一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，包括以下步骤：步骤1、设置光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2；步骤2、当主用设备发生故障或光纤以太网智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤3；否则，执行步骤1；步骤3、把光纤以太网智能分路器的工作状态通过主动切换模式或被动切换模式切换为备用链路状态K3；步骤4、当主用设备的故障被排除且光纤以太网智能分路器的误码率位于设定的门限值范围内时，把光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2；步骤5、重复执行步骤1至4。具有能维护关键网络设备稳定和克服了原单一技术应用上的缺陷等优点。

【技术实现步骤摘要】
—种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法
本专利技术涉及一种网络安全技术，特别涉及一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法。
技术介绍
随着信息化建设的不断推进，企业的信息化已经非常普遍，各个企事业单位的活动越来越多的依赖于其关键的业务信息系统，这些业务信息系统对整个机构的运营和发展起着至关重要的作用。如果一些关键设备一旦发生宕机故障或应用停机，将给企业带来巨大的经济损失，并且由于业务的不可用而影响了企业的信誉，致使客户对企业失去信任，所造成的危害是致命的。同时，目前各个企事业单位在网络建设时大部分直接使用光纤为传输介质建立骨干网，而内部局域网的设备传输介质一般为铜线，如何实现局域网设备同光纤主干网相连呢？这就需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证链接质量，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保数据包在两个网络间顺畅传输。现有技术的缺点与不足主要有:功能比较单一，通常为单一链路处理；无法通过单一系统把电接口设备串入光纤主干网络和关键设备的备份处理；同时智能化不够，没有内部数据包信息的统计功能和自动切换等功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，该方法利用FPGA的编程灵活性实现对光电信号之间数据帧的转换，根据监测信息通过不同的链路切换策略实现网络设备的备份处理，用于完成把电接口设备串入光纤主干网络和关键设备的备份处理。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，包括以下步骤:步骤1、设置所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2 ；步骤2、当主用设备发生故障或者所述光纤以太网智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤3 ;否则，执行步骤I ;步骤3、把所述光纤以太网智能分路器的工作状态通过主动切换模式或者被动切换模式切换为备用链路状态K3 ；步骤4、当主用设备的故障被排除并且光纤以太网智能分路器的误码率位于设定的门限值范围之内时，把所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2 ；步骤5、重复执行步骤I至步骤4。在步骤3中，所述的主动切换模式包括以下步骤:步骤A、上位机检测主用设备的心跳信号H1、主用设备的控制信号Cl、备用设备的心跳信号H2和备用设备的控制信号C2 ；步骤B、上位机判断备用设备的控制信号C2是否发出以及主用设备的心跳信号Hl是否丢失，当备用设备的控制信号C2或者主用设备的心跳信号Hl丢失时，表明主用设备发生故障或者所述光纤以太网智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤C ;否则，执行步骤A ；步骤C、把所述光纤以太网智能分路器的工作状态从主用链路状态K2切换到备用链路状态K3 ；步骤D、上位机判断主用设备的控制信号Cl是否发出以及主用设备的心跳信号Hl是否恢复，当主用设备的控制信号Cl发出或者主用设备的心跳信号Hl恢复时，把所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2。在步骤3中，所述的被动切换模式包括以下步骤:步骤1、FPGA模块进行以太网数据帧CRC校验，同时根据主用设备的心跳信号Hl和备用设备的心跳信号H2对各个链路的数据帧进行接收和转发；步骤I1、FPGA模块对接收和转发的数据帧的数据包统计和检测，根据数据统计和检测出的结果，对所述光纤以太网智能分路器的工作状态在主用链路状态K2和备用链路状态K3之间进行切换。在步骤I之前，当对所述光纤以太网智能分路器需要进行升级或维修时，设置所述光纤以太网智能分路器的工作状态为掉电直通工作状态K0，控制光开关闭合，再进行升级或维修。本专利技术的一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法还可以包括以下步骤:步骤a、判断所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2还是备用链路状态K3，如果所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2，则执行步骤b，如果所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为备用链路状态K3，则执行步骤c ；步骤b、当主用设备的心跳信号Hl和备用设备的心跳信号H2都丢失或者主用设备的控制信号Cl和备用设备的控制信号C2都发出时，设置所述光纤以太网智能分路器的工作状态为网络直通工作状态Kl ；步骤C、当备用设备的心跳信号H2丢失或者主用设备的控制信号Cl和备用设备的控制信号C2都发出时，设置所述光纤以太网智能分路器的工作状态为网络直通工作状态Kl ；步骤d、当主用设备的控制信号Cl发出或者主用设备的心跳信号Hl恢复，则把所述光纤以太网智能分路器的工作状态切换为主用链路状态K2 ;当备用设备的控制信号C2发出或者备用设备的心跳信号H2恢复，则把所述光纤以太网智能分路器的工作状态切换为备用链路状态K3 ；步骤e、重复执行步骤a至步骤d。