單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備包括多個(gè)以太網(wǎng)交換單元、FPGA邏輯系統(tǒng)單元、串行/解串單元以及光纖收發(fā)單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光線收發(fā)單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元分別連接所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元，并連接所述串行器和所述解串器。本實(shí)用新型所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)在傳輸信號(hào)中加入了通道指示信號(hào)，降低了誤碼率和提高了糾錯(cuò)能力，從而提高了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。
【專利說明】單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種處理多路以太網(wǎng)信號(hào)匯聚的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在光傳輸設(shè)備的領(lǐng)域內(nèi)，一般以太網(wǎng)發(fā)送光端機(jī)是將所要傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，再將這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行復(fù)用處理，使多路低速的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路高速信號(hào)，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)在光纖上傳輸；而以太網(wǎng)接收光端機(jī)將光信號(hào)還原成電信號(hào)，還原的高速信號(hào)分解出原來的多路低速信號(hào)，最后再將這些信號(hào)還原成對(duì)應(yīng)通路的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。
[0003]數(shù)字光端機(jī)雖然傳輸信號(hào)質(zhì)量高，但其傳輸方式采用并串轉(zhuǎn)換方式，將數(shù)字的光信號(hào)以串行傳輸方式在光纖中傳輸。一般光端機(jī)在串行傳輸信號(hào)，尤其多路信號(hào)匯聚成一路信號(hào)傳輸時(shí)，由于信號(hào)傳輸?shù)南群箜樞虿荒芎侠淼陌才?，使得接收端所接收的信?hào)信息有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤或丟失的情況，這樣即使光傳輸方式的抗干擾特性好，仍會(huì)存在誤碼的可能，從而造成很高的誤碼率，影響了傳輸效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述傳輸技術(shù)的不足之處，提供一種傳輸信號(hào)質(zhì)量高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定性好的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括多個(gè)以太網(wǎng)交換單元、FPGA邏輯系統(tǒng)單元、串行/解串單元以及光纖收發(fā)單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光纖收發(fā)單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元分別連接所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元，并連接所述串行器和所述解串器；
[0006]所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元在發(fā)送方向?qū)⒔邮盏亩嗦吠獠恳蕴W(wǎng)信號(hào)分別與所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元進(jìn)行通信，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元在所述以太網(wǎng)信號(hào)中加入通道指示信號(hào)，然后傳輸?shù)剿龃衅?，所述串行器將接收的多路加入通道指示信?hào)的所述以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成一路串行信號(hào)，并傳輸?shù)剿龉饫w收發(fā)單元，所述光纖收發(fā)單元將所述串行信號(hào)傳輸出去；
[0007]所述光纖收發(fā)單元在接收方向?qū)⑺邮盏囊宦反行盘?hào)傳輸?shù)剿鼋獯髦校鼋獯鲗⑺龃行盘?hào)轉(zhuǎn)化成多路并行信號(hào)，并將所述多路并行信號(hào)傳輸?shù)剿鯢PGA邏輯系統(tǒng)單元，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元根據(jù)所述多路并行信號(hào)中的通道指示信號(hào)，分別將所述多路并行信號(hào)對(duì)應(yīng)地傳輸?shù)剿龆嗦芬蕴W(wǎng)交換單元，并通過所述多路以太網(wǎng)單元傳輸外外部。
