單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統的製作方法
2023-10-07 15:59:24 2
單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統，其特徵在於，所述設備包括多個乙太網交換單元、FPGA邏輯系統單元、串行/解串單元以及光纖收發單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光線收發單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統單元分別連接所述多個乙太網交換單元，並連接所述串行器和所述解串器。本實用新型所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統在傳輸信號中加入了通道指示信號，降低了誤碼率和提高了糾錯能力，從而提高了信號傳輸的準確率。
【專利說明】單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光通信【技術領域】，特別是涉及一種處理多路乙太網信號匯聚的單纖雙向對稱速率的光通信設備。
【背景技術】
[0002]在光傳輸設備的領域內，一般乙太網發送光端機是將所要傳輸網絡信號進行數位化處理，再將這些數位訊號進行復用處理，使多路低速的數位訊號轉換成一路高速信號，並將這一信號轉換成光信號在光纖上傳輸；而乙太網接收光端機將光信號還原成電信號，還原的高速信號分解出原來的多路低速信號，最後再將這些信號還原成對應通路的網絡信號。
[0003]數字光端機雖然傳輸信號質量高，但其傳輸方式採用並串轉換方式，將數字的光信號以串行傳輸方式在光纖中傳輸。一般光端機在串行傳輸信號，尤其多路信號匯聚成一路信號傳輸時，由於信號傳輸的先後順序不能合理的安排，使得接收端所接收的信號信息有可能出現錯誤或丟失的情況，這樣即使光傳輸方式的抗幹擾特性好，仍會存在誤碼的可能，從而造成很高的誤碼率，影響了傳輸效率。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於克服上述傳輸技術的不足之處，提供一種傳輸信號質量高、抗幹擾能力強、工作穩定性好的單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供一種單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述設備包括多個乙太網交換單元、FPGA邏輯系統單元、串行/解串單元以及光纖收發單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光纖收發單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統單元分別連接所述多個乙太網交換單元，並連接所述串行器和所述解串器；
[0006]所述多個乙太網交換單元在發送方向將接收的多路外部乙太網信號分別與所述FPGA邏輯系統單元進行通信，所述FPGA邏輯系統單元在所述乙太網信號中加入通道指示信號，然後傳輸到所述串行器，所述串行器將接收的多路加入通道指示信號的所述乙太網信號轉化成一路串行信號，並傳輸到所述光纖收發單元，所述光纖收發單元將所述串行信號傳輸出去；
[0007]所述光纖收發單元在接收方向將所接收的一路串行信號傳輸到所述解串器中，所述解串器將所述串行信號轉化成多路並行信號，並將所述多路並行信號傳輸到所述FPGA邏輯系統單元，所述FPGA邏輯系統單元根據所述多路並行信號中的通道指示信號，分別將所述多路並行信號對應地傳輸到所述多路乙太網交換單元，並通過所述多路乙太網單元傳輸外外部。
[0008]其中，所述串行/解串單元的位數為10位。
[0009]其中，所述乙太網交換單元設置成PHY晶片，並且所述乙太網交換單元通過MII接口與外部乙太網信號進行通信。
[0010]其中，所述FPGA邏輯系統單元包括具有集成MAC的乙太網控制器，以與所述乙太網交換單元進行通信。
[0011]其中，所述乙太網交換單元的通訊接口採用RJ45接口。
[0012]其中，所述多個乙太網交換單元的各個傳輸通道之間互相對立，互不交叉且一一對應。
[0013]其中，在接收方向上的所述解串器的參考時鐘由從對應的所述光纖接收單元所接收的信號的工作時鐘提供。
[0014]在本實用新型的另一個方面，提供了一種單纖雙向對稱速率的光通信系統，其特徵在於，所述系統包括發送光端機和接收光端機，其中，所述發送光端機和所述接收光端機均使用上述任一單纖雙向對稱速率的光通信設備，所述發送光端機和所述接收光端機通過雙向單光纖連接。
