專利名稱：650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡設備，尤其是一種光網(wǎng)絡的用戶終端設備，也就是通常俗稱的“最后一公里”用戶終端設備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有主干線上的石英光纖網(wǎng)絡信息在接入用戶終端時必須經(jīng)光/電、電/光變換，這種換轉(zhuǎn)過程不但影響傳輸速度，而且導致信號衰減、信息失真，易受外界干擾，還易出現(xiàn)信息被盜。
為了改變現(xiàn)有信息傳輸上的上述缺陷，一種全光網(wǎng)絡正在研究中，全光網(wǎng)絡以其良好的透明性、波長路由特性、兼容性和可擴展性，成為下一代高速(超高速)寬帶網(wǎng)絡的首選。將現(xiàn)有的1550nm、1310nm、850nm石英光纖信號分別轉(zhuǎn)換成650nm塑料光纖信號后，必須進行以太網(wǎng)幀的交換連接傳輸，然后才能進入用戶終端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是設計一種能將現(xiàn)有的1550nm、1310nm、850nm石英光纖信號分別轉(zhuǎn)換成650nm塑料光纖信號的650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機。
本發(fā)明包括兩塊以交換芯片KS8999為核心的主控板，兩塊主控板通過介質(zhì)獨立接口MII并聯(lián)構(gòu)成一個16路的交換系統(tǒng)；每塊芯片KS8999上集成有八個物理層收發(fā)器，每塊芯片KS8999分別具有以下控制和服務功能塊流量控制、VLAN、優(yōu)先權(quán)處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權(quán)管理、緩存區(qū)管理、8個接入控制器、8個物理層收發(fā)器、E2PROM/處理器接口、LED工作狀態(tài)顯示、MII/SNI專用外部接口、MAC接口。
交換機是組成網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心設備。本發(fā)明是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產(chǎn)品。
本發(fā)明是按每一個數(shù)據(jù)幀中的MAC地址相對簡單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。具有16個支持動態(tài)虛擬網(wǎng)的端口，可以借助智能管理軟件自動確定它們的從屬。端口是通過借助網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類型來確定虛擬網(wǎng)的從屬。當一網(wǎng)絡節(jié)點剛連接入網(wǎng)時，交換機端口還未分配，于是交換機通過讀取網(wǎng)絡節(jié)點的MAC地址動態(tài)地將該端口劃入某個虛擬網(wǎng)。這樣一旦網(wǎng)管人員配置好后，用戶的計算機可以靈活地改變交換機端口，而不會改變該用戶的虛擬網(wǎng)的從屬性，而且如果網(wǎng)絡中出現(xiàn)未定義的MAC地址，則可以向網(wǎng)管人員報告。
其工作原理如下本發(fā)明組成的局域網(wǎng)位于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層，處理的信息形式是位于第二層的數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明的工作過程主要包括地址學習、過濾和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、消除回路等階段。
(1)MAC地址表的學習本發(fā)明在工作中會了解到與每個端口相連接設備的MAC地址，并建立MAC地址與對應端口的映射關(guān)系，然后將其保存在交換機的MAC地址表中。在每個端口都連接有設備的情況下，在焦急的MAC地址表中會有16個映射關(guān)系。
本發(fā)明采用的是直通轉(zhuǎn)發(fā)方式，允許交換機在檢查到數(shù)據(jù)幀中的目標地址時就開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。目標設備的地址(MAC地址)在數(shù)據(jù)幀中占用6個字節(jié)，即只需要接收到前6個字節(jié)就可以開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，因而在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之前并不做錯誤校驗，而是在目的設備進行校驗，如果收到的是錯誤的幀，則會丟棄該幀，并要求重傳。
當交換機接收到一個數(shù)據(jù)幀時，它會在MAC地址表中查詢目標端口，如果找到了該端口(實際上是找到了目標設備的MAC地址對應的端口號)，便將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到該端口，否則會將該數(shù)據(jù)幀泛洪到除發(fā)出該數(shù)據(jù)幀的源端口外的其它所有端口。
