CN217486656U - 一种网络设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种网络设备。所述网络设备包括：网关控制器、5G通信模块、光纤收发器、无线通信模块和调试模块。所述网关控制器分别与所述5G通信模块、所述光纤收发器和所述无线通信模块连接；所述调试模块分别与所述网关控制器和所述5G通信模块连接，所述调试模块接入网关控制器的调试信号和/或5G通信模块的调试信号。本实用新型实施例可以实现通信方式丰富的高速网络通信。

Description

一种网络设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络设备。

背景技术

当前AR/VR/元宇宙等各种虚拟现实技术以及应用发展迅猛，这类虚拟现实技术的发展需要高速网络作为支撑。例如在高清音视频传输，以及通信实时性要求较高的场景下都需要依赖低延时的高速通信。并且，在AR/VR等各种虚拟现实应用中，为了保证较好的体验，通常要求配备无线通信方式。而现有的网络设备的通信方式单一，且通信速率无法满足未来AR/VR等各种虚拟现实的应用需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种网络设备，以实现通信方式丰富的高速网络通信。

本实用新型实施例提供了一种网络设备，包括：网关控制器、5G通信模块、光纤收发器、无线通信模块和调试模块；

所述网关控制器分别与所述5G通信模块、所述光纤收发器和所述无线通信模块连接；所述调试模块分别与所述网关控制器和所述5G通信模块连接，所述调试模块接入网关控制器的调试信号和/或5G通信模块的调试信号。

可选地，所述调试模块包括：USB转UART控制器和USB type-c接口；

所述USB转UART控制器的第一UART接口与所述5G通信模块连接，所述USB转UART控制器的第二UART接口与所述网关控制器连接，所述USB转UART控制器的USB接口与所述USBtype-c接口连接；所述USB type-c接口接入网关控制器的调试信号和/或5G通信模块的调试信号。

可选地，所述无线通信模块包括：WIFI基带处理器、射频收发控制器、第一天线和第二天线；

所述WIFI基带处理器分别与所述网关控制器和所述射频收发控制器连接；所述第一天线连接所述射频收发控制器的WIFI交互端口，所述第一天线收发WIFI信号；所述第二天线连接所述射频收发控制器的蓝牙交互端口，所述第二天线收发蓝牙信号。

可选地，所述射频收发控制器的WIFI交互端口包括第一频率交互端口和第二频率交互端口；所述无线通信模块还包括：双信器；

所述双信器分别与所述第一频率交互端口、所述第二频率交互端口和所述第一天线连接。

可选地，所述5G通信模块包括：网络处理单元、PHY芯片、基带处理单元、射频收发单元和第三天线；

所述网络处理单元分别与所述PHY芯片和所述基带处理单元连接，所述基带处理单元与所述射频收发单元连接，所述射频收发单元与所述第三天线连接；所述5G通信模块通过所述PHY芯片与所述网关控制器连接。

可选地，所述网络处理单元包括：网络处理器和时钟发生器；

所述网络处理器分别与所述PHY芯片和所述时钟发生器连接。

可选地，所述基带处理单元包括：基带处理器、射频前端处理器和FPGA控制器；

所述基带处理器分别与所述网络处理器、所述射频前端处理器和FPGA控制器连接；所述FPGA控制器与所述网络处理器连接；所述射频前端处理器与所述射频收发单元连接。

可选地，所述网络设备，还包括：USB 3.0接口和至少一个RJ45接口；所述USB 3.0接口和所述RJ45接口均与所述网关控制器连接。

可选地，所述网络设备，还包括：语音电话芯片和RJ11接口；所述语音电话芯片分别与所述网关控制器和所述RJ11接口连接。

可选地，所述网络设备，还包括：FLASH存储单元和DDR4存储单元；所述FLASH存储单元和DDR4存储单元均与所述网关控制器连接。

本实用新型实施例提供的网络设备中，设置有网关控制器、5G通信模块、光纤收发器、无线通信模块和调试模块。通过网关控制器的协议转换功能，使得该网络设备支持5G通信、无线通信以及有线通信等多种通信方式，有效提高了网络设备通信方式的丰富性，提高了网络设备的通用性。并且，5G的广连接、低时延特性非常契合虚拟现实设备高速低延时的通信需求，使得网络设备可以提供高速通信网络。以及，一个调试模块即可满足网络设备中两个功能模块的调试需求，可以简化网络设备结构。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可实现通信方式丰富的高速网络通信。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种网络设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种网络设备的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种无线通信模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种5G通信模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例提供了一种网络设备。图1是本实用新型实施例提供的一种网络设备的结构示意图。参见图1，该网络设备包括：网关控制器10、5G通信模块30、光纤收发器40、无线通信模块20和调试模块50。网关控制器10分别与5G通信模块30、光纤收发器40和无线通信模块20连接；调试模块50分别与网关控制器10和5G通信模块30连接，调试模块50接入网关控制器10的调试信号和/或5G通信模块30的调试信号。

