本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

rs232/422/485總線具有結(jié)構(gòu)簡單、通信速率高、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)現(xiàn)場總線一種重要的通信方式。由于自動(dòng)化設(shè)備大多數(shù)工作環(huán)境惡劣，容易受到各種電磁干擾的影響，電纜作為傳輸介質(zhì)，通信可靠性不高；同時(shí)電纜傳輸距離有限，無法實(shí)現(xiàn)幾十公里的長距離傳輸。使用光纖作為傳輸介質(zhì)，解決了串口數(shù)據(jù)的電磁干擾和長距離傳輸?shù)葐栴}。串口光纖組網(wǎng)方式有串口光貓、工業(yè)以太網(wǎng)和epon無源光網(wǎng)絡(luò)三種方式。

(1)串口光貓完成串口到光纖的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)rs232/422/485串行數(shù)據(jù)通過光纖的遠(yuǎn)距離透明傳輸。串口光貓一般是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的組網(wǎng)方式，或多個(gè)串口光貓合成一個(gè)設(shè)備支持“星型”組網(wǎng)方式，對(duì)于較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，采用“串聯(lián)”組網(wǎng)方式。三種方式共同點(diǎn)是每根光纖都需要一對(duì)串口光貓。

(2)工業(yè)以太網(wǎng)和串口光貓方案組網(wǎng)方式完全一樣，也是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“星型”或“串聯(lián)”等組網(wǎng)方式；與串口光貓透傳串口數(shù)據(jù)不同，工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)串口數(shù)據(jù)進(jìn)行以太網(wǎng)幀的封裝，以tcp/ip協(xié)議傳輸。這樣做的優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟粌H僅是串口數(shù)據(jù)，也可以傳輸其它高帶寬的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。

(3)一個(gè)典型的epon(ethernetpassiveopticalnetwork)系統(tǒng)由olt、onu、odn組成。局端設(shè)備olt放在中心機(jī)房；終端設(shè)備onu放在用戶設(shè)備端附近；odn是光配線網(wǎng)，包括無源分光器和光纖，連接olt和onu設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。epon技術(shù)按照電信運(yùn)營商高帶寬要求設(shè)計(jì)，并在fttc/fttb/ftth領(lǐng)域成功大規(guī)模商用，這幾年在電力自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用也越來越廣泛，onu設(shè)備通過rs485接口連接電力設(shè)備，把串口數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)幀傳輸?shù)給lt設(shè)備。與電信運(yùn)營商高帶寬需求不同的是，電力應(yīng)用對(duì)epon技術(shù)的成本和功耗要求極高。

通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案研究，很容易總結(jié)出現(xiàn)有方案存在以下缺點(diǎn)：(1)對(duì)于串口光貓和工業(yè)以太網(wǎng)方案，每根光纖都需要一對(duì)光模塊，成本和功耗較高，不適合“樹型”等復(fù)雜的組網(wǎng)方式，“串聯(lián)”組網(wǎng)方式增加了系統(tǒng)的故障點(diǎn)和維護(hù)成本，工業(yè)環(huán)境取電也是難題。(2)對(duì)于epon在電力應(yīng)用方案，由于epon技術(shù)為高帶寬業(yè)務(wù)需求定制的，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用帶寬利用率極低，追求高帶寬帶來了成本和功耗的增加，不符合電力的業(yè)務(wù)需求。(3)epon系統(tǒng)在接入uart接口時(shí)，把uart數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，對(duì)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量非常小的rs232/422/485業(yè)務(wù)，封裝為以太網(wǎng)幀需要增加大量“幀頭”、“幀尾”、“填充”等字節(jié)，網(wǎng)絡(luò)傳輸效率非常低

