CN113300885B - 一种网络切换设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种网络切换设备及方法，本申请的网络切换设备包括接口切换模组和网络切换模组，网络切换设备用于切换主控设备与用网设备之间的网络连接状态。其中，主控设备包括第一设备和第二设备，接口切换模组分别通过第一心跳接口和第二心跳接口与第一设备和第二设备通信连接，第一设备和第二设备还分别通过第一网口和第二网口与网络切换模组通信连接。网络切换模组包括第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口，第一类配网端口与第一网口连接，第二类配网端口与第二网口连接，第三类配网端口与用网设备连接。本申请通过开启第三类配网端口与其他配网端口间的通信，进行快速网络切换，避免因切换速度慢造成物理层中断。

Description

一种网络切换设备及方法

技术领域

本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种网络切换设备及方法。

背景技术

计算机系统的网络稳定性对于其运行至至关重要的，现有的计算机冗余应用中的网络切换系统采用电子开关来实现网络切换，需要先将与无法正常工作的主控卡通信的接口断开，然后将系统连接至可以正常工作的另一控制卡的通信接口，使得外部系统切换到可以正常工作的控制卡。这种方法会出现系统物理层中断和网络协议层重连等问题，从而降低系统的可靠性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网络切换设备及方法，具体方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种网络切换系统，所述网络切换设备用于切换第一设备和第二设备与用网设备之间的网络连接状态；

所述网络切换设备包括接口切换模组和网络切换模组，所述接口切换模组和网络切换模组通信连接，所述网络切换模组通过网口与所述用网设备通信连接；

所述接口切换模组分别通过第一心跳接口和第二心跳接口与所述第一设备和第二设备通信连接，所述网络切换模组还分别通过第一网口和第二网口与所述第一设备和第二设备通信连接；

所述网络切换模组包括第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口；所述第一类配网端口与所述第一网口连接，所述第二类配网端口与所述第二网口连接，所述第三类配网端口与所述用网设备连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述接口切换模组包括主控芯片和接口切换组件，所述主控芯片和接口切换组件通信连接；

所述主控芯片通过所述第一心跳接口与所述第一设备连接，所述主控芯片通过所述第二心跳接口与所述第二设备连接；

所述接口切换组件通过外面板上的第一外面板接口与所述第一设备的接口连接，所述接口切换组件通过所述外面板的第二外面板接口与所述第二设备的接口连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述网络切换模组包括网络切换芯片和物理接口收发器组，所述网络切换芯片和物理接口收发器组通信连接；

所述物理接口收发器组分别通过所述第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口与所述第一网口、所述第二网口和用网设备连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述外面板接口包括前面板接口、后面板接口、母板接口、协议卡接口和电源接口中的至少任意一种。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述物理接口收发器组包括物理接口收发器和隔离变压器，所述物理接口收发器和隔离变压器通信连接；

所述物理接口收发器通过所述隔离变压器与所述第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述网络切换设备还包括监测模组，所述接口切换模组与监测模组通信连接；

所述监测模组包括温度传感器和电压电流监测器，用于监测所述接口切换模组以及网络切换模组的温度值和电压电流值。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一设备包括第一串口，所述第二设备包括第二串口，所述接口切换模组分别通过所述第一串口和所述第二串口与所述第一设备和所述第二设备连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种网络切换方法，应用于第一方面中任一项实施例中所述的系统，所述方法包括：

所述接口切换模组根据所述第一设备反馈的心跳信号，判定所述第一设备是否处于故障状态；

若所述第一设备处于故障状态，将所述第一设备的工作状态反馈至所述网络切换模组；

所述网络切换模组根据所述接口切换模组反馈的信号，断开所述第一类配网端口与所述第三类配网端口之间的通信，且开启所述第二类配网端口和所述第三类配网端口之间的通信，实现所述第二设备与所述用网设备通信。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述接口切换模组包括主控芯片和接口切换组件，所述接口切换组件通过外面板接口与外面板500连接，所述外面板接口包括第一外面板接口和第二外面板接口，所述方法还包括：

所述主控芯片根据所述第一设备反馈的心跳信号判定所述第一设备是否处于故障状态；

若所述第一设备处于故障状态的工作状态，则向所述接口切换组件发送接口切换指令；

所述接口切换组件根据所述接口切换指令，断开与所述第一外面板接口间的连接，且开启与所述第二外面板接口间的连接，实现所述第二外面板接口与所述第二设备间的通信。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述网络切换设备还包括监测模组，所述第一设备包括第一串口，所述第二设备包括第二串口，所述方法还包括：

