9网口+8口POE交换机概要设计

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概要设计说明书

起草： xxxx 审核： xxxxxxxxxx

日期： 2014-11-03 日期：2013-11-03

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变更（+/-）说明 作者 黄自贺 版本号 V1.0 日期 2014-11-3 批准 文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 目录

文档历史发放及记录 ........................................................................................................... 2 一、引言 ............................................................................................................................... 4 1.1 文档目的 ........................................................................................................................ 4 1.2 适用范围 ........................................................................................................................ 4 1.3 参考资料 ........................................................................................................................ 4 二、项目需求 ....................................................................................................................... 5 2.1主要硬件规格 ................................................................................................................. 5 2.2 主要计划达到的性能指标 ............................................................................................ 5 三、项目总体方案 ............................................................................................................... 7 3.1 总体方案 ........................................................................................................................ 7 3.2 硬件部分设计方案 ........................................................................................................ 8 3.2.1 Switch模块 .............................................................................................................. 8 3.2.2 PHY模块................................................................................................................... 8 3.2.3 PSE模块 ................................................................................................................ 8 3.2.4 时钟模块 ............................................................................................................... 9 3.2.5 电源模块 ................................................................................................................. 9 3.2.6 电源适配器 ............................................................................................................. 9 3.2.7 LED 灯定义 ............................................................................................................ 10 四、接口设计 ..................................................................................................................... 11 4.2电源板与主板接口 ....................................................................................................... 11 五、可靠性、安全性、电磁兼容性设计 ......................................................................... 12 5.1可靠性设计 ................................................................................................................... 12 5.2 安全性设计 .................................................................................................................. 12 5.3 电磁兼容性设计 .......................................................................................................... 12 六、工艺结构设计 ............................................................................................................. 14 七、可测试性设计 ............................................................................................................. 15

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 一、引言 1.1 文档目的

本文档主要说明了（项目型号）交换机硬件的总体设计,各硬件模块划分，接口设计，可靠性、安全性、电磁兼容性设计，工艺结构设计，系统调试等。

1.2 适用范围

本文档主要适用的阅读人员有:研发经理,项目经理,软硬件开发人员,QA测试人员,产品部人员,市场竞标人员等。本文档适用于研发,测试,产品,市场等领域。

1.3 参考资料

1、 RTL8309M datasheet 2、 RTL8201F datasheet 3、 MAX5980 datasheet

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 二、项目需求

2.1主要硬件规格

8个10/100M自适应以太网电口并带POE供电功能 固定端口 1个百兆以太网电接口（与光口复用） 1个百兆以太网光接口（与电口复用） ≥1.8Gbps 全线速过滤转发1.3Mpps 0~50°C -20~70°C 10%～90%无凝结 交流：110-240V ~ 50-60Hz 未确定。 <未确定 <150W 符合国际“EEE”环保节能标准 交换容量 转发速率 操作温度 存储温度 湿度 电源 物理尺寸(L×W×H) 重量 功耗 节能环保 2.2 主要计划达到的性能指标

2.2.1、满足RFC2544基准测试要求，包括下列指标：

? 吞吐量（Throughput） ? 时延（Latency） ? 丢包率（Packet Loss） ? 背靠背(Back-to-back)

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 2.2.2、满足RFC2889基准测试要求，包括下列指标：

? 转发能力(Forwarding test)

? 转发压力(Forwarding pressure test) ? 地址深度（Address Caching） ? 地址学习（Address Learning） ? 广播转发能力（Broadcast forwarding） ? 广播延迟（Broadcast Latency） ? 拥塞控制（Congestion Control） ? 错误帧处理能力（Error Filting）

2.2.3、 支持802.3标准10/100/1000BASE-T和1000BASE-X千兆以太网SFP

光接口

2.2.4、 支持IEEE802.3af-2003 (“AF”)和EEE802.3at High Power (“AT”)两种供电

标准

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 三、项目总体方案

3.1 总体方案

MAX5980MAX5980PSE模块POWER_48VTO MAC&PHY&PSEMP4560+3.3V/2ARMIIPSE模块RTL8309MMDIOMDCRTL8201FPSE_PORT1X8_RJ451X1_RJ45

图1 项目总体功能模块C图

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 3.2 硬件部分设计方案

硬件部分主要包括Switch模块及PHY模块、线路接口、外围电路模块、电源模块、灯板、适配器等。

3.2.1 Switch模块

1.Switch模块采用Realtek的RTL8309M，它是两层9ports 10/100M 以太网交换芯片,包括9个10/100M MACs,还集成了8个10/100MPHY。支持MII/RMII接口。

