[發明專利]千兆以太網交換機及其控制方法以及應用該交換機的網絡系統

無效

• 申請號: 201210164668.0
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN103428116A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張海峰;韓剛明
• 申請（專利權）人: 常州泰勒維克今創電子有限公司
• 主分類號: H04L12/935
• 分類號: H04L12/935
• 代理公司: 上海方本律師事務所 31269
• 代理人: 余全平;吳曉鵬

技術領域

本發明涉及網絡通信設備，尤其是千兆以太網交換機及其控制方法、以及應用該千兆以太網交換機的網絡系統。

背景技術

視頻娛樂系統是應用于列車、地鐵、輕軌等軌道交通領域的一種基于數字視頻服務器、高速以太網絡和寬帶嵌入式機頂盒以及視頻播放軟件等先進技術，并通過對視頻播放的內容進行管理、控制和播放，實現對視頻播放進行完全的、有針對性、高效率的統一管理的系統。以太網交換機是整個視頻娛樂系統的傳輸樞紐，對系統播放的音視頻效果有直接的影響。通常媒體控制器的以太網交換機采用百兆以太網交換機芯片連接數個百兆以太網連接端口，實際網速僅僅在50^-60兆。當系統設有多路視頻頻道時，在播放音視頻過程中經常有馬賽克等不流暢現象。

為解決網速問題，市場已開發多種千兆以太網交換機，采用千兆以太網交換機芯片連接有兩個千兆以太網連接端口及數個百兆以太網連接端口，如此即能實現1000兆的網速。但是，在軌道交通領域，由于應用于高速列車上的以太網交換機需要使用穩定性和可靠性較高的連接端口，目前通常只能使用百兆連接端口，如M12連接端口，因此，帶寬的提升受到限制，繼而影響到播放音視頻的流暢性。另外，一旦其中一個以太網連接端口發生故障，則整個以太網交換機停止工作，嚴重影響生產。

本公司早期致力于研究開發一種百兆容錯以太網，使連接端口發生故障時可自動轉換至其他連接端口，不致影響生產。但由于帶寬仍限于100兆，在播放音視頻過程中仍有不流暢現象，仍不能符合軌道交通應用的要求。

申請號為201010162067.7的中國發明專利申請，公開了一種支持5ms內快速恢復冗余技術，符合軌道交通控制系統要求的管理型千兆工業以太網交換機，其采用新的冗余算法，通過算法選出主從交換機并確定正常鏈路和備份鏈路，通過中斷、輪詢監測的方法來判斷端口的通信狀態，并通過更改端口狀態來實現冗余。但是該冗余技術的恢復時間仍有待提高。

申請號為201010567785.2的中國發明專利申請，公開了一種容錯網絡交換機，包含兩個以上網絡交換單元和一個無單點故障的互聯單元，在正常工作狀態下兩個網絡交換單元都處理網絡數據包，當其中一個網絡交換單元發生故障，則另一網絡交換單元將承擔所有工作以確保工作不間斷。但是會降低交換機的性能。

因此，本領域的技術人員致力于開發具備符合軌道交通應用的既能保證網速又能迅速實現容錯的千兆以太網交換機及其控制方法、以及應用該交換機的網絡系統。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供具備符合軌道交通應用的既能流暢播放音視頻又能持續工作不受單個連接端口故障影響的千兆以太網交換機及其控制方法、以及應用該交換機的網絡系統。

為實現上述目的，本發明提供了千兆以太網交換機，其包括機殼、至少兩個百兆連接端口、和千兆以太網交換機芯片，所述至少兩個百兆連接端口固定在所述機殼上，每個所述百兆連接端口具有至少四路信號線，其特征在于：每兩個所述百兆連接端口組合成具有八路信號線的千兆連接端口，所述千兆連接端口在一側與千兆以太網線路連接，且在另一側與所述千兆以太網交換機芯片連接，從而實現1000M帶寬。

采用上述技術方案，使一臺外表看似百兆以太網交換機，通過將兩個百兆連接端口并聯后形成八路信號線與所述千兆以太網交換機芯片連接，從而實現1000M帶寬。

優選的，本發明所述的連接端口可為M12連接端口或RJ45連接端口。優選使用M12連接端口，因為M12連接端口相對更可靠和穩定，更符合軌道交通領域的要求。但是需說明的是，本發明的創新不在于連接端口的形式，只要能實現數據接入和輸出功能的現有連接端口，且采用了本發明的技術方案達到本發明的技術效果的，均在本發明的保護范圍內。

優選的，所述M12連接端口為四芯連接端口或八芯連接端口。

優選的，本發明的千兆以太網交換機還包括檢測單片機，所述檢測單片機主要由狀態寄存器、中央處理器、信號控制繼電器組成；所述狀態寄存器用于儲存預先設定的狀態值，所述中央處理器用于循環檢測所述千兆連接端口的狀態并將檢測所得值與儲存于所述狀態寄存器內的狀態值相比較；在所述檢測單片機經分析發現所述千兆連接端口發生故障的情況下，所述檢測單片機通過所述中央處理器發出控制信號，并且所述信號控制繼電器用于接收所述中央處理器發出的控制信號，控制所述千兆以太網交換機芯片從正常連通狀態下輸出的八路信號降級切換為四路信號輸出，從而維持100M帶寬。