CN102833149A

CN102833149A - 以太网交换机

Info

Publication number: CN102833149A
Application number: CN201210195948.8A
Authority: CN
Inventors: U.V.B.汉森; J.霍杰加尔德
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-19
Also published as: US20120321302A1; EP2536072A1

Abstract

描述了一种以太网交换机(100)。该以太网交换机包括：输入端子(102)和输出端子(103)，用于把以太网交换机耦合到通信网络；电源端子(106)，用于把以太网交换机耦合到电源(220)；和控制单元(101)，适于在以太网交换机内控制信号的路径。在第一工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至以太网交换机的内部输入端子(104)，适于从内部输出端子(105)接收信号并适于经输出端子输出信号。在第二工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至输出端子。控制单元适于响应于预定义触发事件从第一工作模式切换到第二工作模式。

Description

以太网交换机

技术领域

本发明涉及通信网络的领域，其中不同装置经以太网交换机连接，且具体地讲，本发明涉及光通信网络。具体地讲，本发明涉及一种以太网交换机。另外，本发明涉及一种通信网络。另外，本发明涉及一种在以太网交换机内控制信号的路径的方法。

背景技术

例如以太网交换机之间的传统光纤环形拓扑已多年来广泛地部署在工业环境中。拓扑自身具有一些很大的优点，诸如从失去一个计算机网络连接或网络装置获得弹性（gain resilience）的廉价方法、在某些部署中的较小的布线复杂性或者便宜并且冗余的光纤基础设施。

然而，这种光纤拓扑需要另外的装置配置复杂性(通过不可扩展冗余协议)、当环变得更大时的更长的收敛时间、可变跳数，这使得设计可预测性能更复杂。另外，该拓扑仅支持从失去一个计算机网络连接或网络装置的弹性。

随着计算机网络自然地变得更大，两个节点之间的距离以及由于定期维护或故障导致两个装置同时离线(或线缆故障)的可能性正在变为越来越大的风险。例如，当在长距离上部署环形计算机网络时，如果事件或错误同时发生在计算机网络中，则补救错误将会很耗时。同时，这将会非常昂贵，因为可能的是，网络的操作会由于缺乏控制和监测而不得不停止。

在环形拓扑网络中，当两个网络装置同时离线时，与参与该环形配置的所有其它装置的通信将会中断，并且看起来不可达/不可控。这种情况非常昂贵，因为它引起网络停机时间，并且对于故障排除而言能够非常具有挑战性。

可能需要一种更加可靠或耐故障的网络的操作。

发明内容

这种需要可由根据独立权利要求的主题满足。本发明的有益实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种以太网交换机。该以太网交换机包括用于把以太网交换机耦合到通信网络的输入端子和输出端子。另外，该以太网交换机包括用于把以太网交换机耦合到电源的电源端子。此外，该以太网交换机包括适于在以太网交换机内控制信号的路径的控制单元。在第一工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至以太网交换机的内部输入端子，适于从内部输出端子接收信号并适于经输出端子输出信号。在第二工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至输出端子。控制单元适于响应于预定义触发事件从第一工作模式切换到第二工作模式。

本发明的这个方面基于这样的构思：甚至在进行维护、有故障的装置连接到网络或者发生故障(像是失去电源)从而引起链路断开事件时，也扩展或保持通信网络中的弹性。通过使用所描述的以太网交换机能够实现这一点。以太网交换机的控制单元允许进入的信号在例如电源或交换机故障或维护的情况下旁路（bypass）/经过。

根据本发明的这个方面，控制单元可控制网络基础设施的物理方面，以便消除计算机网络中的环形拓扑的缺点和弱点。以太网交换机可在发生预定义触发事件时用作无源旁路或中继器（repeater）。

该以太网交换机可提供以太网交换机的共同特征。这种以太网交换机可也称为网络交换机或交换式集线器。它可表示连接网段的计算机联网装置。一个或多个装置(像是计算机或风轮机的控制单元)可连接到以太网交换机，并经以太网交换机连接到通信网络。所描述的以太网交换机可优选地用在按照环形结构部署的无源计算机网络基础设施中。

术语“电源”可表示任何种类的电力源，经该电力源，可为以太网交换机提供电力。

控制单元可以是适于如上所述提供所需的特征的任何种类的元件。在第二工作模式下，控制单元可适于用作像无源旁路或中继器。控制单元可以是能够相对于在第一工作模式下的信号的路径改变在第二工作模式下的信号的路径的任何元件。。

通过使用所描述的以太网交换机，计算机网络的总体可用性可增加，因为以太网交换机在故障事件中仍然可用作无源中继器。因此，可消除或至少减少环形拓扑对于双装置故障的弱点。

