CN103780438A - 一种基于fpga网管系统的网管帧发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于FPGA网管系统的网管帧发送方法，它是在MAC与PHY之间建立的网管通道中，传输按照标准的以太网帧格式打包成的网管帧，FPGA将收到网管帧信息存储在RAM中，收发器中的单片机根据上层需要，通过SPI模块读写存储网管信息的RAM，在网管帧和数据业务帧不冲突和较高带宽利用率的条件下，实现局端和远端设备的灵活通信。

Description

一种基于FPGA网管系统的网管帧发送方法

技术领域

本发明专利涉及通信领域，特别涉及一种基于FPGA的光纤收发器网管系统的网管帧发送方法。

背景技术

随着以太网技术和标准的不断发展与完善，以太网技术己经走向成熟，可以为用户提供不同的网络业务。无论作为局域网应用还是作为接入网技术，以太网都在成为适应场合最多，应用面最广的网络技术之一。网管系统的出现让所有网络设备能通过统一的网管平台来进行远程的管理，客户不用为了配置远端基站点的某一个收发器而跑很远的路，有了网管系统就可以直接在局端机房对远端设备进行配置，同时也可以实时的对远端设备工作状态进行监控，如有情况，部分问题可以直接在本端处理。极大的减轻了运营商的人力财力物力成本。因此在很长一段时间内网管系统将是实际网络组建中不可缺少的一部分。

目前，现有的光纤收发器网管系统都不够灵活，无法迅速的完成较大网管数据的传输，影响了网管系统对远端的控制。

发明内容

为了克服现有的网管系统无法灵活的及时传输大量网管信息的问题，本发明专利提供一种基于现场可编程门阵列FPGA（Field－Programmable Gate Array）网管系统的网管帧发送方法，该网管帧发送方法不仅可以灵活的使用多个字节的网管数据，而且带宽利用率可以达到99.9Mbps。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：在用户端也就是远端光纤收发器上加装主控CPU，然后利用FPGA设计出来的网管系统，占用极少的带宽资传输链路源，在其中建立网管通道，进行传输按照标准的以太网帧格式打包成的网管帧，与远端设备交流。局端设备中的单片机不仅可以通过本设计中的MCU通信接口，获取到远端从单片机发过来的远端的设备信息状态，而且可以根据项目需要配置管理远端设备，其自定义网管数据帧可以充分的发挥智能网管性能，使用户可以在局端设备上直接管理和监控的本端和远端的多种工作状态及配置。此方法运用在数据链路层（MAC）和物理层（PHY）之间，FPGA采用标准的MII借口连接PHY和MAC，要将数据链路层发下来的业务帧数据和用户自定义网管帧通过物理层发送给对端设备，并且将对端设备发过来的业务帧数据接收后解析，网管帧将通过SPI接口来实现本端主MCU与远端从MCU之间的网管通信，业务帧转发至数据链路层。

本专利的有益效果是，由单片机去控制网管帧的发送，所有的网管数据单片机都可以读写，主动权在单片机上，单片机要读要写，都是有自己决定的，且不会发生冲突，FPGA处理起来也方便，而且可有单片机来控制，如果在只使用台式设备传输数据时，这时不需要网管信息，只需要在单片机上关闭网管功能，让单片机不触发网管发送，这样就不会占用带宽，达到100Mbps满带宽传输的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1是网管帧发送接收原理图；

图2是本发明工作在光纤收发器上的实施例示意图；

图3是本发明在整个网管型收发器应用示意图。

具体实施方式

在图1中，收发器在正常传输以太网业务数据帧的同时，从光口插入用户自定义管理帧，管理帧中的数据可由微控制单元MCU(Micro Control Unit),即单片机，进行灵活读写，接收端接收到管理帧后，将管理信息存储在特定区域，这样在本端与远端的MCU之间就建立起了一条网管通道，用户可自定义网管传输协议，达到直接在局端网管界面直接监控远端收发器的功能。

在图2中，在数据链路层（MAC）和物理层（PHY）之间，采用可编程逻辑门阵列FPGA来设计标准的MII接口连接PHY和MAC，要将数据链路层发下来的业务帧数据和用户自定义网管帧通过物理层发送给对端设备，并且将对端设备发过来的业务帧数据接收后解析，单片机主动的控制网管帧的发送，再由帧发送模块提供是否正在发送网管帧状态，避免在发送的时候去修改发送缓存，由帧接收模块提供是否更新接收数据缓存状态来通知单片机读取接收数据，避免FPGA在写入接收缓存的同时，单片机读取数据，网管帧将通过SPI接口来实现本端主MCU与远端从MCU之间的网管通信。

在图3中，网管型收发器局端采用插卡式设计，此图为网管型收发器的功能应用。局端机架为可容纳15张业务板卡和一张网管卡的多功能机架，业务板卡与网管卡之间通过背板连接，背板上引出E1，V35等通信接口，所以此机架不仅可以插光纤收发器卡式，也可以兼容插入协转，光猫，光端机等插卡式设备。网管盘NMS是机架中连接终端网管与各个板卡的数据转换功能卡，网管盘通过UART接口将每个槽位的卡状态（包括卡类型，工作状态）信息收集上来，然后根据规定的协议将数据打包通过网络接口上传的终端服务器上，终端服务器上的网管软件将数据包解析，在界面上显示当前整个机架的工作状态，相反方向，当网管软件上有用户配置信息改变，数据首先从服务器上发包到网管盘上，网管盘上解包，再根据配置数据判断是配置哪一槽位的哪一个数据，把配置包按照规定的格式发送到对应的槽位，该槽位收到配置包后，做出相应的配置，完成配置操作。图中我们可以看到局端网络与远端网络通过本端收发器和远端收发器进行数据交换，机架中网管盘NMS对本端与远端收发器的工作状态（如电口速率、双工、自适应等）进行收集传送给终端网管界面，再把网管界面上发下来的配置数据根据协议发送到本端和远端进行配置。相对于收发器中FPGA来说，它没有本端远端之分，它只需要开辟一条健全的网管通道，每个设备中的本端和远端的MCU根据修订好的协议传输信息就可以准确的区分本端设备和远端设备。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本发明所必须的。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于FPGA网管系统的网管帧发送方法，是在MAC与PHY之间建立的网管通道中，按照标准的以太网帧格式封装成的网管帧，其特征在于，包括：

在局端与远端之间传输自定义的网管帧，单片机根据所述MAC层以及PHY层的上层需要，通过SPI模块读写存储网管信息的RAM，实现局端设备和远端设备之间的通信。

2.根据权利要求1所述的网管帧发送方法，其特征在于，在发送网管帧时，先缓存待发送数据，待所述发送网关帧发送完毕后再恢复发送所述待发送数据，实现数据帧与网管帧的发送时间上不冲突。

3.根据权利要求1所述的网管帧发送方法，其特征在于，单片机控制网管帧的发送，如果在只使用台式设备传输数据时，不需要网管信息，只需要在单片机上关闭网管功能，以使单片机不触发网管发送。

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