CN220421841U - 以太网通信电路及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种以太网通信电路及系统，电路包括M个串行级联的以太网通信设备和N个旁路模块。每个以太网通信设备包括上行端口、下行端口、以太网交换芯片和变压模块。每个旁路模块对应连接于一个以太网通信设备。旁路模块包括第一旁路单元和第二旁路单元。在变压模块输出的电压为第一电平时，第一旁路单元的第三端连接于第一端，第二旁路单元的第三端连接于第一端；在变压模块输出的电压为第二电平时，第一旁路单元的第三端连接于第二端，第二旁路单元的第三端连接于第二端。当以太网通信设备断电时，其以太网交换芯片不工作，上行端口和下行端口通过旁路模块直接连接，可以保障其后的设备仍能正常通信。

Description

以太网通信电路及系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及以太网通信电路及系统。

背景技术

地铁、列车中需要利用百兆或者千兆网络传输特定内容的信息，通常会在车头或车尾设置交换机，每节车厢放置以太网通信设备。在这种应用场景下，设备间采用级联方式是最简洁、性价比最高的方式，但同时也会存在风险，当级联网络中的一个设备断电或者出现故障时，其后的设备也会断连。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种以太网通信电路及系统，以使断电设备后的设备仍能正常通信。

根据本实用新型的一方面，提供了一种以太网通信电路，包括：

M个串行级联的以太网通信设备，每个所述以太网通信设备包括上行端口、下行端口和以太网交换芯片；所述以太网交换芯片的第一端连接于所述上行端口，第二端连接于所述下行端口；所述以太网通信设备还包括变压模块；

N个旁路模块，每个旁路模块对应连接于一个所述以太网通信设备；所述旁路模块包括第一旁路单元和第二旁路单元，所述第一旁路单元的第一端连接于所述第二旁路单元的第一端，第二端连接于所述以太网交换芯片的第一端，第三端连接于所述以太网通信设备的上行端口；所述第二旁路单元的第二端连接于所述以太网交换芯片的第二端，第三端连接于所述以太网通信设备的下行端口；所述第一旁路单元的供电端、所述第二旁路单元的供电端分别连接于所述变压模块的输出端；

其中，在所述变压模块输出的电压为第一电平时，所述第一旁路单元的第三端连接于第一端，所述第二旁路单元的第三端连接于第一端；在所述变压模块输出的电压为第二电平时，所述第一旁路单元的第三端连接于第二端，所述第二旁路单元的第三端连接于第二端。

优选地，所述N小于等于M。

优选地，所述以太网通信电路还包括：

开关控制模块，所述开关控制模块的一端连接于所述旁路模块的供电端，另一端连接于所述变压模块的输出端。

优选地，所述以太网通信电路包括L个开关控制模块，每个开关控制模块对应连接于一个所述旁路模块；所述L小于等于N。

优选地，所述第一旁路单元、第二旁路单元包括继电器。

优选地，所述开关控制模块包括依次连接的电阻单元、二极管单元和开关单元，所述电阻单元还连接于所述变压模块的输出端；所述二极管单元并联于所述继电器的线圈。

优选地，所述以太网通信电路还包括：

延时上电模块，所述延时上电模块的一端连接于所述变压模块的输出，另一端连接于所述开关控制模块。

优选地，所述以太网通信电路包括K个延时上电模块，每个延时上电模块对应连接于一个所述开关控制模块；所述K小于等于L。

优选地，所述延时上电模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一电容和第二电容；

所述第一开关管的第一端连接于所述第二开关管的第三端，第二端连接于所述开关控制模块，第三端连接于所述变压模块的输出端；所述第一开关管的第一端、第二端之间并联有所述第一电阻；所述第一开关管的第二端、第三端之间并联有所述第二电阻；

所述第一开关管的第二端还连接于所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接于所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端还连接于所述第一二极管的第一端，所述第一二极管的第二端连接于所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端还连接于所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地；所述第二开关管的第一端连接于所述第三电阻与所述第一电容之间；所述第二开关管的第一端还连接于所述第一二极管与所述第二电容之间；所述第二开关管的第二端接地。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种以太网通信系统，包括以上所述的以太网通信电路。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，旁路模块的供电端与以太网通信设备内部变压模块的输出端连接。当以太网通信设备断电时，其以太网交换芯片不工作，变压模块不工作，变压模块输出的电压值为第一电平，则第一旁路单元的第三端连接于第一端，第二旁路单元的第三端连接于第一端，第一旁路单元的第三端连接于第二旁路单元的第三端，以太网通信设备的上行端口和下行端口直接连接。交换机跨过该断电的以太网通信设备，将上下行方向的网络信号连接，可以保障其后的正常以太网通信设备仍能处于串行级联网络中，且网口速率不变。