术语“信号”可表示任何种类的信号，例如电信号、电磁信号或光信号。

根据本发明的另一实施例，所述预定义触发事件对应于触发信号，其中以太网交换机适于产生该触发信号。

以太网交换机可例如在任何发生的故障的情况下产生触发信号。在另一实施例中，可在以太网交换机的维护期间产生触发信号。

根据本发明的另一实施例，所述以太网交换机适于响应于外部信号产生该触发信号。

外部信号可表示例如由电源提供或由通信网络内的任何其它装置提供的故障信号。另外，这种外部信号也可由用户例如通过按压以太网交换机上的按钮输入。

根据本发明的另一实施例，所述预定义触发事件与电源的故障关联。

在电源的故障(例如，太高或太低的电源或者失去电源)的情况下，控制单元可以被触发。通过发送信号、提供电流或电压峰值、去除任何电源、任何种类的机械机构等可实现这一点。

根据本发明的另一实施例，所述预定义触发事件与以太网交换机的故障关联。

在以太网交换机的故障的情况下，通过发送信号、提供电流或电压峰值、去除任何电源等可触发控制单元。

根据本发明的另一实施例，所述预定义触发事件与电源的断开连接关联。

当电源从以太网交换机断开连接时，可触发控制单元。这可对应于在电源故障的情况下的触发。因此，通过发送信号、提供电流或电压峰值、去除任何电源、任何种类的机械机构等可实现这一点。

根据本发明的另一实施例，所述信号是光信号。

在这个实施例中，通信网络可以是光通信网络，并且控制单元可以是光控制单元。

光控制单元可以是适于如上所述提供所需的特征的任何种类的元件。在第二工作模式下，光控制单元可适于用作像无源旁路或中继器。光控制单元可以是能够相对于在第一工作模式下的光信号的路径改变在第二工作模式下的光信号的路径的任何元件。

所描述的以太网交换机可根据这个实施例用在按照环形结构部署的无源光计算机网络基础设施中。光控制单元可影响光纤基础设施的物理方面，以便消除计算机网络中的光环形拓扑的缺点和弱点。

根据本发明的另一实施例，所述控制单元包括用于引导光信号的棱镜。

在第一工作模式(即，把光信号在内部引导至以太网交换机)的情况下，这种棱镜可布置在光输入端子和光输出端子之间的光路中。当触发事件发生时，光控制单元将会切换到第二工作模式。棱镜可随后从光路移走，并且光信号可直接被从光输入端子引导至光输出端子。

在第一工作模式下，棱镜可例如通过使用任何电力(例如通过使用电磁铁)固定在它的位置。在第二工作模式下，例如在失去电源的情况下，该电力可关闭，该电力可对应于功率。电磁铁可随后去激活，并且棱镜可例如由于重力而从光路移走。

根据本发明的另一实施例，所述控制单元包括用于引导光信号的分束器。

分束器可以能够改变进入的光信号的光路。这种分束器可以是任何种类的普通分束器。这种分束器可适于把进入的光信号分成两个方向，例如内部光输入端子和光输出端子的方向。如结合棱镜的使用所解释，分束器也可布置在光输入端子和光输出端子之间的光路中。当触发事件发生时，光控制单元将会切换到第二工作模式。分束器可随后从光路移走，并且光信号可直接被从光输入端子引导至光输出端子。在另一实施例中，分束器可保持在光路中。

根据本发明的另一实施例，以太网交换机还包括用于把以太网交换机耦合到外部装置的至少一个电气端口。

任何种类的外部装置(像是计算机或风轮机的控制单元)可连接到以太网交换机。

根据本发明的另一实施例，所述预定义触发事件对应于触发信号，并且以太网交换机适于响应于从外部装置接收的外部信号产生该触发信号。

该外部装置(例如，风轮机的控制单元)可把信号发送给以太网交换机，其中该信号可以是触发信号。这种信号可例如在外部装置的维护的情况下发送。

根据本发明的另一实施例，所述控制单元还适于响应于另一预定义触发事件从第二工作模式切换到第一工作模式。

这种另一预定义触发事件可对应于例如在再次建立电源、修理任何故障之后或者在结束维护之后的外部信号，该外部信号指示所述预定义触发事件结束。

根据本发明的另一方面，提供了一种通信网络，包括多个具有上述特征中的一些特征的以太网交换机，其中所述多个以太网交换机经线缆耦合。

这种通信网络可具有环形拓扑的形式。另外，该网络可以是无源的，例如光网络。多个外部装置可耦合到所述多个以太网交换机。在光通信网络的情况下，线缆可以是光纤。

根据本发明的另一方面，提供了一种在以太网交换机内控制信号的路径的方法。以太网交换机包括用于把以太网交换机耦合到通信网络的输入端子和输出端子、用于把以太网交换机耦合到电源的电源端子和适于在以太网交换机内控制信号的路径的控制单元。该方法包括：在控制单元的第一工作模式下，把经输入端子接收的信号引导至以太网交换机的内部输入端子，从内部输出端子接收信号，以及经输出端子输出信号。该方法还包括：在控制单元的第二工作模式下，把经输入端子接收的信号引导至输出端子。另外，该方法包括：响应于预定义触发事件把控制单元从第一工作模式切换到第二工作模式。