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)通過無源光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸，也可以滿足低成本和低功耗的業(yè)務(wù)需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其基于串口通信協(xié)議及系統(tǒng)透傳串口協(xié)議，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含：無源光網(wǎng)絡(luò)odn、多個(gè)終端設(shè)備onu以及局端設(shè)備olt。無源光網(wǎng)絡(luò)odn包含光纖和無源分光器；多個(gè)終端設(shè)備onu用戶側(cè)通信接口為串口，支持uart數(shù)據(jù)透傳，且多個(gè)終端設(shè)備onu采用低速光模塊；以及局端設(shè)備olt采用低速光模塊，且局端設(shè)備olt的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口支持uart數(shù)據(jù)透傳，局端設(shè)備olt通過光纖向無源光網(wǎng)絡(luò)odn發(fā)送下行數(shù)據(jù)或接受來自用戶側(cè)多個(gè)終端設(shè)備onu的上行數(shù)據(jù)。其中，無源分光器的輸入端口通過光纖與局端設(shè)備olt連接，且無源分光器的多個(gè)輸出端口分別通過光纖與多個(gè)終端設(shè)備onu連接，并且其中無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以原始的幀格式進(jìn)行傳輸而不進(jìn)行封裝。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，多個(gè)終端設(shè)備onu的低速光模塊及局端設(shè)備olt的低速光模塊均為2m低速光模塊。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，發(fā)送下行數(shù)據(jù)是采用廣播模式，接收上行數(shù)據(jù)是采用時(shí)分多址模式。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，無源分光器最大支持1:512分光比。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，發(fā)送下行數(shù)據(jù)的工作流程包含：在下行數(shù)據(jù)的工作時(shí)間窗口內(nèi)，局端設(shè)備olt利用無源分光器將下行數(shù)據(jù)推送到多個(gè)終端設(shè)備onu，多個(gè)終端設(shè)備onu都打開接收電路，接收下行數(shù)據(jù)并從串口轉(zhuǎn)發(fā)出去；在下行數(shù)據(jù)的休眠時(shí)間窗口內(nèi)，局端設(shè)備olt不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)，且多個(gè)終端設(shè)備onu都關(guān)閉接收電路。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，發(fā)送所述上行數(shù)據(jù)的工作流程包含：把上行數(shù)據(jù)的上行時(shí)間分成多個(gè)時(shí)間片，每個(gè)終端設(shè)備onu獲取相等長度的時(shí)間片；每個(gè)終端設(shè)備onu只能在屬于自己的時(shí)間片內(nèi)向局端設(shè)備olt發(fā)送上行數(shù)據(jù)，且在每個(gè)時(shí)間片上通過光纖只傳送一個(gè)上行數(shù)據(jù)至局端設(shè)備olt；每個(gè)終端設(shè)備onu在自己的時(shí)間片外，終端設(shè)備onu關(guān)閉發(fā)送電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與串口光貓和工業(yè)以太網(wǎng)方案相比，具有如下有益效果：(1)無源光網(wǎng)絡(luò)模式，節(jié)省了主干光纖資源和光模塊的數(shù)量，降低了成本和功耗；(2)組網(wǎng)方式靈活，更適合工業(yè)總線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；(3)減少了系統(tǒng)故障點(diǎn)，增加了可靠性，降低了維護(hù)成本。本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與epon方案相比，具有如下有益效果：(1)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用2m低速光模塊，節(jié)省了成本，降低了功耗。(2)由于2m低速光模塊接收靈敏度高，傳輸距離更遠(yuǎn)，分光比更大。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)鋱D。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的下行數(shù)據(jù)的工作流程示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的上行數(shù)據(jù)的工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其基于串口通信協(xié)議及系統(tǒng)透傳串口協(xié)議，且無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信系統(tǒng)是點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統(tǒng)，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含：無源光網(wǎng)絡(luò)odn、多個(gè)終端設(shè)備onu以及局端設(shè)備olt。無源光網(wǎng)絡(luò)odn包含光纖和無源分光器；多個(gè)終端設(shè)備onu用戶側(cè)通信接口為串口，支持uart(universalasynchronousreceiver/transmitter)數(shù)據(jù)透傳，且多個(gè)終端設(shè)備onu采用2m低速光模塊，成本和功耗較低，接收靈敏度更好，終端設(shè)備onu可以作為通信模塊或獨(dú)立采集器兩種形式存在；以及局端設(shè)備olt采用2m低速光模塊，且局端設(shè)備olt的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口支持uart數(shù)據(jù)透傳，局端設(shè)備olt通過光纖向無源光網(wǎng)絡(luò)odn發(fā)送下行數(shù)據(jù)或接受來自用戶側(cè)多個(gè)終端設(shè)備onu的上行數(shù)據(jù)。其中，無源分光器的輸入端口通過光纖與局端設(shè)備olt連接，且無源分光器的多個(gè)輸出端口分別通過光纖與多個(gè)終端設(shè)備onu連接，并且其中無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)以原始的幀格式進(jìn)行傳輸而不進(jìn)行封裝。