[0008]其中，所述串行/解串單元的位數(shù)為10位。
[0009]其中，所述以太網(wǎng)交換單元設(shè)置成PHY芯片，并且所述以太網(wǎng)交換單元通過MII接口與外部以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行通信。
[0010]其中，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元包括具有集成MAC的以太網(wǎng)控制器，以與所述以太網(wǎng)交換單元進(jìn)行通信。
[0011]其中，所述以太網(wǎng)交換單元的通訊接口采用RJ45接口。
[0012]其中，所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元的各個(gè)傳輸通道之間互相對(duì)立，互不交叉且一一對(duì)應(yīng)。
[0013]其中，在接收方向上的所述解串器的參考時(shí)鐘由從對(duì)應(yīng)的所述光纖接收單元所接收的信號(hào)的工作時(shí)鐘提供。
[0014]在本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)送光端機(jī)和接收光端機(jī)，其中，所述發(fā)送光端機(jī)和所述接收光端機(jī)均使用上述任一單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，所述發(fā)送光端機(jī)和所述接收光端機(jī)通過雙向單光纖連接。
[0015]本使用新型所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備和系統(tǒng)使用了多路以太網(wǎng)信號(hào)高速串行和解串行的技術(shù)，其傳輸相互獨(dú)立且傳輸穩(wěn)定、可靠，信號(hào)質(zhì)量高，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)增加了帶寬的利用率。并且在串行傳輸信號(hào)中加入了通道指示信號(hào)，降低了誤碼率和提高了糾錯(cuò)能力，使得提高了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率，保證多路以太網(wǎng)信號(hào)通路正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1示出了本實(shí)用新型的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2示出了本實(shí)用新型的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0019]圖1示出了本實(shí)用新型的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備包括以太網(wǎng)交換單元
10、FPGA邏輯系統(tǒng)單元20、串行/解串單元30以及光纖收發(fā)單元40。
[0021]串行/解串單元30包括串行器301和解串器302，光線收發(fā)單元40分別連接串行器301和解串器302，F(xiàn)PGA邏輯系統(tǒng)單元20分別連接多個(gè)以太網(wǎng)交換單元10，并且連接串行器301和解串器302。
[0022]在發(fā)送方向，多個(gè)以太網(wǎng)交換單元10將接收的多路外部以太網(wǎng)信號(hào)分別與FPGA邏輯系統(tǒng)單元20進(jìn)行通信，F(xiàn)PGA邏輯系統(tǒng)單元20在以太網(wǎng)信號(hào)中加入通道指示信號(hào)，然后傳輸?shù)酱衅?01，串行器301將接收的多路加入通道指示信號(hào)的以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成一路串行信號(hào)，并傳輸?shù)焦饫w收發(fā)單元40，光纖收發(fā)單元40再將接收的串行信號(hào)傳輸出去。
[0023]在接收方向，光纖收發(fā)單元40將所接收的一路串行信號(hào)傳輸?shù)浇獯?02中，解串器302將接收的串行信號(hào)轉(zhuǎn)化成多路并行信號(hào)，并將多路并行信號(hào)傳輸?shù)紽PGA邏輯系統(tǒng)單元20，F(xiàn)PGA邏輯系統(tǒng)單元20根據(jù)多路并行信號(hào)中的通道指示信號(hào)，分別將多路信號(hào)對(duì)應(yīng)地傳輸?shù)蕉嗦芬蕴W(wǎng)交換單元10，并通過多路以太網(wǎng)單元10傳輸外外部。
[0024]以太網(wǎng)交換單元10是具有物理層PHY接口的芯片，通過MII接口與外部以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行通信業(yè)務(wù)。以太網(wǎng)交換單元10將以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的雙向傳輸，達(dá)到信號(hào)信道通信正常，并且多個(gè)以太網(wǎng)交換單元10的信號(hào)在傳輸中保持各個(gè)傳輸通道互相對(duì)立，互不交叉且——對(duì)應(yīng)。
