一种智能旁路器及其工作方法
【专利摘要】本发明提出了一种智能旁路器，包括：数据处理模块，数据处理模块与被保护设备连接；光开关，光开关与数据处理模块连接；看门狗模块，看门狗模块与光开关连接；控制模块，控制模块分别与数据处理模块和看门狗模块连接。本发明提出的智能旁路器及其工作方法可以主动发送检测信号，主动检测被保护设备的工作状态，当节点出现硬件故障、电源故障、软件死锁时快速、自动跳过该节点切换到旁路状态进行通信，形成网络自愈，保障网络可用性，不影响网络的稳定性，并且缩短了切换时间。
【专利说明】一种智能旁路器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光网络系统中的旁路技术，尤其涉及一种智能旁路器及其工作方法。
【背景技术】
[0002]我国宽带建设将以网络能力全面提升为主线，以加快城域网和骨干网的优化、进一步部署大容量的DWDM(密集型光波复用)系统为着力点，逐步进行城域网上联骨干网的扁平化改造，增加骨干网络核心节点的数量，提升宽带网络安全保障能力。而节点一般接入到两个或多个网络中，一旦出现网络故障，将造成极大的冲击和损失。
[0003]智能旁路器是专门针对当前DWDM系统接入节点的保护设备。当节点出现硬件故障、电源故障、软件死锁时，快速、自动跳过该节点切换到旁路状态进行通信，形成网络自愈，保障网络可用性，不影响网络的稳定性，让网络维护更加得心应手。
[0004]目前已有的旁路器一般最多只能检测设备出现故障而达到切换为旁路状态的目的，但是由于现有的旁路器无法对当前主流接入技术提供支持，造成了很大的局限性且无法对自身提供可靠的安全保证，一旦旁路器内部电路出现故障，将直接中断网络而无法保护节点。在切换为旁路状态时，时延又过长，在很大程度上影响网络用户的正常使用。
[0005]因此，现在市面上亟需研发一种新的智能旁路器来克服上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种智能旁路器，以解决现有技术中旁路器无法主动检测被保护设备工作状态、无法对旁路器系统自身提供安全保护以及切换时延过长的问题。
[0007]本发明提出了一种智能旁路器，包括:数据处理模块，数据处理模块与被保护设备连接，用于向被保护设备传输数据；光开关，光开关与数据处理模块连接，用于切换网络直通或旁路状态；看门狗模块，看门狗模块与光开关连接，用于驱动光开关；控制模块，控制模块分别与数据处理模块和看门狗模块连接，用于协调、控制和管理所述数据处理模块和所述看门狗模块。
[0008]本发明提出的智能旁路器中，所述数据处理模块包括:交换芯片、第一 PHY芯片、第二 PHY芯片、第三PHY芯片、第四PHY芯片、第一光模块、第二光模块、第三光模块和第四光模块；
[0009]所述交换芯片分别与所述控制模块、所述第一 PHY芯片、所述第二 PHY芯片、所述第三PHY芯片和所述第四PHY芯片连接，所述第一 PHY芯片、所述第二 PHY芯片、所述第三PHY芯片和所述第四PHY芯片用于将所述交换芯片的XAUI接口(10G以太网连接单元接口)信号转换为1G光信号，进行数据传输；
[0010]所述第一 PHY芯片、所述第二 PHY芯片、所述第三PHY芯片和所述第四PHY芯片的管理接口连接到所述控制模块，由所述控制模块对其进行配置；
[0011]所述第一光模块分别与所述第一 PHY芯片和所述被保护设备连接；所述第二光模块分别与所述第二 PHY芯片和所述被保护设备连接；所述第三光模块分别与所述第三PHY芯片和所述光开关连接；所述第四光模块分别与所述第四PHY芯片和所述光开关连接。所述光模块用于接收与发送1G光信号。
[0012]本发明提出的智能旁路器中，进一步包括:第五PHY芯片，所述第五PHY芯片与所述控制模块连接，用于将所述控制模块的RGMII(吉比特介质独立接口)信号转换为网口信号，可用网口进行管理；RJ45接口，所述RJ45接口与所述第五PHY芯片连接，用于连接其他设备。
[0013]本发明提出的智能旁路器中，进一步包括:第六PHY芯片，所述第六PHY芯片分别与所述数据处理模块和所述控制模块连接。
[0014]本发明提出的智能旁路器中，进一步包括:RS232接口，所述RS232接口与所述控制模块连接，用于连接电脑，对所述控制模块进行管理。
[0015]本发明提出的智能旁路器中，进一步包括:闪存模块，所述闪存模块与所述控制模块连接。