優(yōu)選地，高密度的局端設(shè)備olt最多支持96個(gè)pon口，局端設(shè)備olt可以作為一個(gè)業(yè)務(wù)設(shè)備的通信模塊形式存在，從而提供更高的設(shè)備集成度；無源分光器最大支持1:512分光比。

優(yōu)選地，發(fā)送下行數(shù)據(jù)是采用廣播模式，接收上行數(shù)據(jù)是采用時(shí)分多址模式。

優(yōu)選地，發(fā)送下行數(shù)據(jù)的工作流程包含：在下行數(shù)據(jù)的工作時(shí)間窗口內(nèi)，局端設(shè)備olt利用無源分光器將下行數(shù)據(jù)推送到多個(gè)終端設(shè)備onu，多個(gè)終端設(shè)備onu都打開接收電路，接收下行數(shù)據(jù)并從串口轉(zhuǎn)發(fā)出去；在下行數(shù)據(jù)的休眠時(shí)間窗口內(nèi)，局端設(shè)備olt不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)，且多個(gè)終端設(shè)備onu都關(guān)閉接收電路。

優(yōu)選地，發(fā)送所述上行數(shù)據(jù)的工作流程包含：把上行數(shù)據(jù)的上行時(shí)間分成多個(gè)時(shí)間片，每個(gè)終端設(shè)備onu獲取相等長度的時(shí)間片；每個(gè)終端設(shè)備onu只能在屬于自己的時(shí)間片內(nèi)向局端設(shè)備olt發(fā)送上行數(shù)據(jù)，且在每個(gè)時(shí)間片上通過光纖只傳送一個(gè)上行數(shù)據(jù)流至局端設(shè)備olt，避免了終端設(shè)備onu上行數(shù)據(jù)流之間的沖突，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失；每個(gè)終端設(shè)備onu在自己的時(shí)間片外，終端設(shè)備onu關(guān)閉發(fā)送電路，從而降低功耗。

在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于電表、水表、燃?xì)獗淼瘸硐到y(tǒng)的遠(yuǎn)程通信，也可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、工礦、交通、樓宇等自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于串口通信協(xié)議及系統(tǒng)透傳串口協(xié)議，不進(jìn)行任何數(shù)據(jù)封裝，通信系統(tǒng)是點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統(tǒng)，其局端設(shè)備olt及終端設(shè)備onu使用2m低速光模塊，2m速率可以滿足串口數(shù)據(jù)的帶寬需求，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的1000m高速光模塊，成本和功耗較低，而接收靈敏度更好，且無源分光器最大支持1:512分光比。

綜上所述，本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與串口光貓和工業(yè)以太網(wǎng)方案相比，具有如下有益效果：(1)無源光網(wǎng)絡(luò)模式，節(jié)省了主干光纖資源和光模塊的數(shù)量，降低了成本和功耗；(2)組網(wǎng)方式靈活，更適合工業(yè)總線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；(3)減少了系統(tǒng)故障點(diǎn)，增加了可靠性，降低了維護(hù)成本。本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與epon方案相比，具有如下有益效果：(1)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用2m低速光模塊，節(jié)省了成本，降低了功耗。(2)由于2m低速光模塊接收靈敏度高，傳輸距離更遠(yuǎn)，分光比更大。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。