專利名稱：一種基于載波檢測(cè)的10/100m以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種基于載波檢測(cè)的 10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法及裝置。
背景技術(shù)：
在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗毀性，需采用雙冗余網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，包括以下幾種常見方法 1、網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)鏈路的雙冗余。使用兩個(gè)網(wǎng)卡和兩條網(wǎng)絡(luò)鏈路，應(yīng)用軟件定時(shí)檢測(cè)
網(wǎng)卡代表連接狀態(tài)的寄存器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)連接錯(cuò)誤時(shí)就激活備用網(wǎng)卡。目前主流操作系統(tǒng)(如
WINDOWS、 Linux)雖支持多網(wǎng)卡，但由于其不是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，采用軟件雙網(wǎng)切換的方法從
發(fā)現(xiàn)故障到切換到備份鏈路時(shí)間較長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)故障的檢測(cè)是軟件完成的。 2、網(wǎng)口和網(wǎng)絡(luò)鏈路的雙冗余。使用一個(gè)網(wǎng)卡和2個(gè)RJ45接口，當(dāng)使用者發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
不工作時(shí)就手動(dòng)或通過軟件控制將網(wǎng)卡切換連接到備用鏈路上。網(wǎng)絡(luò)故障的檢測(cè)是使用者
完成的。 網(wǎng)絡(luò)常見故障一般分為芯片故障、網(wǎng)絡(luò)接口松動(dòng)和網(wǎng)線斷開3類，星型總線結(jié)構(gòu) 的以太網(wǎng)線纜傳輸路徑長(zhǎng)，后2類網(wǎng)絡(luò)鏈路的故障占有較高比例。目前的與雙網(wǎng)口切換有 關(guān)的專利一般是用于保證信息安全領(lǐng)域的雙網(wǎng)隔離技術(shù)，即單臺(tái)計(jì)算機(jī)需要實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)網(wǎng) 絡(luò)間的切換，如何采用雙網(wǎng)卡或雙網(wǎng)口切換方法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)內(nèi)外網(wǎng)的交替切換，從而使計(jì) 算機(jī)既能夠訪問外部網(wǎng)絡(luò)，又能夠在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上工作而不會(huì)將信息外泄。如中國專利局公 布的專利號(hào)為200710105950. 0的"一種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)雙網(wǎng)切換裝置和切換方法"的發(fā)明專 利，該類專利所描述的方法是用戶根據(jù)工作需求，主動(dòng)借助物理裝置或軟硬件裝置在不同 網(wǎng)絡(luò)中切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種在計(jì)算機(jī)和交換機(jī)之間提供2條互為備份的網(wǎng)絡(luò)鏈路， 采用硬件方式檢測(cè)鏈路的工作狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)鏈路故障能夠在與應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)無關(guān) 的前提下自動(dòng)切換到備用鏈路工作，利用鏈路冗余保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性 的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法及裝置。 本發(fā)明一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法，其核心是根據(jù)自動(dòng) 協(xié)商機(jī)制原理，采用硬件方法檢測(cè)鏈路的工作狀態(tài)，在與應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)無關(guān)的前提 下，全硬件完成雙冗余網(wǎng)口和鏈路的自動(dòng)切換。 本發(fā)明一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法，充分利用自動(dòng)協(xié)商 機(jī)制的工作特點(diǎn)，采用硬件方法檢測(cè)NLP脈沖或FLP脈沖，載波檢測(cè)電路在指定時(shí)間內(nèi)檢測(cè) 不到NLP脈沖或FLP脈沖時(shí)就通過繼電器將當(dāng)前工作鏈路切換到備份網(wǎng)絡(luò)鏈路繼續(xù)工作， 保證了網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。本方法步驟如下根據(jù)IEEE 802.3的要求，為了維護(hù)鏈路的正?？捎茫械囊蕴W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須支持自動(dòng)協(xié)商機(jī)制，即使網(wǎng)絡(luò)沒有數(shù)據(jù)通訊，支持該協(xié)議 的網(wǎng)絡(luò)接口也要定期發(fā)送NLP脈沖或FLP脈沖(10M以太網(wǎng)發(fā)送NLP，100M以太網(wǎng)發(fā)送FLP); 如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)芯片沒有收到NLP脈沖或FLP脈沖，就進(jìn)入DOWN狀態(tài)；如果 兩次收到NLP脈沖或FLP脈沖，就轉(zhuǎn)為UP狀態(tài)。 本發(fā)明一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，包括網(wǎng)絡(luò)芯片、切