所述接口切换模组接收所述监测模组反馈的温度值和电压电流值，并判定所述接口切换模组和/或网络切换模组是否处于故障状态；

若所述接口切换模组和/或网络切换模组处于故障状态，将所述温度值和电压电流值通过所述第一串口反馈至所述第一设备或通过所述第二串口反馈至所述第二设备。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请的网络切换设备包括接口切换模组和网络切换模组，网络切换设备用于切换主控设备与用网设备之间的网络连接状态。其中，主控设备包括第一设备和第二设备，接口切换模组分别通过第一心跳接口和第二心跳接口与第一设备和第二设备通信连接，第一设备和第二设备还分别通过第一网口和第二网口与网络切换模组通信连接。网络切换模组包括第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口，第一类配网端口与第一网口连接，第二类配网端口与第二网口连接，第三类配网端口与用网设备连接。本申请通过开启第三类配网端口与其他配网端口间的通信，进行快速网络切换，避免因切换速度慢造成物理层中断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本申请实施例提供的一种网络切换设备的组成示意图之一；

图2为本申请实施例提供的一种网络切换设备的组成示意图之二；

图3为本申请实施例提供的一种网络切换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种网络切换设备的组成示意图之一。在本申请实施例中，所述网络切换设备可以实现快速无缝切换网络，克服因切换速度慢而造成物理层中断的问题。

在本申请实施例中，所述网络切换设备100用于切换第一设备200和第二设备300与用网设备400之间的网络连接状态；

所述网络切换设备100包括接口切换模组110和网络切换模组120，所述接口切换模组110和网络切换模组120通信连接，所述网络切换模组120通过网口与所述用网设备400通信连接；

所述接口切换模组110分别通过第一心跳接口201和第二心跳接口301与所述第一设备200和第二设备300通信连接，所述网络切换模组120还分别通过第一网口202和第二网口302与所述第一设备200和第二设备300通信连接；

所述网络切换模组120包括第一类配网端口1211、第二类配网端口1212和第三类配网端口1213；所述第一类配网端口1211与所述第一网口202连接，所述第二类配网端口1212与所述第二网口302连接，所述第三类配网端口1213与所述用网设备400连接。

其中，第一设备200和第二设备300是指具备相同功能的可互相替代的控制设备。接口切换模组110用于在根据所述第一设备200反馈的心跳信号判定所述第一设备200是否处于故障状态，并将第一设备200的工作状态反馈至所述网络切换模组120。

网络切换模组120包括第一类配网端口1211、第二类配网端口1212和第三类配网端口1213。具体地，第一网口202与第一类配网端口1211连接，使得第一设备200处于第一局域网；第二网口302与第二类配网端口1212连接，使得第二设备300处于第二局域网；第三类配网端口1213处于第三局域网，且与外接的用网设备400连接。

在初始状态下，所述网络切换模组120开启第一局域网和第三局域网之间的通信，实现第一设备200与用网设备400通信。

网络切换模组120还用于在接口切换模组110判定第一设备200处于故障状态时，接收接口切换模组110反馈的信号，断开第一局域网与第三局域网之间的通信，且开启第二局域网和第三局域网之间的通信，实现第二设备300与用网设备400通信。

在本申请实施例中，所述接口切换模组110包括主控芯片112和接口切换组件111，所述主控芯片112和接口切换组件111通信连接；

所述主控芯片112通过所述第一心跳接口201与所述第一设备200连接，所述主控芯片112通过所述第二心跳接口301与所述第二设备300连接；

所述接口切换组件111通过外面板500上的第一外面板接口501与所述第一设备200的接口连接，所述接口切换组件111通过所述外面板500的第二外面板接口502与所述第二设备300的接口连接。

具体实施时，主控芯片112根据第一设备200反馈的心跳信号判定第一设备200是否处于故障状态，将第一设备200的工作状态反馈至网络切换模组120并向接口切换组件111发送接口切换指令。

在初始状态下，接口切换组件111开启与第一外面板接口501间的连接，断开与第二外面板接口502间的连接，实现第一外面板接口501与第一设备200间的通信；

接口切换组件111还用于在接口切换模组110判定第一设备200处于故障状态时，接收接口切换指令，断开与第一外面板接口501间的连接，且开启与第二外面板接口502间的连接，实现第二外面板接口502与第二设备300间的通信。

在本申请实施例中，所述网络切换模组120包括网络切换芯片121和物理接口收发器组122，所述网络切换芯片121和物理接口收发器组122通信连接；

所述物理接口收发器组122分别通过所述第一类配网端口1211、第二类配网端口1212和第三类配网端口1213与所述第一网口202、所述第二网口302和用网设备400连接。

具体地，网络接口切换组件111用于接收接口切换模组110反馈的信号，并向物理接口收发器组122发送网络切换指令；

物理接口收发器组122用于根据所述网络切换指令断开所述第一局域网与所述第三局域网之间的通信，且开启第二局域网和第三局域网之间的通信，实现第二设备300与所述用网设备400通信。

