CN110445533A - 一种双冗余光纤以太网传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双冗余光纤以太网传输系统，其中，包括：FPGA芯片、PHY芯片以及光模块，其中FPGA芯片包括：第一传输控制模块、第二传输控制模块、网络双冗余模块以及协议转换模块；PHY芯片将外部传输过来的电口以太网信号传输至FPGA芯片中的网络双冗余模块，网络双冗余模块对信号进行一分二计算和双冗余切换计算后将一路以太网信号转换为两路互为冗余的以太网信号分别传输至IP核内集成的第一传输控制模块和第二传输控制模块，第一传输控制模块和第二传输控制模块对数据信号进行处理后又将两路以太网信号传输至协议转换模块，协议转换模块将以太网信号转换为光口协议信号传输至光模块，经过光模块转换为光纤以太网信号传输出去。

Description

一种双冗余光纤以太网传输系统
技术领域
本发明涉及光通信技术，特别涉及一种双冗余光纤以太网传输系统。
背景技术
光纤通信因其具有大容量通信、远距离传输、信号串扰小、保密性能好、传输质量佳，在这个注重安全可信传输的时代备受青睐，发展非常迅速。传统光纤通信只有一路光纤传输，计算机所有的网络信息都通过这一路光纤以太网信号传输给另一台设备。
现有光纤通信只有一路光纤传输，一旦这一路传输介质出现问题，此路通信只能被迫中断，不符合当前计算机通信可靠、安全、可信的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双冗余光纤以太网传输系统，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种双冗余光纤以太网传输系统，其中，包括：FPGA芯片、PHY芯片以及光模块，其中FPGA芯片包括：第一传输控制模块、第二传输控制模块、网络双冗余模块以及协议转换模块；PHY 芯片将外部传输过来的电口以太网信号传输至FPGA芯片中的网络双冗余模块，网络双冗余模块对信号进行一分二计算和双冗余切换计算后将一路以太网信号转换为两路互为冗余的以太网信号分别传输至IP核内集成的第一传输控制模块和第二传输控制模块，第一传输控制模块和第二传输控制模块对数据信号进行处理后又将两路以太网信号传输至协议转换模块，协议转换模块将以太网信号转换为光口协议信号传输至光模块，经过光模块转换为光纤以太网信号传输出去。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中，还包括：状态机，实时监测工作链路的状态寄存器是否断链，如果工作链路断链则继续查看备用链路状态寄存器的连接状态是否正常，如果工作链路不断链则重复执行查询程序；如果备用链路连接正常则发出切换指令将备用链路切换为工作链路，而原工作链路则转为备用链路，完成链路切换后，发送ARP报文至网络信号接收设备，使用此链路进行网络信号传输。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中，网络双冗余模块共有两种状态机，一种是链路监测状态机，一种是链路选择状态机，链路监测状态机实时监测从光模块通过一链路和另一链路传输过来的信号，一链路的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，最后把当前状态输出至链路选择状态机；另一链路的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，把当前状态输出至链路选择状态机，链路选择状态机则通过判断两链路和链路的当前状态来选择是使用的链路。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中， FPGA芯片通过RGMII接口与PHY芯片交换数据。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中， FPGA芯片与外部电口以太网信号双向连接，与外部光纤以太网信号双向连接。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中， FPGA芯片与PHY芯片双向连接，PHY芯片与外部电口以太网信号双向连接。
根据本发明的双冗余光纤以太网传输系统的一实施例，其中，FPGA芯片与光模块双向连接，光模块与光纤以太网信号双向连接。
本发明的目的在于提供一种双冗余光纤以太网传输系统，通过 FPGA实现一路以太网信号转换为两路光纤以太网信号并且两路光纤以太网信号传输互为冗余，增加此路网络通信的稳定性，降低发生通信中断的概率，使计算机网络通信更安全可靠。
附图说明
图1所示为一种双冗余光纤以太网传输系统示意图；
图2所示为网络双冗余切换算法流程图；
图3所示状态机的具体工作模式示意图。
附图标记：
FPGA芯片：1；传输控制模块2；传输控制模块3；网络双冗余模块 4；协议转换模块5；PHY芯片6；光模块7；电口以太网信号8；光纤以太网信号9；光纤以太网信号10。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1是一种双冗余光纤以太网传输系统组成示意图，如图1所示，该系统包括：FPGA芯片(1)、PHY芯片(6)、光模块(7)，其中FPGA 芯片(1)包括：传输控制模块(2)传输控制模块(3)、网络双冗余模块(4)、协议转换模块(5)。
如图1所示，FPGA芯片(1)与外部电口以太网信号双向连接，与外部光纤以太网信号双向连接。具体来讲，FPGA芯片(1)与PHY 芯片(6)双向连接，PHY芯片(6)与外部电口以太网信号(8)双向连接。FPGA芯片(1)与光模块(7)双向连接，光模块(7)与光纤以太网信号(9)、光纤以太网信号(10)双向连接。