[0025]本實(shí)施例的以太網(wǎng)交換單元10的通訊接口采用RJ45接口 101，但并不限定于此。
[0026]FPGA邏輯系統(tǒng)單元20包括具有集成MAC的以太網(wǎng)控制器，以與以太網(wǎng)交換單元進(jìn)行通信。FPGA邏輯系統(tǒng)單元單元在傳輸?shù)拇行盘?hào)中加入通道指示信號(hào)，以判斷以太網(wǎng)傳輸?shù)男盘?hào)的信息，并且能夠在串并轉(zhuǎn)化過程中無誤地分配各通道的以太網(wǎng)信號(hào)。通過這種形式既可以利用通道信道，又能夠確保在信號(hào)傳輸過程中不會(huì)引起沖突，不僅降低了成本，也降低了誤碼率和提高了糾錯(cuò)能力。
[0027]本實(shí)施例的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備利用以太網(wǎng)物理層PHY芯片作為信號(hào)收發(fā)器的高速傳輸節(jié)點(diǎn)，與FPGA邏輯系統(tǒng)單元20內(nèi)部MAC進(jìn)行通信，再通過PHY實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)傳輸。這種方法把FPGA的高速信號(hào)處理能力和PHY的驅(qū)動(dòng)能力結(jié)合起來，可解決各種高速遠(yuǎn)距離信號(hào)交換問題。
[0028]在本實(shí)施中，串行/解串單元30的串行器301和解串器302是具有內(nèi)嵌時(shí)鐘的。對(duì)于串行器301，本地時(shí)鐘是有發(fā)送時(shí)鐘TCLK提供外部來源，對(duì)于解串器302，本地時(shí)鐘被應(yīng)用到REFCLK引腳上，這樣可以解決由于時(shí)鐘與信號(hào)的不嚴(yán)格同步而制約高速傳輸?shù)钠款i問題。但為了保持各通路以太網(wǎng)信號(hào)傳輸速率的一致性，在接收方向上的解串器302的參考時(shí)鐘由接收的信號(hào)的工作時(shí)鐘來提供。
[0029]由于串行/解串單元30中的串行器301和解串器302的位數(shù)限定為10位，采用信號(hào)透?jìng)鞯姆绞?，則包含MII接口中η位半字節(jié)的雙向信號(hào)及其I位發(fā)送/接收通道指示信號(hào)，其時(shí)鐘速率為25MHz。在本實(shí)施例中采用50MHz的高速傳輸時(shí)鐘信號(hào)，就可以恰好將兩個(gè)25MHz時(shí)鐘周期的以太網(wǎng)信號(hào)拼成一個(gè)50MHz時(shí)鐘周期下的10位有效傳輸信號(hào)。即是由于在串行信號(hào)中加入通道指示信號(hào)，此通道指示信號(hào)是同步于第一通道以太網(wǎng)信號(hào)傳輸?shù)闹甘拘盘?hào)。由于占用其中一位信號(hào)作為通道指示信號(hào)，就要將兩個(gè)25MHz時(shí)鐘周期的以太網(wǎng)信號(hào)拼成一個(gè)50MHz時(shí)鐘周期下的10位有效傳輸信號(hào)。在FPGA邏輯系統(tǒng)單元20的內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)中，利用以太網(wǎng)信號(hào)發(fā)送/接收的通道指示信號(hào)，在不改變以太網(wǎng)傳輸速率及信息的前提下，縮短為一個(gè)50MHz時(shí)鐘周期下的9位有效傳輸信號(hào)，與一位通道指示信號(hào)一并組成10位有效高速串行信號(hào)進(jìn)行通信交互。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備的工作情況如下:
[0031]在第I路以太網(wǎng)信號(hào)通路到來時(shí)，將通道指示信號(hào)置成高位；而其他多路以太網(wǎng)信號(hào)通路到來時(shí)，則將通道指示信號(hào)置成低位。對(duì)于解串器，從接收到的10位有效信號(hào)中，根據(jù)判斷通道指示信號(hào)的高低置位，能夠準(zhǔn)確地指示第一路以太網(wǎng)信號(hào)通路的信號(hào)，從而可以依次按照順序還原處理其余各路對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)信號(hào)。這樣即使光纖通信過程中出現(xiàn)通信不正常情況時(shí)，所對(duì)應(yīng)的多路的以太網(wǎng)信號(hào)通路也能夠保持信號(hào)的正確性及完整性，減少碼流錯(cuò)誤率，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
[0032]圖2示出了本實(shí)用新型的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信系統(tǒng)包括發(fā)送光端機(jī)100和接收光端機(jī)200。發(fā)送光端機(jī)100和接收光端機(jī)200均使用上述單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，并且使用雙向單光纖300進(jìn)行連接通信。[0034]與傳統(tǒng)的光通信設(shè)備及系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型所述單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備及系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使通信更加穩(wěn)定。