本发明的这个方面也基于这样的构思：甚至在进行维护、有故障的装置连接到网络或者发生故障(像是失去电源)从而引起链路断开事件时，也扩展或保持光网络中的弹性。通过使用所描述的方法能够实现这一点。根据所描述的方法，进入的信号在例如电源或交换机故障或维护的情况下可旁路/经过。

通过使用用于在以太网交换机内控制信号的路径的机械或机电或无源部件可实现该方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在以太网交换机内控制信号的路径的计算机程序。当该计算机程序由数据处理器执行时，该计算机程序适于控制上述在以太网交换机内控制信号的路径的方法。

如本文所使用，提及计算机程序意图等同于提及包含用于控制计算机系统协调上述方法的执行的指令的程序元件。

计算机程序可按照任何合适的编程语言(诸如，例如JAVA、C++)实现为计算机可读指令代码，并且可存储在计算机可读介质(可移动盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)上。该指令代码可用于对计算机或任何其它可编程装置编程以执行预期的功能。可从网络(诸如，万维网)获得该计算机程序，可从该网络下载该计算机程序。

本发明可相应地通过计算机程序、软件实现。然而，本发明也可相应地通过一个或多个特定电子电路、硬件实现。另外，本发明还可实现为混合形式，即实现为软件模块和硬件模块的组合。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质(例如，CD、DVD、USB棒、软盘或硬盘)，其中，存储用于在以太网交换机内控制信号的路径的计算机程序，当该计算机程序由处理器执行时，该计算机程序适于执行或控制在以太网交换机内控制信号的路径的方法。

必须注意的是，已参照不同主题描述本发明的实施例。特别地，已参照方法类型权利要求描述一些实施例，而已参照设备类型权利要求描述其它实施例。然而，本领域技术人员将会从以上和下面的描述理解，除非另外指示，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题相关的特征之间(特别地，方法类型权利要求的特征和设备类型权利要求的特征之间)的任何组合也视为由本文件公开。

本发明的以上定义的方面和另外的方面通过以下描述的实施例的例子变得清楚，并且参照实施例的例子解释这些方面。以下将参照实施例的例子更详细地描述本发明，但本发明不限于此。

附图说明

图1显示根据本发明实施例的以太网交换机。

图2显示在光控制单元的第一工作模式下的根据本发明另一实施例的以太网交换机。

图3显示在光控制单元的第二工作模式下的根据本发明另一实施例的以太网交换机。

图4显示通信网络。

图5显示在网络装置中存在故障的通信网络。

具体实施方式

附图中的说明是示意性的。需要注意的是，在不同附图中，相似或相同的元件具有相同的标号。

图1显示根据本发明实施例的以太网交换机100。以太网交换机包括输入端子102和输出端子103，用于把以太网交换机耦合到通信网络。通信网络可具有环形拓扑并且可以是无源网络。以太网交换机包括用于把以太网交换机耦合到电源的电源端子106。电源可以是例如供电单元。

以太网交换机还包括控制单元101。控制单元在第一工作模式下把来自光输入端子102的信号引导(107)至以太网交换机的内部输入端子104，从内部输出端子105接收(107)信号并经输出端子103输出信号。

在第二工作模式下，控制单元101用作无源中继器。它把经输入端子接收的信号直接引导(108)至输出端子。

控制单元响应于预定义触发事件从第一工作模式切换到第二工作模式。这种触发事件可以是例如失去电源。

在图4中，显示了通信网络400。这种通信网络可按照环形拓扑部署。多个系统(例如，第一系统401、第二系统402、第三系统403等)可经单模线缆405连接。

TCP/IP装置404(例如，计算机)可经以太网交换机连接到该网络。提供环形冗余406。汇聚交换机407或任何其它种类的网络装置也可连接到该网络。

图5显示通信网络500中的故障装置511的情况。在至少两个装置的任何故障的情况下，不再能到达网络的一部分。不再能到达虚线以下(即，在系统401和510之后)的所有装置。