其中，网关控制器10作为信息网络传输过程中的重要枢纽设备，可在网络层以上实现高层协议不同的网络互连，为设计多通信方式的网络设备提供基础条件。无线通信模块20可以支持WIFI和蓝牙等通信功能，具体可根据实际需求设置。5G通信模块30可实现对AR/VR/元宇宙等各种虚拟现实设备的5G LTE信号覆盖，可通过无线通信方式传输控制信号。5G的广连接、低时延特性非常契合虚拟现实设备高速低延时的通信需求。光纤收发器40可输出光纤接口与运营商提供的光纤接口互联，提供有线通信方式。调试模块50可以识别到两个待调试设备，那么，设置一个调试模块50即可实现对网关控制器10和5G通信模块30的调试，相比于现有技术中需要分别为两个功能模块单独设计调试模块，本实施例精简了调试接口，有利于简化网络设备的结构，提高网络设备集成度，降低网络设备功耗。示例性地，调试模块50可以在任一功能模块存在调试需求时，接入其对应的调试信号；若网关控制器10和5G通信模块30均需要调试，二者的调试过程可以分时进行。

本实用新型实施例提供的网络设备中，设置有网关控制器10、5G通信模块30、光纤收发器40、无线通信模块20和调试模块50。通过网关控制器10的协议转换功能，使得该网络设备支持5G通信、无线通信以及有线通信等多种通信方式，有效提高了网络设备通信方式的丰富性，提高了网络设备的通用性。并且，5G的广连接、低时延特性非常契合虚拟现实设备高速低延时的通信需求，使得网络设备可以提供高速通信网络。以及，一个调试模块50即可满足网络设备中两个功能模块的调试需求，可以简化网络设备结构。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可实现通信方式丰富的高速网络通信。

上述各实施方式示例性地给出了网络设备中的主要功能模块。下面，对网络设备中各功能模块可能具有的具体结构进行说明，但不作为对本实用新型的限定。

图2是本实用新型实施例提供的另一种网络设备的结构示意图。参见图2，在一种实施方式中，可选地，网关控制器10可采用10G PON网关控制器EN7580GT。该网关控制器10至少包括以下接口及功能：自带4个千兆PHY控制器，依次引出接口GPHY0-GPHY3；串口UART4、SerDes接口和I2C接口、PCIE接口、PCM/ZSI/ISI接口、USB 3.0接口、SPI接口和DDR接口。

具体地，网关控制器10通过其SerDes接口和I2C接口连接光纤收发器40。光纤收发器40具体可以是EN7573光纤收发器连接BOSA的结构，光纤收发器40可输出光纤接口与运营商提供的光纤接口互联。该网关控制器10可支持10G光纤网络，以提供高速有线通信网络。网关控制器10可通过其PCIE接口，例如接口PCIE0和接口PCIE1与无线通信模块20连接。网关控制器10的串口UART4可作为网关控制器10的调试接口，与调试模块50连接。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，网关控制器10自带的其中一个千兆PHY控制器与5G通信模块30互联，例如通过接口GPHY0与5G通信模块30互联。网络设备中还包括至少一个RJ45接口，此处示例性地给出了3个RJ45接口。网关控制器10的另外三个GPHY接口可连接至三个RJ45接口，即RJ45接口*3 60，用于为台式机等设备提供网络。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，网络设备中还包括：USB 3.0接口71，与网关控制器10自带的USB 3.0接口连接。网关控制器10的USB 3.0接口输出标准USB 3.0接口71，用于连接移动硬盘72等设备，这样，可以在移动硬盘72中存储高清视频和游戏等，高清视频可以离线观看，通过有线或者无线网络可以直接运行游戏。USB 3.0接口的传输性能以及高速的WIFI网络可保证视频和游戏不卡顿，提高用户体验。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，网络设备中还包括：语音电话芯片81和RJ11接口82；语音电话芯片81分别与网关控制器和RJ11接口连接。示例性地，可以利用网关控制器10的PCM/ZSI/ISI接口中的ISI接口连接语音电话(VOIP)芯片81，例如为LE9643芯片，输出到RJ11接口82，RJ11接口82可以连接座机电话，提供语音电话业务。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，网络设备中还包括：FLASH存储单元91和DDR4存储单元92；FLASH存储单元91和DDR4存储单元92均与网关控制器10连接。具体地，FLASH存储单元91，例如为2G bit FLASH，连接网关控制器10的SPI接口，用于提供程序和数据存储。DDR4存储单元92，例如为4G bit DDR4，连接网关控制器10的DDR接口。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，无线通信模块20包括：WIFI基带处理器210、射频收发控制器220、第一天线230和第二天线240。WIFI基带处理器210分别与网关控制器10和射频收发控制器220连接。第一天线230连接射频收发控制器220的WIFI交互端口，第一天线230收发WIFI信号。第二天线240连接射频收发控制器220的蓝牙交互端口，第二天线240收发蓝牙信号。