[0036]2、使用了多路以太網(wǎng)信號(hào)高速串行和解串行的技術(shù)，其傳輸相互獨(dú)立且傳輸穩(wěn)定、可靠，信號(hào)質(zhì)量高，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)增加了帶寬的利用率。
[0037]3、串行傳輸信號(hào)中加入通道指示信號(hào)，降低了誤碼率和提高了糾錯(cuò)能力，使得提高了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率，保證多路以太網(wǎng)信號(hào)通路正常工作。
[0038]4、以太網(wǎng)通訊接口采用RJ45接口，可以與個(gè)人電腦的以太網(wǎng)卡接口兼容，使通訊更加便捷。
[0039]雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括多個(gè)以太網(wǎng)交換單元、FPGA邏輯系統(tǒng)單元、串行/解串單元以及光纖收發(fā)單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光纖收發(fā)單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元分別連接所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元，并連接所述串行器和所述解串器； 所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元在發(fā)送方向?qū)⒔邮盏亩嗦吠獠恳蕴W(wǎng)信號(hào)分別與所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元進(jìn)行通信，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元在所述以太網(wǎng)信號(hào)中加入通道指示信號(hào)，然后傳輸?shù)剿龃衅?，所述串行器將接收的多路加入通道指示信?hào)的所述以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成一路串行信號(hào)，并傳輸?shù)剿龉饫w收發(fā)單元，所述光纖收發(fā)單元將所述串行信號(hào)傳輸出去； 所述光纖收發(fā)單元在接收方向?qū)⑺邮盏囊宦反行盘?hào)傳輸?shù)剿鼋獯髦?，所述解串器將所述串行信?hào)轉(zhuǎn)化成多路并行信號(hào)，并將所述多路并行信號(hào)傳輸?shù)剿鯢PGA邏輯系統(tǒng)單元，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元根據(jù)所述多路并行信號(hào)中的通道指示信號(hào)，分別將所述多路并行信號(hào)對(duì)應(yīng)地傳輸?shù)剿龆嗦芬蕴W(wǎng)交換單元，并通過所述多路以太網(wǎng)單元傳輸外外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述串行/解串單元的位數(shù)為10位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)交換單元設(shè)置成PHY芯片，并且所述以太網(wǎng)交換單元通過MII接口與外部以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述FPGA邏輯系統(tǒng)單元包括具有集成MAC的以太網(wǎng)控制器，以與所述以太網(wǎng)交換單元進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)交換單元的通訊接口采用RJ45接口。
6.如權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)以太網(wǎng)交換單元的各個(gè)傳輸通道之間互相對(duì)立，互不交叉且一一對(duì)應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，其特征在于，在接收方向上的所述解串器的參考時(shí)鐘由從對(duì)應(yīng)的所述光纖接收單元所接收的信號(hào)的工作時(shí)鐘提供。
8.一種單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)送光端機(jī)和接收光端機(jī)，其中，所述發(fā)送光端機(jī)和所述接收光端機(jī)均使用上述權(quán)利要求1-7的任一所述的單纖雙向?qū)ΨQ速率的光通信設(shè)備，所述發(fā)送光端機(jī)和所述接收光端機(jī)通過雙向單光纖連接。
【文檔編號(hào)】H04L12/28GK203761399SQ201420103812
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】張莉潔, 郭歡, 倪國(guó)棟, 尹增亮 申請(qǐng)人:北京兆維電子(集團(tuán))有限責(zé)任公司