专利名称：1310nm光纤以太网交换机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤交换机，特别是一种工业1310nm光纤以太网交换机。
背景技术：
目前，工业变电站环境下使用的以太网交换机要求具有抗干扰能力强、传输时延小、响应速度快、信息定向传输等性能，且国内大型变电站有全光纤数字化变电系统的需求，而国外类似的工业用1310nm光纤以太网交换机价格昂贵，技术保障差，不能满足现有发展的需要，到目前为止国内还没有针对变电站环境下的工业1310nm光纤以太网交换机。
发明内容本实用新型的目的是针对现有工业1310nm光纤以太网交换机抗干扰能力弱、传输时延大、响应速度较慢、信息定向传输能力不足、价格昂贵的问题，设计一种可靠的抗干扰能力强、传输时延小、响应速度快、信息可定向传输的工业用1310nm光纤以太网交换机。本实用新型的技术方案是一种1310nm光纤以太网交换机，它包括控制集成模块IC1、交换集成模块IC2和至少两个光纤模块IC3，所述的控制集成模块ICl由中央处理器CPU、数据存储器NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH构成，交换集成模块IC2由数据交换模块Si、以太网协议模块S2和环网协议模块S3构成；控制集成模块ICl与网管计算机相连，控制集成模块ICl 的中央处理器CPU和数据存储器NVRAM均通过外部总线与交换集成模块IC2中的数据交换模块Sl双向连接，Sl通过至少两路的数据线接各自的光纤模块IC3，各光纤模块IC3的输入输出接口接各自对应的外围光纤终端设备。本实用新型的控制集成模块ICl由中央处理器CPU、数据存储器NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH构成，CPU通过内部总线与数据存储器NVRAM、内部存储器 SDRAM和程序存储器FLASH双向连接。本实用新型的控制集成模块ICl中的CPU通过串行控制口 RS-232与网管计算机相连。本实用新型的交换集成模块IC2由数据交换模块Si、以太网协议模块S2和环网协议模块S3构成，数据交换模块Sl通过内部总线与以太网协议模块S2、环网协议模块S3双向连接。本实用新型的控制集成模块ICl的数据线PAO、PA1，控制信号线PBO与交换集成模块IC2的数据线SCK1、SDA1，控制信号线RSTJl对应相连。本实用新型的有益效果本实用新型采用高速硬件交换、可靠的抗干扰措施和可二次集成的网络管理软件，形成高可靠的变电设备信息交换的解决方案。本实用新型能满足恶劣环境下电力自动化系统的要求，抗干扰能力强、传输时延小、信息定向传输性能好，符合电力通信IEC 61850的标准和规范。[0013]本实用新型采用大规模FPGA技术，将网络协议及环网协议算法等以往用软件实现的功能，采用FPGA硬件技术实现，使得系统响应时间轻松达到硬件的线速级。本实用新型的1310nm的工业光纤以太网交换机可提供16路光交换，能实现如下技术指标1)零丢包率2公里1310nm石英光纤传输距离无丢包；2)传输速率100Mbps ；3)传输时延传输时延小于1ms。
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，一种1310nm光纤以太网交换机，它包括控制集成模块ICl (型号可为MT5U9)、交换集成模块IC2 (型号可为IP3009S)和至少两个光纤模块IC3 (型号可为KM32-A3S)，所述的控制集成模块ICl由中央处理器CPU、数据存储器NVRAM、内部存储器 SDRAM和程序存储器FLASH构成，交换集成模块IC2由数据交换模块Si、以太网协议模块S2 和环网协议模块S3构成；控制集成模块ICl与网管计算机相连，控制集成模块ICl的中央处理器CPU和数据存储器NVRAM均通过外部总线与交换集成模块IC2中的数据交换模块Sl 双向连接，Sl通过至少两路的数据线接各自的光纤模块IC3，各IC3的输入输出接口接各自对应的外围光纤设备。外围光纤设备为交换机DH-I、光电转换器DH-V、接入网关DH-C、汇聚层交换机。各光纤模块IC3接收对应外围光纤设备发来的光信号，转换成电信号送交换集成模块IC2处理，IC2的动作由控制集成模块ICl控制，控制处理后的电信号再由各光纤模块 IC3转换成光信号送至各对应的外围光纤设备，实现数据交换。本实用新型的控制集成模块ICl由中央处理器CPU、数据存储器NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH构成，CPU通过内部总线与数据存储器NVRAM、内部存储器 SDRAM和程序存储器FLASH双向连接。本实用新型的控制集成模块ICl中的CPU通过串行控制口 RS-232与网管计算机相连。本实用新型的交换集成模块IC2由数据交换模块Si、以太网协议模块S2和环网协议模块S3构成，数据交换模块Sl通过内部总线与以太网协议模块S2、环网协议模块S3双向连接。具体实施时控制集成模块ICl (型号可为MT5U9)采用可编程逻辑器件FPGA芯片，内部由32 位CPU的内核，SDRAM、FLASH、NVRAM以及一些外围电路构成交换机的控制模块。处理器模块CPU主要是运行嵌入式操作系统、网络控制和系统管理软件。