[发明专利]一种网络侦听装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种网络侦听装置、系统及方法，在不介入原有网络拓扑的基础上，实现对实时工业以太网的数据监听。该装置的第一第二网口直接通过PCB布线相连，使得网络数据在上传的同时，直接通过另一个网口进入网络中，避免了处理转发后带来的延迟，满足小周期实时通信的要求。该装置使用FPGA作为核心器件，将网络数据帧添加流水号和时间戳后发送至监听计算机，同时在CPU软核中对数据帧进行解析，获取所需的状态信息，并通过NB‑IOT模块上传至服务器。本发明的硬件连接方便可靠，成本低，且用户可以根据待测网络的类型自行编写数据帧解析方法，获取关注的状态信息。在工业以太网领域具有广泛的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种网络侦听装置、系统及方法。

背景技术

实时工业以太网技术是以太网技术在自动控制领域的延伸和发展，是工业控制自动化领域的一个重要发展方向。无论是在实时以太网的组网开发调试阶段，还是在整个网络设备正常运行阶段，对网络数据帧的侦听都是研究本网络通信性能及状态的有效手段。

但是随着数控加工朝着高速高精方向发展，实时以太网的通信周期越来越短，传统的通过将数据帧传入微处理器再进行转发的方式势必会造成网络传输的延时，对于通信周期极短的通信网络，会造成通信质量的下降甚至无法正常通信。各个实时以太网厂家也推出了相关的网络侦听装置，但都是针对某一种实时以太网的侦听，如贝加莱针对POWERLINK、倍福针对EtherCAT的侦听装置，通用性很差，而且测试方法封闭，不对外公开，可扩展性很差。

另一方面，现有的网络侦听器一般使用有线连接，很少使用无线技术进行通讯。即使相关产品使用了无线传输技术，也由于传统无线网络的技术限制，普遍存在着传输距离近，封闭环境中传输信号不好以及成本高的问题。这大大限制了应用范围，不利于进行远程长期的网络监测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种网络侦听装置、系统及方法；

术语介绍：基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)；

PHY指物理层，Physical Layer，OSI的最底层。一般指与外部信号接口的芯片。PHY芯片，就是一个以太网收发器，类似于网卡。

本发明的第一方面，提供了一种网络侦听装置；

一种网络侦听装置，包括：

FPGA，所述FPGA分别与第一以太网接口模块、第二以太网接口模块、第三以太网接口模块、通信状态指示模块、电源模块、晶振电路和窄带物联网模块NB-IoT连接；

待侦听网络上设有串联的第一设备和第二设备，第一以太网接口模块与第一设备连接，第二以太网接口模块与第二设备连接，第一以太网接口模块还与第二以太网接口模块连接；

第一以太网接口模块接收第一设备传输的下行数据，下行数据通过第一以太网接口模块传输给FPGA，FPGA对下行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将下行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；下行数据还依次通过第一以太网接口模块和第二以太网接口模块，实现数据由第一设备直接传输给第二设备，进而第二设备将下行数据传输给网络；

第二以太网接口模块接收第二设备传输的上行数据，上行数据依次通过第二以太网接口模块传输给FPGA，FPGA对上行数据进行侦听后，将侦听到的数据通过窄带物联网模块NB-IoT传输给云服务器；FPGA还将上行数据通过第三以太网接口模块全部传输给监听计算机；上行数据还依次通过第二以太网接口模块和第一以太网接口模块，实现数据由第二设备直接传输给第一设备，进而第一设备将上行数据传输给网络；

所述第一以太网接口模块，包括：依次连接的第一PHY芯片、第一网口变压器和第一RJ45网口；其中第一PHY芯片与FPGA连接，第一RJ45网口与第一设备连接；