CN118118446A - 一种交换机及交换机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种交换机及交换机系统，属于通信领域。该交换机包括：以太网交换模块，用于以太网数据的汇聚和转发；供电模块，包括电源输入接口、短路限流子模块及电源输出接口，短路限流子模块用于通过检测电源输出端的电流大小来判定是否发生短路故障，若发生短路故障短路限流子模块将自动切断电流防止电源受损；供电模块用于提供直流电源进行供电；同步信号模块，包括同步信号输入接口及同步信号转发接口，同步信号输入接口接受外部输入的同步信号，同步信号转发接口将同步信号输入接口的同步信号对外转发。设计了具有供电功能和传递时钟同步功能的交换机。其电路设计简单，而且体积小成本低，极大的满足了短距离传输同步系统的要求。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种交换机及交换机系统。
背景技术
随着数字通信技术的快速发展，以太网交换机是保障网络传输质量的关键设备，交换机在网络中负责数据的汇聚与转发。
现有的技术方案中，提供供电功能的交换机主要是PoE交换机。一个标准的PoE系统包含了供电端（PSE）和受电端（PD）, PoE交换机作为供电端，内部通常包含一个PSE控制器和以太网交换模块，PSE控制器用于和PD端的控制器进行供电协议的通信。时钟同步目前主要有SyncE和PTP两种方式，PTP协议通过在主从设备之间传递时间戳的方式实现同步。交换机作为中间设备，既要接受上一级设备传递过来的1588报文，还需要向下一级设备发送1588报文。
现有的PoE交换机需要通过PSE控制器实现供电控制，需要增加额外的成本和体积。在短距离供电的应用场景下，不具备低成本，体积小的优势。现有的1588时钟同步方案其电路和软件设计较为复杂，开发难度较大，成本高。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种交换机及交换机系统，用于全部或至少部分的解决上述现有技术中存在的在短距离供电的应用场景下，不具备低成本，体积小，时钟同步电路和软件设计较为复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种交换机，包括：
以太网交换模块，用于以太网数据的汇聚和转发；
供电模块，所述供电模块包括电源输入接口、短路限流子模块以及电源输出接口，所述短路限流子模块用于通过检测电源输出端的电流大小来判定是否发生短路故障，若发生短路故障，所述短路限流子模块将自动切断电流，防止电源受损；所述供电模块用于提供直流电源进行供电；
同步信号模块，所述同步信号模块包括同步信号输入接口以及同步信号转发接口，所述同步信号输入接口接受外部输入的同步信号，所述同步信号转发接口将所述同步信号输入接口的同步信号对外转发。
可选的，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发。
可选的，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发的过程包括：
当所述以太网交换模块启动时，或者以太网交换模块的MAC地址表为空时，监听所有端口的数据帧，并从每个数据帧中提取源MAC地址及其对应的输入端口信息，将所述源MAC地址及其对应的输入端口信息存储在MAC地址表中；
当接收到一个数据帧时，查看该数据帧中的目的MAC地址，并在所述MAC地址表中查找所述目的MAC地址；
若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中存在，则将该数据帧发送到对应的端口；
若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中不存在，则以广播的方式将该数据帧通知所有端口，若有主机的MAC地址与数据帧的目的MAC地址相同，则将该主机的MAC地址及其对应的端口信息添加到所述MAC地址表中。
可选的，当输出电流超过设定的阈值时表征为发生短路故障。
可选的，所述交换机还包括RJ45连接器，分别与所述以太网交换模块、电源输出接口以及同步信号输入接口连接，用于输出经保护之后的直流电源以及输入同步信号。
可选的，所述交换机还包括差分转单端模块、缓冲器以及单端转差分模块；
其中，所述差分转单端模块的输入端与所述同步信号输入接口连接，所述差分转单端模块的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与单端转差分模块的输入端连接，单端转差分模块的输出端分别与所述同步信号转发接口和所述RJ45连接器连接。
可选的，所述同步信号输入接口接收上游设备输出的同步脉冲信号；
通过所述差分转单端模块将该同步脉冲信号转换成单端信号，并通过所述缓冲器将该单端信号输出；
通过所述单端转差分模块输出给所述RJ45连接器的接口和所述同步信号转发接口。
可选的，所述RJ45连接器输入同步信号的过程包括：
所述RJ45连接器输入的同步脉冲信号，并通过所述单端转差分模块输出给所述缓冲器，以通过所述缓冲器输出该同步脉冲信号至所述单端转差分模块，并由所述单端转差分模块输出给同步信号转发接口。
