CN101207491B - 用于以太网系统的带宽自适应切换装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置，包括：交换模块，用于与第一带宽以太网或第二带宽以太网交换，其向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；以及接线模块，其连接第一与第二带宽以太网，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个，并将交换模块接通到所选以太网。本发明还提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换方法。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络技术，更具体的说，是一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置和带宽自适应切换方法.
背景技术
随着因特网的高速发展，IP网络逐渐成为人们日常工作和生活中必不可少的工具，在传统的以太网应用中主要以百兆以太网为主，系统的交换核心是百兆以太网交换，线卡与背板间的业务接口是百兆以太网；但是随着IP网络的日益普及，人们对带宽的需求日益提高，以百兆以太网为主的以太网已经渐渐不能满足人们对带宽的需求，千兆以太网越来越多的出现在各种设计和应用中，系统的交换核心逐渐向千兆以太网交换发展，线卡与背板间的接口为千兆以太网；于是经常出现百兆和千兆以太两大交换体系大量并存、同时使用的情形，这种情形在综合接入的设计和应用中显得尤为明显.
在传统的以太网交换体系设计中，通常的做法就是在一个硬件实体上支持百兆以太网，在另外一个硬件实体上支持千兆以太网，通过安装不同的硬件实体来实现对百兆以太网和千兆以太网的分别支持。例如在目前传统的综合接入应用中，用完全不同的两套设备来实现该目的：对百兆交换用百兆交换板及百兆线卡；对千兆交换用千兆交换板及千兆线卡；而且两套设备的线卡不能兼容，即百兆线卡只能用于百兆系统，千兆线卡只能用于千兆系统。这种传统 的做法占用资源多，不够灵活，特别是在对灵活性要求特别高的综合接入网应用中，这种传统百兆和千兆以太网切换方法的弊端格外明显。
此外，为了提高系统的可靠性，缩短系统的平均无故障时间，通常采用主备冗余的设计。在传统的通用设计中，一般都采取例如专利“一种以太网端口的主备用结构”(专利号：CN99117084.9)中描述的采用两个单路以太网开关来实现两个10/100M以太网的主备冗余备份。这种设计中存在以下不足：只能提供两路带宽为10/100M以太网的冗余备份，无法提供千兆以太网的冗余备份；采用单路的以太网开关，增加了系统复杂度，提高了系统的研发生产费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置和带宽自适应切换方法，能够自适应地切换选择合适带宽的以太网以及切换到所需的主用或备用信号。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置，包括：交换模块，用于与第一带宽以太网或第二带宽以太网交换，其向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；以及接线模块，其连接第一与第二带宽以太网，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个，并将交换模块接通到所选以太网.
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括控制模块，其用于接收和处理控制信号，以从中提取第一信息.
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括选择模块，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个。
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括切换模块，用于将交换模块接通到所选以太网。
在上述的带宽自适应切换装置中，交换模块包括主用交换模块和备用交换模块，分别用于交换第一带宽以太网或第二带宽以太网中的主用信号或备用信号，控制信号中还包含关于交换主用信号还是备用信号的第二信息；以及接线模块还用于根据第二信息，选择所选以太网中的交换模块所要求的主用信号或备用信号，并将交换模块接通到所选以太网的所选信号。
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括控制模块，其用于接收和处理控制信号，以从中提取第一信息和第二信息。
