單板集成化路由器的製作方法
2023-12-01 12:56:06
專利名稱：單板集成化路由器的製作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及到網絡設備技術領域，特指一種高度整合、將多種廣域網接口集成在單板的單板集成化路由器。
背景技術：
現在的計算機網絡設備，一般包括乙太網交換機、接入路由器設備以及各種調製解調設備，其中乙太網交換機主要用於區域網組網；接入路由器設備主要用於實現路由選路和不同接口間數據轉發功能；而各種調製解調設備，則主要用於將區域網內的數據通過路由器，轉發到各種適於長距離傳輸的介質(電纜、光纖/光纜、無線電波)上去，實現廣域網組網連接。
由於各個設計廠家各有所長，加上各種設備均有一個發展的歷史過程，所以這些設備大都是獨立的設備，特點是1)每個設備具有自己的電源；2)每個設備由自己的機箱；3)每個設備具有自己的中央處理器(CPU)；4)每個設備都有與區域網和廣域網介質連接的接口；5)每個設備運行各自的管理和控制軟體。
由此可知，採用這種設備組建網絡存在的不足就在於1)組建網絡需要大量的設備，佔用空間大；2)設備的操作管理命令、界面、風格不一，使用人員需要熟悉繁多的命令和界面特性，使用困難；3)使用這類設備組建網絡存在大量的設備間的互連線纜，互連線纜帶來的不可靠因素較多；4)每個設備均配置自己的CPU、機箱、電源、互連線，組建網絡系統的成本高。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題，充分利用中央處理器電路的接口能力，對組建網絡常用的各種接口和功能進行調研分析後，採用集成化設計，提供一種使用一個單板電路實現各種接口和功能的集成的單板集成化路由器，它在軟體和硬體上都實現了集成，並使用冗餘的電源系統保證了電源系統的可靠性。
為了解決上述技術問題，本實用新型提出的解決方案為一種單板集成化路由器，它包括中央處理器單元、存儲器單元、儲存控制程序的只讀存儲器單元、一個或一個以上區域網接口單元、兩個或兩個以上的廣域網接口單元以及一個或一個以上的基於網絡通信協議的語音接口單元，其特徵在於所述中央處理器單元的存儲器控制接口分別與存儲器單元以及只讀存儲器單元相連；中央處理器單元的通信接口與區域網接口單元物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接；中央處理器單元的通信接口與廣域網接口單元的邏輯控制部分對應的端子相連，而邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接；中央處理器單元的通信接口與語音接口單元的邏輯控制部分對應的端子相連，該邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接。
所述區域網接口單元的邏輯控制部分集成在中央處理器單元內，中央處理器單元的通信接口與區域網接口單元物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接。
所述的廣域網接口單元為基帶數據機接口、或話帶數據機接口、或對稱數字用戶線路接口、或EIA/TIA-232串行接口、或V.35串行接口。
與現有技術相比，本實用新型的優點就在於1、本實用新型的單板集成化路由器，其設備的集成度大大提高，通用接口的設備變成了標準配置的接口，機箱、電源、CPU等實現了縮減，減小了網絡設備的空間，降低了成本；2、本實用新型的單板集成化路由器，其採用集成化設計，將多種電路接口集成在一個單板上，組網需要的設備更少，網絡連接更加簡單，更加可靠。
圖1是本實用新型結構的框架示意圖；圖2是本實用新型中使用的MPC8260晶片的內部結構示意圖；
圖3是實施例中一種接口的邏輯框架示意圖；圖4是實施例2的結構框架示意圖；圖5是本實用新型中區域網接口的電路示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
