一種乙太網埠的主備用結構的製作方法

2023-08-13 14:35:06 1

專利名稱：一種乙太網埠的主備用結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機通訊網絡中的乙太網埠，具體地說，是關於10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用結構。
隨著現代技術的發展，計算機網絡的應用越來越廣泛。計算機網絡的分類標準很多，按分布距離的長短，我們將計算機網絡分為區域網(LAN)，都市網(MAN)，廣域網(WAN)和網間網(internet)，區域網是一種最常見的計算機網絡，其分布距離最短，但應用範圍最廣。區域網技術由於其短小靈活和結構規整的特點，極容易形成標準。事實上，區域網技術是計算機網絡技術中最為標準化的一部分。IEEE早在70年代就制定了三個區域網標準IEEE802．3(CSMA／CD)；IEEE802．4(令牌總線)；IEEE802．5(令牌環)。
著名的乙太網(Ethernet)就是IEEE802．3的一個典型產品。本文所涉及的就是IEEE802．3中基於雙絞線傳輸的10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用技術。
在IEEE802．3規範中，區域網的參考模型與ISO七層參考模型的對應關係如

圖1所示。物理層包括物理介質附件層PMA和物理信號層PLS(對於100BASE-TX則分成物理編碼層PCS，物理介質附件層PMA和物理介質獨立層PMD)，主要處理與物理傳輸介質有關的機械的電氣的和過程的接口，數據鏈路層包括介質訪問控制層和邏輯鏈路控制層，主要解決廣播型網絡中多用戶竟爭信道實用權的問題及提供數據成幀，差錯控制，流量控制等功能，物理層和數據鏈路層由硬體電路來完成，本發明所述乙太網主備用技術主要涉及這兩層。
網絡層主要功能是尋址以及與之有關的流量控制和擁塞控制等。傳輸層的主要任務是提供進程間通信機制和保證數據傳輸的可靠性，它通過向上提供一個標準的、通用的界面，使上層與通信子網(下三層)的細節相隔離。
現有技術中，10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠主要由MAC控制器，10M／100M乙太網收發器，變壓器和連接器組成。10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的電路原理框圖如圖2，其中MAC控制器和10M／100M乙太網收發器是有源器件，對於需10M／100M長時間連續可靠工作的場合，其工作性能的好壞，對系統的可靠性有著重要的影響。如果它們發生了硬體故障，系統是無法用軟體進行修復的，系統只有被迫中斷。
本發明的目的是針對上述結構的不足，提出了一種10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用結構，以滿足系統的高可靠性要求。
本發明所述的一種乙太網埠的主備用結構，其中一組的結構包括控制器A，乙太網收發器A，變壓器A，另一組的結構包括控制器B，乙太網收發器B，變壓器B，所述變壓器A與變壓器B共同與RJ45連結器相連接，其特徵在於還包括位於乙太網收發器A與變壓器A之間的乙太網開關A、位於乙太網收發器B與變壓器B之間的乙太網開關B、用於產生主備控制邏輯的主備控制電路及其反向器；所述主備控制電路由非門、或門、與門及與非門組成，輸入端3、4、5接與門，輸入端2和與門的輸出端分別連接或門的兩輸入端，非門的輸出端及或門的輸出端分別接與非門的兩輸入端，與非門的輸出端輸出控制信號；為使任何時刻乙太網開關A和乙太網開關B只能有一個接通，所述主備控制電路的輸出控制信號分為兩路，一路直接輸入到乙太網開關A，一路經反向器反向後輸入到乙太網開關B；而RJ45連結器把乙太網信號直接送到變壓器A和變壓器B。
下面結合附圖來進一步詳細說明本發明的工作原理。
圖1為區域網的參考模型與ISO七層參考模型的對應關係；圖2為通常的10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠結構示意圖；圖3為本發明10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用結構示意圖；圖4是圖3中的主備控制電路的結構框圖；圖5是應用本發明的一個實施例。