具体地，WIFI基带处理器210可采用MT7905DEN芯片，网关控制器EN7580GT的PCIE0和PCIE1接口用于连接WIFI基带处理器MT7905DEN。射频收发控制器220可以是集成有WIFI和蓝牙收发功能的射频收发控制器，从而通过第一天线230收发WIFI信号，并通过第二天线240收发蓝牙信号。

示例性地，射频收发控制器220可采用MT7975N芯片。MT7975N芯片具有较高的集成度，内部集成了4T4R 5GHz wifi射频收发单元，4T4R 2.4GHz wifi射频收发单元，可以实现802.11ax wifi无线通信，提供速率高达9Gbps的wifi无线通信。其中，射频收发控制器220的WIFI交互端口可包括第一频率交互端口和第二频率交互端口，由第一频率交互端口收发2.4GHz的wifi信号，并由第二频率交互端口收发5GHz的wifi信号。同时，MT7975N芯片可提供1T1R的BT5.1标准蓝牙通信。MT7975N芯片较高的集成度减少了其对外部其他功放、LNA(低噪声放大器)等单元的依赖。其中，蓝牙单元可直接通过1个独立的蓝牙天线(即第二天线240)输出。不同频率的WIFI信号可通过不同的WIFI天线收发。或者，对于WIFI天线的设置方式，示例性地，参见图3，无线通信模块20还包括：双信器(Diplexer)250；双信器250分别与第一频率交互端口、第二频率交互端口和第一天线230连接。在实现上，每一路2.4Gwifi和5G wifi通过双信器250，实现两个频率信号的合路，通过一个宽带天线发出，以减少天线数量。

继续参见图2，在一种实施方式中，可选地，5G通信模块30包括：5G基站31和第三天线350；5G基站31分别与网关控制器10和第三天线350连接。5G基站31用于提供5G信号，并与其他功能模块进行信息交互，天线350用于实现5G信号的收发，并增加5G信号的传输范围。示例性地，天线350可以是射频天线。

图4是本实用新型实施例提供的一种5G通信模块的结构示意图。参见图4，在一种实施方式中，可选地，5G通信模块包括：网络处理单元310、PHY芯片320、基带处理单元330、射频收发单元340和第三天线350。其中，除第三天线350以外的部分构成5G基站。

网络处理单元310分别与PHY芯片320和基带处理单元330连接，基带处理单元330与射频收发单元340连接，射频收发单元340与第三天线350连接；5G通信模块通过PHY芯片320与网关控制器10连接，具体是与网关控制器的接口GPHY0连接。具体地，基带处理单元330与网络处理单元310可通过PCIE互联，以实现对5G基带的控制。射频收发单元340与基带处理单元330之间可采用QLINK互联，用于实现对射频收发过程的控制。

继续参见图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，网络处理单元310包括：网络处理器311和时钟发生器312。网络处理器311分别与PHY芯片320、时钟发生器312和USB转UART控制器510连接。

示例性地，网络处理器311可采用NXP 4核ARM处理器LS1043，PHY芯片320可采用AR8033芯片。LS1043处理器，外接AR8033芯片实现以太网通信。AR8033芯片输出的MDIO信号与网关控制器(PON处理器EN7526G)的Ethernet接口互联。具体地，网络处理器311至少可配置有以下接口功能：JTAG接口、UART接口、多通道SerDes、EMI接口、QSPI接口、SDHC接口、PCIE接口、GPIO接口、SPI接口和DDR接口。

