CN208174711U - 一种网络侦听装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种网络侦听装置，侦听下行数据时，工业实时以太网的数据从第一设备传输给网络侦听装置的第一以太网接口模块；网络侦听装置侦的第一以太网接口模块直接第一设备传输过来的数据通过第二以太网接口模块发送给第二设备，同时将第一设备传输过来的数据上传给FPGA；FPGA对接收的数据分两条支路处理，第一条支路是将接收的数据通过第三以太网接口单元全部传输给监听计算机，第二条支路是对接收的数据进行数据侦听，将侦听的异常数据通过NB‑IOT窄带物联网上传给云服务器。本实用新型不改变原有的网络拓扑结构，在不影响原通信质量，不造成传输延迟的基础上实现网络监听，获取完整的通信报文。

Description

一种网络侦听装置

技术领域

本实用新型涉及一种网络侦听装置。

背景技术

实时工业以太网技术是以太网技术在自动控制领域的延伸和发展，是工业控制自动化领域的一个重要发展方向。无论是在实时以太网的组网开发调试阶段，还是在整个网络设备正常运行阶段，对网络数据帧的侦听都是研究本网络通信性能及状态的有效手段。

但是随着数控加工朝着高速高精方向发展，实时以太网的通信周期越来越短，传统的通过将数据帧传入微处理器再进行转发的方式势必会造成网络传输的延时，对于通信周期极短的通信网络，会造成通信质量的下降甚至无法正常通信。

另一方面，现有的网络侦听器一般使用有线连接，很少使用无线技术进行通讯。即使相关产品使用了无线传输技术，也由于传统无线网络的技术限制，普遍存在着传输距离近，封闭环境中传输信号不好以及成本高的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种网络侦听装置；

术语介绍：基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)；

PHY指物理层，Physical Layer，OSI的最底层。一般指与外部信号接口的芯片。PHY芯片，就是一个以太网收发器，类似于网卡。

本实用新型的第一方面，提供了一种网络侦听装置；

一种网络侦听装置，包括：

FPGA，所述FPGA分别与第一以太网接口模块、第二以太网接口模块、第三以太网接口模块、通信状态指示模块、电源模块、晶振电路和窄带物联网模块NB-IoT连接；

网络上设有串联的第一设备和第二设备，第一以太网接口模块与第一设备连接，第二以太网接口模块与第二设备连接，第一以太网接口模块还与第二以太网接口模块连接；

第一以太网接口接收第一设备传输的下行数据，下行数据依次通过第一以太网接口传输给FPGA，FPGA对下行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将下行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；第一以太网接口还将下行数据通过第二以太网接口直接传输给第二设备；进而第二设备将下行数据传输给网络；

第二以太网接口接收第二设备传输的上行数据，上行数据依次通过第二以太网接口传输给FPGA，FPGA对上行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将上行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；第二以太网接口还将上行数据通过第一以太网接口直接传输给第一设备，进而第一设备上上行数据传输给网络。

所述第一以太网接口模块，包括：依次连接的第一PHY芯片、第一网口变压器和第一RJ45网口；其中第一PHY芯片与FPGA连接，第一RJ45网口与第一设备连接；

所述第二以太网接口模块，包括：依次连接的第二PHY芯片、第二网口变压器和第二RJ45网口；其中第二PHY芯片与FPGA连接，第二RJ45网口与第二设备连接；

第一RJ45网口与第二RJ45网口连接，避免数据侦听造成的以太网通信的延时；

所述第三以太网接口模块，包括：依次连接的第三PHY芯片、第三网口变压器和第三RJ45网口；其中第三PHY芯片与FPGA连接，第三RJ45网口与监听计算机连接。

窄带物联网模块NB-IoT将FPGA侦听到的数据无线传输给云服务器，同时还接收云服务器的远程监听命令。

所述通信状态指示模块，包括：电源指示灯、以太网连接状态指示灯、以太网通信状态指示灯或NB-IOT窄带物联网通信指示灯中的一种或多种。

所述晶振电路，为FPGA提供时钟信号。

所述电源模块，为网络侦听装置供电。

本实用新型的第二方面，提供了一种网络侦听系统；

一种网络侦听系统，包括：网络侦听装置、云服务器、监听计算机、实时工业以太网的第一设备和第二设备；

实时工业以太网的数据传输给第一设备，第一设备通过网络侦听装置的第一以太网接口模块将数据上传给网络侦听装置，同时，第一以太网接口模块的数据直接通过第二以太网接口模块传输给第二设备，网络侦听装置对上传的所有数据通过第三以太网接口模块直接传输给监听计算机，同时网络侦听装置对上传的所有数据进行侦听，将侦听到的异常数据上传给云服务器。

第一以太网接口模块的数据直接通过第二以太网接口模块传输给第二设备，相当于第一设备与第二设备直接通过网线相连，这样就避免了将数据处理后再转发而给工业以太网侦听带来的延时，这也是本实用新型的能够监听周期极短的实时工业以太网的关键所在。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供工业实时以太网通信监听器，不改变原有的网络拓扑结构，通过探针式的介入，在不影响原通信质量，不造成传输延迟的基础上实现网络监听，既可以获取完整的通信报文，也可以将报文处理后，将运行状态信息通过窄带物联网上传至服务器，实现远程监控。

本实用新型在进行网络数据侦听的时候，将以太网传输过程中的差分信号分成两路，一路直接通过PCB布线，从本方案的第二以太网接口模块输出，传送到下一个设备，不会破坏原有的网络拓扑结构，所造成的延时只是增加的网线的长度所导致的，可以忽略不计。因此不会影响原有的网络通信。