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括选择模块，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个，并按照控制信号中的第二信息从所选以太网中切换选择交换模块所要求的主用信号或备用信号。
在上述的带宽自适应切换装置中，接线模块包括切换模块，用于将交换模块接通到所选以太网的所选信号。
在上述的带宽自适应切换装置，交换模块内建于交换板中，接线模块内建于线卡中。
在上述的带宽自适应切换装置，第一带宽以太网为千兆以太网，第二带宽以太网为百兆以太网。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换方法，包括以下步骤：交换模块向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；接线模块按照控制信号中的第一信息，从其连接的第一带宽以太网与第二带宽以太网中切换选择带宽适应于交换模块的一个，并将交换模块接通到所选以太网；以及交换模块与第一和第二带宽以太网中被接通的以太网进行交换。
本发明利用百兆、千兆以太网信号在物理层都可以通过一收一发两对差分线来实现的原则，通过共享同一物理链路的办法来提供一种在百兆以太网和千兆以太网的不同带宽之间自动切换以及分别在同一宽带的主备之间进行主用选择的方法和设备。本发明所实现的设备包括综合接入中线卡的相应硬件部分，实现在线卡的硬件及软件不作任何改变的情况下既能用于百兆系统(对应交换板是百兆交换板)，也能用于千兆系统(对应交换板是千兆交换板)，从而实现线卡的完全统一。
与现有技术相比较，本发明引入了一种新型的带宽切换和主用选择方法，包括：自动切换百兆和千兆以太网信号，自动选择主备千兆和主备百兆的主用输出.一方面降低了系统开发的难度和提高了系统的可靠性，另一方面大大地缩短了系统的设计周期，可以灵活的满足客户提出的百兆和千兆以太网需求。
附图说明
图1是本发明百兆和千兆以太网自适应切换选择设备的结构示意图；
图2是本发明实例具体所处的机框环境；
图3是本发明实例中线卡的结构示意图；以及
图4示出了根据本发明实施例的带宽自适应切换方法的流程图。
图1是本发明百兆和千兆以太网自适应切换选择设备的结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置100，包括：
交换模块12，用于与第一带宽以太网或第二带宽以太网交换，其向接线模块50发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；以及
接线模块50，其连接第一与第二带宽以太网，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个，并将交换模块12接通到所选以太网。
接线模块50可包括控制模块52，其用于接收和处理控制信号，以从中提取第一信息。
接线模块50可包括选择模块54，用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个。
接线模块50可包括切换模块56，用于将交换模块12接通到所选以太网。
进一步参照图2，交换模块12可包括主用交换模块121和备用交换模块122，分别用于交换第一带宽以太网或第二带宽以太网中的主用信号或备用信号，控制信号中还包含关于交换主用信号还是备用信号的第二信息；以及接线模块还用于根据第二信息，选择所 选以太网中的交换模块所要求的主用信号或备用信号，并将交换模块接通到所选以太网的所选信号。
回到图1，控制模块52可用于接收和处理控制信号，以从中提取第一信息和第二信息。选择模块54可用于按照控制信号中的第一信息从第一与第二带宽以太网中切换选择适应于交换模块的一个，并按照控制信号中的第二信息从所选以太网中切换选择交换模块所要求的主用信号或备用信号。切换模块56可用于将交换模块接通到所选以太网的所选信号。
在上述的带宽自适应切换装置，交换模块内建于交换板(SC)中，接线模块内建于线卡(LC)中。
在上述的带宽自适应切换装置，第一带宽以太网可以为千兆以太网，第二带宽以太网可以为百兆以太网。
本发明利用百兆、千兆以太网信号在物理层都可以通过一收一发两对差分线来实现的原则，通过共享同一物理链路的办法来提供一种在百兆以太网和千兆以太网的不同带宽之间自动切换以及分别在同一宽带的主备之间进行主用选择的方法和设备。本发明所实现的设备包括综合接入中线卡的相应硬件部分，实现在线卡的硬件及软件不作任何改变的情况下既能用于百兆系统(对应交换板是百兆交换板)，也能用于千兆系统(对应交换板是千兆交换板)，从而实现线卡的完全统一。