換電路、載波檢測(cè)電路、控制邏輯電路和變壓器A和變壓器B，所述網(wǎng)絡(luò)芯片與切換電路和
載波檢測(cè)電路互連；切換電路與網(wǎng)絡(luò)芯片、變壓器A、變壓器B、控制邏輯電路分別連接；載
波檢測(cè)電路檢測(cè)當(dāng)前工作鏈路的工作狀態(tài)并將檢測(cè)信息反饋到控制邏輯電路，控制邏輯電
路將檢測(cè)信息與狀態(tài)判別依據(jù)比較如果鏈路正常則保持不變，否則向切換電路發(fā)出控制信
號(hào)使切換電路從當(dāng)前工作鏈路轉(zhuǎn)換到備用工作鏈路，檢測(cè)的過程是持續(xù)不斷的。 本發(fā)明一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，包括網(wǎng)絡(luò)芯片、切
換電路、載波檢測(cè)電路、控制邏輯電路、網(wǎng)絡(luò)鏈路A和網(wǎng)絡(luò)鏈路B，其中網(wǎng)絡(luò)鏈路A由變壓器
A、 RJ45插座A、 UTP雙絞線A和以太網(wǎng)交換機(jī)的端口 A組成；網(wǎng)絡(luò)鏈路B由變壓器B、 RJ45
插座B、UTP雙絞線B和以太網(wǎng)交換機(jī)的端口 B組成。所述網(wǎng)絡(luò)芯片為匿9008型網(wǎng)絡(luò)芯片，也適用于其它10/100M網(wǎng)絡(luò)芯片。所述切換電路由2片雙刀雙擲繼電器G6A234P組成，兩片G6A234P分別完成雙絞
線中TX差分信號(hào)和RX差分信號(hào)的切換。 所述載波檢測(cè)電路為MAX907型雙路電壓比較器。 所述控制邏輯電路為ISP1032E型可編程邏輯器件及驅(qū)動(dòng)隔離電路。 本發(fā)明一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)是本
發(fā)明采用全硬件方法監(jiān)測(cè)網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)鏈路的工作狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)鏈路的工作狀態(tài)
錯(cuò)誤時(shí)，切換到備用網(wǎng)絡(luò)鏈路；無需應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)的干預(yù)即可以實(shí)現(xiàn)在兩條網(wǎng)絡(luò)鏈
路的快速自動(dòng)切換(在采用UDP協(xié)議的應(yīng)用測(cè)試中其切換時(shí)間小于100ms)，用較低的成本
實(shí)現(xiàn)了雙鏈路冗余設(shè)計(jì)，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?，可以?yīng)用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性指標(biāo)較
高的各種軍民用領(lǐng)域。


圖1為基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖l所示，一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，包括網(wǎng)絡(luò)芯 片、切換電路、載波檢測(cè)電路、控制邏輯電路、網(wǎng)絡(luò)鏈路A和網(wǎng)絡(luò)鏈路B，虛線以內(nèi)部分位于 計(jì)算機(jī)內(nèi)部。其中網(wǎng)絡(luò)鏈路A由變壓器A、RJ45插座A、UTP雙絞線A和以太網(wǎng)交換機(jī)的端 口 A組成；網(wǎng)絡(luò)鏈路B由變壓器B、 RJ45插座B、 UTP雙絞線B和以太網(wǎng)交換機(jī)的端口 B組 成。本圖中所指網(wǎng)絡(luò)芯片為匿9008，也適用于其它10/100M網(wǎng)絡(luò)芯片；切換電路由2片雙 刀雙擲繼電器G6A234P組成，兩片G6A234P分別完成雙絞線中TX差分信號(hào)和RX差分信號(hào) 的切換；載波檢測(cè)電路采用1片雙路電壓比較器MAX907 ;控制邏輯電路由可編程邏輯器件 ISP1032E和驅(qū)動(dòng)隔離電路組成。 網(wǎng)絡(luò)芯片與切換電路和載波檢測(cè)電路相連；控制邏輯電路與載波檢測(cè)電路和切換電路繼電器的輸入端(公共端)連接；切換電路繼電器的2路輸出端(常開輸出端和常閉 輸出端)分別與2條網(wǎng)絡(luò)鏈路相連，輸入與10/100M網(wǎng)絡(luò)芯片相連。 在10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法中，以太網(wǎng)網(wǎng)卡的主要功能包括數(shù)據(jù)的封裝 與解封、鏈路管理和曼徹斯特編解碼工作由網(wǎng)絡(luò)芯片匿9008完成。在正常工作情況下， 匿9008的網(wǎng)絡(luò)輸入輸出信號(hào)與切換電路G6A234P的輸入端(公共端)相連，切換電路 G6A234P的2路輸出端(常開輸出端和常閉輸出端)與網(wǎng)絡(luò)鏈路A和網(wǎng)絡(luò)鏈路B分別相連。 在同一時(shí)刻，在控制邏輯電路控制下匿9008的網(wǎng)絡(luò)輸入輸出信號(hào)通過G6A234P與網(wǎng)絡(luò)鏈路 A或網(wǎng)絡(luò)鏈路B與之一相連形成一個(gè)正常工作的網(wǎng)卡模塊。如果網(wǎng)絡(luò)工作正常，根據(jù)以太 網(wǎng)的自動(dòng)協(xié)商機(jī)制，載波檢測(cè)電路MAX907從物理鏈路中連續(xù)檢測(cè)出NLP或FLP脈沖，控制 邏輯電路保持狀態(tài)不變；如果網(wǎng)絡(luò)工作不正常，載波檢測(cè)電路大于20毫秒未檢測(cè)到NLP或 FLP脈沖，控制邏輯電路依據(jù)自動(dòng)協(xié)商機(jī)制獲知當(dāng)前鏈路發(fā)生故障，向切換電路發(fā)出切換信 號(hào)，繼電器的輸入端斷開原來連接的輸入端，并連接繼電器另一個(gè)輸入端，從而實(shí)現(xiàn)切換到 備份網(wǎng)絡(luò)鏈路的動(dòng)作。 10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法存在以下三種狀態(tài)如果兩條網(wǎng)絡(luò)鏈路均無故 障，切換電路將停留在當(dāng)前通道工作；如果一條鏈路正常、一條鏈路故障，切換電路將自動(dòng) 保持在正常鏈路工作；如果兩條鏈路均故障，切換電路將每2秒周期定時(shí)在兩條鏈路間巡 檢，一旦發(fā)現(xiàn)某條鏈路恢復(fù)正常就切換到該鏈路工作。
