一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)包括若干臺(tái)交換機(jī)，該若干臺(tái)交換機(jī)通過(guò)若干條鏈路依次串接連接；交換機(jī)系統(tǒng)中的交換機(jī)均設(shè)置有一端口聚合芯片，用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的端口聚合；除首末端交換機(jī)以外的每臺(tái)交換機(jī)均配置有一繼電器導(dǎo)通裝置，該裝置用于當(dāng)該裝置所在的交換機(jī)出現(xiàn)故障無(wú)法正常工作時(shí)直接導(dǎo)通交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口，當(dāng)設(shè)備恢復(fù)工作時(shí)，繼電器單元斷開(kāi)相應(yīng)端口的連接，恢復(fù)相應(yīng)端口的正常工作狀態(tài)；從而既實(shí)現(xiàn)鏈路冗余和設(shè)備冗余，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證了交換機(jī)系統(tǒng)的高效安全運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以太網(wǎng)交換機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)中，普遍采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換機(jī)系統(tǒng)的鏈路冗余和設(shè)備冗余，如申請(qǐng)?zhí)枮?01010162067.7的中國(guó)專利申請(qǐng)中披露的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要通過(guò)算法選出主從交換機(jī)并確定正常鏈路和備份鏈路，通過(guò)中斷、輪詢監(jiān)測(cè)來(lái)判斷端口的通信狀態(tài)，并通過(guò)更改端口狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余。由于環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)只通過(guò)一根網(wǎng)線進(jìn)行通信，最高只能提供1000M網(wǎng)絡(luò)帶寬，如果出現(xiàn)多條鏈路故障將無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余，且其CPU高速時(shí)實(shí)運(yùn)算，自身發(fā)包占用了大量網(wǎng)絡(luò)資源，一旦其CPU掛起，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)鏈路冗余和設(shè)備冗余，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證了交換機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干臺(tái)交換機(jī)，并通過(guò)若干條鏈路級(jí)聯(lián)若干臺(tái)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)鏈路冗余；交換機(jī)系統(tǒng)中的交換機(jī)均設(shè)置有一端口聚合芯片，用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的端口聚合；且除首末端交換機(jī)以外的每臺(tái)交換機(jī)均配置有一繼電器導(dǎo)通裝置，當(dāng)交換機(jī)無(wú)法正常工作時(shí)，利用該交換機(jī)配置的繼電器導(dǎo)通裝置保持經(jīng)過(guò)該交換機(jī)的鏈路的連通。
[0005]進(jìn)一步，所述端口聚合芯片接收其所在交換機(jī)CPU的指令，用于當(dāng)交換機(jī)啟動(dòng)完成后使能其所在交換機(jī)相應(yīng)端口的端口聚合。
[0006]進(jìn)一步，所述繼電器導(dǎo)通裝置串接在交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口之間，所述成對(duì)配置的輸入輸出端口為交換機(jī)正常工作時(shí)成為一條傳輸鏈路的一對(duì)端口。
[0007]進(jìn)一步，所述繼電器導(dǎo)通裝置包括控制單元和繼電器單元；其中，
所述控制單元用于接收其所在交換機(jī)CPU的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述繼電器單元的工作；
所述繼電器單元的觸點(diǎn)串接在交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口之間，并且繼電器單元的觸點(diǎn)與交換機(jī)輸入輸出端口中的接口針一一對(duì)應(yīng)。
[0008]進(jìn)一步，所述繼電器單元包含若干個(gè)只有一個(gè)觸點(diǎn)的繼電器。
[0009]進(jìn)一步，所述控制單元為三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括一個(gè)三極管和一個(gè)繼電器，所述三極管的基極連接交換機(jī)CPU的控制信號(hào)輸出端，集電極連接所述控制單元中繼電器線圈一端，射極接地；所述控制單元中的繼電器觸點(diǎn)的兩端分別連接供電電源和所述繼電器單元中繼電器線圈的供電端。
[0010]進(jìn)一步，所述三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)電路還包括一個(gè)二極管保護(hù)電路，所述二極管保護(hù)電路與所述控制單元中的繼電器線圈反并聯(lián)連接。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述繼電器導(dǎo)通裝置與該裝置所在的交換機(jī)為同一供電電源。
[0012]進(jìn)一步，所述繼電器單元中的繼電器為常閉繼電器。
