专利名称：一种冗余式交换机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种冗余式交换机。
背景技术：
现在主要使用的交换机一般都没有冗余功能，作为航天等重要领域产品的数据链路冗余可靠是一个重要指标，当故障导致某条链路、某个交换板停止工作后，需保证还有备用链路、备用交换板可用。市面上提供的机架式、分布式等交换机具有冗余功能，但是结构较复杂，功耗大，由于主交换卡、业务卡等分离，因此板卡较多，一般都不适合携带，不能满足特种领域的车载、人运等便携要求；而具有堆叠功能的交换机虽然可以组成具有冗余功能的交换机，但是需要专门的堆叠卡支持，并且需要多台交换机堆叠，因此如果在特种复杂环境下，其使用稳定性、可靠性上均会受到影响。为了保证数据链路冗余可靠，同时具有便携等特点，并在各种复杂环境下能够正确、可靠运行，因此有必要研制一种加固冗余式交换机交换机。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冗余式交换机，采用该冗余式交换机，数据传输可靠性高，抗干扰强。实用新型的技术解决方案如下:一种冗余式交换机，包括机箱、电源和交换板卡，电源和交换板卡均设置在机箱内，电源为冗余电源，包括第一电源和第二电源；交换板卡为2块，即第一交换板卡和第二交换板卡；任一交换板卡包括冗余处理模块、PHY模块和MAC交换模块；MAC交换模块上设有用于接入以太网的通信接口 ；PHY模块与MAC交换模块连接；MAC交换模块中集成有CPU和堆叠口 ；第一交换板卡和第二交换板卡通过所述的堆叠口互联构成冗余备份链路。第一交换板卡和第二交换板卡叠置于机箱内部，电源设置在机箱内的后端。有益效果:本实用新型的冗余式交换机，使用了加固技术，可以应对特种、航天等领域的复杂环境要求；使用了冗余技术，可以提供互为备用的电源、数据链路、交换板卡，数据传输可靠性高；同时轻量化设计，方便携带。本加固冗余式交换机具有如下优势:I)具有电源冗余、交换板卡冗余、数据链路冗余，可靠性高；2)方便携带，可在航天、特种等领域较复杂环境下使用，抗干扰、抗震动、抗冲击能力强。
图1为冗余式交换机的总体结构框图；[0015]图2为冗余式交换机的内部结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明:[0017]实施例1:如图1-2，一种冗余式交换机，包括机箱、电源和交换板卡，电源和交换板卡均设置在机箱内，电源为冗余电源，包括第一电源和第二电源；交换板卡为2块，即第一交换板卡和第二交换板卡；任一交换板卡包括冗余处理模块、PHY模块和MAC交换模块；MAC交换模块上设有用于接入以太网的通信接口 ；PHY模块与MAC交换模块连接；MAC交换模块中集成有CPU和堆叠口 ；第一交换板卡和第二交换板卡通过所述的堆叠口互联构成冗余备份链路。第一交换板卡和第二交换板卡叠置于机箱内部，电源设置在机箱内的后端。单套交换板卡的硬件组成由电源冗余处理模块、集成处理器的MAC交换模块、物理层以太网PHY接口模块等组成。集成处理器的MAC交换模块是由集成了处理器的MAC交换芯片组成，其中集成的处理器是整个系统软件的运行中心，主要实现系统配置、系统管理、资源调用、操作维护等功能；集成的MAC主要包括以太网MAC层交换和以太网物理接口部分，内嵌有高速交换逻辑单元，实现快速以太网或千兆位以太网交换接口之间的数据交换，以实现线速转发功能，并提供通讯总线，实现智能控制功能。物理层以太网PHY接口模块主要完成数据的编/解码、串-并转换、信号驱动等工作，支持速度自协商功能。冗余电源输出两组12VDC电压，同时为第一交换板卡和第二交换板卡供电，当一组电源出现故障时，能够通过冗余处理模块快速地换到第二组电源。冗余电源由两块电源组成，通过冗余处理模块使得两者互为备份；冗余交换板卡由两块交换板卡组成，每块交换板卡由集成处理器的交换芯片和PHY芯片PHY即物理层构成，两块交换板卡通过交换芯片集成的堆叠口连接，构成冗余备份链路；冗余软件系统是建立在板卡驱动之上，用来控制管理冗余交换板的协议及应用软件。冗余处理模块为现有成熟技术。两块交换板卡通过MAC交换模块提供的堆叠接口进行互联，由于堆叠口支持多条链路，因此当其中一条链路出现故障，另外链路仍可进行数据传输。