CN102497302B - 一种混合网络接入系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种千兆和万兆混合网络接入系统，所述接入系统包括：GE/10GE光纤通路、光电转换模块、主机、与所述光电转换模块连接的编程控制单元；所述GE/10GE光纤通路和所述光电转换模块连接，所述编程控制单元与所述主机连接；所述编程控制单元包括：信号切换模块、与所述信号切换模块连接的可编程晶振模块、分别与所述信号切换模块和所述可编程晶振模块连接的FPGA单元；所述FPGA单元通过PCIE总线与所述主机连接。本发明提供的千兆和万兆混合网络接入系统，占用资源少，从物理层控制入手，利用可编程晶振实现了千兆以太网和万兆以太网的混合接入。

Description

一种混合网络接入系统
技术领域
本发明涉及一种有线网络接入系统，具体涉及一种混合网络接入系统。
背景技术
异构网络(Heterogeneous Network)是一种类型的网络，由不同制造商生产的计算机、网络设备和系统组成的，大部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用。
现有的混合网络或异构网络接入中，基本都是基于不同网络服务或业务接入的，如多种无线终端的接入、GSM/GPRS、Internet及Zigbee的同时接入、WDM-PON和TDM-PON应用的同时接入；但很少有在物理上实现两种不同速度的以太网混合接入的方式。
所谓混合网络接入，在此特指万兆以太网和千兆以太网的光纤接入。
专利号ZL01132600.X，名称为混合速率光通信网络中的电路的发明中披露了一种复用OC3/OC12至OC48的混合速率网络的接入方法，但此方法仅能用于POS网络中，不适用于以太网络的混合接入。
专利号ZL201010611610.7，名称为一种混合模式高速前端网络接入处理方法的发明中披露了一种将10GE和10GPOS进行混合接入的方法，此方法利用自适应的方法自动识别外部网络的协议模式，用一个晶振分时实现了不同网络的接入，但此方法在实际应用中会占用过多的可重构器件的资源，且具有不能实现两种网络接入同时存在的问题。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种混合网络接入系统，从物理层控制入手，实现了以太网的混合接入。
为实现上述目的，本发明提供一种混合网络接入系统，所述混合网络为千兆和万兆混合网络，所述接入系统包括：GE/10GE光纤通路、光电转换模块、主机，其改进之处在于，与所述光电转换模块连接的编程控制单元；所述GE/10GE光纤通路和所述光电转换模块连接，所述编程控制单元与所述主机连接。
本发明提供的优选方案中，所述编程控制单元包括：信号切换模块、与所述信号切换模块连接的可编程晶振模块、分别与所述信号切换模块和所述可编程晶振模块连接的FPGA单元；所述FPGA单元通过PCIE总线与所述主机连接。
本发明提供的第二优选方案中，所述GE/10GE光纤通路为多模光纤。
本发明提供的第三优选方案中，所述光电转换模块为多模光电转换器；所述光电转换模块将所述GE/10GE光纤通路传送的光信号转换为高速串行差分电信号，将电信号传输至所述编程控制单元；同时将高速串行差分电信号转换为光信号，将光信号传输至所述GE/10GE光纤通路。
本发明提供的第四优选方案中，所述主机根据外部选择的光模块和内部的数据流量大小的状态，通过PCIE总线向所述FPGA单元发出接入模式切换的命令。
本发明提供的第五优选方案中，所述信号切换模块包括：选择器1、选择器2、选择器3和分别与3个选择器连接的万兆Serdes。
本发明提供的第六优选方案中，所述FPGA单元包括：万兆MAC控制器、千兆MAC控制器和主控模块；所述万兆MAC控制器、所述千兆MAC控制器和所述主控模块都与所述信号切换模块连接；所述主控模块与所述可编程晶振模块连接。
本发明提供的第七优选方案中，所述可编程晶振模块为2个可编程晶振(1，2)，2个可编程晶振(1，2)分别位于所述信号切换模块的两侧且都与所述信号切换模块连接。
本发明提供的第八优选方案中，所述多模光纤的芯径为50μm。
本发明提供的第九优选方案中，所述选择器1，接收并对时钟2及万兆Serdes输出时钟进行选择，当时钟2用作千兆MAC控制器的参考时钟时，选择器1根据所述主控模块的控制，选择将时钟2输出给所述FPGA单元；当时钟2用作万兆MAC控制器的参考时钟时，选择器1根据主控模块的控制，选择万兆Serdes输出的时钟给所述FPGA单元。
