CN219718269U - 以太网交换机 - Google Patents

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郭旭枫
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Hangzhou Inshine Intelligent Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型提供了一种以太网交换机,涉及通信领域。通过网络接口存活诊断模块对以太网接口的电平进行感应触发开启电平开启电源输出控制开关或断开电平断开电源输出控制开关,以便通过上下电来实现对应接口的自动重启,方便快捷成本低。

Description

以太网交换机
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域,具体而言,涉及一种以太网交换机。
背景技术
以太网交换机,是用于连接多台网络设备,让其具备网络互通的条件,为接入交换机的任意两个网络节点,提供独享的电信号通路。常规的小端口交换机,能连接多台设备到计算机网络中,通过数据包交换的方式,将数据转发到目的地。
现有用于末端接入的以太网交换机,应用领域较广,使用数量大。接入端口较少一般4到8个网络接口,其功能也比较简单,基本设计都是高带宽的背部总线和内部交换矩阵,对收到的网络数据包通过MAC(网卡的硬件地址)地址对照表进行数据转发。
现有的需要接入网管平台的网络监控节点,依据监控数据管理需要,基本组成有:1-现有以太网交换机、2-数据采集终端A(下接传感器A)、2-数据采集终端B(下接传感器B),3-控制终端(下接驱动器)、4-网络摄像机、5-人机交互屏(或边缘计算设备)、6-光纤modem(或4G/5G路由器、AP网桥)等网络设备。
由于物联网是非常复杂的市场,组网中的网络设备品类多,来自不同的厂家,各网络设备的更新速度快、计算复杂、稳定性、互通性有差异。
整个物联网在走向智能化,节点计算软件也会变得越来越复杂。长时间的运行,由于设备间兼容性问题,或设备本身存在的软件BUG故障,部分网络节点不时会发生软离线。如果不能有效实现节点自诊断、自恢复,在节点数量多,分布广的工程应用,会有项目失败的风险。许多情况需要人工干预,或通过后台对部分设备进行软重启,费用较高,或者系统功能恢复不完全。导致数据系统运行体验差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种以太网交换机,能够通过结构上的设计,通过上下电来实现对应接口的自动重启,方便快捷成本低。
本实用新型提供一种技术方案:
一种以太网交换机,包括多通道以太网交换模块、多个以太网接口、多个网络接口存活诊断模块、电源输入模块、多个电源输出控制开关以及多个电源输出通道;
所述多通道以太网交换模块与多个所述以太网接口分别连接;
一个所述以太网接口与一个所述电源输出通道连接,一个所述电源输出通道通过一个所述电源输出控制开关与所述电源输入模块连接;
一个所述网络接口存活诊断模块与一个所述以太网接口连接,一个所述网络接口存活诊断模块与一个所述电源输出控制开关连接;
所述网络接口存活诊断模块对所述以太网接口的电平进行感应触发开启电平开启所述电源输出控制开关或断开电平断开所述电源输出控制开关。
在一些实施例中,所述电源输入模块包括:锂电池、锂电池充放电模块以及电源转换模块,所述锂电池通过所述锂电池充放电模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
在一些实施例中,所述电源输入模块包括外部电源输入模块以及电源转换模块,所述外部电源输入模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
在一些实施例中,所述网络接口存活诊断模块包括第一感应线圈,所述以太网接口包括第二感应线圈,所述第一感应线圈与所述第二感应线圈耦合。
在一些实施例中,所述开启电平控制所述电源输出控制开关处于开启状态,所述断开电平控制所述电源输出控制开关先下电,再上电。
在一些实施例中,所述开启电平为高低有起伏的电平,所述断开电平为无起伏的电平。
本实用新型提供的以太网交换机的有益效果是:通过网络接口存活诊断模块对以太网接口的电平进行感应触发开启电平开启电源输出控制开关或断开电平断开电源输出控制开关,以便通过上下电来实现对应接口的自动重启,方便快捷成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,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实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为一种交换机场景示意图;
图2为本申请实施例提供的一种交换机结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种交换机的细节结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
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。
在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图2,本实施例提供了一种以太网交换机,本实施例提供的能够通过结构上的设计,通过上下电来实现对应接口的自动重启,方便快捷成本低。