本發(fā)明中有一個MAC地址表，它具有兩個主要功能，一是跟蹤連接到交換機上的設備，建立設備與交換機之間的對應關(guān)系；二是當接收到一個數(shù)據(jù)幀后，通過MAC地址表可以決定將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。對于新接入到網(wǎng)絡中的交換機而言，其MAC地址表是空，應通過學習功能來填充MAC地址表。
當保證每個端口連接的設備都至少發(fā)送了一次數(shù)據(jù)幀，MAC地址表即完全建立起來了。
(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和過濾
數(shù)據(jù)幀中包含有源設備的MAC地址和目標設備的MAC地址，交換機利用已經(jīng)建立的MAC地址表快速發(fā)現(xiàn)目標設備，然后通過對應的端口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。以發(fā)送數(shù)據(jù)從計算機1到計算機2為例a)交換機從端口1接收到計算機1發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀；b)交換機獲取該數(shù)據(jù)幀的地址信息Address1；c)交換機在MAC地址表中發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有Addess1的地址信息，且與該MAC地址建立映射關(guān)系；d)交換機將該數(shù)據(jù)幀直接轉(zhuǎn)發(fā)給端口2，且保證該數(shù)據(jù)沒有發(fā)送給其它端口；從而實現(xiàn)計算機之間點對點的通信。
(3)本發(fā)明具有消除回路的機制防止了從某個端口發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸又回到源端口或其它端口的問題出現(xiàn)。為系統(tǒng)安全的考慮，交換機設置成具有冗余鏈路的系統(tǒng)。
本發(fā)明可以提供多種網(wǎng)絡互聯(lián)功能。交換機能為每個工作節(jié)點提供更大的帶寬，協(xié)議的透明性使得交換機在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡中。本發(fā)明直接使用650nm塑料光纖、與之配套使用的光中繼器、光電轉(zhuǎn)換器、光光轉(zhuǎn)換器和光網(wǎng)卡，而不必作高層的硬件升級。本發(fā)明提供16個100M端口，使用650nm塑料光纖(POF)作為傳輸介質(zhì)，可為軍隊機關(guān)、研究所、軍事院校等的辦公自動化，為海軍艦船的數(shù)據(jù)交換、為空軍機載設備之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍峁┚W(wǎng)絡服務，更可為地方政府部門、中小企業(yè)、教育行業(yè)等，提供遠距離高速以太網(wǎng)連接。
本發(fā)明包括供電電路、一個主控芯片KS8999_208、濾波電路、25MHz晶振電路、八組塑料光纖接口電路，供電電路包括220V交流電壓轉(zhuǎn)為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+2.0V直流電壓電路，各組塑料光纖接口電路分別由控制芯片TODX2402及輔助電路組成，濾波電路分別連接在+2.0V直流電壓的輸出端，八組塑料光纖接口電路分別連接在主控芯片KS8999_208的腳5、6、9、10、19、20、22、23、30、31、33、34、43、44、47、48、54、55、57、58、61、62、64、65、196、197、199、200、203、204、206、207上，25MHz晶振電路連接在主控芯片KS8999_208的腳176和腳177上。
光交換機的主控芯片使用KS8999_208。KS8999_208是Micrel公司產(chǎn)品，該系列器件包括兩種型號KS8999_208為商業(yè)級，其工作的溫度范圍為0℃～70℃，有208個引腳。
該器件為9端口(8+1)收發(fā)器的10/100M交換機芯片，8個端口可以為光纖模式或UTP模式。具有128k內(nèi)部幀緩沖區(qū)，2.0Gbps內(nèi)部高速帶寬，集成的地址搜索引擎，支持1K絕對MAC地址；自動地址搜索、記憶和轉(zhuǎn)發(fā)。既可用于簡單的物理層轉(zhuǎn)換，又可用作全面的存儲/傳送橋路。
利用該主控芯片可以實現(xiàn)單芯片、多端口解決方案。其內(nèi)部具有9個MAC單元，其中1～8可以直接接交換口，而9口可以接MII/SNI，以方便與路由器或網(wǎng)關(guān)相連。如果是8口交換機，則使用一片即可達到要求，如果端口數(shù)多于8個，則可以使用多片組合即可。交換機還可設置16個或24個或32個或48個或96個端口。
在本發(fā)明中，+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+2.0V直流電壓電路中還分別采用了MIC29302BT穩(wěn)壓器。
