一种可靠单模光口通信方法及装置与流程

本发明属于光纤通信领域，具体涉及一种可靠单模光口通信方法及装置。

背景技术：

随着计算机网络技术的飞跃发展，其在军工领域信息通讯控制系统中得到了广泛的应用，但由于传输距离和现场状况等诸多可能出现的因素影响，计算机与受控设备之间的通信数据经常会发生无法预测的错误，当军工控制通讯系统的网络链路状态发生故障时，如果不能快速检测到并自动采取相应措施克服，将使军工控制通讯系统部分甚至完全失去通信能力，可能造成无法挽回的严重后果，军工控制通讯系统中必须有保护装置做出及时响应来确保链路快速自动恢复。

然而，现有的保护装置旨在修复故障，保证系统的稳定性和可靠性，适用商务型和事务型应用，此类可靠单模光口通信设备在发生硬件故障或断线故障时，通信立即中断且不可恢复，无法满足军工控制通讯系统连续性、实时性、无限性和快速性的要求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可靠单模光口通信方法及装置，其依据预设的时间间隔查询主网卡链路和从网卡链路的工作状态，对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可靠单模光口通信方法，具体步骤为：

s1.依据预设的时间间隔查询主网卡链路和从网卡链路的工作状态，并将查询的工作状态存入网卡状态寄存器；

s2.对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态；

s3.控制模块依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换。

作为本发明的进一步改进，在网卡设备驱动程序中添加用于轮询主网卡和从网卡链路状态寄存器的定时器，以实现依据预设的时间间隔查询主网卡链路和从网卡链路的工作状态。

作为本发明的进一步改进，利用外置的spiflash配置控制模块的输出模式。

作为本发明的进一步改进，主网卡链路包括依次连接的主网卡和主光模块，从网卡链路包括依次连接的从网卡和从光模块。

作为本发明的进一步改进，主网卡与主光模块和从网卡与从光模块分别通过网络变压器连接。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种可靠单模光口通信装置，该装置包括控制模块、主网卡链路、从网卡链路和晶振模块，控制模块分别连接主网卡链路、从网卡链路、晶振模块和外部待通信设备，主网卡链路和从网卡链路分别与外部的交换机设备连接，控制模块包括网卡状态寄存器，网卡状态寄存器用于记录主网卡链路与主网卡链路的工作状态，所述晶振模块用于提供时钟信号给控制模块，

控制模块用于依据预设的时间间隔查询主网卡链路与主网卡链路的工作状态，并将查询的工作状态存入网卡状态寄存器，对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换。

作为本发明的进一步改进，在网卡设备驱动程序中添加用于轮询网卡链路状态寄存器的定时器，以实现依据预设的时间间隔查询主网卡链路和从网卡链路的工作状态。

作为本发明的进一步改进，利用外置的spiflash配置控制模块的输出模式。

作为本发明的进一步改进，主网卡链路包括依次连接的主网卡和主光模块，从网卡链路包括依次连接的从网卡和从光模块。

作为本发明的进一步改进，主网卡与主光模块和从网卡与从光模块分别通过网络变压器连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的一种可靠单模光口通信方法及装置，其依据预设的时间间隔查询主网卡链路和从网卡链路的工作状态，对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换，通过自动设置网卡中断寄存器的链路状态改变位来提前启动链路状态中断，在100ms内可自动恢复通信，实现数据的远距离可靠传输功能。

本发明的一种可靠单模光口通信方法及装置，其通过设置包括依次连接的主网卡和主光模块的网卡链路，网卡与光模块之间利用网络变压器连接，从而将控制模块输出的pcie信号经过网络变压器后再通过光模块转换为光网络信号，光网络信号通过单模光纤进行远距离传输，单模光纤使光信号能够直接发送到后台控制中心，使得传送信号的距离损失小。