当以太网通信设备出现故障或者需要将某以太网通信设备从级联网络中移除时，可以通过开关单元主动控制该设备不再参与整个级联网络的通信工作，并且其后的以太网通信设备仍能处于串行级联网络中正常通信。

还可通过延时上电模块设置多个继电器分组上电，避免多个继电器线圈同时导通瞬间产生的较大的冲击电流对变压模块的影响，提高了稳定性。

附图说明

在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本实用新型的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：

图1示出了现有技术中5台以太网通信设备级联的场景示意图；

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的以太网通信电路的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型示例性实施例的开关控制模块和延时上电模块的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的旁路模块和开关控制模块的电路示意图；

图5示出了根据本实用新型示例性实施例的延时上电模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。

应当理解，本实用新型的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本实用新型的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本实用新型中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本实用新型实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

以下参照附图描述本实用新型的方案。图1示出了现有技术中5台以太网通信设备级联的场景示意图，1号设备、2号设备、3号设备、4号设备和5号设备通过网线相互连接，每一台设备上都设置有以太网交换芯片，引出两个RJ45端口，分别为上行端口、下行端口。1号设备的上行端口与外部交换机连接，通过网线级联每台设备的上行端口和下行端口，可以使1-5号设备串行级联。串行级联的连接方式适用于距离较长且设备一字排开的应用场景。串行级联方式网线长度、数量最为精简，但存在着一个不可避免的风险，当串接在整个级联网络中的某个设备断电或出现故障时，该设备以及排在其后的所有设备均会断连。如，若2号设备断电或出现故障，由于2号设备的以太网交换芯片不工作，则2号设备的上行端口与下行端口的连接被断开，进而使3号设备、4号设备、5号设备与交换机的连接均被断开。

本实用新型示例性实施例提供了一种以太网通信电路，如图2所示，包括M个串行级联的以太网通信设备和N个旁路模块。每个以太网通信设备包括上行端口、下行端口和以太网交换芯片，以太网交换芯片的第一端连接于上行端口，第二端连接于下行端口。以太网通信设备还包括变压模块。每个旁路模块对应连接于一个以太网通信设备。旁路模块包括第一旁路单元和第二旁路单元，第一旁路单元的第一端连接于第二旁路单元的第一端，第二端连接于以太网交换芯片的第一端，第三端连接于以太网通信设备的上行端口。第二旁路单元的第二端连接于以太网交换芯片的第二端，第三端连接于以太网通信设备的下行端口。第一旁路单元的供电端、第二旁路单元的供电端分别连接于变压模块的输出端。

其中，在变压模块输出的电压为第一电平时，第一旁路单元的第三端连接于第一端，第二旁路单元的第三端连接于第一端；在变压模块输出的电压为第二电平时，第一旁路单元的第三端连接于第二端，第二旁路单元的第三端连接于第二端。

其中，M和N的值可根据实际情况进行设定。在本实用新型示例性实施例中，可以设置N小于等于M。M个串行级联的以太网通信设备与交换机连接，可以设置第一级以太网通信设备与交换机连接，也可以设置最后一级以太网通信设备与交换机连接。在本实用新型示例性实施例中，上行端口和下行端口可以为RJ45接口，第一旁路单元、第二旁路单元包括一个或多个继电器，为简要描述，以下以一个继电器为例。第一旁路单元、第二旁路单元可以各自独立包括一个线圈，也可以共用一个线圈。以太网交换芯片可以是百兆以太网交换芯片，也可以是千兆以太网交换芯片。第一电平可以是变压模块不工作时输出的电压值，如0V。第二电平可以是变压模块正常工作时输出的电压值，如3.3V、5V等。

在本实用新型示例性实施例中，旁路模块的供电端与以太网通信设备内部变压模块的输出端连接。当以太网通信设备断电时，其以太网交换芯片不工作，变压模块不工作，变压模块输出的电压值为第一电平，则第一旁路单元的第三端连接于第一端，第二旁路单元的第三端连接于第一端，第一旁路单元的第三端连接于第二旁路单元的第三端，以太网通信设备的上行端口和下行端口直接连接。交换机跨过该断电的以太网通信设备，将上下行方向的网络信号连接，可以保障其后的正常以太网通信设备仍能处于串行级联网络中，且网口速率不变。

作为一种示例，设置M＝5、N＝4，以太网通信电路包括5个串行级联的以太网通信设备即1-5号设备和4个旁路模块，4个旁路模块分别与1-4号设备一一对应连接，1号设备的上行端口与交换机连接。每个旁路模块包括第一旁路单元和第二旁路单元，第一旁路单元和第二旁路单元包括继电器，继电器的第一端为常闭侧(1端)，第二端为常开侧(2端)，第三端为公共端(3端)。