本發(fā)明的塑料光纖接口電路由集成電路TODX2402和晶體管組成的放大電路組成，集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容接主控芯片KS8999_208，腳3通過電容C接主控芯片KS8999_208，腳4通過電阻、晶體管與主控芯片KS8999_208連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳8通過電容C接主控芯片KS8999_208，腳9通過電容接主控芯片KS8999_208。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為本發(fā)明的電路原理圖之一；圖3為本發(fā)明的電路原理圖之二；圖4為本發(fā)明的電路原理圖之三；圖5為本發(fā)明的電路原理圖之四；圖6為本發(fā)明的電路原理圖之五；圖7為本發(fā)明的電路原理圖之六；圖8為本發(fā)明的電路原理圖之七；圖9為本發(fā)明的顯示電路原理圖。
具體實施例本發(fā)明由供電電路、一個主控芯片KS8999_208、濾波電路、25MHz晶振電路、八組塑料光纖接口電路組成。
供電電路包括220V交流電壓轉(zhuǎn)為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+2.0V直流電壓電路，上述兩變壓電路中分別采用MIC29302BT穩(wěn)壓器。
濾波電路分別連接在+2.0V直流電壓的輸出端，各組塑料光纖接口電路分別由集成電路TODX2402及輔助電路組成。
塑料光纖1接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C1接主控芯片KS8999_208的腳196，腳3通過電容C2接主控芯片KS8999_208的腳197，腳4通過電阻R8、晶體管V1、V2、電阻R9、R10、R11、R12、R13與主控芯片KS8999_208的腳190連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT1，腳8通過電容C4接主控芯片KS8999_208的腳200，腳9通過電容C3接主控芯片KS8999_208的腳199。
塑料光纖2接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C7接主控芯片KS8999_208的腳206，腳3通過電容C8接主控芯片KS8999_208的腳207，腳4通過電阻R21、晶體管V3、V4、電阻R22、R23、R24、R25、R26與主控芯片KS8999_208的腳191連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT2，腳8通過電容C6接主控芯片KS8999_208的腳204，腳9通過電容C5接主控芯片KS8999_208的腳203。
塑料光纖3接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C9接主控芯片KS8999_208的腳5，腳3通過電容C10接主控芯片KS8999_208的腳6，腳4通過電阻R34、晶體管V5、V6、電阻R35、R36、R37、R38、R39與主控芯片KS8999_208的腳192連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT3，腳8通過電容C12接主控芯片KS8999_208的腳10，腳9通過電容C11接主控芯片KS8999_208的腳9。
塑料光纖4接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C15接主控芯片KS8999_208的腳22，腳3通過電容C6接主控芯片KS8999_208的腳23，腳4通過電阻R47、晶體管V7、V8、電阻R48、R49、R50、R51、R52與主控芯片KS8999_208的腳193連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT4，腳8通過電容C14接主控芯片KS8999_208的腳20，腳9通過電容C13接主控芯片KS8999_208的腳19。
塑料光纖5接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C17接主控芯片KS8999_208的腳30，腳3通過電容C18接主控芯片KS8999_208的腳31，腳4通過電阻R60、晶體管V9、V10、電阻R61、R62、R63、R64、R65與主控芯片KS8999_208的腳68連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT5，腳8通過電容C20接主控芯片KS8999_208的腳34，腳9通過電容C19接主控芯片KS8999_208的腳33。
塑料光纖6接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C23接主控芯片KS8999_208的腳47，腳3通過電容C24接主控芯片KS8999_208的腳48，腳4通過電阻R73、晶體管V11、V12、電阻R74、R75、R76、R77、R78與主控芯片KS8999_208的腳69連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT6，腳8通過電容C22接主控芯片KS8999_208的腳44，腳9通過電容C21接主控芯片KS8999_208的腳43。
塑料光纖7接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C25接主控芯片KS8999_208的腳54，腳3通過電容C26接主控芯片KS8999_208的腳55，腳4通過電阻R86、晶體管V13、V14、電阻R87、R88、R89、R90、R91與主控芯片KS8999_208的腳70連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT7，腳8通過電容C28接主控芯片KS8999_208的腳58，腳9通過電容C27接主控芯片KS899_2089的腳57。