在本申请实施例中，所述外面板接口包括前面板接口、后面板接口、母板接口、协议卡接口和电源接口中的至少任意一种。

其中，后面板接口可以包括外网网口、卫通网口、预留网口中的至少任意一种。前面板接口可以包括液晶屏接口、键盘接口、开关机按钮接口，以及各类USB接口，如USB键盘、USB鼠标和USB数据接口。

在本申请实施例中，所述物理接口收发器组122包括物理接口收发器和隔离变压器，所述物理接口收发器和隔离变压器通信连接；

所述物理接口收发器通过所述隔离变压器与所述第一类配网端口1211、第二类配网端口1212和第三类配网端口1213连接所述物理接口收发器。

具体地，物理接口收发器组122包括了一组以上的物理接口收发器和变压器。虽然物理接口收发器和外接设备直接相连也可以工作，但是传输距离会受到限制。外接设备的网口电平不是固定的，当外接不同电平网口时会受到影响，而且外部干扰会对设备造成很大影响。本申请中的物理接口收发器与变压器相连，可用于信号电平耦合和隔离外部干扰，实现阻抗匹配，这样可增加传输距离。同时，也可以使网络交换机芯片与外部隔离，增强抗干扰能力。

图2为本申请实施例提供的一种网络切换设备的组成示意图之二，在本申请实施例中，所述网络切换设备100还包括监测模组130，所述接口切换模组110与监测模组130通信连接；

所述监测模组130包括温度传感器131和电压电流监测器132，用于监测所述接口切换模组110以及网络切换模组120的温度值和电压电流值。

在本申请实施例中，所述第一设备200包括第一串口203，所述第二设备300包括第二串口303，所述接口切换模组110分别通过所述第一串口203和所述第二串口303与所述第一设备200和所述第二设备300连接。

接口切换模组110用于在根据监测模组130反馈的温度值和电压电流值，判定接口切换模组110和/或网络切换模组120处于故障状态时，将温度值和电压电流值通过第一串口203反馈至第一设备200或通过第二串口303反馈至第二设备300。

本申请中的网络切换设备100通过开启第三类配网端口1213与第一类配网端口1211或第二类配网端口1212间的通信，进行快速网络切换，避免因切换速度慢造成物理层中断。此外，检测模块还会将网络切换设备100各模块的温度、电压和电流状态发送至接口切换模组110，并由接口切换模组110通过串口上报给当前工作的主控设备，实现设备的安全稳定运行。

与上述实施例相对应，参见图3，本申请还提供了一种网络切换方法，所述方法包括：

步骤S301，所述接口切换模组110根据所述第一设备200反馈的心跳信号，判定所述第一设备200是否处于故障状态。

接口切换模组110根据是否在预设时间内接收到心跳信号来判断对应的主控卡是否发生故障，进一步判断是否需要向网络切换模组120发送相应的控制指令。

步骤S302，若所述第一设备200处于故障状态，将所述第一设备200的工作状态反馈至所述网络切换模组120。

步骤S303，所述网络切换模组120根据所述接口切换模组110反馈的信号，断开所述第一类配网端口1211与所述第三类配网端口1213之间的通信，且开启所述第二类配网端口1212和所述第三类配网端口1213之间的通信，实现所述第二设备300与所述用网设备400通信。

在初始状态下，第一类配网端口1211与第三类配网端口1213之间的通信处于开启状态，使得第一设备200与用网设备400处于同一局域网内，可以进行通信连接。

若所述第一设备200处于故障状态时，则断开所述第一类配网端口1211与第三类配网端口1213之间的通信，且开启第二类配网端口1212与第三类配网端口1213之间的通信，实现第二设备300与用网设备400通信。因此，不会导致第一设备200和第二设备300同时与网络切换设备100断开连接，造成物理层中断。具体实施时，所述接口切换模组110包括主控芯片112和接口切换组件111，所述接口切换组件111通过外面板接口与外面板500连接，所述外面板接口包括第一外面板接口501和第二外面板接口502，所述方法还包括：

所述主控芯片112根据所述第一设备200反馈的心跳信号判定所述第一设备200是否处于故障状态；

若所述第一设备200处于故障状态的工作状态，则向所述接口切换组件111发送接口切换指令；

所述接口切换组件111根据所述接口切换指令，断开与所述第一外面板接口501间的连接，且开启与所述第二外面板接口502间的连接，实现所述第二外面板接口502与所述第二设备300间的通信。