[0015]本使用新型所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備和系統使用了多路乙太網信號高速串行和解串行的技術，其傳輸相互獨立且傳輸穩定、可靠，信號質量高，抗幹擾能力強，同時增加了帶寬的利用率。並且在串行傳輸信號中加入了通道指示信號，降低了誤碼率和提高了糾錯能力，使得提高了信號傳輸的準確率，保證多路乙太網信號通路正常工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1示出了本實用新型的單纖雙向對稱速率的光通信設備的結構示意圖。
[0017]圖2示出了本實用新型的單纖雙向對稱速率的光通信系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。
[0019]圖1示出了本實用新型的單纖雙向對稱速率的光通信設備的結構示意圖。
[0020]如圖1所示，本實用新型的單纖雙向對稱速率的光通信設備包括乙太網交換單元
10、FPGA邏輯系統單元20、串行/解串單元30以及光纖收發單元40。
[0021]串行/解串單元30包括串行器301和解串器302，光線收發單元40分別連接串行器301和解串器302，FPGA邏輯系統單元20分別連接多個乙太網交換單元10，並且連接串行器301和解串器302。
[0022]在發送方向，多個乙太網交換單元10將接收的多路外部乙太網信號分別與FPGA邏輯系統單元20進行通信，FPGA邏輯系統單元20在乙太網信號中加入通道指示信號，然後傳輸到串行器301，串行器301將接收的多路加入通道指示信號的乙太網信號轉化成一路串行信號，並傳輸到光纖收發單元40，光纖收發單元40再將接收的串行信號傳輸出去。
[0023]在接收方向，光纖收發單元40將所接收的一路串行信號傳輸到解串器302中，解串器302將接收的串行信號轉化成多路並行信號，並將多路並行信號傳輸到FPGA邏輯系統單元20，FPGA邏輯系統單元20根據多路並行信號中的通道指示信號，分別將多路信號對應地傳輸到多路乙太網交換單元10，並通過多路乙太網單元10傳輸外外部。
[0024]乙太網交換單元10是具有物理層PHY接口的晶片，通過MII接口與外部乙太網信號進行通信業務。乙太網交換單元10將乙太網信號進行遠距離的雙向傳輸，達到信號信道通信正常，並且多個乙太網交換單元10的信號在傳輸中保持各個傳輸通道互相對立，互不交叉且——對應。
[0025]本實施例的乙太網交換單元10的通訊接口採用RJ45接口 101，但並不限定於此。
[0026]FPGA邏輯系統單元20包括具有集成MAC的乙太網控制器，以與乙太網交換單元進行通信。FPGA邏輯系統單元單元在傳輸的串行信號中加入通道指示信號，以判斷乙太網傳輸的信號的信息，並且能夠在串並轉化過程中無誤地分配各通道的乙太網信號。通過這種形式既可以利用通道信道，又能夠確保在信號傳輸過程中不會引起衝突，不僅降低了成本，也降低了誤碼率和提高了糾錯能力。
[0027]本實施例的單纖雙向對稱速率的光通信設備利用乙太網物理層PHY晶片作為信號收發器的高速傳輸節點，與FPGA邏輯系統單元20內部MAC進行通信，再通過PHY實現高速信號傳輸。這種方法把FPGA的高速信號處理能力和PHY的驅動能力結合起來，可解決各種高速遠距離信號交換問題。
[0028]在本實施中，串行/解串單元30的串行器301和解串器302是具有內嵌時鐘的。對於串行器301，本地時鐘是有發送時鐘TCLK提供外部來源，對於解串器302，本地時鐘被應用到REFCLK引腳上，這樣可以解決由於時鐘與信號的不嚴格同步而制約高速傳輸的瓶頸問題。但為了保持各通路乙太網信號傳輸速率的一致性，在接收方向上的解串器302的參考時鐘由接收的信號的工作時鐘來提供。
[0029]由於串行/解串單元30中的串行器301和解串器302的位數限定為10位，採用信號透傳的方式，則包含MII接口中η位半字節的雙向信號及其I位發送/接收通道指示信號，其時鐘速率為25MHz。在本實施例中採用50MHz的高速傳輸時鐘信號，就可以恰好將兩個25MHz時鐘周期的乙太網信號拼成一個50MHz時鐘周期下的10位有效傳輸信號。即是由於在串行信號中加入通道指示信號，此通道指示信號是同步於第一通道乙太網信號傳輸的指示信號。由於佔用其中一位信號作為通道指示信號，就要將兩個25MHz時鐘周期的乙太網信號拼成一個50MHz時鐘周期下的10位有效傳輸信號。在FPGA邏輯系統單元20的內部邏輯設計中，利用乙太網信號發送/接收的通道指示信號，在不改變乙太網傳輸速率及信息的前提下，縮短為一個50MHz時鐘周期下的9位有效傳輸信號，與一位通道指示信號一併組成10位有效高速串行信號進行通信交互。
[0030]本發明的實施例所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備的工作情況如下:
