專利名稱：650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種網(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：
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。
實用新型內容本實用新型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。
本實用新型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獨立接口MII并聯(lián)構成一個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)先權處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權管理、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。本實用新型是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產(chǎn)品。
本實用新型是按每一個數(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。
其工作原理如下本實用新型組成的局域網(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。本實用新型的工作過程主要包括地址學習、過濾和轉發(fā)數(shù)據(jù)、消除回路等階段。
(1)MAC地址表的學習本實用新型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個映射關系。
本實用新型采用的是直通轉發(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)就可以開始轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，因而在轉發(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。
本實用新型中有一個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地址建立映射關系；d)交換機將該數(shù)據(jù)幀直接轉發(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)本實用新型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)。
本實用新型可以提供多種網(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。本實用新型直接使用650nm塑料光纖、與之配套使用的光中繼器、光電轉換器、光光轉換器和光網(wǎng)卡，而不必作高層的硬件升級。本實用新型提供16個100M端口，使用650nm塑料光纖(POF)作為傳輸介質，可為軍隊機關、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。
本實用新型包括供電電路、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交流電壓轉為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+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內部幀緩沖區(qū)，2.0Gbps內部高速帶寬，集成的地址搜索引擎，支持1K絕對MAC地址；自動地址搜索、記憶和轉發(fā)。既可用于簡單的物理層轉換，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。
在本實用新型中，+5V直流電壓轉為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+2.0V直流電壓電路中還分別采用了MIC29302BT穩(wěn)壓器。
本實用新型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為本實用新型的原理框圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖之一；圖3為本實用新型的電路原理圖之二；圖4為本實用新型的電路原理圖之三；圖5為本實用新型的電路原理圖之四；圖6為本實用新型的電路原理圖之五；圖7為本實用新型的電路原理圖之六；圖8為本實用新型的電路原理圖之七；圖9為本實用新型的顯示電路原理圖。
具體實施例本實用新型由供電電路、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交流電壓轉為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+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獨立接口MII并聯(lián)構成一個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)先權處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權管理、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交流電壓轉為+5V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+3.3V直流電壓電路、+5V直流電壓轉為+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KS8999_208的腳176和腳177上。
3.根據(jù)權利要求2所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于+5V直流電壓轉為+3.3V直流電壓電路中采用MIC29302BT穩(wěn)壓器。
4.根據(jù)權利要求2所述650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)的光交換機，其特征在于+5V直流電壓轉為+2.0V直流電壓電路中采用MIC29302BT穩(wěn)壓器。
5.根據(jù)權利要求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。
專利摘要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，本實用新型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獨立接口MII并聯(lián)構成一個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)先權處理、1K空間的MAC查找引擎、排隊優(yōu)先權管理、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。將現(xiàn)有的1550nm、1310nm、850nm石英光纖信號分別轉換成650nm塑料光纖信號，進入用戶終端。
文檔編號H04B10/12GK2891550SQ20052013984
公開日2007年4月18日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日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