具体实施时，所述网络切换设备100还包括监测模组130，所述第一设备200包括第一串口，所述第二设备300包括第二串口，所述方法还包括：

所述接口切换模组110接收所述监测模组130反馈的温度值和电压电流值，并判定所述接口切换模组110和/或网络切换模组120是否处于故障状态；

若所述接口切换模组110和/或网络切换模组120处于故障状态，将所述温度值和电压电流值通过所述第一串口反馈至所述第一设备200或通过所述第二串口反馈至所述第二设备300。

本申请提供的网络切换方法会监测设备当前的温度值和电压值等数据，并在数据异常时及时上报，实现设备的安全稳定运行。还可以通过开启第三类配网端口与第一类配网端口或第二类配网端口间的通信，进行快速网络切换，避免第一设备和第二设备同时与网络切换设备断开连接，造成物理层中断。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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(可以是智能手机、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全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络切换设备，其特征在于，所述网络切换设备用于切换第一设备和第二设备与用网设备之间的网络连接状态；

所述网络切换设备包括接口切换模组和网络切换模组，所述接口切换模组和网络切换模组通信连接，所述网络切换模组通过网口与所述用网设备通信连接；

所述接口切换模组分别通过第一心跳接口和第二心跳接口与所述第一设备和第二设备通信连接，所述网络切换模组还分别通过第一网口和第二网口与所述第一设备和第二设备通信连接；

所述网络切换模组包括第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口；所述第一类配网端口与所述第一网口连接，所述第二类配网端口与所述第二网口连接，所述第三类配网端口与所述用网设备连接。

2.如权利要求1所述的网络切换设备，其特征在于，所述接口切换模组包括主控芯片和接口切换组件，所述主控芯片和接口切换组件通信连接；

所述主控芯片通过所述第一心跳接口与所述第一设备连接，所述主控芯片通过所述第二心跳接口与所述第二设备连接；

所述接口切换组件通过外面板上的第一外面板接口与所述第一设备的接口连接，所述接口切换组件通过所述外面板的第二外面板接口与所述第二设备的接口连接。

3.如权利要求2所述的网络切换设备，其特征在于，所述网络切换模组包括网络切换芯片和物理接口收发器组，所述网络切换芯片和物理接口收发器组通信连接；

所述物理接口收发器组分别通过所述第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口与所述第一网口、所述第二网口和用网设备连接。

4.如权利要求3所述的网络切换设备，其特征在于，所述外面板接口包括前面板接口、后面板接口、母板接口、协议卡接口和电源接口中的至少任意一种。

5.如权利要求4所述的网络切换设备，其特征在于，所述物理接口收发器组包括物理接口收发器和隔离变压器，所述物理接口收发器和隔离变压器通信连接；

所述物理接口收发器通过所述隔离变压器与所述第一类配网端口、第二类配网端口和第三类配网端口连接。

6.如权利要求1所述的网络切换设备，其特征在于，所述网络切换设备还包括监测模组，所述接口切换模组与监测模组通信连接；

所述监测模组包括温度传感器和电压电流监测器，用于监测所述接口切换模组以及网络切换模组的温度值和电压电流值。

7.如权利要求6所述的网络切换设备，其特征在于，所述第一设备包括第一串口，所述第二设备包括第二串口，所述接口切换模组分别通过所述第一串口和所述第二串口与所述第一设备和所述第二设备连接。

8.一种网络切换方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任意一项所述的网络切换设备，所述方法包括：

所述接口切换模组根据所述第一设备反馈的心跳信号，判定所述第一设备是否处于故障状态；

若所述第一设备处于故障状态，将所述第一设备的工作状态反馈至所述网络切换模组；

所述网络切换模组根据所述接口切换模组反馈的信号，断开所述第一类配网端口与所述第三类配网端口之间的通信，且开启所述第二类配网端口和所述第三类配网端口之间的通信，实现所述第二设备与所述用网设备通信。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述接口切换模组包括主控芯片和接口切换组件，所述接口切换组件通过外面板接口与外面板连接，所述外面板接口包括第一外面板接口和第二外面板接口，所述方法还包括：

所述主控芯片根据所述第一设备反馈的心跳信号判定所述第一设备是否处于故障状态；

若所述第一设备处于故障状态的工作状态，则向所述接口切换组件发送接口切换指令；

所述接口切换组件根据所述接口切换指令，断开与所述第一外面板接口间的连接，且开启与所述第二外面板接口间的连接，实现所述第二外面板接口与所述第二设备间的通信。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述网络切换设备还包括监测模组，所述第一设备包括第一串口，所述第二设备包括第二串口，所述方法还包括：

所述接口切换模组接收所述监测模组反馈的温度值和电压电流值，并判定所述接口切换模组和/或网络切换模组是否处于故障状态；

若所述接口切换模组和/或网络切换模组处于故障状态，将所述温度值和电压电流值通过所述第一串口反馈至所述第一设备或通过所述第二串口反馈至所述第二设备。

Images