另一方面，本发明还提供一种交换机系统，包括至少两个上述所述的交换机，其中，一个交换机为命令交换机，其余交换机为成员交换机，所述命令交换机与所述成员交换机连接，构成交换机集群。
通过上述技术方案，设计了具有供电功能和传递时钟同步功能的交换机。相比现有方案，交换机电路设计简单，而且体积小成本低，极大的满足了短距离传输同步系统的要求。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种交换机的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种以太网的帧格式；
图3是本发明实施例提供的一种短路限流子模块的电路示意图；
图4是本发明实施例提供的一种同步脉冲信号的转发示意图。
附图标记说明
10、以太网交换模块；100、以太网交换子模块；
101、千兆以太网接口；11、供电模块；
110、电源输入接口；111、短路限流子模块；
112、电源输出接口；12、同步信号模块；
120、同步信号输入接口；121、同步信号转发接口；
13、RJ45连接器；14、差分转单端模块；
15、缓冲器；16、单端转差分模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
参阅图1所示，为本发明实施例提供的一种交换机的结构示意图，包括：
以太网交换模块10，用于以太网数据的汇聚和转发；
在一些实施方式中，以太网交换模块10包括以太网交换子模块100和千兆以太网接口101。
应理解，以太网是一种计算机局域网技术，是应用最普遍的局域网技术。 以太网有两类：第一类是共享式以太网，第二类是交换式以太网，交换式以太网正是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps的高速率。 以太网的帧格式如图2所示，MAC-C是目标MAC地址，MAC-A是源MAC地址。
在一些实施方式中，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发。
具体的，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发的过程包括以下步骤：
S1：当所述以太网交换模块10启动时，或者以太网交换模块10的MAC地址表为空时，监听所有端口的数据帧，并从每个数据帧中提取源MAC地址及其对应的输入端口信息，将所述源MAC地址及其对应的输入端口信息存储在MAC地址表中；
S2：当接收到一个数据帧时，查看该数据帧中的目的MAC地址，并在所述MAC地址表中查找所述目的MAC地址；
S3：若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中存在，则将该数据帧发送到对应的端口；
S4：若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中不存在，则以广播的方式将该数据帧通知所有端口，若有主机的MAC地址与数据帧的目的MAC地址相同，则将该主机的MAC地址及其对应的端口信息添加到所述MAC地址表中。
供电模块11，所述供电模块包括电源输入接口110、短路限流子模块111以及电源输出接口112，所述短路限流子模块111用于通过检测电源输出端的电流大小来判定是否发生短路故障，若发生短路故障，所述短路限流子模块111将自动切断电流，防止电源受损；所述供电模块11用于提供直流电源进行供电；
需要说明的是，当输出电流超过设定的阈值时表征为发生短路故障。
应理解，所述交换机的直流电源供电功能通过供电模块11实现。电源输入接口110接受外部提供的电源，连接到短路限流子模块111，短路限流子模块111起到电源保护的作用。
在一些实施方式中，参阅图3所示，为短路限流子模块的电路示意图，短路限流子模块111采用专用的短路限流芯片，该芯片可以通过外接电阻实现短路电流检测阈值可编程。当电源输出端发生短路，输出电流超过电流检测阈值时，短路限流子模块111将自动切断电源输出电压。
短路限流子模块111通过检测输出端的电流大小来判定是否发生短路故障，当电流超过设定的阈值时，短路限流子模块111会自动切断电流。防止电源受损，发生火灾等情况。短路限流子模块111可以通过检测电阻，运放等器件组成。目前，半导体技术已经将该部分电路封装成芯片，可以直接采用芯片实现上述功能。
同步信号模块12，所述同步信号模块12包括同步信号输入接口120以及同步信号转发接口121，所述同步信号输入接口120接受外部输入的同步信号，所述同步信号转发接口121将所述同步信号输入接口120的同步信号对外转发。
在一些实施方式中，参阅图1所示，所述交换机还包括RJ45连接器13，分别与所述以太网交换子模块100、电源输出接口112以及同步信号输入接口120连接，用于输出经保护之后的直流电源以及输入同步信号。
在一些实施方式中，参阅图4所示，所述交换机还包括差分转单端模块14、缓冲器15以及单端转差分模块16；其中，所述差分转单端模块14的输入端与所述同步信号输入接口120连接，所述差分转单端模块14的输出端与缓冲器15的输入端连接，缓冲器15的输出端与单端转差分模块16的输入端连接，单端转差分模块16的输出端分别与所述同步信号转发接口121和所述RJ45连接器13连接。
