[實用新型]一種基于FPGA的光纖以太網智能分路器

有效

• 申請號: 201420087357.3
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN203722633U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 賀前華;宋偉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及一種網絡安全技術，特別涉及一種基于FPGA的光纖以太網智能分路器。

背景技術

隨著信息化建設的不斷推進，企業的信息化已經非常普遍，各個企事業單位的活動越來越多的依賴于其關鍵的業務信息系統，這些業務信息系統對整個機構的運營和發展起著至關重要的作用。如果一些關鍵設備一旦發生宕機故障或應用停機，將給企業帶來巨大的經濟損失，并且由于業務的不可用而影響了企業的信譽，致使客戶對企業失去信任，所造成的危害是致命的。同時，目前各個企事業單位在網絡建設時大部分直接使用光纖為傳輸介質建立骨干網，而內部局域網的設備傳輸介質一般為銅線，如何實現局域網設備同光纖主干網相連呢？這就需要在不同端口、不同線形、不同光纖間進行轉換并保證鏈接質量，將雙絞線電信號和光信號進行相互轉換，確保數據包在兩個網絡間順暢傳輸。

目前，現有的網絡設備大部分都采用電接口，如果需要接入光網絡，還需在前級加入光纖收發器實現光信號和電信號的轉換；同時，為了更好的確保關鍵網絡設備通信質量以及通信的可靠性，在通信系統中經常采用備份法，即除了正常傳輸信息的主用工作設備外，還有備用設備，一旦主用設備發生故障或是誤碼率超過一定的門限值，即切換到備用設備，利用備用設備進行通信；我們這里采用一種基于FPGA的光纖以太網智能分路器，解決了上述的問題，低成本地實現了光電信號轉換和關鍵網絡設備的備份處理，并且可以很容易擴展到多機備份。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于FPGA的光纖以太網智能分路器，該光纖以太網智能分路器利用FPGA實現對光電信號之間數據幀的轉換，根據監測信息通過不同的鏈路切換策略實現網絡設備的備份處理，用于完成把電接口設備串入光纖主干網絡和關鍵設備的備份處理。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：一種基于FPGA的光纖以太網智能分路器，其前端部分通過光纖連接光網絡，后端部分通過光纖連接局域網；包括：串口通信模塊、上位機、電源轉換模塊以及依次連接的光信號處理模塊、FPGA模塊和電信號處理模塊；所述電源轉換模塊和串口通信模塊的一端均與FPGA模塊相連接，所述串口通信模塊的另一端和上位機相連接；所述上位機和電信號處理模塊之間連接有相互并聯的主用設備和備用設備，所述上位機是檢測主用設備或備用設備的的心跳信號和控制信號的上位機；所述主用設備和備用設備連接光纖以太網智能分路器的中間部分；把主用設備串入網絡，對各鏈路數據幀的數據包統計和檢測，根據數據統計信息判斷當前系統的工作情況，當判斷出主用設備發生故障或是誤碼率超過一定的門限值時，切換到備用狀態，將主用設備從系統切除，并將備用設備串入網絡，利用備用設備進行通信，系統仍能不間斷地進行工作，從而保證網絡不因單個設備的故障而癱瘓；所述光信號處理模塊具有輸入光信號接口、輸入端SFP光收發器、輸入端串并轉換芯片、光開關、輸出光信號接口、輸出端SFP光收發器和輸出端串并轉換芯片，所述輸入端串并轉換芯片和輸出端串并轉換芯片均與FPGA模塊相連接；所述電信號處理模塊具有相互連接的RJ-45接口、網絡變壓器和千兆以太網PHY收發器，所述千兆以太網PHY收發器與FPGA模塊連接，所述主用設備和備用設備均通過RJ-45接口與電信號處理模塊連接。

所述的FPGA模塊采用現有技術中所使用的Altera公司的Cyclone?III芯片。

所述的千兆以太網PHY收發器采用瑞昱公司的RTL8212芯片，它可以同時實現二路以太網數據通路的收發處理；光信號經過SFP光收發器處理后變成串行差分信號（LVPECL），然后通過串并轉換(SERDES)芯片的處理后變為TBI信號，通過TBI接口連接到FPGA；所述的RJ-45接口具有雙層，串口通信模塊采用的芯片為MAX3232，主要工作是完成RS232電平和TTL電平相互轉換；電源轉換模塊采用DC-DC模塊，將外接的-48V通信標準電壓轉換為控制電路所需的各類工作電壓。

本實用新型具備硬件直通功能，當需要進行設備升級或者維修的情況下，系統先切換到掉電直通工作狀態，然后進行設備升級或者維修，保證主干網絡不中斷。

本實用新型的光纖以太網智能分路器通過串口與上位機通信，從而獲取主用設備和備用設備的心跳信號以及向主用設備和備用設備發出控制信號。

本實用新型相對于現有技術具有如下的優點及效果：