[0013]本發(fā)明的硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)通過(guò)在交換機(jī)系統(tǒng)中聚合芯片，實(shí)現(xiàn)了鏈路冗余，且可以實(shí)現(xiàn)多條鏈路的故障冗余，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬，為用戶節(jié)省了選擇萬(wàn)兆交換機(jī)的大量費(fèi)用；此外，在該交換機(jī)系統(tǒng)中，除首末端交換機(jī)以外的每臺(tái)交換機(jī)均配置有一繼電器導(dǎo)通裝置實(shí)現(xiàn)了設(shè)備冗余，當(dāng)設(shè)備失效時(shí)相應(yīng)端口直接導(dǎo)通使網(wǎng)絡(luò)跳過(guò)失效的交換機(jī)，解決了因部分交換機(jī)的故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題。
[0014]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的交換機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明通過(guò)硬件方式實(shí)現(xiàn)鏈路冗余和設(shè)備冗余的交換機(jī)系統(tǒng)示意圖；
圖3為本發(fā)明的硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)中交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)中交換機(jī)中繼電器導(dǎo)通裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明。
[0018]如圖2和圖3所示，本發(fā)明的硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)包括若干臺(tái)交換機(jī)，該若干臺(tái)交換機(jī)通過(guò)若干條鏈路依次串接連接；交換機(jī)系統(tǒng)中的交換機(jī)均設(shè)置有一端口聚合芯片，用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的端口聚合；交換機(jī)系統(tǒng)中除首末端交換機(jī)以外的每臺(tái)交換機(jī)均配置有一繼電器導(dǎo)通裝置，該裝置用于當(dāng)該裝置所在的交換機(jī)出現(xiàn)故障無(wú)法正常工作時(shí)直接導(dǎo)通交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口，成對(duì)配置的輸入輸出端口為交換機(jī)正常工作時(shí)成為一條傳輸鏈路的一對(duì)端口 ；當(dāng)設(shè)備恢復(fù)工作時(shí)，繼電器導(dǎo)通裝置斷開(kāi)相應(yīng)端口的連接，恢復(fù)相應(yīng)端口的正常工作狀態(tài)。
[0019]其中，端口聚合芯片接收其所在交換機(jī)CPU的指令，用于當(dāng)交換機(jī)啟動(dòng)完成后使能其所在交換機(jī)相應(yīng)端口的端口聚合；因此本發(fā)明中的交換機(jī)系統(tǒng)CPU無(wú)需高速運(yùn)算，只需要在軟件啟動(dòng)初始化時(shí)通過(guò)端口聚合芯片使能傳輸端口的端口聚合，CPU自身不會(huì)產(chǎn)生大量的自身發(fā)包占用網(wǎng)絡(luò)資源，即便在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中CPU掛起，系統(tǒng)也不會(huì)癱瘓，保證了系統(tǒng)的可靠性及安全性。
[0020]繼電器導(dǎo)通裝置包括控制單元和繼電器單元；繼電器單元串接在其所在交換機(jī)成對(duì)配置的輸入輸出端口之間，且繼電器單元均包含與其所在傳輸端口中的接口針數(shù)數(shù)量相同的觸點(diǎn)，每個(gè)觸點(diǎn)的兩端分別連接交換機(jī)正常工作時(shí)成對(duì)配置的輸入輸出端口中成為一根傳輸線的一對(duì)傳輸線；控制單元用于接收其所在繼電器CPU的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)控制所述繼電器單元的開(kāi)啟與關(guān)閉；優(yōu)選地繼電器單元由若干個(gè)只有一對(duì)觸點(diǎn)的繼電器組成。
[0021]其中，控制單元為三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括一個(gè)三極管和一個(gè)繼電器，所述三極管的基極連接交換機(jī)CPU的控制信號(hào)輸出端，集電極連接所述控制單元中繼電器線圈一端，射極接地；控制單元中的繼電器觸點(diǎn)的兩端分別連接供電電源和繼電器單元中繼電器線圈的供電端；此外，為了防止控制單元中的繼電器斷電瞬間對(duì)控制模塊中的器件造成損壞，在控制單元中繼電器線圈的兩端反并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，構(gòu)成續(xù)流二極管保護(hù)電路。
[0022]優(yōu)選地，繼電器導(dǎo)通裝置與該裝置所在的交換機(jī)為同一供電電源，繼電器單元中的繼電器為常閉繼電器。
[0023]此外，可以根據(jù)需要選擇傳輸鏈路的條數(shù)，以達(dá)到在不使用萬(wàn)兆交換機(jī)的前提下網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用要求，為用戶節(jié)省費(fèi)用。
[0024]如圖4，繼電器導(dǎo)通裝置與該裝置所在的交換機(jī)為同一供電電源；繼電器模塊中的繼電器使用的繼電器為“常閉”繼電器，所以當(dāng)交換機(jī)整機(jī)斷電或繼電器未供電時(shí)，端口處于導(dǎo)通bypass狀態(tài)；交換機(jī)上電啟動(dòng)過(guò)程中由于CPU還未修改10_C0NTR0L的輸出電平，10_C0NTR0L保持默認(rèn)低電平，此時(shí)控制單元中的三極管關(guān)斷，控制單元中的繼電器保持“常開(kāi)”狀態(tài)不向繼電器單元中的繼電器供電，所以當(dāng)交換機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中相應(yīng)端口仍然處于導(dǎo)通的bypass狀態(tài)。
