以太网交换机及其远距离传输方法与流程

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种以太网交换机及其远距离传输方法。

背景技术：

随着计算机及其互联技术的迅速发展，以太网成为了迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络。而以太网的核心部件就是以太网交换机。

以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。

目前，在网络设备现场应用中，在设备与交换机之间布线距离超过100m、或者是质量差的非标网线接入场合，用户会遇到网络无法接入或数据丢包问题。现有解决方案通常采用专用远距离网络交换芯片。

采用专用远距离网络交换芯片，需要对现有布线网络及前端网络设备进行更改，增加了成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种以太网交换机及其远距离传输方法，能够以较低的成本改善用户在设备与交换机之间布线距离超过100m、或者是质量差的非标网线接入场合时遇到的网络无法接入或数据丢包问题。

第一方面，本发明实施例提供一种以太网交换机，包括网络交换模块、MCU模块和拨码模块；所述MCU模块与所述网络交换模块相连，所述拨码模块与所述MCU模块相连；其中，

所述拨码模块，用于为用户设备提供常规模式和远距离模式两种配置输入；

所述MCU模块，用于实时监测所述拨码模块的配置输入状态，当监测到所述拨码模块为常规模式的配置输入状态时将所述网络交换模块的网络端口配置为自协商模式，当监测到所述拨码模块为远距离模式的配置输入状态时将所述网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加所述网络交换模块的网络信号输出电压幅度；

所述网络交换模块，用于根据所述MCU模块在所述拨码模块为远距离模式时的配置，将所述网络交换模块与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，以进行远距离数据传输。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述网络交换模块包括网络端口速率控制寄存器，所述MCU模块，用于当监测到所述拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，将所述网络交换模块的网络端口速率控制寄存器设置为10Mbps全双工模式。

结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述网络交换模块包括网络端口物理输出信号控制寄存器，所述MCU模块，用于当监测到所述拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，配置所述网络交换模块的网络端口物理输出信号控制寄存器，将所述网络交换模块的网络端口物理输出信号的波形输出上升沿和下降沿的斜率调整到预设阈值以及将所述物理输出信号的波形输出幅度提高至预设电压值。

结合第一方面的第二种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，所述以太网交换机还包括电源模块、显示模块、时钟模块、复位模块、变压器模块和网络接口模块；所述电源模块、显示模块、时钟模块、复位模块和变压器模块分别与所述网络交换模块相连，所述网络接口模块与所述变压器模块相连；其中，

所述电源模块，用于为所述网络交换模块供电，将外部输入电源转化为内部可工作电源；

所述显示模块，用于为所述网络交换模块提供工作状态指示；

所述时钟模块，用于为所述网络交换模块提供系统工作时钟；

所述复位模块，用于为所述网络交换模块提供系统复位信号；

所述变压器模块，用于为所述网络交换模块提供以太网物理链路层信号隔离功能；

所述网络接口模块，用于为所述网络交换模块提供网络设备接入接口。

结合第一方面的第三种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，所述显示模块为LED显示面板，所述网络接口模块为RJ45接口。

第二方面，本发明实施例提供一种以太网交换机的远距离传输方法，所述以太网交换机包括网络交换模块、MCU模块和拨码模块，所述方法包括：

当所述以太网交换机上电后，所述MCU模块实时监测所述拨码模块的配置输入状态；

当监测到所述拨码模块为常规模式的配置输入状态时，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为自协商模式；

当监测到所述拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加所述网络交换模块的网络信号输出电压幅度，所述网络交换模块根据所述MCU模块的配置，将所述网络交换模块与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，以进行远距离数据传输。

结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，所述网络交换模块包括网络端口速率控制寄存器，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式包括：所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口速率控制寄存器设置为10Mbps全双工模式。

结合第二方面的第一种实施方式，在第二方面的第二种实施方式中，所述网络交换模块包括网络端口物理输出信号控制寄存器，所述MCU模块控制增加所述网络交换模块的网络信号输出电压幅度包括：所述MCU模块配置所述网络交换模块的网络端口物理输出信号控制寄存器，将所述网络交换模块的网络端口物理输出信号的波形输出上升沿和下降沿的斜率调整到预设阈值以及将所述物理输出信号的波形输出幅度提高至预设电压值。

结合第二方面的第二种实施方式，在第二方面的第三种实施方式中，所述以太网交换机还包括电源模块、显示模块、时钟模块、复位模块、变压器模块和网络接口模块；所述方法还包括：