以2号设备为例，设定与2号设备上行端口连接的继电器为1号继电器，设定与2号设备下行端口连接的继电器为2号继电器。

当2号设备正常工作时，其以太网交换芯片正常工作，变压模块正常工作，1号继电器吸合，其3端与2端连接；2号继电器吸合，其3端与2端连接，2号设备的上行端口、下行端口分别连接到2号设备内部的以太网交换芯片上，1号设备通过2号设备与3-5号设备通信。

当2号设备断电时，2号设备的以太网交换芯片不工作，变压模块不工作，1号继电器释放，其3端与1端连接；2号继电器释放，其3端与1端连接，1号继电器的3端与2号继电器的3端连接，2号设备的上行端口与下行端口直接连接，1号设备跨过2号设备与3-5号设备通信，保障了3-5号设备正常工作于串行级联网络中。

在本示例中，当2号设备断电时，2号设备的以太网交换芯片不再参与整个级联网络的通信工作，2号设备内的变压模块不再工作，则2号设备对应的继电器断电，通过1号继电器、2号继电器的切换动作，1号、3号、4号、5号设备仍能保持与交换机的连接。

在一些实施方式中，以太网通信电路还包括开关控制模块，开关控制模块的一端连接于旁路模块的供电端，另一端连接于变压模块的输出端。其中，旁路模块的供电端包括第一旁路单元的供电端和第二旁路单元的供电端。在本实用新型示例性实施例中，以太网通信电路包括L个开关控制模块，每个开关控制模块对应连接于一个旁路模块，L的值可以根据实际情况进行设置，L小于等于N。

作为一种实施方式，如图3所示，开关控制模块包括依次连接的电阻单元、二极管单元和开关单元，电阻单元还连接于变压模块的输出端，二极管单元并联于继电器的线圈。

其中，电阻单元包括一个或多个电阻，当电阻单元包括多个电阻时，多个电阻的连接方式可以是串联，也可以是并联，也可以是串并联，在此不作限制。二极管单元并联于继电器的线圈，以短路线圈电流断电霎时，由线圈感生的低压反向电。开关单元包括电控开关或手动开关，电控开关可以包括场效应管，可通过该开关单元主动控制继电器的吸合状态，从而实现对以太网通信设备的主动断连。

作为一种示例，如图4所示，电阻单元包括电阻R46J，二极管单元包括续流二极管D5J，开关单元包括场效应管Q1J，电阻R46J的第一端连接于变压模块的输出端，第二端连接于续流二极管D5J的负极，续流二极管D5J的正极连接于场效应管Q1J的第三端，场效应管Q1J的第二端接地，场效应管Q1J的第一端连接于外部控制模块。续流二极管D5J还并联于继电器线圈的两端。第一旁路单元包括1号继电器，第二旁路单元包括2号继电器。在本示例中，1号继电器和2号继电器共用一个线圈。

其中，场效应管Q1J可以是N型场效应管，场效应管Q1J的第一端可以是栅极，第二端可以是源极，第三端可以是漏极。当外部控制模块发送高电平至场效应管Q1J的栅极时，场效应管Q1J导通，1号继电器、2号继电器吸合；当外部控制模块发送低电平至场效应管Q1J的栅极时，场效应管Q1J截止，1号继电器、2号继电器释放。

在本示例中，当2号设备内部的以太网交换芯片发生故障或者需要将2号设备从级联网络中移除时，外部控制模块发送低电平至场效应管Q1J的栅极，场效应管Q1J断开，1号继电器和2号继电器共用的线圈中无电流通过，则1号继电器的3端与1端连接，2号继电器的3端与1端连接，2号设备的以太网交换芯片不工作，1号设备跨过2号设备与3-5号设备通信，保障了3-5号设备正常工作于级联网络中。

在本示例中，通过控制场效应管Q1J断开，可以使2号设备的以太网交换芯片不再参与整个级联网络的通信工作。通过1号继电器、2号继电器的切换动作，1号、3号、4号、5号设备仍能保持与交换机的连接。

在另一些实施方式中，以太网通信电路还包括延时上电模块，如图3所示，延时上电模块的一端连接于变压模块的输出端，另一端连接于开关控制模块。以太网通信电路包括K个延时上电模块，每个延时上电模块对应连接于一个开关控制模块，K小于等于L。