如圖1所示，對應於ISO模型，區域網的參考模型只有兩層物理層和數據鏈路層，且有硬體電路組成。因此，本發明主要涉及這兩層。
圖2給出的是通常採用的10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠結構，正如前面所指出的，在需要長時間連續可靠工作的場合下，該結構工作性能的好壞，直接關係到系統可靠性的高低，對此必須給予足夠的重視。本發明正是基於上述考慮，提出了一種10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用結構。
圖3所示的這種結構是基於提供二套MAC控制器和10M／100M乙太網收發器及變壓器，使其中一套為主用，另一套提供熱備份，當主用電路發生故障時，備用電路變為主用，而原主用變為備用，通過這種方法硬體電路的可靠性可以得到提高。
在圖3所示結構圖中，經過RJ45連結器302的乙太網信號分別通過變壓器A313和變壓器B323連接到乙太網開關A312和乙太網開關B322處，主備控制電路300產生主備控制信號control，control信號及其經過反向器301反向的信號分別接到乙太網開關A312和乙太網開關B322。
圖4給出了主備控制電路的結構框圖，輸入端1-5依此接收5個輸入信號。
輸入端1為主備允許信號，是由CPU發出的，一般在單板上電自檢完成後置此信號有效(低電平)，非門31輸出c處為高，允許主備電路工作。
輸入端2為對方插板信號，表明對方是否插板(低電平表示對方板插板，高電平表示未插板)，若未插板則或門32輸出b處為高，輸出端的主備控制信號CONTROL在主備允許信號有效後置為有效(低電平有效)，本板為主用。
輸入端3為對方主備信號，表明對方板是主用還是為備用，低電平表示對板為主用板，高電平電平表示對板為備用板，當對板為主用時，對板主備信號為低，與門33輸出a處為低電平，或門輸出b處為低點平，CONTROL為高，本板為備用，需要說明的是當對板為主用時，輸入端4的本板硬體倒換，輸入端5的軟體倒換信號均不起作用，只有在本板為主用的情況下，硬體倒換，軟體倒換信號才有可能引起主備倒換。
輸入端4為硬體倒換信號，在硬體發生錯誤時為低電平(如時鐘丟失)正常狀態下為高，當本板為主用時(此時CONTROL為低)，若硬體發生故障，硬體倒換信號為低，與門33輸出a處為低，或門32輸出b處為低，在主備允許信號有效的情況下直接作用於主備控制電路300，使CONTROL輸出為高，引起倒換，本板由主板變為備板。
輸入端5為軟體倒換信號，它由CPU發出，為低電平有效信號，其工作原理與硬體倒換電路類似，在主備允許信號有效的情況下可以作用於主備控制電路引起倒換。
結合圖3，若開關為低電平有效，當control信號為低時，乙太網開關A312閉合，信號c／d分別接通信號b／a，通過10M／100M乙太網收發器A311接到MAC控制器A310，對乙太網信號進行處理。control信號經過反向後為高，開關B開啟，信號e／f與信號g／h斷開，10M／100M乙太網收發器B321與MAC控制器B320不對乙太網信號進行處理。乙太網開關為電子開關，其功能相當於繼電器。當MAC控制器A310或10M／100M乙太網收發器A311發生故障時，主備控制電路300發出控制信號，使control信號變高，此時乙太網開關A312開啟，10M／100M乙太網收發器A311與MAC控制器A310不對乙太網信號進行處理；而乙太網開關B322閉合，10M／100M乙太網收發器B321與MAC控制器B320對乙太網信號進行處理。
本發明中，將這種10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備電路做在兩塊電路板上，每塊單板提供一套MAC控制器和10M／100M乙太網收發器及變壓器電路。