为了避免这种完全的故障，可使用根据本文描述的实施例的以太网交换机。在图2和3中描述了这种以太网交换机的一另一实施例。在这些实施例中，显示了用于光通信网络的以太网交换机。因此，图2和3作为示例涉及光信号。图2和3中描述的以太网交换机也可适于用于使用电信号的通信信号。

除了图1中描述的以太网交换机之外，以太网交换机200还显示用于连接外部装置的多个端口210。另外，以太网交换机200包括用于把以太网交换机连接到两个冗余电源220的两个电源端子107。每个电源经两条线连接。

在第一工作模式下，在图2中显示为棱镜的光控制单元101把来自光输入端子102的光信号引导至内部光输入端子104。另外，它从内部光输出端子105接收光信号并把这些信号引导至光输出端子103。

如图3中所示，以太网交换机300从电源220断开连接，并且光控制单元101在第二工作模式下用作中继器。棱镜例如由于去激活的电磁铁而下降，并能够实现光输入端子102和光输出端子103之间的直接路径108。

替代于棱镜，也可使用其它类型，例如分束器或任何种类的交换机。

应该注意的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且冠词“一”或“一个”的使用不排除多个。此外，结合不同实施例描述的元件可组合。还应该注意的是，权利要求中的标号不应解释为限制权利要求的范围。

为了概括上述本发明的实施例，能够如下陈述：

本发明基于这样的构思：甚至在进行维护、有故障的装置连接到网络或者发生故障(像是失去电源)从而引起链路断开事件时，也扩展或保持光网络中的弹性。通过使用所描述的以太网交换机或所描述的方法能够实现这一点。以太网交换机的光控制单元允许光学光在例如电源或交换机故障或维护的情况下旁路/经过。

根据本发明，所述光控制单元或方法可控制光纤基础设施的物理方面，以便消除计算机网络中的光学环形拓扑的缺点和弱点。以太网交换机可在发生预定义触发事件时用作无源旁路或中继器。

Claims

1. 一种以太网交换机(100)，包括：

输入端子(102)和输出端子(103)，用于把以太网交换机耦合到通信网络，

电源端子(106)，用于把以太网交换机耦合到电源(220)，和

控制单元(101)，适于在以太网交换机内控制信号的路径，

其中在第一工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至以太网交换机的内部输入端子(104)，适于从内部输出端子(105)接收信号并适于经输出端子输出信号，

其中在第二工作模式下，控制单元适于把经输入端子接收的信号引导至输出端子，

其中控制单元适于响应于预定义触发事件从第一工作模式切换到第二工作模式。

2. 根据权利要求1所述的以太网交换机(100)，其中所述预定义触发事件对应于触发信号，

其中以太网交换机适于产生该触发信号。

3. 根据权利要求2所述的以太网交换机(100)，其中所述以太网交换机适于响应于外部信号产生该触发信号。

4. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(100)，其中所述预定义触发事件与电源(220)的故障关联。

5. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(100)，其中所述预定义触发事件与以太网交换机的故障关联。

6. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(100)，其中所述预定义触发事件与电源(220)的断开连接关联。

7. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(100)，其中所述信号是光信号。

8. 根据权利要求7所述的以太网交换机(100)，其中所述控制单元(101)包括用于引导光信号的棱镜。

9. 根据权利要求7所述的以太网交换机(100)，其中所述控制单元包括用于引导光信号的分束器。

10. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(101)，还包括用于把以太网交换机耦合到外部装置的至少一个电气端口(210)。

11. 根据权利要求10所述的以太网交换机(100)，其中所述预定义触发事件对应于触发信号，并且

其中以太网交换机适于响应于从外部装置接收的外部信号产生该触发信号。

12. 根据前面权利要求中任何一项所述的以太网交换机(100)，其中所述控制单元(101)还适于响应于另一预定义触发事件从第二工作模式切换到第一工作模式。

13. 一种通信网络，包括多个根据权利要求1至12中任何一项所述的以太网交换机(101)，

其中所述多个以太网交换机经线缆耦合。

14. 一种在以太网交换机内控制信号的路径的方法，其中以太网交换机包括用于把以太网交换机耦合到通信网络的输入端子和输出端子、用于把以太网交换机耦合到电源的电源端子和适于在以太网交换机内控制信号的路径的控制单元，

该方法包括

在控制单元的第一工作模式下，

把经输入端子接收的信号引导至以太网交换机的内部输入端子，

从内部输出端子接收信号，以及

经输出端子输出信号，

在控制单元的第二工作模式下，

把经输入端子接收的信号引导至输出端子，以及

响应于预定义触发事件把控制单元从第一工作模式切换到第二工作模式。