在本实施方式中，可通过延时上电模块设置多个继电器分组上电，避免多个继电器线圈同时导通瞬间产生的较大的冲击电流对变压模块的影响，提高了稳定性。

作为一种示例，如图5所示，延时上电模块包括开关管Q3J、开关管Q4J、电阻R61J、电阻R62J、电阻R60J、电阻R59J、二极管D9J、电容C51J和电容C50J。开关管Q3J的第一端连接于开关管Q4J的第三端，第二端连接于开关控制模块，第三端连接于变压模块的输出端。开关管Q3J的第一端、第二端之间并联有电阻R61J，开关管Q3J的第二端、第三端之间并联有电阻R62J。

开关管Q3J的第二端还连接于电阻R60J的第一端，电阻R60J的第二端连接于电容C51J的第一端，电容C51J的第二端接地。开关管Q3J的第二端还连接于二极管D9J的第一端，二极管D9J的第二端连接于电容C50J的第一端，电容C50J的第二端接地。开关管Q3J的第二端还连接于电阻R59J的第一端，电阻R59J的第二端接地。开关管Q4J的第一端连接于电阻R60J与电容C51J之间，开关管Q4J的第一端还连接于二极管D9J与电容C50J之间，开关管Q4J的第二端接地。

其中，开关管Q3J、开关管Q4J可以采用场效应管，开关管Q3J可以采用P型场效应管，开关管Q4J可以采用N型场效应管。开关管Q3J、开关管Q4J的第一端可以是栅极，第二端可以是源极，第三端可以是漏极。二极管D9J的第一端可以是负极，第二端可以是正极。

本实用新型示例性实施例还提供一种以太网通信系统，包括以上所述的以太网通信电路。

以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种以太网通信电路，其特征在于，包括：

M个串行级联的以太网通信设备，每个所述以太网通信设备包括上行端口、下行端口和以太网交换芯片；所述以太网交换芯片的第一端连接于所述上行端口，第二端连接于所述下行端口；所述以太网通信设备还包括变压模块；

N个旁路模块，每个旁路模块对应连接于一个所述以太网通信设备；所述旁路模块包括第一旁路单元和第二旁路单元，所述第一旁路单元的第一端连接于所述第二旁路单元的第一端，第二端连接于所述以太网交换芯片的第一端，第三端连接于所述以太网通信设备的上行端口；所述第二旁路单元的第二端连接于所述以太网交换芯片的第二端，第三端连接于所述以太网通信设备的下行端口；所述第一旁路单元的供电端、所述第二旁路单元的供电端分别连接于所述变压模块的输出端；

其中，在所述变压模块输出的电压为第一电平时，所述第一旁路单元的第三端连接于第一端，所述第二旁路单元的第三端连接于第一端；在所述变压模块输出的电压为第二电平时，所述第一旁路单元的第三端连接于第二端，所述第二旁路单元的第三端连接于第二端。

2.根据权利要求1所述的以太网通信电路，其特征在于，所述N小于等于M。

3.根据权利要求1所述的以太网通信电路，其特征在于，所述以太网通信电路还包括：

开关控制模块，所述开关控制模块的一端连接于所述旁路模块的供电端，另一端连接于所述变压模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的以太网通信电路，其特征在于，所述以太网通信电路包括L个开关控制模块，每个开关控制模块对应连接于一个所述旁路模块；所述L小于等于N。

5.根据权利要求3所述的以太网通信电路，其特征在于，所述第一旁路单元、第二旁路单元包括继电器。

6.根据权利要求5所述的以太网通信电路，其特征在于，所述开关控制模块包括依次连接的电阻单元、二极管单元和开关单元，所述电阻单元还连接于所述变压模块的输出端；所述二极管单元并联于所述继电器的线圈。

7.根据权利要求4所述的以太网通信电路，其特征在于，所述以太网通信电路还包括：

延时上电模块，所述延时上电模块的一端连接于所述变压模块的输出端，另一端连接于所述开关控制模块。

8.根据权利要求7所述的以太网通信电路，其特征在于，所述以太网通信电路包括K个延时上电模块，每个延时上电模块对应连接于一个所述开关控制模块；所述K小于等于L。

9.根据权利要求7所述的以太网通信电路，其特征在于，所述延时上电模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一电容和第二电容；

所述第一开关管的第一端连接于所述第二开关管的第三端，第二端连接于所述开关控制模块，第三端连接于所述变压模块的输出端；所述第一开关管的第一端、第二端之间并联有所述第一电阻；所述第一开关管的第二端、第三端之间并联有所述第二电阻；

所述第一开关管的第二端还连接于所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接于所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端还连接于所述第一二极管的第一端，所述第一二极管的第二端连接于所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端还连接于所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地；所述第二开关管的第一端连接于所述第三电阻与所述第一电容之间；所述第二开关管的第一端还连接于所述第一二极管与所述第二电容之间；所述第二开关管的第二端接地。

10.一种以太网通信系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的以太网通信电路。