所述电源模块为所述网络交换模块供电，将外部输入电源转化为内部可工作电源；

所述显示模块为所述网络交换模块提供工作状态指示；

所述时钟模块为所述网络交换模块提供系统工作时钟；

所述复位模块为所述网络交换模块提供系统复位信号；

所述变压器模块为所述网络交换模块提供以太网物理链路层信号隔离功能；

所述网络接口模块为所述网络交换模块提供网络设备接入接口。

结合第二方面的第三种实施方式，在第二方面的第四种实施方式中，所述显示模块为LED显示面板，所述网络接口模块为RJ45接口。

本发明提供的以太网交换机及其远距离传输方法，当MCU模块监测到拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，将网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加网络交换模块的网络信号输出电压幅度，网络交换模块根据MCU模块的配置，将网络交换模块与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，进行远距离数据传输。与现有技术相比，本发明采用网络10Mbps和网络信号输出电压幅度增加技术实现远距离的以太网数据传输，不需要专用远距离网络芯片即可延长以太网数据的传输距离，对于现有布线网络及前端网络设备，用户无需做任何更改，即可增加网络接入的距离，最大限度保护用户原有投资，在网络工程施工中，可新加本交换机或直接替换旧有常规以太网交换机，从而能够以较低的成本改善用户在设备与交换机之间布线距离超过100m、或者是质量差的非标网线接入场合时遇到的网络无法接入或数据丢包问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的以太网交换机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的以太网交换机的远距离传输方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种以太网交换机，如图1所示，所述以太网交换机包括网络交换模块11、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)模块12和拨码模块13；所述MCU模块12与所述网络交换模块11相连，所述拨码模块13与所述MCU模块12相连；其中，

所述拨码模块13，用于为用户设备提供常规模式和远距离模式两种配置输入；

所述MCU模块12为所述以太网交换机提供逻辑控制功能，包括拨码输入检测、远距离模式配置功能，所述MCU模块12，用于实时监测所述拨码模块13的状态，当监测到所述拨码模块13为常规模式的配置输入状态时将所述网络交换模块11的网络端口配置为自协商模式，当监测到所述拨码模块13为远距离模式的配置输入状态时将所述网络交换模块11的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加所述网络交换模块11的网络信号输出电压幅度；

所述网络交换模块11为所述以太网交换机的核心组成部分，主要由网络交换芯片组成，提供以太网网络数据交换功能，负责远距离接入网络设备，将数据上传，所述网络交换模块11，用于根据所述MCU模块12在所述拨码模块13为远距离模式时的配置，将所述网络交换模块11与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，进行远距离数据传输。

本发明实施例提供的以太网交换机，当MCU模块监测到拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，将网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加网络交换模块的网络信号输出电压幅度，网络交换模块根据MCU模块的配置，将网络交换模块与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，进行远距离数据传输。与现有技术相比，本发明采用网络10Mbps和网络信号输出电压幅度增加技术实现远距离的以太网数据传输，不需要专用远距离网络芯片即可延长以太网数据的传输距离，对于现有布线网络及前端网络设备，用户无需做任何更改，即可增加网络接入的距离，最大限度保护用户原有投资，在网络工程施工中，可新加本交换机或直接替换旧有常规以太网交换机，从而能够以较低的成本改善用户在设备与交换机之间布线距离超过100m、或者是质量差的非标网线接入场合时遇到的网络无法接入或数据丢包问题。

具体地，所述网络交换模块11包括网络端口速率控制寄存器，所述MCU模块12，用于当监测到所述拨码模块13为远距离模式的配置输入状态时，将所述网络交换模块的网络端口速率控制寄存器设置为10Mbps全双工模式。

具体地，所述网络交换模块11包括网络端口物理输出信号控制寄存器，所述MCU模块12，用于当监测到所述拨码模块13为远距离模式的配置输入状态时，配置所述网络交换模块的网络端口物理输出信号控制寄存器，将所述网络交换模块的网络端口物理输出信号的波形输出上升沿和下降沿的斜率调整到预设阈值以及将物理输出信号的波形输出幅度提高至预设电压值。例如，由1.8V提高到2.2V，具体如何调整物理输出信号的波形的上升沿和下降沿的斜率，和如何提高波形输出幅度可通过现有的方法实现，例如该物理输出信号可以为脉冲信号，可通过PWM(Pulse Width Modulation)，脉冲宽度调制技术对脉冲信号进行调制，可调整脉冲信号的宽度和占空比等，进而实现对信号波形输出幅度的调整，或者物理输出信号为一正弦波信号或者三角波或者脉冲信号也可通过相关的调整电路对波形的上升沿和下降沿的斜率进行调整。

具体地，所述网络交换模块11将所述网络交换模块11与用户设备之间的网络链路协商到10Mbps全双工模式，远距离稳定传输数据，协商过程为：本交换机的网络端口为自协商模式，数据传输速率为10Mbps，用户设备为自协商10Mbps模式、自协商10/100Mbps或10/100/1000Mbps模式，所述网络交换模块11与用户设备之间交互后的链路协商结果为：10Mbps全双工模式。