其中，对于网络处理器311，其接口UART3可作为网络处理器311的调试接口，连接USB转UART控制器芯片510。接口SerDes1 Lane3和接口EMI1连接PHY芯片320，以提供以太网接口。接口QSPI可连接NOR Flash 315，具体可以是64MB NOR Flash。接口SDHC可连接eMMCFlash 316，具体可以是8GB eMMC Flash。接口DDR与DDR4 317连接，具体可连接预设数量的DDR4SDRAM，例如4个DDR4 2100MT/s 512Mb*16。其中，NOR Flash 315、eMMC Flash316和DDR4 317均可用于存储程序和信号，实际应用时各存储芯片的设置方式和功能分配可根据固定配置和具体应用场景进行适应性调整。接口PCIE/SerDes2 Lane2+Lane3和接口GPIO/SPI均用于与基带处理器330连接。另外，网络处理器311还可以连接LED 313，LED 313可作为指示灯使用。

时钟发生器312可包括：依次连接的时钟源(OCXO)41、时钟发生器(clockgenerator)42和时钟缓冲器(clock buffer)43。时钟发生器42和时钟缓冲器43均与网络处理器311连接。示例性地，时钟源41可以是38.4MHz OCXO，用于提供基础时钟。时钟发生器42和时钟缓冲器43可以分别向网络处理器311提供不同频率的时钟信号。

继续参见图4，在一种实施方式中，可选地，基带处理单元330包括：基带处理器331、射频前端处理器332和FPGA控制器333。基带处理器331分别与网络处理器311、射频前端处理器332和FPGA控制器333连接；其中，基带处理器331与网络处理器311的接口PCIE/SerDes2 Lane2+Lane3连接。FPGA控制器333与网络处理器311连接，具体是与网络处理器311的接口GPIO/SPI连接。射频前端处理器332与射频收发单元340连接。

示例性地，基带处理器331可采用Qualcomm 5G基带处理器FSM100XX，例如FSM10051或FSM10056。高通FSM100XX平台作为基带控制器，是符合Sub-6G标准(3GPP Rel15 5G NR)的物理层基带处理器，其特性包括：支持Sub-6G TDD模式，采用10ns工艺；集成Arm Cortex-A7处理器，主频800MHz；集成

Hexagon^TMDSP处理器，主频866Mhz；集成2Gbit LPDDR4x内存，速率1.33G。其中，FSM100XX支持2Lanes的PCIe Gen3接口，需要通过PCIe接口连接外部NPU(网络处理器311)来引导(Boot)、配置和控制，以及实现与网络处理器311之间的数据通信。

射频前端处理器332可采用SDR9000芯片。SDR9000芯片的特性包括：支持多BAND射频收发，支持3GPP Rel15 5G NR sub-6GHz；支持上行256QAM和下行256QAM；支持2X2 MIMO。

进一步地，基带处理单元330还可包括：电源单元，包括第一电源芯片334、第二电源芯片335和第三电源芯片336。其中，第一电源芯片334和第二电源芯片335可作为基带处理单元330的电源管理模块。第一电源芯片334和第二电源芯片335可与基带处理器331和射频前端处理器332连接。第一电源芯片334可采用电源管理芯片PMX50；PMX50是一个高度集成的电源管理集成电路，集成有5路可编程的开关电源(DC-DC)，18路线性电源(LDO，包括VREG_RF和VREG_XO)以及各种内部维护功能结合到一个单一的紧凑型芯片中。第二电源芯片335可采用电源管理芯片PM8005。第三电源芯片336可以与时钟发生器312、基带处理器331和射频前端处理器332连接，用于向基带处理器331和射频前端处理器332提供时钟信号。第三电源芯片336可采用PMK8002芯片。

射频前端处理器332可通过其接口RX1和接口TX1连接一个射频收发单元340，通过其接口RX2和接口TX2连接另一个射频收发单元340，并通过其接口FBRX接收来自射频收发单元340的反馈信号。

继续参见图4，在一种实施方式中，可选地，5G通信模块可以包括多组射频收发模块340和第三天线350，此处示例性地给出了两组，但不作为对射频收发单元340和第三天线350数量的限定。示例性地，射频收发单元340可采用SKYWORKS SKY66318系列高效率功放芯片作为核心芯片，以实现24dbm天线端口输出功率，保证收发距离。

继续参见图2，在一种实施方式中，可选地，调试模块50包括：USB转UART控制器510和USB type-c接口520。USB转UART控制器510的第一UART接口UART1与5G通信模块30连接，USB转UART控制器510的第二UART接口UART2与网关控制器10连接，USB转UART控制器510的USB接口(例如USB 2.0接口)与USB type-c接口520连接；USB type-c接口520接入网关控制器10的调试信号和/或5G通信模块30的调试信号。