虽然上面都是用百兆以太网和千兆以太网来举例说明本发明，但显然，本发明也可以应用到其他不同带宽的以太网。而且，本发明虽然提到了第一带宽以太网和第二带宽以太网，但显然，这并不限定于只能接入两种不同的以太网，而应该理解为其所接入的多种以太网中，存在至少两种不同的以太网。这些不同带宽的以太网， 只要都是采用一收一发两对差分线来实现的原则，则都可以使用本发明通过共享同一物理链路办法来提供一种在至少两种以上不同带宽的以太网的不同带宽之间自动切换以及分别在同一宽带的主备之间进行主用选择的精神。
本发明采用4个模块来实现目的：
交换模块，用来完成百兆以太网或千兆以太网的交换，和线卡的切换模块之间通过两路以太网信号相连，主备交换模块各一路以太网到线卡。主备信号同时为千兆以太网信号，或者同时为百兆以太网信号；
切换模块，用来完成百兆和千兆以太网信号通路的切换，根据控制模块的控制信息，自动识别出设备所处的环境是百兆以太网环境还是千兆以太网环境，如果是百兆以太网环境则把信号通路切换到百兆选择模块，如果是千兆以太网环境则把信号通路切换到千兆选择模块；
选择模块，用来完成百兆或千兆信号的主用连通选择，根据来自控制模块的控制信息，选择模块从主备百兆、千兆中选择出主用信号并连通，如果所处环境为百兆环境则选择连通百兆主用信号，如果所处环境为千兆环境则选择连通千兆环境；
控制模块，用来完成带宽切换和主用选择所需控制信息的传递和处理，根据来自交换模块的输入信息，提供给切换模块百兆、千兆环境区别，提供给选择模块两块交换板的主备用状态等控制信号；
本发明提供了一种用于以太网系统的带宽自适应切换方法，如图4所示，包括以下步骤：
步骤S402，交换模块向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；
步骤S404，接线模块按照控制信号中的第一信息，从其连接的第一带宽以太网与第二带宽以太网中切换选择带宽适应于交换模块的一个，并将交换模块接通到所选以太网；以及
步骤S406，交换模块与第一和第二带宽以太网中被接通的以太网进行交换。
具体下行方向(交换模块到选择模块方向)的数据处理流程包括以下步骤：
步骤A.交换模块向切换模块发送百兆或千兆以太网信号，同时把主备信息和流量信息发给控制模块；
步骤B.控制模块判断交换模块过来的主备信息和流量信息，把流量信息转换成切换控制信号输出给切换模块，把主备信息转换成选择信号输出给选择模块；
步骤C.切换模块收到交换模块来的以太网信号，根据来自控制模块的切换控制信号，选择信号输出到百兆选择模块还是千兆选择模块；
步骤D.百兆选择模块或者千兆选择模块根据来自控制模块的选择控制信号，选择出主用输出。
上行方向(选择模块到交换模块方向)的数据处理流程包括以下步骤：
步骤A.交换模块把主备信息和流量信息发给控制模块；
步骤B.控制模块判断交换模块过来的主备信息和流量信息，把流量信息转换成切换控制信号输出给切换模块，把主备信息转换成选择信号输出给选择模块；
步骤C.百兆选择模块或者千兆选择模块根据来自控制模块的选择控制信号，选择把百兆信号或千兆信号输出到主用通道；
步骤D.切换模块根据来自控制模块的切换控制信号，建立起选择模块和交换模块的百兆通道或者千兆通道，从而将来自选择模块的以太网信号输出给交换模块。
下面结合附图对本发明所介绍的方法和设备进行说明。
如图2所示，本发明所处的环境主要包括两种类型的单板：中间两块SC板是一主一备交换板(包含控制功能)，旁边共2n块的线卡(LC)；其中SC即可以是千兆交换板，又可以是百兆交换板；主备主控板到线卡分别有一路差分以太网信号(收发各一对，为125M MLT-3或1.25G Serdes)。对应图1，相当于一个交换部分和2n个自适应切换选择部分相连。当交换板为百兆交换板时，交换板到线卡槽位的是百兆以太网信号(收发各一对差分线)；当交换板为千兆交换板时，交换板到线卡槽位的是千兆以太网信号(收发各一对差分线)。
如图3所示，本发明实例中线卡的结构主要由下面几个部分组成：CPLD构成一个控制模块，高速模拟开关构成一个切换模块，百兆以太网开关是一个百兆选择器，Serdes交叉开关是一个千兆选择器。
交换板送给CPLD的信号主要有主用交换板指示信号master，备用交换板指示信号slave和主用交换板的板类型信号。一方面，CPLD通过local bus总线获取交换板的板类型信号，从而判断出主 控板是百兆交换板还是千兆交换板，并对应把切换控制信号GE_FE_SEL输出给高速模拟开关，从而控制切换到Serdes交叉开关还是切换到百兆以太网开关；另一方面，CPLD根据交换板过来的主备信号，分别输出主备选择信号给Serdes交叉开关和百兆以太网开关，后者以此选择主用输出链路，并输出给对应的下级链路。
