专利名称：一种基于载波检测的10/100m以太网双网口切换方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机网络和信息技术技术领域，具体的说是一种基于载波检测的 10/100M以太网双网口切换方法及装置。
背景技术：
在某些特殊的应用场合，为了提高系统的可靠性和抗毁性，需采用双冗余网络技 术，包括以下几种常见方法 1、网卡和网络链路的双冗余。使用两个网卡和两条网络链路，应用软件定时检测
网卡代表连接状态的寄存器，当发现连接错误时就激活备用网卡。目前主流操作系统(如
WINDOWS、 Linux)虽支持多网卡，但由于其不是实时操作系统，采用软件双网切换的方法从
发现故障到切换到备份链路时间较长。网络故障的检测是软件完成的。 2、网口和网络链路的双冗余。使用一个网卡和2个RJ45接口，当使用者发现网络
不工作时就手动或通过软件控制将网卡切换连接到备用链路上。网络故障的检测是使用者
完成的。 网络常见故障一般分为芯片故障、网络接口松动和网线断开3类，星型总线结构 的以太网线缆传输路径长，后2类网络链路的故障占有较高比例。目前的与双网口切换有 关的专利一般是用于保证信息安全领域的双网隔离技术，即单台计算机需要实现在两个网 络间的切换，如何采用双网卡或双网口切换方法实现计算机内外网的交替切换，从而使计 算机既能够访问外部网络，又能够在内部网络上工作而不会将信息外泄。如中国专利局公 布的专利号为200710105950. 0的"一种网络计算机双网切换装置和切换方法"的发明专 利，该类专利所描述的方法是用户根据工作需求，主动借助物理装置或软硬件装置在不同 网络中切换。
发明内容
本发明的目的是研制一种在计算机和交换机之间提供2条互为备份的网络链路， 采用硬件方式检测链路的工作状态，如果发现链路故障能够在与应用软件和操作系统无关 的前提下自动切换到备用链路工作，利用链路冗余保证网络的正常运行，提高网络可靠性 的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法及装置。 本发明一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法，其核心是根据自动 协商机制原理，采用硬件方法检测链路的工作状态，在与应用软件和操作系统无关的前提 下，全硬件完成双冗余网口和链路的自动切换。 本发明一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法，充分利用自动协商 机制的工作特点，采用硬件方法检测NLP脉冲或FLP脉冲，载波检测电路在指定时间内检测 不到NLP脉冲或FLP脉冲时就通过继电器将当前工作链路切换到备份网络链路继续工作， 保证了网络的正常运行。本方法步骤如下根据IEEE 802.3的要求，为了维护链路的正常可用，所有的以太网网络设备必须支持自动协商机制，即使网络没有数据通讯，支持该协议 的网络接口也要定期发送NLP脉冲或FLP脉冲(10M以太网发送NLP，100M以太网发送FLP); 如果在规定时间内，以太网网络芯片没有收到NLP脉冲或FLP脉冲，就进入DOWN状态；如果 两次收到NLP脉冲或FLP脉冲，就转为UP状态。 本发明一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，包括网络芯片、切
换电路、载波检测电路、控制逻辑电路和变压器A和变压器B，所述网络芯片与切换电路和
载波检测电路互连；切换电路与网络芯片、变压器A、变压器B、控制逻辑电路分别连接；载
波检测电路检测当前工作链路的工作状态并将检测信息反馈到控制逻辑电路，控制逻辑电
路将检测信息与状态判别依据比较如果链路正常则保持不变，否则向切换电路发出控制信
号使切换电路从当前工作链路转换到备用工作链路，检测的过程是持续不断的。 本发明一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，包括网络芯片、切
换电路、载波检测电路、控制逻辑电路、网络链路A和网络链路B，其中网络链路A由变压器
A、 RJ45插座A、 UTP双绞线A和以太网交换机的端口 A组成；网络链路B由变压器B、 RJ45
插座B、UTP双绞线B和以太网交换机的端口 B组成。所述网络芯片为匿9008型网络芯片，也适用于其它10/100M网络芯片。所述切换电路由2片双刀双掷继电器G6A234P组成，两片G6A234P分别完成双绞
线中TX差分信号和RX差分信号的切换。 所述载波检测电路为MAX907型双路电压比较器。 所述控制逻辑电路为ISP1032E型可编程逻辑器件及驱动隔离电路。 本发明一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法及装置的优点是本
发明采用全硬件方法监测网卡和网络链路的工作状态，在发现网卡和网络链路的工作状态
错误时，切换到备用网络链路；无需应用软件和操作系统的干预即可以实现在两条网络链
路的快速自动切换(在采用UDP协议的应用测试中其切换时间小于100ms)，用较低的成本
实现了双链路冗余设计，提高了网络传输的可靠性，可以应用于对网络传输可靠性指标较
高的各种军民用领域。
图1为基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法的原理框图。
具体实施例方式