在一些实施方式中，所述同步信号输入接口120接收上游设备输出的同步脉冲信号；通过所述差分转单端模块14将该同步脉冲信号转换成单端信号，并通过所述缓冲器15将该单端信号输出；通过所述单端转差分模块16输出给所述RJ45连接器13的接口和所述同步信号转发接口121。
在一些实施方式中，所述RJ45连接器13输入同步信号的过程包括：
所述RJ45连接器13输入的同步脉冲信号，并通过所述单端转差分模块16输出给所述缓冲器15，以通过所述缓冲器15输出该同步脉冲信号至所述单端转差分模块16，并由所述单端转差分模块16输出给同步信号转发接口121。
本申请通过电路设计实现了具有供电功能和传递时钟同步功能的交换机。相比较现有方案，供电部分的电路通过硬件连接实现，具有电路设计简单，不需要软件开发，电源输入范围较大等优点。同步信号传输通过硬件电路设计实现，支持PP1S输入（PP1S 秒脉冲输入端口）。此外，交换机电路设计相比现有方案，电路设计简单，具有体积小，成本低等优势。极大的满足了短距离传输同步系统的要求。
另一方面，本发明实施例还提供一种交换机系统，包括至少两个上述任一项实施例所述的交换机，其中，一个交换机为命令交换机，其余交换机为成员交换机，所述命令交换机与所述成员交换机连接，构成交换机集群。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
Claims (9)
1.一种交换机，其特征在于，包括：
以太网交换模块，用于以太网数据的汇聚和转发；
供电模块，所述供电模块包括电源输入接口、短路限流子模块以及电源输出接口，所述短路限流子模块用于通过检测电源输出端的电流大小来判定是否发生短路故障，若发生短路故障，所述短路限流子模块将自动切断电流，防止电源受损；所述供电模块用于提供直流电源进行供电；
同步信号模块，所述同步信号模块包括同步信号输入接口以及同步信号转发接口，所述同步信号输入接口接受外部输入的同步信号，所述同步信号转发接口将所述同步信号输入接口的同步信号对外转发。
2.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发。
3.根据权利要求2所述的交换机，其特征在于，所述以太网交换模块基于MAC地址表来进行不同端口之间的数据转发的过程包括：
当所述以太网交换模块启动时，或者以太网交换模块的MAC地址表为空时，监听所有端口的数据帧，并从每个数据帧中提取源MAC地址及其对应的输入端口信息，将所述源MAC地址及其对应的输入端口信息存储在MAC地址表中；
当接收到一个数据帧时，查看该数据帧中的目的MAC地址，并在所述MAC地址表中查找所述目的MAC地址；
若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中存在，则将该数据帧发送到对应的端口；
若所述目的MAC地址在所述MAC地址表中不存在，则以广播的方式将该数据帧通知所有端口，若有主机的MAC地址与数据帧的目的MAC地址相同，则将该主机的MAC地址及其对应的端口信息添加到所述MAC地址表中。
4.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，当输出电流超过设定的阈值时表征为发生短路故障。
5.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括RJ45连接器，分别与所述以太网交换模块、电源输出接口以及同步信号输入接口连接，用于输出经保护之后的直流电源以及输入同步信号。
6.根据权利要求5所述的交换机，其特征在于，所述交换机还包括差分转单端模块、缓冲器以及单端转差分模块；
其中，所述差分转单端模块的输入端与所述同步信号输入接口连接，所述差分转单端模块的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与单端转差分模块的输入端连接，单端转差分模块的输出端分别与所述同步信号转发接口和所述RJ45连接器连接。
7.根据权利要求6所述的交换机，其特征在于，所述同步信号输入接口接收上游设备输出的同步脉冲信号；
通过所述差分转单端模块将该同步脉冲信号转换成单端信号，并通过所述缓冲器将该单端信号输出；
通过所述单端转差分模块输出给所述RJ45连接器的接口和所述同步信号转发接口。
8.根据权利要求6所述的交换机，其特征在于，所述RJ45连接器输入同步信号的过程包括：
所述RJ45连接器输入的同步脉冲信号，并通过所述单端转差分模块输出给所述缓冲器，以通过所述缓冲器输出该同步脉冲信号至所述单端转差分模块，并由所述单端转差分模块输出给同步信号转发接口。
9.一种交换机系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-8任一项所述的交换机，其中，一个交换机为命令交换机，其余交换机为成员交换机，所述命令交换机与所述成员交换机连接，构成交换机集群。
Publications (1)
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| CN118118446A true CN118118446A (zh) | 2024-05-31 |
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