本实用新型采用的无线输出模块为窄带物联网NB-IOT模块，相对于蓝牙，Wifi等无线传输模块，NB-IOT模块耗电量低，传输距离较远，封闭空间状态下的传输质量比较好，受环境的干扰相对较小，非常适合向云端传输数据，进行大数据分析。因此使得本实用新型在实现无线传输，远程监控的功能时，降低成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的硬件结构示意图；

图2为本发明的网口连接示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种网络侦听装置，包括：

FPGA，所述FPGA分别与第一以太网接口模块、第二以太网接口模块、第三以太网接口模块、通信状态指示模块、电源模块、晶振电路和窄带物联网模块NB-IoT连接；

待侦听网络上设有串联的第一设备和第二设备，第一以太网接口模块与第一设备连接，第二以太网接口模块与第二设备连接，第一以太网接口模块还与第二以太网接口模块连接；

第一以太网接口接收第一设备传输的下行数据，下行数据依次通过第一以太网接口传输给FPGA，FPGA对下行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；下行数据还通过第一以太网接口传输给FPGA，FPGA将下行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；下行数据还依次通过第一以太网接口和第二以太网接口，实现数据由第一设备直接传输给第二设备，进而第二设备将下行数据传输给网络；

第二以太网接口接收第二设备传输的上行数据，上行数据依次通过第二以太网接口传输给FPGA，FPGA对上行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；上行数据还通过第二以太网接口传输给FPGA，FPGA将上行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；上行数据还依次通过第二以太网接口和第一以太网接口，实现数据由第二设备直接传输给第一设备，进而第一设备将上行数据传输给网络；

所述第一以太网接口模块，包括：依次连接的第一PHY芯片、第一网口变压器和第一RJ45网口；其中第一PHY芯片与FPGA连接，第一RJ45网口与第一设备连接；

所述第二以太网接口模块，包括：依次连接的第二PHY芯片、第二网口变压器和第二RJ45网口；其中第二PHY芯片与FPGA连接，第二RJ45网口与第二设备连接；

第一RJ45网口与第二RJ45网口连接，避免数据侦听造成的以太网通信的延时；

所述第三以太网接口模块，包括：依次连接的第三PHY芯片、第三网口变压器和第三RJ45网口；其中第三PHY芯片与FPGA连接，第三RJ45网口与监听计算机连接。

窄带物联网模块NB-IoT将FPGA侦听到的数据无线传输给云服务器，同时还接收云服务器的远程监听命令。

本实用新型的硬件部分以FPGA为核心部件，采集工业以太网络中的数据帧，并进行数据处理，提取所需的状态信息，最后根据用途的不同，可选择以太网或者窄带物联网NB-IOT将数据上传，各部件相互配合，实现对工业以太网的无损监听，以及远程监控。

所述FPGA模块为ALTERA公司的FPGA芯片，运用FPGA的CPU软核技术解析数据帧，并通过NB-IOT模块上传。

所述电源模块，包括作为电源主输入的DC24V输入，5V电源稳压芯片，以及DC5V-3.3V、DC5V-2.5V、DC5V-1.2V稳压芯片。

所述以太网接口模块，包括三组“PHY芯片+网口变压器+RJ45网口”。其中两组作为监听工业以太网通信的“一进一出”两个通道，另一组作为网络侦听装置与监听计算机的接口。

所述通信状态指示模块包括电源指示灯、以太网连接状态指示灯、以太网通信状态指示灯、NB-IOT窄带物联网通信指示灯。

所述NB-IOT窄带物联网模块，为频段为850MHz的电信NB-IOT模块。

所述晶振电路选用50MHz的晶振为FPGA提供所需的主频时钟。

作为工业以太网一进一出两个通道的网口之间的“RX”信号线与另一个网口的“TX”信号线通过PCB布线直接相连，不会因为数据处理造成通信的延时。如图2所示。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种网络侦听装置，其特征是，包括：

FPGA，所述FPGA分别与第一以太网接口模块、第二以太网接口模块、第三以太网接口模块、通信状态指示模块、电源模块、晶振电路和窄带物联网模块NB-IoT连接；

网络上设有串联的第一设备和第二设备，第一以太网接口模块与第一设备连接，第二以太网接口模块与第二设备连接，第一以太网接口模块还与第二以太网接口模块连接；

第一以太网接口接收第一设备传输的下行数据，下行数据依次通过第一以太网接口传输给FPGA，FPGA对下行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将下行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；第一以太网接口还将下行数据通过第二以太网接口直接传输给第二设备；进而第二设备将下行数据传输给网络；

第二以太网接口接收第二设备传输的上行数据，上行数据依次通过第二以太网接口传输给FPGA，FPGA对上行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将上行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；第二以太网接口还将上行数据通过第一以太网接口直接传输给第一设备，进而第一设备上上行数据传输给网络。

2.如权利要求1所述的一种网络侦听装置，其特征是，所述第一以太网接口模块，包括：依次连接的第一PHY芯片、第一网口变压器和第一RJ45网口；其中第一PHY芯片与FPGA连接，第一RJ45网口与第一设备连接；

所述第二以太网接口模块，包括：依次连接的第二PHY芯片、第二网口变压器和第二RJ45网口；其中第二PHY芯片与FPGA连接，第二RJ45网口与第二设备连接；

第一RJ45网口与第二RJ45网口连接。

3.如权利要求1所述的一种网络侦听装置，其特征是，

所述第三以太网接口模块，包括：依次连接的第三PHY芯片、第三网口变压器和第三RJ45网口；其中第三PHY芯片与FPGA连接，第三RJ45网口与监听计算机连接。