CN101227404A - 一种对无网管以太网交换机进行带内管理的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，该方法包括：可编程逻辑模块实时检测收到的MAC帧，根据目的地址判断是否为发送给自身的MAC帧，如果是，可编程逻辑模块将MAC帧中的控制消息转换成串口消息，并与以太网交换模块或物理层芯片通信；否则把MAC帧转发给以太网交换模块，结束当前处理流程；可编程逻辑模块将以太网交换模块或物理层芯片反馈的串口消息转换成控制消息，并向网管以太网交换机发送执行结果的MAC帧。本发明还公开了相应的装置，由可编程逻辑模块实现网管的功能。本发明可以最大限度的发掘以太网交换模块的性能特性，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及交换机管理领域，特别是一种无网管以太网交换机进行带内管理的方法。
背景技术
随着IP互联网业务的爆炸式增长，无论是传统电信运营商还是新兴电信运营商，为了在新的竞争环境中立于不败之地，都把建设面向IP业务的电信基础网作为网络建设重点。在城域网的宽带接入部分，即最后一公里接入，相当多的运营商选择了以太网技术。运营商不同于一般的企业集团用户，其对网络的管理功能要求很高，希望能对现有的网络进行配置管理、性能管理、故障管理和安全管理，还可以向计费系统提供丰富的计费信息等等。这就使得在实际应用中，即使是直接面向最终用户的楼道交换机，为达到上述的管理要求，也必须配备成本相对较高的网管以太网交换机。图1为典型的交换型城域网组网示意图，如图1所示，中国公用的互联网的骨干网(ChinaNet)分为骨干层、核心层和接入层。核心层是采用高端交换机下接宽带远程接入服务设备(BRAS，Broadband Remote Access Server)，核心层下的接入层则由二层网管以太网交换机对直接连到用户楼道单元的楼道交换机进行管理。网管以太网交换机内部需要有一个专门完成配置、管理功能的CPU处理模块，CPU处理模块通过串行控制口、以太网口连接以太网交换芯片，以太网交换芯片通过以太网业务口与用户连接，如图2所示。
在目前交换机大量出货的情况下，专用的以太网交换芯片成本已经相对比较低了。这样，CPU处理模块加上软件投入人力成本就占据了交换机成本的相当大的比例。而直接面对终端用户的楼道交换机在整个运营商交换机市场上占的比重是最大的，如果能够降低以太网交换芯片成本，对运营商而言将具有重要意义。在实际应用过程中发现，采用无网管以太网交换机构建接入层网络，能够降低以太网交换芯片所带来的成本支出，因此，目前很多接入层网络中都采用无网管以太网交换机。
现有的无网管以太网交换机可分为傻瓜型交换机(Dump Switch)和智能型交换机(Smart Switch)。Dump Switch只有简单的媒体介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址学习、数据包转发等基本功能，整个交换机本身不可配置。Smart Swtitch的性能主要依赖于所采用的主交换芯片，现有的无网管以太网交换机的结构如图3所示，无网管以太网交换机上往往需要一个低成本的单片机来完成与计算机配置的交互。在交换机上电时，通过单片机的两线式串行总线(I2C，Inter-Integrated Circuit)接口，读取电可擦除只读存储器(E2PROM，Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)中的配置数据，或者通过本地计算机的控制口来配置。虽然成本比起网管以太网交换机有所下降，但无法进行远程网络管理，使得传统的无网管以太网交换机在实际运营维护中有较大的使用限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无网管以太网交换机进行带内管理的方法，操作简单，成本低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，该方法包括：
A、可编程逻辑模块实时检测收到的MAC帧，根据目的地址判断是否为发送给自身的MAC帧，如果是，进入步骤B，否则转发给以太网交换模块，结束当前处理流程；
B、可编程逻辑模块将MAC帧中的控制消息转换成串口消息，发送到以太网交换模块或物理层芯片执行；
C、可编程逻辑模块将以太网交换模块或物理层芯片反馈的执行结果的串口消息转换成控制消息，并向网管以太网交换机发送执行结果的MAC帧。
所述MAC帧至少包括目的地址、源地址、用于标识二层网管以太网交换机的端口号、数据域、校验和。
所述数据域用于存放控制消息。
所述控制消息与串口消息之间的转换由可编程逻辑模块完成。
一种对无网管以太网交换机进行带内管理的装置，该装置包括以太网交换模块、物理层芯片、变压器和RJ45接口；该装置还包括可编程逻辑模块，所述可编程逻辑模块通过串行控制接口分别连接以太网交换模块和物理层芯片，物理层芯片、RJ45接口和变压器依次连接；其中，
以太网交换模块，用于接收可编程逻辑模块的串口消息，根据串口消息执行相应操作，并反馈执行结果；
可编程逻辑模块，用于连接网管以太网交换机，并管理以太网交换模块和物理层芯片；