塑料光纖8接口電路中集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容C31接主控芯片KS8999_208的腳64，腳3通過電容C32接主控芯片KS8999_208的腳65，腳4通過電阻R99、晶體管V15、V16、電阻R100、R101、R102、R103、R104與主控芯片KS8999_208的腳71連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳6接VCCT8，腳8通過電容C30接主控芯片KS8999_208的腳62，腳9通過電容C29接主控芯片KS8999_208的腳61。
上述晶體管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16均為9013SMD(SOT23)晶體管。
25MHz晶振電路連接在主控芯片KS8999_208的腳176和腳177上。
接插件XP1、XP2為扁平電纜插座FC20P，V1-32為綠色發(fā)光二極管，V33為紅色發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于包括兩塊以交換芯片KS8999為核心的主控板，兩塊主控板通過介質(zhì)獨立接口MII并聯(lián)構(gòu)成一個16路的交換系統(tǒng)；每塊芯片KS8999上集成有八個物理層收發(fā)器，每塊芯片KS8999分別具有以下控制和服務功能塊流量控制、VLAN、優(yōu)先權(quán)處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權(quán)管理、緩存區(qū)管理、8個接入控制器、8個物理層收發(fā)器、E2PROM/處理器接口、LED工作狀態(tài)顯示、MII/SNI專用外部接口、MAC接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于光交換機包括供電電路、一個主控芯片KS8999_208、濾波電路、25MHz晶振電路、八組塑料光纖接口電路，供電電路包括220V交流電壓轉(zhuǎn)為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+2.0V直流電壓電路，各組塑料光纖接口電路分別由接插件TODX2402及輔助電路組成，濾波電路分別連接在+2.0V直流電壓的輸出端，八組塑料光纖接口電路分別連接在主控芯片KS8999_208的腳5、6、9、10、19、20、22、23、30、31、33、34、43、44、47、48、54、55、57、58、61、62、64、65、196、197、199、200、203、204、206、207上，25MHz晶振電路連接在主控芯片KS8999208的腳176和腳177上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+3.3V直流電壓電路中采用MIC29302BT穩(wěn)壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于+5V直流電壓轉(zhuǎn)為+2.0V直流電壓電路中采用MIC29302BT穩(wěn)壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于塑料光纖接口電路由集成電路TODX2402和晶體管組成的放大電路組成，集成電路TODX2402腳1和腳11、12、13、14接地，腳2通過電容接主控芯片KS8999_208，腳3通過電容C接主控芯片KS8999_208，腳4通過電阻、晶體管與主控芯片KS8999_208連接，腳5、腳7接+3.3V直流電壓電源，腳8通過電容C接主控芯片KS8999_208，腳9通過電容接主控芯片KS8999_208。
全文摘要
650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，涉及一種網(wǎng)絡設備，尤其是一種光網(wǎng)絡的用戶終端設備，本發(fā)明包括兩塊以交換芯片KS8999為核心的主控板，兩塊主控板通過介質(zhì)獨立接口MII并聯(lián)構(gòu)成一個16路的交換系統(tǒng)；每塊芯片KS8999上集成有八個物理層收發(fā)器，每塊芯片KS8999分別具有以下控制和服務功能塊流量控制、VLAN、優(yōu)先權(quán)處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權(quán)管理、緩存區(qū)管理、8個接入控制器、8個物理層收發(fā)器、E2PROM/處理器接口、LED工作狀態(tài)顯示、MII/SM專用外部接口、MAC接口。將現(xiàn)有的1550nm、1310nm、850nm石英光纖信號分別轉(zhuǎn)換成650nm塑料光纖信號，進入用戶終端。
文檔編號H04L12/56GK1812329SQ20051012312
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者繆立山, 喬桂蘭, 繆德俊, 徐蓉艷 申請人:江蘇華山光電有限公司