本发明提供的第十优选方案中，所述选择器2，由所述主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2进入万兆Serdes。
本发明提供的较优选方案中，所述选择器3，由所述主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2作为千兆信号输出，所述选择器3做的选择与所述选择器2做的选择相反。
本发明提供的第二较优选方案中，所述万兆Serdes，是ASIC芯片，将所述选择器2输入的串行差分信号作为10GE流量的输入，将此流量进行串并转换，输出万兆并行总线至所述FPGA单元；同时所述万兆Serdes利用时钟2作为参考时钟，将时钟2的信号输出给所述FPGA单元。
本发明提供的第三较优选方案中，所述主控模块控制所述信号切换模块完成GE/10GE接入的切换工作；所述主控模块通过改写可编程晶振的频率，在选择信号通路的同时，使所述GE/10GE光纤通路实现两路GE输入或一路GE加一路10GE输入的模式。
本发明提供的第四较优选方案中，所述可编程晶振模块为所述FPGA单元和所述信号切换模块内部的万兆Serdes提供时钟。
本发明提供的第五较优选方案中，所述选择器2和所述选择器3在有10GE流量输入所述信号切换模块时，才工作。
与现有技术比，本发明提供的一种混合网络接入系统，占用资源少，利用可编程晶振实现了千兆以太网和万兆以太网的混合接入，在基于FPGA的板卡上用很少的代码量就实现了千兆以太网和万兆以太网两种网络模式的同时接入，而两种网络模式的切换仅通过主机端的一个命令就可实现，使得在实际网络应用中，可以以非常简单、灵活的方式处理此两种网络流量同时存在的情况。
附图说明
图1为混合网络接入系统的结构示意图。
图2为信号切换模块的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，在混合网络接入系统中：
GE/10GE光纤通路，为普通多模光纤，在GE/10GE光纤通路上可以根据需要接入GE或10GE的流量，两种流量可在任意通路存在，在同一时刻允许同时出现两路的GE流量，但不允许同时出现两路的10GE流量。
光电转换模块，为焊接在设备上的光电转换器件，将光纤传送的光信号转换为高速串行差分电信号，送至FPGA单元；或将高速串行差分电信号转换为光信号由光纤传送出去。
可编程晶振，为FPGA单元和信号切换模块内部的万兆Serdes提供时钟，可通过IIC总线写入任意所需频点的时钟频率；可编程晶振模块受FPGA单元内部的主控模块控制，包括：可编程晶振1和可编程晶振2；可编程晶振1默认提供GE所需的125MHz的时钟，根据需要，晶振1的频率可以固定为125M Hz；可编程晶振2默认提供10GE所需的161MHz的时钟，根据需要晶振2的频率可改写成其他任意频率，如GE模式所需的125MHz。
信号切换模块根据主控模块送来的控制信息对两路时钟及高速串行差分信号进行选择，将GE和10GE信号输出至后面的千兆MAC控制器或万兆MAC控制器。
主控模块，位于FPGA单元内部，主机根据外部选择的光模块和内部的数据流量大小的状态，通过PCIE发出对前端接入模式切换的命令，主控模块将此命令译码，发出正确的选择信号，进而控制信号切换模块完成GE/10GE接入的切换工作，若可编程晶振2不符合频率要求，还需要对晶振2进行改写频率的操作，主控模块通过改写可编程晶振2的频率，在选择信号通路的同时，就可控制实现两路GE输入或一路GE加一路10GE输入。
千兆MAC控制器，可同时处理两路的GE数据流量，此控制器可使用FPGA内部的硬核IP实现，占用资源极少。
万兆MAC控制器，处理单路的10GE数据流量，此控制器按照标准协议所写，经过优化后，占用的FPGA逻辑资源也很少。
信号切换模块利用硬件实现，位于FPGA外部，其根据主控模块发出的控制信号，完成输入信号和时钟的切换工作，参考附图2，以下分作说明：
选择器1，接收时钟2并对万兆Serdes输出的时钟进行选择，当时钟2用作GE的参考时钟(125MHz)时，选择器1根据主控模块的控制，选择将时钟2输出给FPGA单元，当时钟2用作10GE的参考时钟(161MHz)时，选择器1根据主控模块的控制，选择万兆Serdes输出的时钟给FPGA单元。