该以太网交换机包括多通道以太网交换模块201、多个以太网接口202、多个网络接口存活诊断模块203、电源输入模块204、多个电源输出控制开关205以及多个电源输出通道206;
该多通道以太网交换模块201与多个以太网接口202分别连接;
一个以太网接口202与一个电源输出通道206连接,一个电源输出通道206通过一个电源输出控制开关205与电源输入模块206连接;
一个网络接口存活诊断模块203与一个以太网接口202连接,一个网络接口存活诊断模块203与一个电源输出控制开关205连接;
网络接口存活诊断模块203对以太网接口202的电平进行感应触发开启电平开启电源输出控制开关205或断开电平断开电源输出控制开关205。
在一些实施例中,电源输入模块206包括:锂电池、锂电池充放电模块以及电源转换模块,所述锂电池通过所述锂电池充放电模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
在一些实施例中,电源输入模块206包括外部电源输入模块以及电源转换模块,所述外部电源输入模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
在一些实施例中,如图3所示,网络接口存活诊断模块203包括第一感应线圈301,以太网接口202包括第二感应线圈302,第一感应线圈301与第二感应线圈302耦合。
在一些实施例中,开启电平控制电源输出控制开关205处于开启状态,断开电平控制电源输出控制开关205先下电,再上电。
在一些实施例中,开启电平为高低有起伏的电平,该断开电平为无起伏的电平。例如,保持持续不变的高电平或低电平达到预设时间,则触发断开电平。
本申请针对的可以是以太网的差分逻辑电平,可以包括LVDS、xECL、CML、HCSL/LPHCSL、TMDS等。
其中,关于LVDS电平。LVDS器件是近年来National Semiconductor公司发展的一种高速传输芯片,它的传输机制是把TTL逻辑电平转换成低电压差分信号,以便于高速传输。与传统的ECL逻辑相比,它采用CMOS工艺,它的电压摆幅更低,只有400mV,ECL为800mV,动态功耗更小,(输出电流3~5mA)只有ECL电路的1/7(相同的数据传输量),低EMI,价格更低,因而具有很大的优势,从97-98年首先在欧洲开始得到应用。
ANSI/TIA/EIA-644是由TR30.2制定的,这个标准定义了收发器的输入输出阻抗,但是这仅仅是一个电气特性标准。其并不包括功能性和协议规格,完全是应用独立的。
ANSI/TIA/EIA-644打算通过使用别的协议来完善整个接口功能。这使的这个标准在很多方面便于实现。在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps,理论最大使用速率是1.923Gbps。传输速率与使用的介质损耗有关。这个标准同时也说明了最低的介质要求、接收端的fail-safe电路、多路操作等。
IEEE 1596.3SCI-LVDS被定义为SCI的一个子集,在IEEE 1596.3中有详细说明。SCI-LVDS说明了应用于高速/低功耗物理接口的电气规范,同时也定义了用于SCI数据传输的包交换的编码格式。SCI-LVDS在特定的条件下也支持高速的RAMLINK传输。
SCI-LVDS同TIA除了在一些电气要求和负载条件有差别,在别的方面十分相似。两个标准支持相似的驱动输出电平,接收门限电平,数据传输速率。在两个标准中TIA的应用更为普遍,同时TIA也支持多负载情况。
其中发送端是一个约为3.5mA的电流源,产生的3.5mA的电流通过差分线的其中一路到接收端。接收端输入阻抗很高(对于直流表现为高阻),因此驱动器输出的大部分电流通过接收端的100欧姆的匹配电阻产生350mA的电压(100欧姆端接电阻有两个作用:一是用于实现电流向电压的转化,二是用于实现阻抗匹配),同时电流经过差分线的另一条流回发送端。当发送端进行状态变化时它通过改变流经电阻的电流的方向产生有效的‘0’和‘1’态。
LVDS的主要特性如下:低摆幅:约为350mV,低电流驱动模式意味着可以实现高速传输,ANSI/TIA/EIA-644标准中推荐的最大操作速率是655Mbps,理论最大使用速率是1.923Gbps。低功耗:恒流源电流驱动,把输出电流限制到约3.5mA左右,使跳变期间的尖峰干扰最小,因而产生的功耗非常小。具有相对较慢的边沿速率(dV/dt约为0.3V/0.3ns,即1V/ns),同时采用差分传输形式,使其信号噪声和EMI都大为减少,同时具有较强的抗干扰能力。
LVDS的应用模式主要有以下四种:单向点对点,双向点对点,多分支形式,多点结构。
LVDS的应用需关注一下几点:由于输入信号电平范围为0~2.4V,而差分对摆幅最大值为454mV,因此输入端允许信号上携带的直流偏置电平范围为0.227~2.173V,当不满足此要求时,应采取交流耦合。
接收端对输入差分对信号摆幅的要求时100mV。100Ω端接电阻的作用:一是用于实现电流向电压的转化,二是用于实现阻抗匹配。如果接收端内置端接则不需要。
对于xECL电平,ECL电路(Emitter Coupled Logic,即发射极耦合逻辑电路)是一种非饱和型的数字逻辑电路。与DTL、TTL、S-TTL等逻辑电路不同,ECL电路内部的晶体管工作在非饱和状态(线性区或截止区),从根本上消除了限制速度提高的少数载流子的“存储时间”。因此,它是现有各种逻辑电路中速度最快的一种电路形式,也是目前唯一能够提供亚毫微秒开关时间的实用电路。由于开关管对是轮流导通的,始终有电流流过三极管,所以电路的功耗较大。
