專利名稱：1310nm光纖以太網(wǎng)交換機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖交換機，特別是一種工業(yè)1310nm光纖以太網(wǎng)交換機。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)變電站環(huán)境下使用的以太網(wǎng)交換機要求具有抗干擾能力強、傳輸時延小、響應(yīng)速度快、信息定向傳輸?shù)刃阅?，且國?nèi)大型變電站有全光纖數(shù)字化變電系統(tǒng)的需求，而國外類似的工業(yè)用1310nm光纖以太網(wǎng)交換機價格昂貴，技術(shù)保障差，不能滿足現(xiàn)有發(fā)展的需要，到目前為止國內(nèi)還沒有針對變電站環(huán)境下的工業(yè)1310nm光纖以太網(wǎng)交換機。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有工業(yè)1310nm光纖以太網(wǎng)交換機抗干擾能力弱、傳輸時延大、響應(yīng)速度較慢、信息定向傳輸能力不足、價格昂貴的問題，設(shè)計一種可靠的抗干擾能力強、傳輸時延小、響應(yīng)速度快、信息可定向傳輸?shù)墓I(yè)用1310nm光纖以太網(wǎng)交換機。本實用新型的技術(shù)方案是一種1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，它包括控制集成模塊IC1、交換集成模塊IC2和至少兩個光纖模塊IC3，所述的控制集成模塊ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，交換集成模塊IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Si、以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成；控制集成模塊ICl與網(wǎng)管計算機相連，控制集成模塊ICl 的中央處理器CPU和數(shù)據(jù)存儲器NVRAM均通過外部總線與交換集成模塊IC2中的數(shù)據(jù)交換模塊Sl雙向連接，Sl通過至少兩路的數(shù)據(jù)線接各自的光纖模塊IC3，各光纖模塊IC3的輸入輸出接口接各自對應(yīng)的外圍光纖終端設(shè)備。本實用新型的控制集成模塊ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，CPU通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器 SDRAM和程序存儲器FLASH雙向連接。本實用新型的控制集成模塊ICl中的CPU通過串行控制口 RS-232與網(wǎng)管計算機相連。本實用新型的交換集成模塊IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Si、以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成，數(shù)據(jù)交換模塊Sl通過內(nèi)部總線與以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2、環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3雙向連接。本實用新型的控制集成模塊ICl的數(shù)據(jù)線PAO、PA1，控制信號線PBO與交換集成模塊IC2的數(shù)據(jù)線SCK1、SDA1，控制信號線RSTJl對應(yīng)相連。本實用新型的有益效果本實用新型采用高速硬件交換、可靠的抗干擾措施和可二次集成的網(wǎng)絡(luò)管理軟件，形成高可靠的變電設(shè)備信息交換的解決方案。本實用新型能滿足惡劣環(huán)境下電力自動化系統(tǒng)的要求，抗干擾能力強、傳輸時延小、信息定向傳輸性能好，符合電力通信IEC 61850的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。[0013]本實用新型采用大規(guī)模FPGA技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及環(huán)網(wǎng)協(xié)議算法等以往用軟件實現(xiàn)的功能，采用FPGA硬件技術(shù)實現(xiàn)，使得系統(tǒng)響應(yīng)時間輕松達到硬件的線速級。本實用新型的1310nm的工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換機可提供16路光交換，能實現(xiàn)如下技術(shù)指標(biāo)1)零丟包率2公里1310nm石英光纖傳輸距離無丟包；2)傳輸速率100Mbps ；3)傳輸時延傳輸時延小于1ms。