附图说明

图1是本发明实施例的一种可靠单模光口通信方法的示意图；

图2是本发明实施例的一种可靠单模光口通信装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1是本发明实施例的一种可靠单模光口通信方法的示意图。如图1所示，该方法的具体步骤为：

s1.依据预设的时间间隔查询主网卡和从网卡的工作状态，并将查询的工作状态存入网卡状态寄存器；

具体地，可以在千兆网卡设备驱动程序中添加用于轮询网卡链路状态寄存器的定时器，该定时器通过查询网卡状态寄存器内容检测网络链路状态，再与网卡的历史链路状态进行对比。

s2.对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态；

具体地，如果对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，可以得出主网络通道是否畅通；正常情况下主网络通道为正常状态，当主网卡链路发生了硬件故障或断线故障时，网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态不同，则可依据比较结果判断出主网卡链路发生了硬件故障或断线故障。

s3.控制模块依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换。

在主链路状态从连通变化到断开时，控制模块设置网卡中断寄存器的链路状态改变位来提前启动从链路并中断主链路状态，经过修改后的双网冗余切换时间小于100ms。

进一步地，可以利用外置的spiflash配置控制模块的输出模式，控制模块输出的信号为pcie信号，经过网络变压器后再通过光模块转换为光网络信号，光网络信号通过单模光纤进行远距离传输，单模光纤使光信号能够直接发送到中心，使得传送信号的距离损失小。

进一步地，将双网卡设置为主从模式，建立一个虚拟网卡设备，设置虚拟网卡的mac地址及ip地址，初始状态默认其中主网卡为工作网卡，从网卡处于热备份状态。实时监测主网卡的工作状态，当主网卡链路发生了硬件故障或断线故障时自动将处于热备份的从网卡启动。

进一步地，主网卡链路包括依次连接的主网卡和主光模块，从网卡链路包括依次连接的从网卡和从光模块；主网卡与主光模块、从网卡与从光模块分别通过网络变压器连接，网络变压器用于实现对来自控制模块信号或光模块信号的电气隔离以及共模抑制；光模块用于实现光模块接收信号的光电转化，即将来自网络变压器的电信号转化为光信号发送至物理层接口，或者将来自物理层接口的光信号转化为电信号发送给网络变压器；

图2是本发明实施例的一种可靠单模光口通信装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括控制模块、主网卡链路、从网卡链路和晶振模块，主网卡链路包括依次连接的主网卡和主光模块，从网卡链路包括依次连接的从网卡和从光模块，控制模块分别连接主光模块、从光模块和晶振模块，主光模块和从光模块分别与外部的交换机设备连接，晶振模块连接控制模块，控制模块通过cpex总线连接待通信设备，控制模块包括网卡状态寄存器，网卡状态寄存器用于记录主网卡链路与主网卡链路的工作状态，晶振模块用于提供时钟信号给控制模块；

控制模块用于依据预设的时间间隔查询主网卡和从网卡的工作状态，并将查询的工作状态存入网卡状态寄存器，对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，依据对比结果控制主网卡和或从网卡的中断寄存器的链路状态改变位，以实现主从网卡链路状态的自动切换。

具体地，可以在千兆网卡设备驱动程序中添加用于轮询网卡链路状态寄存器的定时器，该定时器通过查询网卡状态寄存器内容检测网络链路状态，再与网卡的历史链路状态进行对比。如果对比网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态，可以得出主网络通道是否畅通；正常情况下主网络通道为正常状态，当主网卡链路发生了硬件故障或断线故障时，网卡状态寄存器的当前状态与上一历史状态不同，则可依据比较结果判断出主网卡链路发生了硬件故障或断线故障。

在主链路状态从连通变化到断开时，控制模块设置网卡中断寄存器的链路状态改变位来提前启动从链路并中断主链路状态，经过修改后的双网冗余切换时间小于100ms。

进一步地，可以利用外置的spiflash配置控制模块的输出模式，控制模块输出的信号为pcie信号，经过网络变压器后再通过光模块转换为光网络信号，光网络信号通过单模光纤进行远距离传输，单模光纤使光信号能够直接发送到中心，使得传送信号的距离损失小。

进一步地，将双网卡设置为主从模式，建立一个虚拟网卡设备，设置虚拟网卡的mac地址及ip地址，初始状态默认其中主网卡为工作网卡，从网卡处于热备份状态。实时监测主网卡的工作状态，当主网卡链路发生了硬件故障或断线故障时自动将处于热备份的从网卡启动。

作为一个优选的方案，主网卡与主光模块、从网卡与从光模块分别通过网络变压器连接，网络变压器用于实现对来自控制模块信号或光模块信号的电气隔离以及共模抑制；

光模块用于实现光模块接收信号的光电转化，即将来自网络变压器的电信号转化为光信号发送至物理层接口，或者将来自物理层接口的光信号转化为电信号发送给网络变压器；

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。