[0016]本发明提出的智能旁路器中，进一步包括=SDRAM模块，所述SDRAM模块与所述控制模块连接。
[0017]本发明还提出了一种智能旁路器的工作方法，包括以下步骤:
[0018]步骤一:控制模块实时检测被保护设备、数据传输模块和看门狗模块的工作状态；
[0019]步骤二:若所述控制模块检测到数据传输模块或所述被保护设备发生故障，则所述控制模块向看门狗模块发送特殊信号；否则，所述控制模块向所述看门狗模块发送普通信号;
[0020]步骤三:所述看门狗模块收到特殊信号或超时未收到普通信号，则所述看门狗模块驱动光开关，将链路切换为旁路状态；
[0021]步骤四:若所述看门狗模块收到普通信号，则所述看门狗模块驱动所述光开关，将链路切换为直通状态。
[0022]本发明提出的智能旁路器的工作方法中，所述数据传输模块或所述被保护设备发生的故障包括:硬件故障、电源故障、软件死锁和智能旁路器内部模块的电路故障。
[0023]本发明提出的智能旁路器中，由所述控制模块发出心跳包，经过所述交换芯片，跟随数据流传输给所述被保护设备，当所述被保护设备工作正常时，心跳包通过所述交换芯片返回到所述控制模块，此时网络链路工作正常；当所述被保护设备工作异常时，所述控制模块一定时间内未接收到心跳包或者收到的心跳包异常，所述控制模块会自动切换到旁路模式。
[0024]本发明提出的智能旁路器及其工作方法，可以主动发送检测信号，主动检测被保护设备的工作状态，当节点出现硬件故障、电源故障、软件死锁时，能快速、自动跳过该节点切换到旁路状态进行通信，形成网络自愈，保障网络可用性，不影响网络的稳定性，并且缩短了切换时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明智能旁路器的结构示意图。
[0026]图2为本发明智能旁路器的工作方法的流程示意图。
[0027]图3为本发明实施例中的智能旁路器的正常模式的工作示意图。
[0028]图4为本发明实施例中的智能旁路器的被动模式的工作示意图。
【具体实施方式】
[0029]结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0030]图1中，1-数据处理模块，11-交换芯片，12-第一 PHY芯片，13-第二 PHY芯片，14-第三PHY芯片，15-第四PHY芯片，16-第一光模块，17-第二光模块，18-第三光模块，19-第四光模块，2-被保护设备，3-光开关，4-看门狗模块，5-控制模块，61-第五PHY芯片，62-RJ45接口，7-第六PHY芯片，8-RS232接口，9-闪存模块，10-SDRAM模块。
[0031]如图1所示，本发明提出了一种智能旁路器，包括:数据处理模块1、光开关3、看门狗模块4和控制模块5。
[0032]其中，数据处理模块I与被保护设备2连接。光开关3与数据处理模块I连接。看门狗模块4与光开关3连接。控制模块5分别与数据处理模块I和看门狗模块4连接。
[0033]本发明提出的种智能旁路器中，数据处理模块I包括:交换芯片11、第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13、第三PHY芯片14、第四PHY芯片15、第一光模块16、第二光模块17、第三光模块18和第四光模块19。交换芯片11与控制模块5连接。第一 PHY芯片12、第二PHY芯片13、第三PHY芯片14和第四PHY芯片15依次连接。第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13和第三PHY芯片14分别与交换芯片11连接。第四PHY芯片15分别与交换芯片11和控制模块5连接。第一光模块16分别与第一 PHY芯片12和被保护设备2连接。第二光模块17分别与第二 PHY芯片13和被保护设备2连接。第三光模块18分别与第三PHY芯片14和光开关3连接。第四光模块19分别与第四PHY芯片15和光开关3连接。
[0034]本发明提出的种智能旁路器中，进一步包括:第五PHY芯片61和RJ45接口 62，第五PHY芯片61与控制模块5连接，RJ45接口 62与第五PHY芯片61连接。
[0035]本发明提出的种智能旁路器中，进一步包括:第六PHY芯片7，第六PHY芯片7分别与数据处理模块I和控制模块5连接。
[0036]本发明提出的种智能旁路器中，进一步包括:RS232接口 8，RS232接口 8与控制模块5连接。