物理层芯片，用于通过串行控制接口与可编程逻辑模块通信。
所述可编程逻辑模块包括控制消息接收单元、控制消息报文处理单元和控制消息报文发送单元；其中，
控制消息接收单元，用于接收和转发网管以太网交换机发送的数据流，并提取控制消息；
控制消息报文处理单元，用于根据设定方式完成控制消息与串口消息的转换，并与物理层芯片和以太网交换模块通信；
控制消息报文发送单元，用于将含有控制消息内容的数据流发送到网管以太网交换机。
所述串口包括但不限于媒体独立接口、简化的媒体独立接口、吉比特媒体独立接口、串行媒体独立接口、I2C接口、通用异步接收发送装置、RS485接口。
本发明中，通过二层网管以太网交换机，在下挂的无网管以太网交换机的管理通道网口数据包中增加含控制消息的MAC帧报文，二层网管以太网交换机实现对下挂无网管以太网交换机的控制、管理。无网管以太网交换机的可编程逻辑模块把控制消息报文转换成串口消息，操作以太网交换模块和物理层(PHY)芯片，可以最大限度的发掘以太网交换模块的性能特性，为用户提供诸如虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)划分、端口聚合(Trunking)、端口镜像(Port Mirroring)、端口限速(Rate Limitting)、网络服务质量(QOS，Quality of Service)流量分类、虚拟电缆测试器(VCT，VirtualCable Tester)电缆测试等丰富的控制管理功能，其应用前景非常广阔。
附图说明
图1为现有的交换型城域网组网示意图；
图2为网管以太网交换机结构示意图；
图3为现有的无网管以太网交换机结构示意图；
图4为本发明中无网管以太网交换机结构示意图；
图5为本发明可编程逻辑模块的结构示意图；
图6为本发明方法的流程图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：二层网管以太网交换机通过百兆以太网线和无网管以太网交换机的上行口相连，在下行的MAC帧中加入控制消息报文发往下挂无网管以太网交换机，下挂无网管以太网交换机通过可编程逻辑模块提取出控制消息，并把控制消息转换成串行消息格式，通过串行控制接口对以太网交换模块和PHY芯片直接进行配置、管理以及用户端口信息的收集等等，从而达到管理下挂无网管以太网交换机的目的。
本发明的应用系统是将图1中直接到用户楼道单元二层网管以太网交换机换成无网管以太网交换机，并在每个无网管以太网交换机上配备可编程逻辑模块。如图4所示，以太网交换模块连接可编程逻辑模块的串行控制接口，可编程逻辑模块的串行控制接口连接PHY芯片，PHY芯片、RJ45接口和变压器依次连接：
以太网交换模块，用于接收可编程逻辑模块的串口消息，根据串口消息执行相应操作，并反馈执行结果；
可编程逻辑模块，用于连接网管以太网交换机，并管理以太网交换模块和PHY芯片；
PHY芯片，用于通过串行控制接口与可编程逻辑模块通信；
变压器，用于抑制共模干扰，隔离线路，信号的驱动放大；
RJ45接口，用于连接以太网网线。
可编程逻辑模块结构如图5所示，包括控制消息接收单元、控制消息报文处理单元和控制消息报文发送单元，其中，
控制消息接收单元，用于接收和转发网管以太网交换机发送的数据流，并提取控制消息；
控制消息报文处理单元，用于根据设定方式完成控制消息与串口消息的转换，并与PHY芯片和以太网交换模块通信；
控制消息报文发送单元，用于将含有控制消息内容的数据流发送到网管以太网交换机。
可编程逻辑模块也可以集成在PHY芯片或以太网交换模块内部，从网管以太网交换机接收的数据流中提取控制消息，将控制消息转换成串口消息并发往PHY芯片和以太网交换模块，将PHY芯片和以太网交换模块控制消息的反馈发送到网管以太网交换机。媒体独立接口(MII，Media Independent Interface)可以是简化的媒体独立接口(RMII，Reduced Media Independent Interface)、吉比特媒体独立接口(GMII，Gigabit Media Independent Interface)、串行媒体独立接口(SMII，Serial Media Independent Interface)，行千兆比媒体无关接口(SGMII，Serial Gigabit Medium Independent Interface)；串行控制接口(SPI，SerialPeripheral Interface)可以是I2C、通用异步接收/发送装置(UART，UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)、RS485等常用接口。根据每种串口设计相应的控制消息与串口消息的转换方式。
下面以地址为AB:CD:EF:00:00:00的无网管以太网交换机说明本发明的流程，如图6所示：
步骤1、实时检测收到的MAC帧，根据目的地址判断是否为发送给自身的MAC帧，如果是，进入步骤2，否则转发该MAC帧至以太网交换模块，结束当前处理流程。
二层网管以太网交换机下发到无网管以太网交换机的MAC帧格式如表1所示：
| 7 Octets | Preamble | 前导码 |
| 1 Octets | SFD | 帧起始定界符 |