[0025]交換機(jī)啟動(dòng)完成后使能相應(yīng)端口的端口聚合，在使能交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)交換的同時(shí)修改10_C0NTR0L的輸出電平為高電平，此時(shí)控制單元中的三極管導(dǎo)通，控制單元中的繼電器為閉合狀態(tài)，并開(kāi)始向繼電器單元中的繼電器供電，所以交換機(jī)啟動(dòng)完成后相應(yīng)端口處于隔離狀態(tài)，即作為普通的通過(guò)交換芯片收發(fā)數(shù)據(jù)。
[0026]當(dāng)交換機(jī)出現(xiàn)斷電的情況時(shí)，10_C0NTR0L的輸出電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)控制單元中的三極管關(guān)斷，控制單元中的繼電器變?yōu)椤俺ｉ_(kāi)”狀態(tài)不再向繼電器單元中的繼電器供電，繼電器單元中的繼電器恢復(fù)“常閉”狀態(tài)，直接導(dǎo)通相應(yīng)端口，避免了因部分交換機(jī)斷電而中斷整個(gè)交換機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)象發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)了端口聚合式交換機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備冗余。
[0027]在交換機(jī)軟件重啟過(guò)程中，禁用交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)交換的同時(shí)修改10_C0NTR0L的輸出電平為低電平，此時(shí)控制單元中的三極管關(guān)斷，控制單元中的繼電器保持“常開(kāi)”狀態(tài)，不向端口上的繼電器單元供電，所以，當(dāng)交換機(jī)軟件重啟過(guò)程中相應(yīng)的端口處于導(dǎo)通狀態(tài)，直到軟件重啟完成。
[0028]以上是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硬件冗余的以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干臺(tái)交換機(jī)，并通過(guò)若干條鏈路級(jí)聯(lián)該若干臺(tái)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)鏈路冗余；其特征在于， 所述交換機(jī)系統(tǒng)中的交換機(jī)均設(shè)置有一端口聚合芯片，用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的端口聚合； 除首末端交換機(jī)以外的每臺(tái)交換機(jī)均配置有一繼電器導(dǎo)通裝置，當(dāng)交換機(jī)無(wú)法正常工作時(shí)，利用該交換機(jī)配置的繼電器導(dǎo)通裝置保持經(jīng)過(guò)該交換機(jī)的鏈路的連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述端口聚合芯片接收其所在交換機(jī)CPU的指令，用于當(dāng)交換機(jī)啟動(dòng)完成后使能其所在交換機(jī)相應(yīng)端口的端口聚合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器導(dǎo)通裝置串接在交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口之間，所述成對(duì)配置的輸入輸出端口為交換機(jī)正常工作時(shí)成為一條傳輸鏈路的一對(duì)端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器導(dǎo)通裝置包括控制單元和繼電器單元；其中， 所述控制單元用于接收其所在交換機(jī)CPU的控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述繼電器單元的工作； 所述繼電器單元的觸點(diǎn)串接在交換機(jī)上成對(duì)配置的輸入輸出端口之間，并且繼電器單元的觸點(diǎn)與交換機(jī)輸入輸出端口中的接口針一一對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器單元包含若干個(gè)只有一個(gè)觸點(diǎn)的繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括一個(gè)三極管和一個(gè)繼電器，所述三極管的基極連接交換機(jī)CPU的控制信號(hào)輸出端，集電極連接所述控制單元中繼電器線圈一端，射極接地；所述控制單元中的繼電器觸點(diǎn)的兩端分別連接供電電源和所述繼電器單元中繼電器線圈的供電端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)電路還包括一個(gè)二極管保護(hù)電路，所述二極管保護(hù)電路與所述控制單元中的繼電器線圈反并聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器導(dǎo)通裝置與該裝置所在的交換機(jī)為同一供電電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交換機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器單元中的繼電器為常閉繼電器。
【文檔編號(hào)】H04L12/931GK104363188SQ201410621894
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】胡力文, 楊國(guó)文, 葛林峰 申請(qǐng)人:北京卓越信通電子股份有限公司