工业级光纤自愈以太环网核心模块802Module技术解析.doc

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1、工业级光纤自愈以太环网核心模块802Module技术解析看了《原创：质问当代工控人！工控的斯蒂芬克之謎和达摩克利斯之剑》感触很多！我们每一个从事技术工作的中国人都应该在自己的本行业内多做点事！目前[b]“以太网技术”[/b]进入[b]“工控领域”[/b]已势不可当！希望我们推出的一款[b]“工业级光纤自愈以太环网核心模块”[/b]能够给华人工控尽一份绵薄之力！[摘要]本文主要介绍802Module的功能、特点、模块的工作原理、应用方案及组网方式。[关键词]光纤自愈以太环网FDDI自动故障倒换一、模块功能简介802Module可以将多个

2、站点的以太网信号复合到环形光纤链路中传输。支持对光纤环路的自动检测和自愈合，倒换时间＜50ms；支持2个环路光口和1个支路光口，可组建链形、环形、T形等各种光纤网络；MAC口速率100Mbit/s，支持VLAN帧传输，可连接RTL8305SB等交换芯片；带内网管通道支持全局网管，并有自动的数据链路测试和故障复位功能。整个模块电路由大规模FPGA和通用芯片组成。模块单5V供电，支持电源冗余，符合工业级设计要求。可应用于双光口环网光纤收发器、工业级光纤冗余环网交换机、以太网自愈光端机、以太口光纤综合复用设备等产品中。二、模块特点总结◎环网

3、采用FDDI简化协议，各个接口均兼容IEEE802.3标准；◎支持广播风暴抑制,自动对数据包进行过滤和MAC地址记忆；◎MAC地址存储，环路光口缓存64Kbit、其余接口缓存16Kbit；◎支持光纤环路的检测和自愈合，故障倒换时间＜50ms；◎可通过带内网管通道传输12bit外部开关量数据；◎光口可组建链形、环形、T形、复合形等各种光纤网络；◎环路、支路光接口协议均兼容IEEE802.3U-100M-FX；◎支持自动数据链路测试，实现模块死机等故障自动复位恢复；◎光口外围电路简单可直接在电阻匹配下连接PECL光器件；◎支持2个光纤环路

4、同时传输，每站最高带宽196Mbit/s。三、模块工作原理（1）环路光口原理系统环路光口采用简化的FDDI光纤分布数据接口协议，实现了高速以太网的环形链路传输和冗余保护。由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环，如图P1所示。当两个环路都正常时，数据帧可以在环路上选择任一方向传输。当环上的设备失效或光缆发生故障时,失效方向的数据会被倒换到另一方向继续传输。完成这种故障容错能力是其它网络所没有的。模块光路示意图P1模块FDDI访问的方法与令牌环网的访问方法类似，在网络通信中采用“令牌”传递。它与标准的令牌环又有所不同，主要在于FDDI

5、使用定时的令牌访问方法。FDDI令牌沿网络环路从一个站点向另一个站点移动，如果某结点不需要传输数据，FDDI将令牌直接传递到下一个站点中。如果处理令牌的站点需要传输，那么就在规定的令牌循环时间内发送数据帧。由模块组成的环形链路中，主站模块负责令牌的发放和管理，令牌发放的数量为环网站点数取偶的一半，多个站点的多个帧可同时在网络中传输，有效的提高了通信的容量。（2）故障倒换原理环路中光纤环路的检测和倒换都由802Module模块来完成。每站按照令牌循环时间为间隔单位，依次发送带有序列标记的令牌，当环路正常时带有标记的令牌会在令牌循环时间内

6、再次传到本站模块，若在令牌循环时间过后还没有收到任何带有标记的令牌时模块将启动光纤倒换程序，将令牌和数据切换到另一链路中发送和传输。当故障链路恢复后模块再次启动倒换到原来的链路。故障倒换示意图P2（3）令牌循环时间模块的令牌循环时间等于站点间数据传输需要的总时间加上最大的帧在网络上沿环路进行传输的时间。网络站点数为上限值128个时令牌循环时间为50ms。（4）故障倒换时间模块的故障倒换时间理论上就是令牌循环时间，但考虑各个站点的数据缓冲延时，在环网有128个站点时实际的故障倒换时间应小于令牌循环时间，即不大于50ms。需要说明的是在链

7、路中令牌传输有最高的优先级，所以故障倒换时间与链路中传输业务数据的大小没有任何关系。（5）协议模型标准的FDDI协议支持同步和异步两种类型的包。模块协议进行简化后仅支持异步数据包的传送，并加入了支持自动识别和兼容IEEE802.3（Ethernet）的协议。模块环路光口具有双连接站的功能，带有MAC能够自动进行数据帧的协议封装和转发，模块协议模型如下：模块协议模型P3一、模块应用方案Ø双光口环网光纤收发器以太光纤收发器已经在网络中大量应用，但传统的收发器只能点对点的将数据通过光纤介质远传，没有保护机制更不能组建环网等复杂网络。选用80

8、2Module模块加价格低廉的交换芯片组成的环网光纤收发器就可以轻松解决上述问题。它既可以点对点使用又可以组网使用，并且有完善的通道保护和全局网管。环网光纤收发器可广泛用于部队、电力、银行等重要部门的光纤网中。环网光收发