同时两块交换板卡通过堆叠口互联后，可通过堆叠口实现链路冗余算法，使得两块交换板对外就像一台交换机在运行，此时与双网卡的终端连接后，即便有一块交换板卡故障，该终端仍然可以通过另一块交换板卡与外部进行数据通信。MAC芯片、百兆/千兆物理层芯片都采用Broadcom公司相关芯片；MAC和PHY芯片之间通过相关接口进行连接，并对这些芯片进行配置。直流电源经变换处理后输出两路直流电压到冗余处理电路中，经过冗余控制处理后输出单路的直流电压分别送到两块交换板卡上，从而给整个系统供电。PCB布局遵循关联紧密的模块尽量靠在一起、高速信号线尽量减少布线长度等基本原则，另外也充分考虑到热设计、工艺性、测试性、便于加固等综合因素。软件设计方案冗余特性:采用备份链路方式实现冗余特性。双网卡终端与加固冗余式交换机交换机的接口跨板相连，实现链路选路算法。数据报文在转发时根据选路算法选择链路通信，当一条通信链路出现故障时，冗余链路算法重新选择正常链路进行通信。软件架构特性:采用分层设计，同时考虑可移植性，提供硬件抽象层和软件抽象层。MAC和PHY芯片使用对应的驱动软件包驱动；硬件抽象层对协议或应用层提供统一驱动接口，对底层驱动进行一次封装，这样协议或应用程序与底层驱动、硬件平台无关；软件抽象层对协议或应用层提供统一操作系统接口，对OS操作系统进行一次封装，这样协议或应用程序与OS操作系统无关。软件系统可移植性强，可适用于多种硬件平台和操作系统。对MAC和PHY芯片采用Broadcom公司的SDK驱动包；操作系统采用VxWorks，以便保证实时性和利用已有的资源；对网络协议及应用开发包自主开发，其中包括链路冗余算法，同时修改该开发包中的软件抽象层以适配VxWorks,修改硬件抽象层以适配BroadcomSDK。结构设计方案从整机结构、内部布局以及电路板走线等方面综合考虑散热性、按震动性、抗冲击性等因素，且具备符合国军标相关要求的电磁兼容特性。散热设计:本交换机采用的是全密封式的结构设计方案，顶部开盖板以便安装维修，主要散热方式是传导散热。为增强整机自然冷却能力，改善了设备内部电子元件向机壳的传热能力，提高了机壳向外界的传热能力，尽量降低传热路径各个环节的热阻，形成一条低热阻热流通路。抗震设计:使用成熟通用的铝合金整体焊接机箱，局部加强，上表面分型出盖板，提供安装窗口，除连接器等必须开通孔的地方，其余元气件的安装均采用盲孔方式，一方面降低因开孔对机箱刚度和强度的影响，另一方便也可以减少孔洞对电磁兼容性能的影响。交换板通过合理间距的螺钉固定在安装板上和机壳底板上，交换板板安装板与支架均为金属板材，采用这种设计后，主板的受力分散化，固有频率增加，可提高电路板抗冲击、振动的能力。为了保证连接的可靠性，对线缆的固定做了针对性的设计，成熟规范的走线工艺保证了线缆没有残余应力，而良好的固定设计保证了线缆在振动、冲击的环境里不会受到应力，灌封焊点硅胶也可以在一定程度上避免焊接位置受到化学应力的破坏。
权利要求1.一种冗余式交换机，包括机箱、电源和交换板卡，电源和交换板卡均设置在机箱内，其特征在于，电源为冗余电源，包括第一电源和第二电源；交换板卡为2块，即第一交换板卡和第二交换板卡； 任一交换板卡包括冗余处理模块、PHY模块和MAC交换模块;MAC交换模块上设有用于接入以太网的通信接口 ；PHY模块与MAC交换模块连接；MAC交换模块中集成有CPU和堆叠口 ；第一交换板卡和第二交换板卡通过所述的堆叠口互联构成冗余备份链路。
2.根据权利要求1所述的冗余式交换机，其特征在于，第一交换板卡和第二交换板卡叠置于机箱内部，电源设置在机箱内的后端。
专利摘要本实用新型公开了一种冗余式交换机，包括机箱、电源和交换板卡，电源和交换板卡均设置在机箱内，电源为冗余电源，包括第一电源和第二电源；交换板卡为2块，即第一交换板卡和第二交换板卡；任一交换板卡包括冗余处理模块、PHY模块和MAC交换模块；MAC交换模块上设有用于接入以太网的通信接口；PHY模块与MAC交换模块连接；MAC交换模块中集成有CPU和堆叠口；第一交换板卡和第二交换板卡通过所述的堆叠口互联构成冗余备份链路。采用该冗余式交换机，数据传输可靠性高，抗干扰强。
文档编号H04L12/939GK203071960SQ20132005469
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者刘智臣, 薛利民, 李小刚 申请人:长城信息产业股份有限公司, 长沙湘计海盾科技有限公司