电源管理单元给环网冗余以太网模块中各个单元供电，

当环网冗余以太网模块中包括一个以太网交换芯片时，以太网交换芯片连接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，以太网交换芯片的其它三个以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，当环网冗余以太网模块中包括三个以太网交换芯片时，每个以太网交换芯片连接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，以太网交换芯片连接的其它太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，使每个环网冗余以太网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，为非冗余正常通讯状态；

环网冗余以太网模块中的每个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，环网冗余以太网模块中的其它两个以太网接口电路分别与两端的环网冗余以太网模块中的以太网接口电路连接，形成闭合环网，剩余以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，为环网通讯状态；

环网冗余以太网模块中的每个以太网交换芯片连接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，环网冗余以太网模块中的其它两个以太网接口电路分别与两端的环网冗余以太网模块中的以太网接口电路连接，形成闭合环网，闭合环网通过剩余以太网接口电路中的两个与相邻闭合环网进行配对，为环网配对状态。。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的环网冗余以太网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。

所述的环网冗余以太网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。

所述的环网冗余以太网模块中的三个以太网数据输出接口中的两个分别与其他环网冗余以太网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环网冗余以太网模块在环网冗余工作状态时的冗余以太网数据输出接口，二个或二个以上的环网冗余以太网模块通过以太网数据输出接口顺次连接成闭合环网。

所述的环网冗余以太网模块中的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环网冗余以太网模块的配对通告端口相互连接，同时这两个环网冗余以太网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环网冗余以太网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。

所述的环网冗余以太网中的环路处理单元上连接有状态指示单元，指示环网冗余以太网模块的工作状态。

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：本发明中采用环网冗余以太网模块化实现，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，只需改变环网冗余以太网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。采用本发明中的环网冗余以太网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)。通过添加该环网冗余以太网模块，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。

附图说明

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，环网冗余以太网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。发明中的环网冗余以太网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，并协调环网冗余以太网模块中各个组成单元的工作，功能配置单元用来配置环网冗余以太网模块的工作状态，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环网冗余以太网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环网冗余以太网模块的工作状态，提供环网冗余以太网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，当本发明中环网冗余以太网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，即环网冗余以太网模块工作在环网配对状态时，配对通告端口开始工作。本发明环网冗余以太网模块中还包括有电源管理单元，电源管理单元负责整个环网冗余以太网模块的电源供电和上电时序管理，由于本发明环网冗余以太网模块中各个单元需要电源电压不同，分为+3.3V、+2.5V、+1.8V、+1.5V几种，而本发明环网冗余以太网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、+1.5V等多路电源，再分别供给环网冗余以太网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。发明中的环网冗余以太网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环网冗余以太网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，只需将本发明中的环网冗余以太网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环网冗余以太网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环网冗余以太网模块中的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环网冗余以太网模块中的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，实施例一中的环网冗余以太网模块工作如图2所示，本发明环网冗余以太网模块中的以太网接口电路1、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环网冗余以太网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输入环网冗余以太网模块内，再通过环网冗余以太网模块的以太网接口电路1、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环网冗余以太网模块工作状态相同。请参看附图4，实施例二中的环网冗余以太网模块工作如图4所示，本发明环网冗余以太网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1、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环网冗余以太网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1、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环网冗余以太网模块内，再通过环网冗余以太网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环网冗余以太网模块工作状态相同。

第二种，环网通信状态，请参看附图5，本实施例中以三组环网冗余以太网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环网冗余以太网模块组成的环网，多组环网冗余以太网模块组成环网的形式，其连接方式与三组相同。环网冗余以太网模块1、环网冗余以太网模块2、环网冗余以太网模块3中各自的以太网接口电路1、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，环网冗余以太网模块1的以太网接口电路4与环网冗余以太网模块2中的以太网接口电路2连接，环网冗余以太网模块2的以太网接口电路4与环网冗余以太网模块2中的以太网接口电路2连接，环网冗余以太网模块3的以太网接口电路4与环网冗余以太网模块2中的以太网接口电路2连接，如此三个环网冗余以太网模块便形成一个闭合的环网，环网冗余以太网模块1、环网冗余以太网模块2、环网冗余以太网模块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环网冗余以太网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，环网冗余以太网模块1、环网冗余以太网模块2、环网冗余以太网模块3、环网冗余以太网模块4、环网冗余以太网模块5按照环网通信状态连接为第一环网，环网冗余以太网模块6、环网冗余以太网模块7、环网冗余以太网模块8、环网冗余以太网模块9、环网冗余以太网模块10按照环网通信状态连接为第二环网，第一环网中环网冗余以太网模块4和环网冗余以太网模块5中的以太网接口电路6分别与第二环网中环网冗余以太网模块6和环网冗余以太网模块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环网冗余以太网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。第一环网中环网冗余以太网模块4和环网冗余以太网模块5的配对通告端口连接，第二环网中环网冗余以太网模块6和环网冗余以太网模块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，即环网冗余以太网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，相应环网冗余以太网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环网冗余以太网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环网冗余以太网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，虽然增加此环网冗余以太网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，环网冗余以太网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。

Claims (6)

1.一种实现环网冗余数据传输的方法，其特征是：所述的方法为利用环网冗余以太网模块中的环路处理单元实现环网算法及控制环网冗余以太网模块中各个单元工作，环网冗余以太网模块包括环路处理单元、功能配置单元和一个或三个以太网交换芯片，环路处理单元数据接口上连接有功能配置单元，配置整个环网冗余以太网模块的工作状态，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，当环网冗余以太网模块中包括一个以太网交换芯片时，环网冗余以太网模块中还包括四个以太网接口电路，四个以太网接口电路分别与以太网交换芯片连接；当环网冗余以太网模块中包括三个以太网交换芯片时，环网冗余以太网模块中还包括六个以太网接口电路，每两个以太网接口电路与一个以太网交换芯片连接，电源管理单元给环网冗余以太网模块中各个单元供电，

当环网冗余以太网模块中包括一个以太网交换芯片时，以太网交换芯片连接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，以太网交换芯片连接的其它三个以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，当环网冗余以太网模块中包括三个以太网交换芯片时，每个以太网交换芯片连接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，以太网交换芯片连接的其它太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，使每个环网冗余以太网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，为非冗余正常通讯状态；

环网冗余以太网模块中的每个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，环网冗余以太网模块中的其它两个以太网接口电路分别与两端的环网冗余以太网模块中的以太网接口电路连接，形成闭合环网，剩余以太网接口电路作为交换机的以太网数据输出接口，为环网通讯状态；

环网冗余以太网模块中的每个以太网交换芯片连接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，环网冗余以太网模块中的其它两个以太网接口电路分别与两端的环网冗余以太网模块中的以太网接口电路连接，形成闭合环网，闭合环网通过剩余以太网接口电路中的两个与相邻闭合环网进行配对，为环网配对状态。

2.根据权利要求1所述的实现环网冗余数据传输的方法，其特征是：所述的环网冗余以太网模块中的三个以太网数据输出接口中的两个分别与其他环网冗余以太网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环网冗余以太网模块在环网冗余工作状态时的冗余以太网数据输出接口，二个或二个以上的环网冗余以太网模块通过以太网数据输出接口顺次连接成闭合环网。

3.根据权利要求2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环网冗余以太网模块的配对通告端口相互连接，同时这两个环网冗余以太网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环网冗余以太网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。

4.根据权利要求1或2或3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上连接有状态指示单元，指示环网冗余以太网模块的工作状态。

5.根据权利要求1或2或3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。

6.根据权利要求1或2或3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。

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