根据图l所示，一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，包括网络芯 片、切换电路、载波检测电路、控制逻辑电路、网络链路A和网络链路B，虚线以内部分位于 计算机内部。其中网络链路A由变压器A、RJ45插座A、UTP双绞线A和以太网交换机的端 口 A组成；网络链路B由变压器B、 RJ45插座B、 UTP双绞线B和以太网交换机的端口 B组 成。本图中所指网络芯片为匿9008，也适用于其它10/100M网络芯片；切换电路由2片双 刀双掷继电器G6A234P组成，两片G6A234P分别完成双绞线中TX差分信号和RX差分信号 的切换；载波检测电路采用1片双路电压比较器MAX907 ;控制逻辑电路由可编程逻辑器件 ISP1032E和驱动隔离电路组成。 网络芯片与切换电路和载波检测电路相连；控制逻辑电路与载波检测电路和切换电路继电器的输入端(公共端)连接；切换电路继电器的2路输出端(常开输出端和常闭 输出端)分别与2条网络链路相连，输入与10/100M网络芯片相连。 在10/100M以太网双网口切换方法中，以太网网卡的主要功能包括数据的封装 与解封、链路管理和曼彻斯特编解码工作由网络芯片匿9008完成。在正常工作情况下， 匿9008的网络输入输出信号与切换电路G6A234P的输入端(公共端)相连，切换电路 G6A234P的2路输出端(常开输出端和常闭输出端)与网络链路A和网络链路B分别相连。 在同一时刻，在控制逻辑电路控制下匿9008的网络输入输出信号通过G6A234P与网络链路 A或网络链路B与之一相连形成一个正常工作的网卡模块。如果网络工作正常，根据以太 网的自动协商机制，载波检测电路MAX907从物理链路中连续检测出NLP或FLP脉冲，控制 逻辑电路保持状态不变；如果网络工作不正常，载波检测电路大于20毫秒未检测到NLP或 FLP脉冲，控制逻辑电路依据自动协商机制获知当前链路发生故障，向切换电路发出切换信 号，继电器的输入端断开原来连接的输入端，并连接继电器另一个输入端，从而实现切换到 备份网络链路的动作。 10/100M以太网双网口切换方法存在以下三种状态如果两条网络链路均无故 障，切换电路将停留在当前通道工作；如果一条链路正常、一条链路故障，切换电路将自动 保持在正常链路工作；如果两条链路均故障，切换电路将每2秒周期定时在两条链路间巡 检，一旦发现某条链路恢复正常就切换到该链路工作。
权利要求
一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法，其特征在于根据自动协商机制原理，采用硬件方法检测链路的工作状态，在与应用软件和操作系统无关的前提下，全硬件完成双冗余网口和链路的自动切换。
2. 根据权利要求1所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法，其特征在 于根据IEEE 802. 3的要求，为了维护链路的正常可用，所有的以太网网络设备必须支持 自动协商机制，即使网络没有数据通讯，支持该协议的网络接口也要定期发送NLP脉冲或 FLP脉冲；如果在规定时间内，以太网网络芯片没有收到NLP脉冲或FLP脉冲，就进入DOWN 状态；如果两次收到NLP脉冲或FLP脉冲，就转为UP状态。
3. —种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在于包括网络芯 片、切换电路、载波检测电路、控制逻辑电路、网络链路A和网络链路B，所述网络芯片与切 换电路和载波检测电路互连；切换电路与网络芯片、变压器A、变压器B、控制逻辑电路分别 连接。
4. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于网络链路A由变压器A、 RJ45插座A、 UTP双绞线A和以太网交换机的端口 A组成。
5. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于网络链路B由变压器B、RJ45插座B、UTP双绞线B和以太网交换机的端口 B组成。
6. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于所述网络芯片为匿9008型网络芯片，或适用于其它10/100M网络芯片。
7. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于所述切换电路由两片双刀双掷继电器G6A234P组成，两片G6A234P分别完成双绞线中 TX差分信号和RX差分信号的切换。
8. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于所述载波检测电路为MAX907型双路电压比较器。
9. 根据权利要求3所述的基于载波检测的10/100M以太网双网口切换装置，其特征在 于所述控制逻辑电路为ISP1032E型可编程逻辑器件及驱动隔离电路。
全文摘要
一种基于载波检测的10/100M以太网双网口切换方法及装置，该方法根据自动协商机制原理，采用硬件方法检测链路的工作状态，在与应用软件和操作系统无关的前提下，全硬件完成双冗余网口和链路的自动切换。其优点是本发明采用全硬件方法监测网卡和网络链路的工作状态，在发现网卡和网络链路的工作状态错误时，切换到备用网络链路；无需应用软件和操作系统的干预即可以实现在两条网络链路的快速自动切换，用较低的成本实现了双链路冗余设计，提高了网络传输的可靠性，可以应用于对网络传输可靠性指标较高的各种军民用领域。
文档编号H04L1/22GK101753284SQ200910273380
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者宋俊强, 杨允基, 汤敬伟 申请人:中国船舶重工集团公司第七○九研究所