[0037]本发明提出的种智能旁路器中，进一步包括:闪存模块9，闪存模块9与控制模块5连接。
[0038]本发明提出的种智能旁路器中，进一步包括=SDRAM模块10，SDRAM模块10与控制模块5连接。
[0039]本发明提出的种智能旁路器中，控制模块5每三毫秒检测一次被保护设备2、数据处理模块I和看门狗模块4的工作状态。
[0040]本发明提出的种智能旁路器中，控制模块5十二毫秒未收到信号会将链路切换到旁路状态。
[0041]如图2所示，本发明还提出了一种智能旁路器的工作方法，包括以下步骤:
[0042]步骤一:控制模块实时检测被保护设备2、数据传输模块I和看门狗模块4的工作状态；
[0043]步骤二:若控制模块5检测到数据处理模块I或被保护设备2发生故障，则控制模块5向看门狗模块4发送特殊信号；否则，控制模块5向看门狗模块4发送普通信号；
[0044]步骤三:看门狗模块4收到特殊信号或超时未收到普通信号，则看门狗模块4驱动光开关3，将链路切换为旁路状态；
[0045]步骤四:若看门狗模块4收到普通信号，则看门狗模块4驱动光开关3，将链路切换为直通状态。
[0046]本发明提出的智能旁路器的工作方法中，数据处理模块I或被保护设备2发生的故障包括:硬件故障、电源故障、软件死锁和智能旁路器内部模块的电路故障。
[0047]实施例
[0048]本实施例以一种基于1G传输的智能旁路器为例进行具体描述本发明。
[0049]图1为本发明实施例智能旁路器的结构图，本实施例中的智能旁路器包括数据处理模块1、光开关3、看门狗模块4和控制模块5。
[0050]其中，数据处理模块I 一端连接光开关3，一端连接控制模块5，一端连接被保护设备2，起到数据传输、业务处理的作用。光开关3接口为LC接头，一端连接主干网络，一端连接第三光模块18与所述第四光模块19。电源由看门狗模块4进行控制，起到切换网络连接状态的作用。控制模块5分别与数据处理模块I和看门狗模块4连接，同时外接一块第五PHY芯片61，起到协调、控制、管理系统内部的各个模块的作用。
[0051]本实施例中,数据处理模块I包含四块光模块(XFP),分别为第一光模块16、第二光模块17、第三光模块18和第四光模块19。
[0052]本实施例中，数据处理模块I包含四块PHY芯片，分别为第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13、第三PHY芯片14、第四PHY芯片15，采用博通的BCM8705。
[0053]本实施例中，数据处理模块I包含一块交换芯片11，采用博通的BCM56334。
[0054]本实施例中，第一光模块16与第二光模块17连接被保护设备2的输入和输出端口，第三光模块18与第四光模块19连接光开关3。第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13连接在第一光模块16、第二光模块17与交换芯片11之间，第三PHY芯片14、第四PHY芯片15连接在第三光模18块、第四光模块19与交换芯片11之间。第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13、第三PHY芯片14、第四PHY芯片15的管理接口 MD1 (管理数据输入输出)连接到控制模块5。
[0055]本实施例中采用的采用博通的BCM8705和博通的BCM56334芯片，均支持1G数据传输，通过两种芯片的配合使用，降低了设备成本。
[0056]本实施例中，控制模块5采用飞思卡尔的MPC8308。控制模块5自身提供了一个RS232接口 8，通过外接第五PHY芯片61又提供一个RJ45接口 62，第五PHY芯片61采用博通的BCM5461，控制模块5还连接有看门狗模块(WDT)4，看门狗模块4还与光开关3相连，控制模块5通过外置看门狗模块4直接驱动光开关3。
[0057]本实施例中，控制模块5通过PCIe接口配置交换芯片11 ;通过MDC/MD10接口对第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13、第三PHY芯片14、第四PHY芯片15进行管理配置，通过对交换芯片11的XAUI接口配置第一 PHY芯片12、第二 PHY芯片13、第三PHY芯片14、第四PHY芯片15的状态寄存器，通过RGMII接口完成对第五PHY芯片61的管理配置，并凭借第五PHY芯片61为系统提供了一个外部的RJ45接口 62 ;通过UART端口进行RS232接口 8的配置；通过对I/O端口的配置管理看门狗模块4。