RTL8201F 主要特征：

1、 支持8-port 10/100M Ethernet PHY；

2、 支持第9个10/100M MAC提供MII/RMII接口； 3、 符合国际“EEE”环保节能标准

3.2.2 PHY模块

本项目设计中采用Realtek的低功耗的RTL8201F芯片，是一个单口10/100M PHY，该IC 包含了PCS、PMA、PMD子层，它们完成数据的编解码、始终/数据恢复、数字只适应均衡、回声抑制等。它通过MII /RMII接口与MAC层IC连接。 RTL8211FS 主要特征：

1、 2、 3、 4、

支持1-port 10/100MEthernet PHY 支持UTP/Fiber自动中断识别 支持MII、RMII接口

符合国际“EEE”环保节能标准

3.2.3 PSE模块

本项目设计中使用MAXIM 的MAX5980作为以太网POE供电芯片，支持IEEE802.3af-2003 (“AF”)和EEE802.3at High Power (“AT”)两种供电标准，包括负载检测，“AF” and “AT”识别，多级执行。实时检测标准的PD设备，有过载，过压，

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 过温，过流，短路等保护功能。

PD69104B主要特征：

支持IEEE802.3af-2003 (“AF”)和EEE802.3at High Power (“AT”)两种供电标准； 支持标准的PD检测；

低功耗（0.35Ω的感应电阻）；

3.2.4 时钟模块

RTL8325D，RTL8211FS分别配置25M晶体。

3.2.5 电源模块

系统采用集总式电源架构，如下图所示, 分别使用MP4560产生PSE模块和Ethernet模块的3.3V电源。RTL8309M和RTL8201F自主产生自身所需的+1.0V电源

POWER_52VTO MAC&PHY&PSEMP4560+3.3V/2A

要求电源输出特性 序号 1 额定电压(V) +3.3V 电压 纹波 额定电流（A） 变化范围(V) (mVp-p) 3.15-3.45 ≤5% 2

3.2.6 电源适配器

序号 1 2 3 4 5 6 ７ 项目 额定输入电压 输入电压范围 额定输入频率 输入频率范围 效率 输入功率 输出电压 规格要求 110-240Vac 90Vac-264Vac 50/60Hz 47Hz-63Hz ≥80% ≤96W 48Ｖ/2A 条件及现象 满载@240Vac 额载@100Vac-240Vac 文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 3.2.7 LED 灯定义

ACTLINKPOE12345678Fiber/UTP8 个 10/100M网口+POE

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 四、接口设计

本机包括下面外部接口： 1. RJ45接口 2. SFP 光纤接口 3. 电源线接口

4.2电源板与主板接口

52V高压输入预留两种接口，一种是DC-DC电源接口，一种是6PIN普通插座；6PIN普通插座段子定义如下： 端子 定义 1 +52V 2 +52V 3 +52V 4 GND 5 GND 6 GND 文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 五、可靠性、安全性、电磁兼容性设计

5.1可靠性设计

设计本机时，在保证整机性能参数满足有关标准的前提下，尽可能简化电路，减少元器件数量，从而减少不稳定因素，提高可靠性。元器件的质量及复杂程度、工艺控制、使用条件（如频率、功耗、电压、温度）等诸多因素均会影响整机的可靠性，因此，设计时充分考虑了上述因素，对电路的不同单元选用不同的元器件，并留有充分的余量，即降额使用。

为满足标准要求，设计中考虑以下几点：

（1）、降额使用，本机所采用的电源稳压芯片和电解电容充分考虑降额(采用70% 的降额)，稳压片采用足够的压降和输出电流，电解电容采用足够的耐压值，所有IC的温度，输入电压和工作频率均满足要求，并留有余量。 （2）、热设计：高热元件加有有效的散热器或大面积铜皮，在PCB板设计时，高温器件处尽量设置一些散热孔以利于散热，本机采用2层板设计，电源层和地层采用大面积铜皮，利于散热，所有稳压芯片附近及大电流的电源线上均多打了过孔，有利于增大线宽和散热。

5.2 安全性设计

本机的安全器件采用已通过国家安全认证的可靠元器件，各种标记清晰明确，符号符合国家标准，散热孔和其它孔的大小符合国家安全标准。在说明书或电路图中，对与安全有关元件应按规定标注安全标记。保证整机外部任何可触及部分不带电。

5.3 电磁兼容性设计

1、元器件布局与排版：

元器件的布局主要考虑到小信号电路部分尽量远离频率比较高的信号部分，

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 机内连接软导线尽量合理分布，信号线较长以及易产生辐射和易受到辐射干扰的元器件和电路部分，尽可能增加屏蔽措施。

2、对谐波成分丰富的供电电路，使用电源退耦电路对电源予以净化，防止其对小信号电路产生干扰。

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 六、工艺结构设计

本机结构可以直接采用8+1+1的机箱。

文件编号 xxxxxxxxxx科技有限公司 版 本 号 V1.0.0 文件密级 生效日期 绝密 七、可测试性设计

在关键信号引脚上增加串行电阻或测试点以便调试。引出未分配管脚以便调试。

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