圖1是本實用新型的原理框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，一種1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，它包括控制集成模塊ICl (型號可為MT5U9)、交換集成模塊IC2 (型號可為IP3009S)和至少兩個光纖模塊IC3 (型號可為KM32-A3S)，所述的控制集成模塊ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器 SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，交換集成模塊IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Si、以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2 和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成；控制集成模塊ICl與網(wǎng)管計算機相連，控制集成模塊ICl的中央處理器CPU和數(shù)據(jù)存儲器NVRAM均通過外部總線與交換集成模塊IC2中的數(shù)據(jù)交換模塊Sl 雙向連接，Sl通過至少兩路的數(shù)據(jù)線接各自的光纖模塊IC3，各IC3的輸入輸出接口接各自對應(yīng)的外圍光纖設(shè)備。外圍光纖設(shè)備為交換機DH-I、光電轉(zhuǎn)換器DH-V、接入網(wǎng)關(guān)DH-C、匯聚層交換機。各光纖模塊IC3接收對應(yīng)外圍光纖設(shè)備發(fā)來的光信號，轉(zhuǎn)換成電信號送交換集成模塊IC2處理，IC2的動作由控制集成模塊ICl控制，控制處理后的電信號再由各光纖模塊 IC3轉(zhuǎn)換成光信號送至各對應(yīng)的外圍光纖設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本實用新型的控制集成模塊ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，CPU通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器 SDRAM和程序存儲器FLASH雙向連接。本實用新型的控制集成模塊ICl中的CPU通過串行控制口 RS-232與網(wǎng)管計算機相連。本實用新型的交換集成模塊IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Si、以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成，數(shù)據(jù)交換模塊Sl通過內(nèi)部總線與以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2、環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3雙向連接。具體實施時控制集成模塊ICl (型號可為MT5U9)采用可編程邏輯器件FPGA芯片，內(nèi)部由32 位CPU的內(nèi)核，SDRAM、FLASH、NVRAM以及一些外圍電路構(gòu)成交換機的控制模塊。處理器模塊CPU主要是運行嵌入式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制和系統(tǒng)管理軟件。Flash芯片用于存儲交換機的所需要的所有軟件和相關(guān)配置，SDRAM在系統(tǒng)啟動之后載入FLASH中的程序，保證系統(tǒng)正常運行?？刂萍赡KICl還提供一個異步串口，用于對交換機進行配置和調(diào)試。[0028]交換集成模塊IC2 (型號可為IP3009S)采用了大規(guī)模FPGA芯片作為核心交換芯片，用于實現(xiàn)1310nm光信號轉(zhuǎn)換控制、以太網(wǎng)協(xié)議、協(xié)議接口及環(huán)網(wǎng)協(xié)議算法等。通過總線與處理器模塊CPU進行通信完成數(shù)據(jù)傳輸。該設(shè)計將以太網(wǎng)協(xié)議、環(huán)網(wǎng)協(xié)議算法直接在交換集成模塊IC2的內(nèi)部生成硬件電路，極大地提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。光纖模塊IC3 (型號可為KM32-A3S)主要完成光纖信號的輸入/輸出轉(zhuǎn)換?？刂萍赡KICl通過內(nèi)部總線和交換集成模塊IC2相連，通過軟件對交換集成模塊IC2進行控制，系統(tǒng)管理軟件運行過程中的數(shù)據(jù)存儲在控制集成模塊ICl內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器NVRAM中，而交換集成模塊IC2采用硬件直接讀取。該設(shè)計對系統(tǒng)的響應(yīng)速度極大提高，提高了設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。本實用新型為1310nm的光纖，工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換機為核心組成的局域網(wǎng)位于開放系統(tǒng)互連OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層，處理的信息形式是位于第二層的數(shù)據(jù)幀。光纖交換機的數(shù)據(jù)交換過程主要包括地址學(xué)習(xí)、過濾和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、消除回路等階段。a)MAC地址表的學(xué)習(xí)。交換機在工作中會了解到與每個端口相連接設(shè)備的MAC地址，并建立MAC地址與對應(yīng)端口的映射關(guān)系，然后將其保存在交換機的MAC地址表中。交換機采用的是直通轉(zhuǎn)發(fā)方式，允許交換機在檢查到數(shù)據(jù)幀中的目標(biāo)地址時就開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。目標(biāo)設(shè)備的地址(MAC地址)在數(shù)據(jù)幀中占用6個字節(jié)，即只需要接收到前 6個字節(jié)就可以開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。