[0031]在第I路乙太網信號通路到來時，將通道指示信號置成高位；而其他多路乙太網信號通路到來時，則將通道指示信號置成低位。對於解串器，從接收到的10位有效信號中，根據判斷通道指示信號的高低置位，能夠準確地指示第一路乙太網信號通路的信號，從而可以依次按照順序還原處理其餘各路對應的乙太網信號。這樣即使光纖通信過程中出現通信不正常情況時，所對應的多路的乙太網信號通路也能夠保持信號的正確性及完整性，減少碼流錯誤率，提高信號傳輸的穩定性。
[0032]圖2示出了本實用新型的單纖雙向對稱速率的光通信系統的結構示意圖。
[0033]如圖2所示，本實用新型實施例的單纖雙向對稱速率的光通信系統包括發送光端機100和接收光端機200。發送光端機100和接收光端機200均使用上述單纖雙向對稱速率的光通信設備，並且使用雙向單光纖300進行連接通信。[0034]與傳統的光通信設備及系統相比，本實用新型所述單纖雙向對稱速率的光通信設備及系統具有以下優點:
[0035]1、結構簡單，使通信更加穩定。
[0036]2、使用了多路乙太網信號高速串行和解串行的技術，其傳輸相互獨立且傳輸穩定、可靠，信號質量高，抗幹擾能力強，同時增加了帶寬的利用率。
[0037]3、串行傳輸信號中加入通道指示信號，降低了誤碼率和提高了糾錯能力，使得提高了信號傳輸的準確率，保證多路乙太網信號通路正常工作。
[0038]4、乙太網通訊接口採用RJ45接口，可以與個人電腦的乙太網卡接口兼容，使通訊更加便捷。
[0039]雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本實用新型的精神和範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利要求所限定的範圍之內。
【權利要求】
1.一種單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述設備包括多個乙太網交換單元、FPGA邏輯系統單元、串行/解串單元以及光纖收發單元，所述串行/解串單元包括串行器和解串器，所述光纖收發單元分別連接所述串行器和解串器，所述FPGA邏輯系統單元分別連接所述多個乙太網交換單元，並連接所述串行器和所述解串器； 所述多個乙太網交換單元在發送方向將接收的多路外部乙太網信號分別與所述FPGA邏輯系統單元進行通信，所述FPGA邏輯系統單元在所述乙太網信號中加入通道指示信號，然後傳輸到所述串行器，所述串行器將接收的多路加入通道指示信號的所述乙太網信號轉化成一路串行信號，並傳輸到所述光纖收發單元，所述光纖收發單元將所述串行信號傳輸出去； 所述光纖收發單元在接收方向將所接收的一路串行信號傳輸到所述解串器中，所述解串器將所述串行信號轉化成多路並行信號，並將所述多路並行信號傳輸到所述FPGA邏輯系統單元，所述FPGA邏輯系統單元根據所述多路並行信號中的通道指示信號，分別將所述多路並行信號對應地傳輸到所述多路乙太網交換單元，並通過所述多路乙太網單元傳輸外外部。
2.根據權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述串行/解串單元的位數為10位。
3.根據權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述乙太網交換單元設置成PHY晶片，並且所述乙太網交換單元通過MII接口與外部乙太網信號進行通信。
4.根據權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述FPGA邏輯系統單元包括具有集成MAC的乙太網控制器，以與所述乙太網交換單元進行通信。
5.根據權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述乙太網交換單元的通訊接口採用RJ45接口。
6.如權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，所述多個乙太網交換單元的各個傳輸通道之間互相對立，互不交叉且一一對應。
7.如權利要求1所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，其特徵在於，在接收方向上的所述解串器的參考時鐘由從對應的所述光纖接收單元所接收的信號的工作時鐘提供。
8.一種單纖雙向對稱速率的光通信系統，其特徵在於，所述系統包括發送光端機和接收光端機，其中，所述發送光端機和所述接收光端機均使用上述權利要求1-7的任一所述的單纖雙向對稱速率的光通信設備，所述發送光端機和所述接收光端機通過雙向單光纖連接。
【文檔編號】H04L12/28GK203761399SQ201420103812
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】張莉潔, 郭歡, 倪國棟, 尹增亮 申請人:北京兆維電子(集團)有限責任公司