如图1所示，系统工作过程中，FPGA芯片(1)通过RGMII接口与PHY芯片(6)交换数据，PHY芯片(6)将外部(可以是计算机主板，也可以是其他设备)传输过来的电口以太网信号(8)通过RGMII 接口传输至FPGA芯片(1)中的网络双冗余模块(4)，网络双冗余模块(4)对信号进行一分二计算和双冗余切换计算后将一路以太网信号转换为两路互为冗余的以太网信号分别传输至IP核内集成的传输控制模块(2)和传输控制模块(3)，传输控制模块(2)和传输控制模块(3)对数据信号进行处理后又将两路以太网信号传输至协议转换模块(5)，协议转换模块(5)将以太网信号转换为光口协议信号传输至光模块(7)，经过光模块(7)转换为光纤以太网信号(9)、光纤以太网信号(10)传输出去。
图2所示为网络双冗余切换算法流程图，如图2所示，采用状态机监测的方式来进行双冗余切换，首先状态机实时监测工作链路的状态寄存器是否断链，如果工作链路断链则继续查看备用链路状态寄存器的连接状态是否正常，如果工作链路不断链则重复执行查询程序。如果备用链路连接正常则发出切换指令将备用链路切换为工作链路，而原工作链路则转为备用链路。完成链路切换后，发送ARP报文至网络信号接收设备，使用此链路进行网络信号传输。
图3所示状态机的具体工作模式示意图，如图3所示，网络双冗余模块内部共有两种状态机，一种是链路监测状态机，一种是链路选择状态机，链路监测状态机实时监测从光模块(7)通过链路1和链路2 传输过来的信号。链路1的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，最后把当前状态输出至链路选择状态机；链路2的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，最后把当前状态输出至链路选择状态机。链路选择状态机则通过判断链路1和链路2的当前状态来选择是使用链路1还是链路2。
本系统具有可扩展性，能够实现外部多路双冗余光纤以太网传输功能，当外部同时有多路电口以太网信号输入时，网络双冗余模块(4) 可同时将所有以太网信号转换为相应的双冗余以太网信号，并通过多对传输控制模块以及协议转换模块(5)将多路双冗余网络信号传输至多个光模块，进行多路光纤以太网信号传输。
本发明提出的双冗余光纤以太网传输系统，可广泛应用于计算机通信系统中，可满足计算机通信可靠、安全、可信的应用需求。与传统单路光纤以太网传输方式相比，双冗余传输技术能增加此路通信的稳定性，降低发生通信中断的概率，提高了网络通信的可靠性以及可扩展性。
本发明涉及一种光纤以太网与电口以太网信号互相转换并通过光纤传输的技术，可实现信号传输双冗余功能。主要应用于计算机通信系统中光纤以太网信号可靠传输，适用于多种场合的计算机网络通信。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，包括：FPGA芯片、PHY芯片以及光模块，其中FPGA芯片包括：第一传输控制模块、第二传输控制模块、网络双冗余模块以及协议转换模块；
PHY芯片将外部传输过来的电口以太网信号传输至FPGA芯片中的网络双冗余模块，网络双冗余模块对信号进行一分二计算和双冗余切换计算后将一路以太网信号转换为两路互为冗余的以太网信号分别传输至IP核内集成的第一传输控制模块和第二传输控制模块，第一传输控制模块和第二传输控制模块对数据信号进行处理后又将两路以太网信号传输至协议转换模块，协议转换模块将以太网信号转换为光口协议信号传输至光模块，经过光模块转换为光纤以太网信号传输出去。
2.如权利要求1所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，还包括：状态机，实时监测工作链路的状态寄存器是否断链，如果工作链路断链则继续查看备用链路状态寄存器的连接状态是否正常，如果工作链路不断链则重复执行查询程序；如果备用链路连接正常则发出切换指令将备用链路切换为工作链路，而原工作链路则转为备用链路，完成链路切换后，发送ARP报文至网络信号接收设备，使用此链路进行网络信号传输。
3.如权利要求1所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，网络双冗余模块共有两种状态机，一种是链路监测状态机，一种是链路选择状态机，链路监测状态机实时监测从光模块通过一链路和另一链路传输过来的信号，一链路的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，最后把当前状态输出至链路选择状态机；另一链路的链路监测状态机通过判断当前信号的情况来跳转状态，把当前状态输出至链路选择状态机，链路选择状态机则通过判断两链路和链路的当前状态来选择是使用的链路。
4.如权利要求1所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，FPGA芯片通过RGMII接口与PHY芯片交换数据。
5.如权利要求1所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，FPGA芯片与外部电口以太网信号双向连接，与外部光纤以太网信号双向连接。
6.如权利要求5所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，FPGA芯片与PHY芯片双向连接，PHY芯片与外部电口以太网信号双向连接。
7.如权利要求5所述的双冗余光纤以太网传输系统，其特征在于，FPGA芯片与光模块双向连接，光模块与光纤以太网信号双向连接。
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