所述光纤以太网智能分路器的前端连接到外部光网络，中间连接主用设备和备用设备，后端通过光纤连接到局域网，正常情况下把主用设备串入网络，当主用设备发生故障或误码率超过一定的门限值，即切换到备份设备，利用备份设备进行通信，切换过程不影响主干网络的运行；备份设备在硬件和软件上与主用设备版本无需相同，并且可以扩展到多机备份；在提供软直通功能的同时还包含硬直通，即使在无电源供应时也能通过硬直通确保主光路的通信。所述光纤以太网智能分路器具有依次连接的光模块、串并转换芯片、现场可编程门阵列FPGA芯片与物理层处理芯片PHY的接口板，该交换接口板上还可设有串口处理芯片。所述的光模块包含有收发接口，并通过光纤连接到外部网络，光信号处理模块与电信号处理模块之间通过现场可编程门阵列FPGA芯片实现以太网数据帧编解码和交换所述现场可编程门阵列FPGA芯片的内部模板包括8B/10B编解码模块、接收数据帧模块、FIFO数据缓存模块、发送数据帧模板和数据帧统计控制模块；所述的接收数据帧模块检测帧开始定界符和帧结束定界符，然后分析帧数据长度和帧的错误类型；所述的发送数据帧模块根据帧开始界定符的地址和帧结束界定符的地址，从FIFO中依次读取出完整的数据帧数据，并依次往外发送帧开始界定符的编码、帧数据；所述的FIFO数据缓存模块由异步双口 RAM组成，可同时进行读写，由接收帧模块写入帧数据并记录起始和结束地址，帧发送模块依据已记录的地址，依次读出帧数据；所述的8B/10B编解码模块完成TBI信号和GMII信号之间的转换。本专利技术的一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法的工作场景是所述光纤以太网智能分路器的前端连接到外部光网络，中间连接主用设备和备用设备，后端通过光纤连接到局域网。正常情况下，把主用设备串入网络，当主用设备发生故障时切换到备用状态，将主用设备从系统切除，并将备用设备串入网络，系统仍能不间断地进行工作，从而保证网络不因单个设备的故障而瘫痪。所述主控模块实现对各链路数据帧的数据包统计和检测，根据数据统计信息判断当前系统的工作情况，一旦主用设备发生故障或是误码率超过一定的门限值，即切换到备份设备，利用备份设备进行通信。本专利技术的基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法通过以下设备实现:该设备包括智能分路器，该智能分路器放在网络设备的前面，并且通过串口与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设置所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2；步骤2、当主用设备发生故障或者所述光纤以太网智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤3；否则，执行步骤1；步骤3、把所述光纤以太网智能分路器的工作状态通过主动切换模式或者被动切换模式切换为备用链路状态K3；步骤4、当主用设备的故障被排除并且光纤以太网智能分路器的误码率位于设定的门限值范围之内时，把所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2；步骤5、重复执行步骤1至步骤4。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、设置所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态为主用链路状态K2 ； 步骤2、当主用设备发生故障或者所述光纤以太网智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤3 ;否则，执行步骤I ; 步骤3、把所述光纤以太网智能分路器的工作状态通过主动切换模式或者被动切换模式切换为备用链路状态K3 ； 步骤4、当主用设备的故障被排除并且光纤以太网智能分路器的误码率位于设定的门限值范围之内时，把所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2 ； 步骤5、重复执行步骤I至步骤4。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，其特征在于，在步骤3中，所述的主动切换模式包括以下步骤: 步骤A、上位机检测主用设备的心跳信号H1、主用设备的控制信号Cl、备用设备的心跳信号H2和备用设备的控制信号C2 ； 步骤B、上位机判断备用设备的控制信号C2是否发出以及主用设备的心跳信号Hl是否丢失，当备用设备的控制信号C2或者主用设备的心跳信号Hl丢失时，表明主用设备发生故障或者所述光纤以太网 智能分路器的误码率超过设定的门限值，执行步骤C ;否则，执行步骤A; 步骤C、把所述光纤以太网智能分路器的工作状态从主用链路状态K2切换到备用链路状态K3 ； 步骤D、上位机判断主用设备的控制信号Cl是否发出以及主用设备的心跳信号Hl是否恢复，当主用设备的控制信号Cl发出或者主用设备的心跳信号Hl恢复时，把所述光纤以太网智能分路器的当前工作状态从备用链路状态K3切换为主用链路状态K2。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的光纤以太网智能分路器的切换方法，其特征在于，在步骤3中，所述的被动切换模式包括以下步骤: 步...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺前华，宋伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44