如圖1所示，本實用新型的一種單板集成化路由器，它包括中央處理器單元10、存儲器單元20、儲存控制程序的只讀存儲器單元30、一個或一個以上區域網接口單元40、兩個或兩個以上的廣域網接口單元50以及一個或一個以上的基於網絡通信協議的語音接口單元60，所述中央處理器單元10的存儲器控制接口分別與存儲器單元20以及只讀存儲器單元30相連；中央處理器單元10的通信接口與區域網接口單元40物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接；中央處理器單元10的通信接口與廣域網接口單元50的邏輯控制部分對應的端子相連，而邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接；中央處理器單元10的通信接口與語音接口單元60的邏輯控制部分對應的端子相連，該邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接。區域網接口單元40的邏輯控制部分集成在中央處理器單元10內，中央處理器單元10的通信接口與區域網接口單元40物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接。廣域網接口單元50為基帶數據機接口、或話帶數據機接口、或對稱數字用戶線路接口、或EIA/TIA-232串行接口、或V.35串行接口。
本實用新型的基本思想是採用集成化的思想，實現集成化單板網絡設備。
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合2個實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
實施例1本實施例使用中央處理器單元10的多種通信控制器連接廣域網和區域網功能電路，具體配置如下1)1個區域網接口1個百兆比乙太網電纜接口(100Base-T接口)。
2)3個廣域網接口1個低速異步串行(EIA/TIA-232)接口、1個高速平衡串行(V.35)接口、1個基帶數據機(E1)平衡接口。
3)1個語音接口1個基於網絡協議(VoIP)語音接口。
設備構成如附圖1所示，本實例的單板路由設備，整個模塊選用Motorola公司的MPC8260作為中央處理器。因為該處理器提供的外部通信處理接口完全適用，可以儘量採用一個處理器，減少了硬體和軟體的開發工作量，提高集成度，提高設計水平，提高可靠性和保證研製周期。
MPC8260PowerQUICCII是Motorola公司(中譯名摩託羅拉公司)針對電信和網絡市場而設計的集成化嵌入式通信處理器。高速的嵌入式PowerPC內核(603E)，連同乙太網等通信處理模塊的集成度，為用戶提供了一個全新系統解決方案來建立高端通信系統。
如圖2所示，MPC8260Power QUICC II有兩個主要的組成部分嵌入的PowerPC內核和通信處理模塊(CPM)。設計有內部總線60X總線(60xbus，64位)和局部總線(LocalBus，32位)。由於CPM分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務，這種雙處理器體系結構功耗要低於傳統的體系結構的處理器。CPM同時支持3個快速的串行通信控制器(FCC)、2個多通道控制器(MCC)、4個串行通信控制器(SCC)、2個串行管理控制器(SMC)、1個串行外圍接口(SPI)和一個I2C接口。
在圖1中，中央處理器單元10通過總線接口與存儲單元20和只讀存儲單元30連接，中央處理器單元10通過FCC接口與乙太網前端控制器連接，形成1個區域網接口單元40，中央處理器單元10的SCC接口與兩個UART控制器分別相連，形成廣域網接口單元50的1個低速EIA/TIA-232接口和1個高速平衡V35接口。中央處理器單元10通過其TDM接口與基帶通信控制器相連，形成廣域網接口單元50的1個基帶數據機(E1)接口，中央處理器單元10通過其總線接口與語音通信控制器相連，形成1個語音接口。各接口的功能電路完成各種通信協議的成幀、復用、二層尋址、介質驅動等功能，中央處理器單元10運行作業系統和各種軟體協議及路由選擇，並根據需要進行必要的轉發工作；中央處理器單元10還負責監視整個模塊的運行狀態。
通過配置適當的軟體，整個設計可以實現的功能包括支持IPv4協議族，支持RIP、OSPF路由協議，形成一個完整的單板集成化路由器設備。
圖3以VoIP語音接口為例，對這個接口的進一步框圖描述，電話機(FXS1和FXS2)經接口保護電路(TI公司的TCM1050電路)後接入到電路板中，輸入的語音信息，經去噪處理電路(SLIC電路採用HC5503T)經編、解碼器(使用TI公司的TCM38C17)編碼為PCM數據，PCM數據再經VoIP功能處理器(採用AC48802C晶片)，進行數據壓縮、編碼，將PCM編碼數據轉化為需要的傳輸格式，通過主處理器接口(例子中是MPC8260的60X總線)交給中央處理器單元10，中央處理器單元10運行網守協議進行通信控制、路由選擇和數據轉發，並提供的服務質量保證；接收的過程與之相反，最後數據經編、解碼器還原為模擬語音信號，經電話機轉換為語音。