[0058]本实施例中，控制模块5还连接有闪存模块9和SDRAM模块10，SDRAM模块10与控制模块5连接，起到存储数据的作用。
[0059]本实施例中的智能旁路器的工作原理为:控制模块5预先主动发送检测指令到系统内部各个模块(交换芯片11、看门狗模块4)，通过智能旁路器系统内部设置的返回检测信号的门限值(ms)来进行判断，当返回信号时延低于门限值时，则判断被保护设备2工作正常，无需切换链路，可继续通信，达到主动检测被保护设备2运行情况的目的。
[0060]本发明直通状态:光网络信号经过光开关3入端口(NetO端口 )进入到第四光模块19，进行光电转换后，将电信号转发到第四PHY芯片15，第四PHY芯片15将电信号转发给交换芯片11进行处理，接着，交换芯片11再将信息传递给下层第一 PHY芯片12，第一 PHY芯片12通过出端口将信息传给第一光模块16，经过第一光模块16的电光转换后，将光信号转发到被保护设备2的入端口，在被保护设备2内正常流通处理之后，数据又通过被保护设备2的出端口将数据传回智能旁路器系统，紧接着，经过第二光模块17进行光电转换，并将电信号传递给第二 PHY芯片13的入端口，第二 PHY芯片13再将数据信息传递给交换芯片11，经过交换芯片11内部处理后，将信息转发给第三PHY芯片14，再通过第三PHY芯片14出端口将信息转发给光开关3出端口(Netl端口)，最后将数据转发到光网络中。
[0061]本发明旁路状态:当被保护设备2出现硬件故障、电源故障、软件死锁以及智能旁路器内部电路出现故障时，控制模块5直接发送特殊喂狗信号给看门狗模块(WDT)4，通过看门狗模块4驱动光开关3，直接切换链路到旁路状态，光信号从NetO端口进入后直接冲Netl端口输出，完成旁路切换，降低了切换时延。控制模块5通过外接第五PHY芯片61，提供了一个RJ45管理端口，另外还可以通过配置UART端口提供了一个RS232管理接口，扩展了系统功能，可直接配合其他设备使用。
[0062]本发明智能旁路器电路采用双重电路安全模式设计，包含一条主动旁路和一条被动旁路，主动旁路是指被保护设备2工作异常或者本机交换芯片11工作异常时，控制模块5—定时间内未接收到心跳包或者收到的心跳包异常，光开关3自动切换到旁路状态；被动旁路有两种方式:1.可通过控制芯片5提供的管理端口和配置端口进行配置，使智能旁路器可以工作在不同模式下；2.可通过外部按键进行切换，人为更改光开关3的工作状态，使智能旁路器可以工作在不同模式下。
[0063]在被保护设备2正常模式下，如图3所示，智能旁路器通过NetO端口接收1G光网络传输的数据，信号先在被动旁路中流通，接着再流向主动旁路，再通过镜像端口 MonO将数据传输到设备端口 NicO内部，信号在被保护设备2流通处理之后，被保护设备2的Nicl端口将数据传回给镜像端口 Monl，返回信号再经过主动旁路和被动旁路，最后信号通过Netl端口将信号转发到网路中。
[0064]在被保护设备2被动模式下，如图4所示，即当被保护设备2出现故障或掉电的情况，或者智能旁路器内部的主动旁路出现故障的情况下，则直接启动被动旁路，切换为旁路状态，信号就不必再通过主动旁路和被保护设备2 了，节省了切换时间。
[0065]本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
【权利要求】
1.一种智能旁路器，其特征在于，包括: 数据处理模块(I)，所述数据处理模块(I)与被保护设备(2)连接，用于向所述被保护设备(2)传输数据； 光开关(3)，所述光开关(3)与所述数据处理模块(I)连接，用于切换网络为直通或旁路状态； 看门狗模块(4)，所述看门狗模块(4)与所述光开关(3)连接，用于驱动所述光开关(3)； 控制模块(5)，所述控制模块(5)分别与所述数据处理模块(I)和所述看门狗模块(4)连接，用于协调、控制和管理所述数据处理模块(I)和所述看门狗模块(4)。