示例性地，USB转UART控制器510可采用CP2105芯片。网关控制器10的UART调试接口UART4与5G基站31的UART接口UART3，均输出连接到CP2105芯片上，CP2105芯片输出连接一个USB type-c接口520，通过该接口可以识别到两个UART设备，用于调试。这样设置，有效精简了网络设备的串口调试接口。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种高速通信网络设备，不同于传统方式中采用CPU加FPGA的方式实现通信扩展，本实用新型实施例采用专用的soc(片上系统)实现通信扩展功能，可以避免FPGA成本较高、功耗大，需要复杂的编程工作的问题，实现较高集成度、低功耗的高速网络通信。

该网络设备的具体结构主要包括：

1)5G通信模块，主要包括LS1046控制器和FSM10056基带单元；

2)10G PON网关控制器EN7580GT；

3)10Gb/s光纤收发器EN7573；

4)WIFI6基带控制器MT7905DEN；

5)WIFI6+BT5.1(蓝牙)射频收发控制器MT7975N。

该网络设备可以提供：

1)5G无线通信，速率达到1Gbps；

2)wifi 6(802.11ax)无线通信，通信速率达到9Gbps；

3)蓝牙5.1无线通信，带宽(传输速度)提高到2Mbps，传输距离增至现有的4倍强，理论有效工作距离300米，低功耗模式亦可；

4)采用10G PON作为接入接口；

5)设备上提供USB3.0接口，可以外接移动硬盘存储，提供高速信号传输(如8K高清视频以及大型游戏运行)。

需要说明的是，上述列出的各功能器件及其型号仅作为示例性的说明，实际应用时，也可替换为功能相同的其他器件，此处不做限定。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络设备，其特征在于，包括：网关控制器、5G通信模块、光纤收发器、无线通信模块和调试模块；

所述网关控制器分别与所述5G通信模块、所述光纤收发器和所述无线通信模块连接；所述调试模块分别与所述网关控制器和所述5G通信模块连接，所述调试模块接入网关控制器的调试信号和/或5G通信模块的调试信号。

2.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述调试模块包括：USB转UART控制器和USB type-c接口；

所述USB转UART控制器的第一UART接口与所述5G通信模块连接，所述USB转UART控制器的第二UART接口与所述网关控制器连接，所述USB转UART控制器的USB接口与所述USBtype-c接口连接；所述USB type-c接口接入网关控制器的调试信号和/或5G通信模块的调试信号。

3.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述无线通信模块包括：WIFI基带处理器、射频收发控制器、第一天线和第二天线；

所述WIFI基带处理器分别与所述网关控制器和所述射频收发控制器连接；所述第一天线连接所述射频收发控制器的WIFI交互端口，所述第一天线收发WIFI信号；所述第二天线连接所述射频收发控制器的蓝牙交互端口，所述第二天线收发蓝牙信号。

4.根据权利要求3所述的网络设备，其特征在于，所述射频收发控制器的WIFI交互端口包括第一频率交互端口和第二频率交互端口；

所述无线通信模块还包括：双信器；

所述双信器分别与所述第一频率交互端口、所述第二频率交互端口和所述第一天线连接。

5.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述5G通信模块包括：网络处理单元、PHY芯片、基带处理单元、射频收发单元和第三天线；

所述网络处理单元分别与所述PHY芯片和所述基带处理单元连接，所述基带处理单元与所述射频收发单元连接，所述射频收发单元与所述第三天线连接；所述5G通信模块通过所述PHY芯片与所述网关控制器连接。

6.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述网络处理单元包括：网络处理器和时钟发生器；

所述网络处理器分别与所述PHY芯片和所述时钟发生器连接。

7.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，所述基带处理单元包括：基带处理器、射频前端处理器和FPGA控制器；

所述基带处理器分别与所述网络处理器、所述射频前端处理器和FPGA控制器连接；所述FPGA控制器与所述网络处理器连接；所述射频前端处理器与所述射频收发单元连接。

8.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，还包括：USB 3.0接口和至少一个RJ45接口；所述USB 3.0接口和所述RJ45接口均与所述网关控制器连接。

9.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，还包括：语音电话芯片和RJ11接口；所述语音电话芯片分别与所述网关控制器和所述RJ11接口连接。

10.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，还包括：FLASH存储单元和DDR4存储单元；所述FLASH存储单元和DDR4存储单元均与所述网关控制器连接。

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