實施例2本實施例也是使用該通信處理器的多種通信控制器連接各種功能電路，與實施例1不同的是廣域網接口的組合上採用如下組合1)1個區域網接口1個百兆比乙太網電纜接口(100Base-Tx接口)。
2)7個廣域網接口1個低速異步串行(RS-232)接口、1個高速平衡(V.35)接口、4個對稱數字用戶(G.SHDSL)接口、1個話帶數據機(Modem)接口。
3)2個基於網絡協議(VoIP)語音接口。
設計構成如附圖4所示。這裡仍然選用MPC8260為中央處理器。在圖4中，中央處理器單元10通過總線接口與存儲單元20和只讀存儲單元30連接，中央處理器單元10的SCC接口與兩個UART控制器分別相連，形成廣域網接口單元50的1個低速RS232接口和1個高速平衡V35接口。中央處理器單元10通過其FCC接口與SHDSL通信控制器相連，形成廣域網接口單元50的4個SHDSL接口，中央處理器單元10通過其總線接口與語音通信控制器相連，形成2個語音接口。
各功能電路完成各種通信協議的成幀、復用、二層尋址、介質驅動等功能，中央處理器單元10運行作業系統和各種軟體協議及路由選擇，並根據需要進行必要的轉發工作；中央處理器單元10還負責監視整個模塊的運行狀態。
通過配置適當的軟體，整個設計可以實現的功能包括支持IPv4協議族，支持RIP、OSPF路由協議。形成一個完整的單板集成化路由器設備。
圖5是其中一個區域網接口單元40的電路邏輯圖，嵌入在中央處理器單元10中的乙太網控制邏輯通過MII接口301與乙太網前端控制電路的乙太網物理層電路302相連，物理層電路302將從中央處理器單元10接收到的MII信號進行並串轉換之後，經由隔離變壓器303，再連接到外部乙太網連接器304上，外部乙太網連接器304將串行差分的標準乙太網信號傳送到外部的介質電纜上。同時部分信號驅動接口指示燈305提供連通性指示功能；接收的過程與之相反。
權利要求1.一種單板集成化路由器，它包括中央處理器單元(10)、存儲器單元(20)、儲存控制程序的只讀存儲器單元(30)、一個或一個以上區域網接口單元(40)、兩個或兩個以上的廣域網接口單元(50)以及一個或一個以上的基於網絡通信協議的語音接口單元(60)，其特徵在於所述中央處理器單元(10)的存儲器控制接口分別與存儲器單元(20)以及只讀存儲器單元(30)相連；中央處理器單元(10)的通信接口與區域網接口單元(40)物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接；中央處理器單元(10)的通信接口與廣域網接口單元(50)的邏輯控制部分對應的端子相連，而邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接；中央處理器單元(10)的通信接口與語音接口單元(60)的邏輯控制部分對應的端子相連，該邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連，物理驅動部分的輸出端子通過適當的隔離與調整電路與外部連線插座的連線端子連接。
2.根據權利要求1所述的單板集成化路由器，其特徵在於所述區域網接口單元(40)的邏輯控制部分集成在中央處理器單元(10)內，中央處理器單元(10)的通信接口與區域網接口單元(40)物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連，而乙太網隔離變壓器的輸出端子與連線插座的連線端子連接。
3.根據權利要求1或2所述的單板集成化路由器，其特徵在於所述的廣域網接口單元(50)為基帶數據機接口、或話帶數據機接口、或對稱數字用戶線路接口、或EIA/TIA-232串行接口、或V.35串行接口。
專利摘要本實用新型公開了一種單板集成化路由器，其中，中央處理器單元的存儲器控制接口分別與存儲器單元以及只讀存儲器單元相連，其通信接口則與區域網接口單元物理驅動部分的對應接口相連，物理驅動部分的輸出端子與乙太網隔離變壓器的相對應的端子相連；中央處理器單元的通信接口與廣域網接口單元的邏輯控制部分對應的端子相連，而邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連；中央處理器單元的通信接口與語音接口單元的邏輯控制部分對應的端子相連，該邏輯控制部分的輸出端子與物理驅動部分的相對應的端子相連。本實用新型採用一個單板電路集成的方式，實現了各種接口和功能的集成。
文檔編號H04L12/28GK2891496SQ20062005009
公開日2007年4月18日 申請日期2006年2月24日 優先權日2006年2月24日
發明者夏顯忠, 孫文德, 胡小龍, 李迅, 劉學文, 孫春偉, 陳超傑, 王浩 申請人:長沙湘計海盾科技有限公司