權(quán)利要求
一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法，其特征在于根據(jù)自動(dòng)協(xié)商機(jī)制原理，采用硬件方法檢測(cè)鏈路的工作狀態(tài)，在與應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)無關(guān)的前提下，全硬件完成雙冗余網(wǎng)口和鏈路的自動(dòng)切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法，其特征在 于根據(jù)IEEE 802. 3的要求，為了維護(hù)鏈路的正?？捎?，所有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須支持 自動(dòng)協(xié)商機(jī)制，即使網(wǎng)絡(luò)沒有數(shù)據(jù)通訊，支持該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口也要定期發(fā)送NLP脈沖或 FLP脈沖；如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)芯片沒有收到NLP脈沖或FLP脈沖，就進(jìn)入DOWN 狀態(tài)；如果兩次收到NLP脈沖或FLP脈沖，就轉(zhuǎn)為UP狀態(tài)。
3. —種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在于包括網(wǎng)絡(luò)芯 片、切換電路、載波檢測(cè)電路、控制邏輯電路、網(wǎng)絡(luò)鏈路A和網(wǎng)絡(luò)鏈路B，所述網(wǎng)絡(luò)芯片與切 換電路和載波檢測(cè)電路互連；切換電路與網(wǎng)絡(luò)芯片、變壓器A、變壓器B、控制邏輯電路分別 連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于網(wǎng)絡(luò)鏈路A由變壓器A、 RJ45插座A、 UTP雙絞線A和以太網(wǎng)交換機(jī)的端口 A組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于網(wǎng)絡(luò)鏈路B由變壓器B、RJ45插座B、UTP雙絞線B和以太網(wǎng)交換機(jī)的端口 B組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于所述網(wǎng)絡(luò)芯片為匿9008型網(wǎng)絡(luò)芯片，或適用于其它10/100M網(wǎng)絡(luò)芯片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于所述切換電路由兩片雙刀雙擲繼電器G6A234P組成，兩片G6A234P分別完成雙絞線中 TX差分信號(hào)和RX差分信號(hào)的切換。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于所述載波檢測(cè)電路為MAX907型雙路電壓比較器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換裝置，其特征在 于所述控制邏輯電路為ISP1032E型可編程邏輯器件及驅(qū)動(dòng)隔離電路。
全文摘要
一種基于載波檢測(cè)的10/100M以太網(wǎng)雙網(wǎng)口切換方法及裝置，該方法根據(jù)自動(dòng)協(xié)商機(jī)制原理，采用硬件方法檢測(cè)鏈路的工作狀態(tài)，在與應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)無關(guān)的前提下，全硬件完成雙冗余網(wǎng)口和鏈路的自動(dòng)切換。其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明采用全硬件方法監(jiān)測(cè)網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)鏈路的工作狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)鏈路的工作狀態(tài)錯(cuò)誤時(shí)，切換到備用網(wǎng)絡(luò)鏈路；無需應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)的干預(yù)即可以實(shí)現(xiàn)在兩條網(wǎng)絡(luò)鏈路的快速自動(dòng)切換，用較低的成本實(shí)現(xiàn)了雙鏈路冗余設(shè)計(jì)，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?，可以?yīng)用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性指標(biāo)較高的各種軍民用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L1/22GK101753284SQ200910273380
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者宋俊強(qiáng), 楊允基, 湯敬偉 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○九研究所