选择器2，对串行差分信号1和串行差分信号2进行选择，只有前端输入中有10GE流量时，选择器2才使能工作，否则其不会输出任何流量，选择器2可根据实际10GE所在的线路，由主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2进入万兆Serdes。
选择器3，对串行差分信号1和串行差分信号2进行选择，只有在前端输入中有10GE流量时，此选择器才进行选择工作，否则将两路输入都作为输出，进行选择工作时，根据实际10GE所在的线路，由主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2作为输出，此处的选择与选择器2的选择正好相反。
万兆Serdes，是ASIC芯片，将选择器2输入的串行差分信号作为10GE流量的输入，将此流量进行串并转换，输出万兆并行总线至FPGA单元，同时万兆Serdes利用时钟2作为自己的参考时钟，并输出给FPGA单元参考的时钟，此时钟需通过选择器1进行选择。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (9)

1.一种混合网络接入系统，所述混合网络为千兆和万兆混合网络，所述接入系统包括：GE/10GE光纤通路、光电转换模块、主机，其特征在于，与所述光电转换模块连接的编程控制单元；所述GE/10GE光纤通路和所述光电转换模块连接，所述编程控制单元与所述主机连接；
所述编程控制单元包括：信号切换模块、与所述信号切换模块连接的可编程晶振模块、分别与所述信号切换模块和所述可编程晶振模块连接的FPGA单元；所述FPGA单元通过PCIE总线与所述主机连接；
所述主机根据外部选择的光模块和内部的数据流量大小的状态，通过PCIE总线向所述FPGA单元发出接入模式切换的命令；
所述信号切换模块包括：选择器1、选择器2、选择器3和分别与3个选择器连接的万兆Serdes；
所述选择器1，接收并对时钟2及万兆Serdes输出时钟进行选择，当时钟2用作千兆MAC控制器的参考时钟时，选择器1根据主控模块的控制，选择将时钟2输出给所述FPGA单元；当时钟2用作万兆MAC控制器的参考时钟时，选择器1根据主控模块的控制，选择万兆Serdes输出的时钟给所述FPGA单元；
所述选择器2，由主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2进入万兆Serdes；
所述选择器3，由主控模块控制选择串行差分信号1或串行差分信号2作为千兆信号输出，所述选择器3做的选择与所述选择器2做的选择相反；
所述万兆Serdes，是ASIC芯片，将所述选择器2输入的串行差分信号作为10GE流量的输入，将此流量进行串并转换，输出万兆并行总线至所述FPGA单元；同时所述万兆Serdes利用时钟2作为参考时钟，将时钟2的信号输出给所述FPGA单元。
2.根据权利要求1所述的接入系统，其特征在于，所述GE/10GE光纤通路为多模光纤。
3.根据权利要求1所述的接入系统，其特征在于，所述光电转换模块为多模光电转换器；所述光电转换模块将所述GE/10GE光纤通路传送的光信号转换为高速串行差分电信号，将电信号传输至所述编程控制单元；同时将高速串行差分电信号转换为光信号，将光信号传输至所述GE/10GE光纤通路。
4.根据权利要求1所述的接入系统，其特征在于，所述FPGA单元包括：万兆MAC控制器、千兆MAC控制器和主控模块；所述万兆MAC控制器、所述千兆MAC控制器和所述主控模块都与所述信号切换模块连接；所述主控模块与所述可编程晶振模块连接。
5.根据权利要求1所述的接入系统，其特征在于，所述可编程晶振模块为2个可编程晶振(1,2)，2个可编程晶振(1,2)分别位于所述信号切换模块的两侧且都与所述信号切换模块连接。
6.根据权利要求2所述的接入系统，其特征在于，所述多模光纤的芯径为50μm。
7.根据权利要求4所述的接入系统，其特征在于，所述主控模块控制所述信号切换模块完成GE/10GE接入的切换工作；所述主控模块通过改写可编程晶振的频率，在选择信号通路的同时，使所述GE/10GE光纤通路实现两路GE输入或一路GE加一路10GE输入的模式。
8.根据权利要求5所述的接入系统，其特征在于，所述可编程晶振模块为所述FPGA单元和所述信号切换模块内部的万兆Serdes提供时钟。
9.根据权利要求1所述的接入系统，其特征在于，所述选择器2和所述选择器3在有10GE流量输入所述信号切换模块时，才工作。
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