进一步地，如图1所示，所述以太网交换机还包括电源模块14、显示模块15、时钟模块16、复位模块17、变压器模块18和网络接口模块19；所述电源模块14、显示模块15、时钟模块16、复位模块17和变压器模块18分别与所述网络交换模块11相连，所述网络接口模块19与所述变压器模块18相连；其中，

所述电源模块14，用于为所述网络交换模块11供电，将外部输入电源转化为内部可工作电源，保证设备的可靠运行；

所述显示模块15，用于为所述网络交换模块11提供工作状态指示，可提供电源指示、网络工作状态指示功能，方便客户了解设备工作状态；

所述时钟模块16，用于为所述网络交换模块11提供系统工作时钟，25MHz无源晶体输入；

所述复位模块17，用于为所述网络交换模块11提供系统复位信号，上电低有效；

所述变压器模块18，用于为所述网络交换模块11提供以太网物理链路层信号隔离功能；

所述网络接口模块19，用于为所述网络交换模块11提供网络设备接入接口。

可选地，所述显示模块15可以为LED显示面板，但不仅限于此；所述网络接口模块19可以为RJ45接口，但不仅限于此。

本发明实施例还提供一种以太网交换机的远距离传输方法，所述以太网交换机包括网络交换模块、MCU模块和拨码模块，所述MCU模块与所述网络交换模块相连，所述拨码模块与所述MCU模块相连；如图2所示，所述方法包括：

S11、当所述以太网交换机上电启动后，所述MCU模块实时监测所述拨码模块的配置输入状态；

S12、当监测到所述拨码模块为常规模式的配置输入状态时，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为自协商模式，并返回步骤S11；

S13、当监测到所述拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加所述网络交换模块的网络信号输出电压幅度；

S14、所述网络交换模块根据所述MCU模块的配置，将所述网络交换模块与用户设备之间的网络链路协商到10Mbps全双工模式，进行远距离数据传输，并返回步骤S11。

本发明提供的以太网交换机的远距离传输方法，当MCU模块监测到拨码模块为远距离模式的配置输入状态时，将网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式以及控制增加网络交换模块的网络信号输出电压幅度，网络交换模块根据MCU模块的配置，将网络交换模块与用户设备之间的网络链路带宽协商到10Mbps全双工模式，进行远距离数据传输。与现有技术相比，本发明采用网络10Mbps和网络信号输出电压幅度增加技术实现远距离的以太网数据传输，不需要专用远距离网络芯片即可延长以太网数据的传输距离，对于现有布线网络及前端网络设备，用户无需做任何更改，即可增加网络接入的距离，最大限度保护用户原有投资，在网络工程施工中，可新加本交换机或直接替换旧有常规以太网交换机，从而能够以较低的成本改善用户在设备与交换机之间布线距离超过100m、或者是质量差的非标网线接入场合时遇到的网络无法接入或数据丢包问题。

具体地，所述网络交换模块包括网络端口速率控制寄存器，所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为自协商10Mbps全双工模式包括：所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口速率控制寄存器设置为10Mbps全双工模式。

具体地，所述网络交换模块包括网络端口物理输出信号控制寄存器，所述MCU模块控制增加所述网络交换模块的网络信号输出电压幅度包括：所述MCU模块配置所述网络交换模块的网络端口物理输出信号控制寄存器，将所述网络交换模块的网络端口物理输出信号的波形输出上升沿和下降沿的斜率调整到预设阈值以及将物理输出信号的波形输出幅度所述网络交换模块的网络；例如，可以由1.8V提高到2.2V。

具体地，当所述MCU模块将所述网络交换模块的网络端口配置为10Mbps全双工模式之后，所述网络交换模块将所述网络交换模块与用户设备之间的网络链路协商到10Mbps全双工模式，远距离稳定传输数据，协商过程为：本交换机的网络端口为自协商模式，数据传输速率为10Mbps，用户设备为自协商10Mbps模式、自协商10/100Mbps或10/100/1000Mbps模式，所述网络交换模块与用户设备之间交互后的链路协商结果为：10Mbps全双工模式。

进一步地，所述以太网交换机还包括电源模块、显示模块、时钟模块、复位模块、变压器模块和网络接口模块；所述电源模块、显示模块、时钟模块、复位模块和变压器模块分别与所述网络交换模块相连，所述网络接口模块与所述变压器模块相连；所述方法还包括：

所述电源模块为所述网络交换模块供电，将外部输入电源转化为内部可工作电源；

所述显示模块为所述网络交换模块提供工作状态指示；

所述时钟模块为所述网络交换模块提供系统工作时钟；

所述复位模块为所述网络交换模块提供系统复位信号；

所述变压器模块为所述网络交换模块提供以太网物理链路层信号隔离功能；

所述网络接口模块为所述网络交换模块提供网络设备接入接口。

可选地，所述显示模块为LED显示面板，所述网络接口模块为RJ45接口。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。