Flash芯片用于存储交换机的所需要的所有软件和相关配置，SDRAM在系统启动之后载入FLASH中的程序，保证系统正常运行。控制集成模块ICl还提供一个异步串口，用于对交换机进行配置和调试。[0028]交换集成模块IC2 (型号可为IP3009S)采用了大规模FPGA芯片作为核心交换芯片，用于实现1310nm光信号转换控制、以太网协议、协议接口及环网协议算法等。通过总线与处理器模块CPU进行通信完成数据传输。该设计将以太网协议、环网协议算法直接在交换集成模块IC2的内部生成硬件电路，极大地提高了系统的响应速度和设备的技术指标。光纤模块IC3 (型号可为KM32-A3S)主要完成光纤信号的输入/输出转换。控制集成模块ICl通过内部总线和交换集成模块IC2相连，通过软件对交换集成模块IC2进行控制，系统管理软件运行过程中的数据存储在控制集成模块ICl内部的数据存储器NVRAM中，而交换集成模块IC2采用硬件直接读取。该设计对系统的响应速度极大提高，提高了设备的技术指标。本实用新型为1310nm的光纤，工业光纤以太网交换机为核心组成的局域网位于开放系统互连OSI参考模型的第二层，即数据链路层，处理的信息形式是位于第二层的数据帧。光纤交换机的数据交换过程主要包括地址学习、过滤和转发数据、消除回路等阶段。a)MAC地址表的学习。交换机在工作中会了解到与每个端口相连接设备的MAC地址，并建立MAC地址与对应端口的映射关系，然后将其保存在交换机的MAC地址表中。交换机采用的是直通转发方式，允许交换机在检查到数据帧中的目标地址时就开始转发数据帧。目标设备的地址(MAC地址)在数据帧中占用6个字节，即只需要接收到前 6个字节就可以开始转发数据帧。当交换机接收到一个数据帧时，它会在MAC地址表中查询目标端口，如果找到了该端口(实际上是找到了目标设备的MAC地址对应的端口号)，便将数据帧转发到该端口，否则会将该数据帧泛洪到除发出该数据帧的源端口外的其它所有端口。交换机中有一个MAC地址表，它具有两个主要功能，一是跟踪连接到交换机上的设备，建立设备与交换机之间的对应关系；二是当接收到一个数据帧后，通过MAC地址表可以决定将数据帧转发到哪个端口。对于新接入到网络中的交换机而言，其MAC地址表是空， 应通过学习功能来填充MAC地址表。b)数据转发和过滤。数据帧中包含有源设备的MAC地址和目标设备的MAC地址， 交换机利用已经建立的MAC地址表快速发现目标设备，然后通过对应的端口将数据转发出去。C)交换机应具有消除回路的机制。防止了从某个端口发出的数据经过网络传输又回到源端口或其它端口的问题出现。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种1310nm光纤以太网交换机，其特征是它包括控制集成模块IC1、交换集成模块IC2和至少两个光纤模块IC3，所述的控制集成模块ICl由中央处理器CPU、数据存储器 NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH构成，交换集成模块IC2由数据交换模块Sl、 以太网协议模块S2和环网协议模块S3构成；控制集成模块ICl与网管计算机相连，控制集成模块ICl的中央处理器CPU和数据存储器NVRAM均通过外部总线与交换集成模块IC2中的数据交换模块Sl双向连接，Sl通过至少两路的数据线接各自的光纤模块IC3，各光纤模块IC3的输入输出接口接各自对应的外围光纤终端设备。
2.根据权利要求1所述的1310nm光纤以太网交换机，其特征是所述的控制集成模块 ICl由中央处理器CPU、数据存储器NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH构成，CPU 通过内部总线与数据存储器NVRAM、内部存储器SDRAM和程序存储器FLASH双向连接。
3.根据权利要求1所述的1310nm光纤以太网交换机，其特征是所述的控制集成模块 ICl中的CPU通过串行控制口 RS-232与网管计算机相连。
4.根据权利要求1所述的1310nm光纤以太网交换机，其特征是所述的交换集成模块 IC2由数据交换模块Si、以太网协议模块S2和环网协议模块S3构成，数据交换模块Sl通过内部总线与以太网协议模块S2、环网协议模块S3双向连接。
5.根据权利要求1所述的1310nm光纤以太网交换机，其特征是所述的控制集成模块 ICl的数据线PAO、PA1，控制信号线PBO与交换集成模块IC2的数据线SCK1、SDA1，控制信号线RSTJl对应相连。
专利摘要一种1310nm光纤以太网交换机，它包括控制集成模块IC1、交换集成模块IC2和至少两个光纤模块IC3，所述的控制集成模块IC1与网管计算机相连，控制集成模块IC1的中央处理器CPU和数据存储器NVRAM均通过外部总线与交换集成模块IC2中的数据交换模块S1双向连接，S1通过至少两路的数据线接各自的光纤模块IC3，各光纤模块IC3的输入输出接口接各自对应的外围光纤终端设备。本实用新型的1310nm的工业光纤以太网交换机可提供16路光交换，具有零丢包率传输时延小和传输速率高的优点。
文档编号H04Q11/00GK201957036SQ20112011603
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者胡毓晓 申请人:江苏南极星科技有限公司