| 6 Octets | Destination Address | 目的地址 |
| 6 Octets | Source Address | 源地址 |
| M Octets | Tag | 用于标识二层网管以太网交换机的端口号 |
| 2 Octets | Length/Type | 长度字段 |
| N Octets | Data | 数据域 |
| 4 Octets | FCS | 校验和 |
表1
其中，Destination Address填写目的地址，如AB:CD:EF:00:00:00；Tag长度视实际应用而定，Tag用于二层网管以太网交换机向指定的端口发MAC帧控制；Data则用于放置控制消息内容，如设备号、寄存器号、写入、返回的内容等。控制的功能包括VLAN划分、Trunking、Port Mirroring、Rate Limitting、QOS流量分类、VCT电缆测试等。
无网管以太网交换机可编程逻辑模块分析MAC帧中的目的地址AB:CD:EF:00:00:00，如果与自身所属无网管以太网交换机的地址相同，则认为是送给自己的，进入步骤2。
步骤2、将MAC帧中的控制消息转换成串口消息，发送到以太网交换模块或PHY芯片执行。
可编程逻辑模块把MAC帧中的控制消息即Data内容提取出来，转换成串口消息送给以太网交换模块和PHY芯片等；以太网交换模块或PHY芯片根据串口消息执行相应的操作，并反馈执行结果。
步骤3、向网管以太网交换机发送执行结果的MAC帧。
可编程逻辑模块将以太网交换模块或PHY芯片反馈的执行结果的串口消息再转换成控制消息，向网管以太网交换机上报一个MAC帧，其中包括控制消息的执行结果，该MAC帧的结构如表2所示：
| 7 Octets | Preamble | 前导码 |
| 1 Octets | SFD | 帧起始定界符 |
| 6 Octets | Destination Address | 即表1中的源地址 |
| 6 Octets | Source Address | 即表1中的目的地址 |
| M Octets | Tag | 用于标识二层网管以太网交换机的端口号 |
| 2 Octets | Length/Type | 长度字段 |
| N Octets | Data | 数据域 |
| 4 Octets | FCS | 校验和 |
表2
其中，将接收报文的源地址和目的地址互换；Tag内容不变，用于二层网管以太网交换机识别是哪个端口送来的报文；反馈的执行结果在放在Data部分。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，其特征在于，该方法包括：
A、可编程逻辑模块实时检测收到的MAC帧，根据目的地址判断是否为发送给自身的MAC帧，如果是，进入步骤B，否则转发给以太网交换模块，结束当前处理流程；
B、可编程逻辑模块将MAC帧中的控制消息转换成串口消息，发送到以太网交换模块或物理层芯片执行；
C、可编程逻辑模块将以太网交换模块或物理层芯片反馈的执行结果的串口消息转换成控制消息，并向网管以太网交换机发送执行结果的MAC帧。
2.根据权利要求1所述的对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，其特征在于，所述MAC帧至少包括目的地址、源地址、用于标识二层网管以太网交换机的端口号、数据域、校验和。
3.根据权利要求2所述的对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，其特征在于，所述数据域用于存放控制消息。
4.根据权利要求1所述的对无网管以太网交换机进行带内管理的方法，其特征在于，所述控制消息与串口消息之间的转换由可编程逻辑模块完成。
5.一种对无网管以太网交换机进行带内管理的装置，该装置包括以太网交换模块、物理层芯片、变压器和RJ45接口；其特征在于，该装置还包括可编程逻辑模块，所述可编程逻辑模块通过串行控制接口分别连接以太网交换模块和物理层芯片，物理层芯片、RJ45接口和变压器依次连接；其中，
以太网交换模块，用于接收可编程逻辑模块的串口消息，根据串口消息执行相应操作，并反馈执行结果；
可编程逻辑模块，用于连接网管以太网交换机，并管理以太网交换模块和物理层芯片；
物理层芯片，用于通过串行控制接口与可编程逻辑模块通信。
6.根据权利要求5所述的对无网管以太网交换机进行带内管理的装置，其特征在于，所述可编程逻辑模块包括控制消息接收单元、控制消息报文处理单元和控制消息报文发送单元；其中，
控制消息接收单元，用于接收和转发网管以太网交换机发送的数据流，并提取控制消息；
控制消息报文处理单元，用于根据设定方式完成控制消息与串口消息的转换，并与物理层芯片和以太网交换模块通信；
控制消息报文发送单元，用于将含有控制消息内容的数据流发送到网管以太网交换机。
7.根据权利要求5所述的对无网管以太网交换机进行带内管理的装置，其特征在于，所述串口包括但不限于媒体独立接口、简化的媒体独立接口、吉比特媒体独立接口、串行媒体独立接口、I2C接口、通用异步接收发送装置、RS485接口。
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