2.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，所述数据处理模块(I)包括:交换芯片(11)、第一 PHY芯片(12)、第二 PHY芯片(13)、第三PHY芯片(14)、第四PHY芯片(15)、第一光模块(16)、第二光模块(17)、第三光模块(18)和第四光模块(19)； 所述交换芯片(11)分别与所述控制模块(5)、所述第一PHY芯片(12)、所述第二PHY芯片(13)、所述第三PHY芯片(14)和所述第四PHY芯片(15)连接，所述第一 PHY芯片(12)、所述第二 PHY芯片(13)、所述第三PHY芯片(14)和所述第四PHY芯片(15)用于将所述交换芯片(11)的XAUI接口信号转换为1G光信号，进行数据传输； 所述第一 PHY芯片(12)、所述第二 PHY芯片(13)、所述第三PHY芯片(14)和所述第四PHY芯片(15)的管理接口连接到所述控制模块(5)，由所述控制模块(5)对其进行配置；所述第一光模块(16)分别与所述第一 PHY芯片(12)和所述被保护设备(2)连接； 所述第二光模块(17)分别与所述第二 PHY芯片(13)和所述被保护设备(2)连接； 所述第三光模块(18)分别与所述第三PHY芯片(14)和所述光开关(3)连接； 所述第四光模块(19)分别与所述第四PHY芯片(15)和所述光开关(3)连接。
3.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，进一步包括: 第五PHY芯片(61)，所述第五PHY芯片(61)与所述控制模块(5)连接，用于将所述控制模块(5)的RGMII信号转换为网口信号，可用网口进行管理； RJ45接口(62)，所述RJ45接口(62)与所述第五PHY芯片(61)连接，用于连接电脑，对所述控制模块(5)进行管理。
4.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，进一步包括: 第六PHY芯片(7)，所述第六PHY芯片(7)分别与所述数据处理模块(I)和所述控制模块(5)连接。
5.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，进一步包括: RS232接口(8)，所述RS232接口⑶与所述控制模块(5)连接，作为所述控制模块(5)的串行管理接口。
6.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，进一步包括: 闪存模块(9)，所述闪存模块(9)与所述控制模块(5)连接。
7.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，进一步包括: SDRAM模块(10)，所述SDRAM模块(10)与所述控制模块(5)连接。
8.如权利要求1所述的智能旁路器，其特征在于，所述控制模块(5)发送心跳包，经过所述交换芯片(11)，跟随数据流传输至所述被保护设备(2)中；所述被保护设备(2)工作正常时，心跳包通过所述交换芯片(11)返回到所述控制模块(5);所述控制模块(5) —定时间内未接收到心跳包或者收到的心跳包异常时，所述控制模块(5)控制所述光开关(3)切换到旁路模式。
9.一种如权利要求1所述的智能旁路器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:控制模块(5)实时检测被保护设备(2)、数据传输模块(I)和看门狗模块(4)的工作状态； 步骤二:若所述控制模块(5)检测到所述数据传输模块(I)或所述被保护设备(2)发生故障，则所述控制模块(5)向看门狗模块⑷发送特殊信号；否则，所述控制模块(5)向所述看门狗模块(4)发送普通信号； 步骤三:所述看门狗模块(4)收到所述特殊信号或超时未收到所述普通信号，则所述看门狗模块(4)驱动光开关(3)，将链路切换为旁路状态； 步骤四:若所述看门狗模块(4)收到所述普通信号，则所述看门狗模块(4)驱动所述光开关(3)，将链路切换为直通状态。
10.如权利要求9所述的智能旁路器的工作方法，其特征在于，所述数据传输模块(I)或所述被保护设备(2)发生的故障包括:硬件故障、电源故障、软件死锁和所述智能旁路器内部模块的电路故障。
【文档编号】H04B10/038GK104363046SQ201410648282
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】蔡仲华, 程波, 万仁勇, 肖鸿, 何瑾, 胡伟龙, 李琳, 谢虎 申请人:上海欣诺通信技术有限公司