[发明专利]一种支持长距离电缆通讯的工业以太网交换机及控制方法

说明书

本发明公开了一种支持长距离电缆通讯的工业以太网交换机及控制方法。所述交换机包括电源单元、CPU主控单元、交换单元以及接口单元；所述电源单元为CPU主控单元、交换单元以及接口单元提供电源；所述CPU主控单元连接交换单元，以对交换单元进行配置和管理；所述交换单元包括以太网交换模块和PHY模块；所述以太网交换模块用于以太网数据的存储转发；所述PHY模块将以太网交换模块发出的数字信号转换成模拟信号发送出去，并将接收到的模拟信号转换成数字信号发送给以太网交换模块；所述接口单元分别与CPU主控单元以及交换单元相连接，为交换机提供对外接口。本发明可不需要外部增加中继器或其他的信号转换装置，支持长距离电缆通讯，具有高可靠性。

技术领域

本发明涉及以太网通讯领域，更具体地，涉及一种支持长距离电缆通讯的工业以太网交换机及控制方法。

背景技术

以太网（Ethernet）是当今应用最广泛的局域网技术，包括标准以太网（10M）、快速以太网（100M）、千兆以太网（1G）和万兆以太网（10G）等等，它们都符合IEEE802.3标准。以太网传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤等。以太网通讯中，若使用电缆线作为传输介质，理论上传输距离（端到端）上限为100m，实际应用中传输距离只有90m左右。因此在一些需要长距离通讯的场合，以太网通讯则不太适用。

标准以太网采用同轴电缆作为传输介质，传输速率只有10Mbit/s，若采用粗同轴电缆，最大网段长度为500m。快速以太网和千兆以太网可使用双绞线和光纤，万兆以太网就只能光纤介质，双绞线的最大网段长度只有100m，光纤介质的传输距离一般都是公里级别的。

实际中常用双绞线电缆，理论只有100m的传输距离，在需要进行长距离传输的应用中，一般做法是在两段双绞线间安装中继器，最多可安装4个中继器，如果安装4个中继器连接5个网段，则最大传输距离可达500m。但是该方法仍有缺点：1）需要增加额外的设备成本，中继装置需要供电，网段中间处引入供电线也比较困难；2）加入中继装置后，网络上的节点设备数量增加，网络的可靠性程度降低；因为中继装置的故障会导致整个网络的故障，相当于整个网络可能的故障节点数量增加了。

另外还有些做法是将以太网物理层的模拟量信号转换成其他模拟量信号，最常见的，例如将以太网电信号转换为光信号，利用光纤进行长距离传输，传输距离可达几十公里；或转换成电力线载波，利用脉宽调试的方式可以实现几百米到上千米的传输距离等等。其中光电转化模块可以是集成到原先交换机内部，也可以是单独的一个模块，连接到交换机的出口端口。利用光纤进行传输，需要增加光电收发器，也需要增加额外的成本，根据应用场景，一般在特别远的传输距离上才会考虑使用光纤通讯。

本说明书中，Ethernet ：以太网；LDS:即Link Discovery Signal，链路发现信号；FLP: 即Fast Link Pluse，快速链接脉冲；PHY:（Physical Layer）物理层；MDI接口：网络的标准A类接法；Ethernet LAN Protocols as Defined In IEEE802.3 suite：IEEE 802.3局域网协议。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种支持长距离电缆通讯的、具有高可靠性的工业以太网交换机。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种支持长距离电缆通讯的工业以太网交换机，包括电源单元、CPU主控单元、交换单元以及接口单元；所述电源单元为CPU主控单元、交换单元以及接口单元提供电源；所述CPU主控单元连接交换单元，以对交换单元进行配置和管理；所述交换单元包括以太网交换模块和PHY模块；所述以太网交换模块用于以太网数据的存储转发；所述PHY模块将以太网交换模块发出的数字信号转换成模拟信号发送出去，并将接收到的模拟信号转换成数字信号发送给以太网交换模块；所述接口单元分别与CPU主控单元以及交换单元相连接，为交换机提供对外接口。