當(dāng)交換機接收到一個數(shù)據(jù)幀時，它會在MAC地址表中查詢目標(biāo)端口，如果找到了該端口(實際上是找到了目標(biāo)設(shè)備的MAC地址對應(yīng)的端口號)，便將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到該端口，否則會將該數(shù)據(jù)幀泛洪到除發(fā)出該數(shù)據(jù)幀的源端口外的其它所有端口。交換機中有一個MAC地址表，它具有兩個主要功能，一是跟蹤連接到交換機上的設(shè)備，建立設(shè)備與交換機之間的對應(yīng)關(guān)系；二是當(dāng)接收到一個數(shù)據(jù)幀后，通過MAC地址表可以決定將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。對于新接入到網(wǎng)絡(luò)中的交換機而言，其MAC地址表是空， 應(yīng)通過學(xué)習(xí)功能來填充MAC地址表。b)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。數(shù)據(jù)幀中包含有源設(shè)備的MAC地址和目標(biāo)設(shè)備的MAC地址， 交換機利用已經(jīng)建立的MAC地址表快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備，然后通過對應(yīng)的端口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。C)交換機應(yīng)具有消除回路的機制。防止了從某個端口發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸又回到源端口或其它端口的問題出現(xiàn)。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，其特征是它包括控制集成模塊IC1、交換集成模塊IC2和至少兩個光纖模塊IC3，所述的控制集成模塊ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器 NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，交換集成模塊IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Sl、 以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成；控制集成模塊ICl與網(wǎng)管計算機相連，控制集成模塊ICl的中央處理器CPU和數(shù)據(jù)存儲器NVRAM均通過外部總線與交換集成模塊IC2中的數(shù)據(jù)交換模塊Sl雙向連接，Sl通過至少兩路的數(shù)據(jù)線接各自的光纖模塊IC3，各光纖模塊IC3的輸入輸出接口接各自對應(yīng)的外圍光纖終端設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，其特征是所述的控制集成模塊 ICl由中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH構(gòu)成，CPU 通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲器NVRAM、內(nèi)部存儲器SDRAM和程序存儲器FLASH雙向連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，其特征是所述的控制集成模塊 ICl中的CPU通過串行控制口 RS-232與網(wǎng)管計算機相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，其特征是所述的交換集成模塊 IC2由數(shù)據(jù)交換模塊Si、以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2和環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3構(gòu)成，數(shù)據(jù)交換模塊Sl通過內(nèi)部總線與以太網(wǎng)協(xié)議模塊S2、環(huán)網(wǎng)協(xié)議模塊S3雙向連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，其特征是所述的控制集成模塊 ICl的數(shù)據(jù)線PAO、PA1，控制信號線PBO與交換集成模塊IC2的數(shù)據(jù)線SCK1、SDA1，控制信號線RSTJl對應(yīng)相連。
專利摘要一種1310nm光纖以太網(wǎng)交換機，它包括控制集成模塊IC1、交換集成模塊IC2和至少兩個光纖模塊IC3，所述的控制集成模塊IC1與網(wǎng)管計算機相連，控制集成模塊IC1的中央處理器CPU和數(shù)據(jù)存儲器NVRAM均通過外部總線與交換集成模塊IC2中的數(shù)據(jù)交換模塊S1雙向連接，S1通過至少兩路的數(shù)據(jù)線接各自的光纖模塊IC3，各光纖模塊IC3的輸入輸出接口接各自對應(yīng)的外圍光纖終端設(shè)備。本實用新型的1310nm的工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換機可提供16路光交換，具有零丟包率傳輸時延小和傳輸速率高的優(yōu)點。
文檔編號H04Q11/00GK201957036SQ20112011603
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者胡毓曉 申請人:江蘇南極星科技有限公司