下级链路中的业务模块即可以是在百兆以太网开关后加变压器和RJ45插座出百兆以太网接口，Serdes交叉开关后加SFP是出千兆光接口，也可以分别通过百兆/千兆兼容Phy相连出MII/GMII自适应接口自适应那个接单板的其它业务模块，这些都可以随系统需求的改变而改变。
本发明利用百兆、千兆以太网信号在物理层都可以通过一收一发两对差分线来实现的原则，通过共享同一物理链路的办法来提供一种在百兆以太网和千兆以太网的不同带宽之间自动切换以及分别在同一宽带的主备之间进行主用选择的方法和设备。本发明所实现的设备包括综合接入中线卡的相应硬件部分，实现在线卡的硬件及软件不作任何改变的情况下既能用于百兆系统(对应交换板是百兆交换板)，也能用于千兆系统(对应交换板是千兆交换板)，从而实现线卡的完全统一。
与现有技术相比较，本发明引入了一种新型的带宽切换和主用选择方法，包括：自动切换百兆和千兆以太网信号，自动选择主备千兆和主备百兆的主用输出.一方面降低了系统开发的难度和提高了系统的可靠性，另一方面大大地缩短了系统的设计周期，可以灵活的满足客户提出的百兆和千兆以太网需求。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们 可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于以太网系统的带宽自适应切换装置，其特征在于，包括：
交换模块，用于与第一带宽以太网或第二带宽以太网交换，其向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；以及
所述接线模块，其连接所述第一与第二带宽以太网，用于按照所述控制信号中的所述第一信息从所述第一与第二带宽以太网中切换选择适应于所述交换模块的一个，并将所述交换模块接通到所选以太网。
2.根据权利要求1所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括控制模块，其用于接收和处理所述控制信号，以从中提取所述第一信息。
3.根据权利要求1所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括选择模块，用于按照所述控制信号中的所述第一信息从所述第一与第二带宽以太网中切换选择适应于所述交换模块的一个。
4.根据权利要求1所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括切换模块，用于将所述交换模块接通到所选以太网。
5.根据权利要求1所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述交换模块包括主用交换模块和备用交换模块，分别用于交换第一带宽以太网或第二带宽以太网中的主用信号或备用信号，所述控制信号中还包含关于交换主用信号还是备用信号的第二信息；以及
所述接线模块还用于根据所述第二信息，选择所选以太网中的所述交换模块所要求的主用信号或备用信号，并将所述交换模块接通到所选以太网的所选信号。
6.根据权利要求5所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括控制模块，其用于接收和处理所述控制信号，以从中提取所述第一信息和所述第二信息。
7.根据权利要求5所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括选择模块，用于按照所述控制信号中的所述第一信息从所述第一与第二带宽以太网中切换选择适应于所述交换模块的一个，并按照控制信号中的所述第二信息从所选以太网中切换选择所述交换模块所要求的主用信号或备用信号。
8.根据权利要求5所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述接线模块包括切换模块，用于将所述交换模块接通到所选以太网的所选信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的带宽自适应切换装置，其特征在于，所述交换模块内建于交换板中，所述接线模块内建于线卡中，所述第一带宽以太网为千兆以太网，所述第二带宽以太网为百兆以太网。
10.一种用于以太网系统的带宽自适应切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
交换模块向接线模块发送控制信号，其中包含关于自己适应于哪种带宽以太网的第一信息；
所述接线模块按照所述控制信号中的所述第一信息，从其连接的第一带宽以太网与第二带宽以太网中切换选择带宽适应于所述交换模块的一个，并将所述交换模块接通到所选以太网；以及
所述交换模块与所述第一和第二带宽以太网中被接通的以太网进行交换。
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