典型的ECL基本门电路的结构由三部分组成:差分放大器输入电路,温度-电压补偿(跟踪)偏压网络(参考源)和射极跟随器输出电路。
ECL电路是采用-5.2V电源供电,Vcc是接地的,这样做虽有一些优点,但负电源还是很麻烦。PECL由ECL标准发展而来,采用+5V供电,可以和系统内其他电路共用一个正电源供电。PECL信号的摆幅相对ECL要略小些。+3.3V供电系统的PECL即LVPECL。
PECL的直流电流能达到14mA,而交流电流的幅度大约为8mA(800mV/100Ω),也就是说PECL的输出门无论是输出高电平还是低电平,都有直流电流流过,换句话说PECL的输出门(三极管)始终工作在放大区,没有进入饱和区和截至区,这样门的传输延时极小,切换速度就可以做得比较快,也就是输出的频率能达到比较高的原因之一。同时,由于始终存在一条VCC到GND的电流通路,因此功耗较大,但工作速率和功耗基本无关。
要判断一个PECL/LVPECL电平输入能否被正常接收,不仅要看交流幅度能否满足输入管脚灵敏度的要求,而且要判断直流幅度是否在正常范围之内(即在VCC-1.3V左右,不能偏得太大,否则输入门将不能正常接收)。在这一点上与LVDS有很大的差别,务必引起注意。
对于CML电平,CML即Current Mode Logic,主要靠电流驱动,它的输入和输出是匹配好的,从而减少了外围器件,使用时直接连接就可以,是高速数据接口形式中最简单的一种。如XAUI、10G XFI接口均采用CML电平。
CML电平是一种比较简洁的电平,它内置匹配电阻(输入输出都有50欧姆的电阻),这样用户使用的时候特别简单,不需要象ECL电平一样加一堆的偏置电阻和匹配电阻。
由于输出门也有50欧姆的匹配电阻,使得二次反射信号也能被这个电阻匹配掉,这样就避免了多次反射导致的信号劣化(振铃现象)。在这一点,与ECL电平相比有很大的改进,所以CML电平所能支持的速率比较高。
从光口的抖动指标来看,CML电平具有抖动指标小的特性。对比3种电平抖动方面的性能:CML最优、ECL次之、LVDS比较差。这就是一般情况下LVDS信号很少做为光接口驱动信号的原因之一(当然,输出信号幅度比较小、电流驱动能力比较弱应该也是原因之一吧)。
CML电平也是采用恒流驱动方式。CML电平的输出AC摆幅能达到800mV。一般情况下,CML电平可以是直流耦合方式对接,也可以是交流耦合方式对接。
对于HCSL/LPHCSL,HCSL即High-speed Current Steering Logic。LPHCSL(Low-Power HCSL)是为了降低传统的HCSL驱动器的功耗而开发的。LPHCSL的主要优点包括更好的驱动长线的性能,易于AC耦合,减少PCB板子面积,易于布线,降低材料成本,重要的是要注意HCSL驱动器与LPHCSL驱动器对HCSL接收器来说都是一样的。
HCSL的输出是通过控制正负输出差分对中的15mA电流,电源功耗为15mA×3.3V约50mW。而LPHCSL不是采用传统的HCSL的电流驱动,而是采用推挽电压驱动,电流消耗大约4~5mA。
TMDS(Transition-Minimized Differential Signaling,最小化传输差分信号)是HDMI、DP协议中定义的电平,下图是TMDS的接口输入输出框图,详细的特性可参考HDMI标准。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种以太网交换机,其特征在于,包括多通道以太网交换模块、多个以太网接口、多个网络接口存活诊断模块、电源输入模块、多个电源输出控制开关以及多个电源输出通道;
所述多通道以太网交换模块与多个所述以太网接口分别连接;
一个所述以太网接口与一个所述电源输出通道连接,一个所述电源输出通道通过一个所述电源输出控制开关与所述电源输入模块连接;
一个所述网络接口存活诊断模块与一个所述以太网接口连接,一个所述网络接口存活诊断模块与一个所述电源输出控制开关连接;
所述网络接口存活诊断模块对所述以太网接口的电平进行感应触发开启电平开启所述电源输出控制开关或断开电平断开所述电源输出控制开关。
2.根据权利要求1所述的以太网交换机,其特征在于,所述电源输入模块包括:锂电池、锂电池充放电模块以及电源转换模块,所述锂电池通过所述锂电池充放电模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
3.根据权利要求1所述的以太网交换机,其特征在于,所述电源输入模块包括外部电源输入模块以及电源转换模块,所述外部电源输入模块与所述电源转换模块连接,所述电源转换模块通过所述电源输出控制开关与所述电源输出通道连接。
4.根据权利要求1所述的以太网交换机,其特征在于,所述网络接口存活诊断模块包括第一感应线圈,所述以太网接口包括第二感应线圈,所述第一感应线圈与所述第二感应线圈耦合。
5.根据权利要求1所述的以太网交换机,其特征在于,所述开启电平控制所述电源输出控制开关处于开启状态,所述断开电平控制所述电源输出控制开关先下电,再上电。
6.根据权利要求5所述的以太网交换机,其特征在于,所述开启电平为高低有起伏的电平,所述断开电平为无起伏的电平。
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