圖5所示是本發明的一個實施例本發明將10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠的主備用結構應用於ZXIP10-AS接入伺服器的乙太網交換模塊中。ZXIP10-AS是深圳市中興通訊股份有限公司研製的大容量、電信級的接入伺服器。它位於電信網和計算機IP網之間，將撥號用戶通過modem(模擬用戶)、ISDN等訪問手段接入計算機IP網，並支持IPPHONE／FAX等業務。該接入伺服器的工作過程是模擬用戶、ISDN用戶和IP Phone用戶等通過模擬電話線路或數字中繼線路呼入接入伺服器，由接入伺服器的信令處理模塊對電話呼叫進行處理，即完成對電信網信令的處理，並提取用戶呼入的信息包。各種信息包根據不同的接入方式通過相應的協議處理後(如modem協議的處理和IP Phone相關協議的處理)，所有用戶數據包都經IP協議棧處理部分，通過廣域網接口或區域網接口(如乙太網接口等)送到廣域網或區域網上，從而完成用戶的接入。
由圖5可以看出，經過接入伺服器信令處理模塊處理後提取的用戶信息包在E1／PRI和乙太網之間傳輸有二條通道，一條是由a接口處通過時隙交換模塊B，協議處理模塊B和乙太網交換模塊B到達b接口，我們稱之為通道B，一條是由c接口處通過時隙交換模塊A，協議處理模塊A和乙太網交換模塊A到達d接口，我們稱之為通道A。在正常工作情況下，一條通道處於導通狀態(主用)，另一條通道處於斷續狀態(備用)，當主用通道發生故障時，原來的備用通道變為主用，以保證E1／PRI與乙太網之間的信息流不會中斷。這種結構無疑能夠提高系統的可維護性，可靠性和系統的平均無故障時間。
在接入伺服器的乙太網交換模塊中有多個乙太網埠，均採用了本發明所述的主備用結構，每個乙太網埠均採用如圖3所示的結構。乙太網交換模塊A和B分別由各自獨立的一塊電路板實現。
顯然，藉助於本發明的主備用原理，維護人員可以方便地對出現故障的電路進行修理而不必中斷系統的運行，從根本上提高系統的可靠性和系統的平均無故障時間。這個優點對於10BASE-T／100BASE-TX乙太網埠需要長時間連接並穩定工作的應用是十分適合的。
權利要求
1．一種乙太網埠主備用結構，其中一組的結構包括控制器A(310)，乙太網收發器A(311)，變壓器A(313)，另一組的結構包括控制器B(320)，乙太網收發器B(321)，變壓器B(323)，所述變壓器A(313)與變壓器B(323)共同與RJ45連結器(302)相連接，其特徵在於還包括位於乙太網收發器A(311)與變壓器A(313)之間的乙太網開關A(312)、位於乙太網收發器B(321)與變壓器B(323)之間的乙太網開關B(322)、用於產生主備控制邏輯的主備控制電路(300)及其反向器(301)；所述主備控制電路(300)由非門(31)、或門(32)、與門(33)及與非門(34)組成，輸入端3、4、5接與門(33)，輸入端2和與門(33)的輸出端分別連接或門(32)的兩輸入端，非門(31)的輸出端及或門(32)的輸出端分別接與非門(34)的兩輸入端，與非門(34)的輸出端輸出控制信號control所述主備控制電路(300)的輸出控制信號分為兩路，一路直接輸入到乙太網開關A(312)控制其開通或關閉，另一路經反向器(301)反向後輸入到乙太網開關B(322)控制其開通或關閉；而RJ45連結器(302)把乙太網信號直接送到變壓器A(313)和變壓器B(323)。
2．如權利要求1所述的一種乙太網埠主備用結構，其特徵在於所述乙太網開關A(312)和乙太網開關B(322)為電子開關。
3．如權利要求1所述的一種乙太網埠主備用結構，其特徵在於所述的乙太網埠主備用結構電路是分別做在兩塊電路板上，每塊單板提供一套MAC控制器和乙太網收發器及變壓器電路。
全文摘要
一種乙太網埠的主備用結構,包括兩組結構相同的控制器,乙太網收發器,變壓器,以及連結器,還包括主備控制電路及反向器;所述主備控制電路由非門、或門、與門及與非門組成,輸入端3、4、5接與門,輸入端2和與門的輸出端分別接或門的兩輸入端,非門的輸出端及或門的輸出端分別接與非門的兩輸入端,與非門的輸出端輸出控制信號;本發明使維護人員不必中斷系統運行而對有故障的電路進行修理,提高了系統的可靠性和平均無故障時間。
文檔編號H04L12/24GK1283025SQ9911708
公開日2001年2月7日 申請日期1999年9月13日 優先權日1999年9月13日
發明者徐勇積, 齊文寧, 陳長發 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司