一種高速電子開關型光纜保護儀的製作方法
2023-09-24 02:14:15 2
一種高速電子開關型光纜保護儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高速電子開關型光纜保護儀，是應用於光纜終端設備、主用和備用光纜終端設備之間，並通過人機接口與外圍PC機進行信號傳遞與控制，其特徵是，保護儀的組成包括：第一光轉電單元、第二光轉換單元、高速信號交叉切換單元、3R放大單元、設備監控單元、電轉光單元、無源分光單元和電源單元。本實用新型能對光路在不可控的外力或其他原因中斷光纜的情況下，自動切換到沒中斷的光纜線路上，使得光信號在無損的情況下進行傳輸，從而保證光纜通信安全運行。
【專利說明】一種高速電子開關型光纜保護儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光線光纜通訊領域的線路保護，具體地說是一種高速電子開關型光纜保護儀。
【背景技術】
[0002]目前運行的光纜設備由於不可抗拒外力或者人為破壞，導致光纜通信中斷，嚴重影響光通信網安全運行。
[0003]現有技術中均採用基於機械式光開關的光路保護儀對光通信進行保護，但是該機械式光開關的光路保護儀由於採用機械式光開關，在機械連接處不可避免會帶來連接損耗，以及機械尺寸的不可完全一致性，導致光信號至少有因分光導致的3_5dbm的插損，插入損耗大，且此損耗還可能會導致原有光纜傳輸中斷；機械式光開關所採用的繼電器需要電流驅動產生磁力來控制開關進行動作，所有光信號不可避免的丟失信息，因此光信號倒換時間長，丟失信號時間長，無法適應各種光纜維護現場狀況。
實用新型內容
[0004]採用對光路在不可控的外力或其他原因中斷光纜的情況下，保護儀工作調度，自動切換到沒中斷的光纜線路上，從而保證光纜通信安全運行。
[0005]本實用新型為解決上述現有技術存在的不足之處，提供一種高速電子開關型光纜保護儀，能夠有效避免光信號插入損耗，同時放大光信號，縮短光信號倒換時間，減少信號丟失，從而使得光信號在無損的情況下進行傳輸，保證光纜通信安全運行。
[0006]本實用新型為解決技術問題採用如下技術方案:
[0007]本實用新型一種高速電子開關型光纜保護儀，是應用於光纜終端設備、主用和備用光纜終端設備之間，並通過人機接口與外圍PC機進行信號傳遞與控制，其特點是，保護儀的組成包括:第一光轉電單元、第二光轉換單元、高速信號交叉切換單元、3R放大單元、設備監控單元、電轉光單元、無源分光單元和電源單元；
[0008]所述第一光轉電單元接收主用光纜所發送的主用光纜光信號並轉換為主用電信號發送給所述高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電主用狀態信號給所述設備監控單元;
[0009]所述第二光轉電單元接收備用光纜所發送的備用光纜光信號並轉換為備用電信號發送給所述高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電備用狀態信號給所述設備監控單元;
[0010]所述設備監控單元是由網管板、CPLD和MPU組成，所述MPU接收所述光轉電主用狀態信號、光轉電備用狀態信號和進行處理獲得切換控制信號並由所述CPLD發送給所述高速信號交叉切換單元；
[0011]所述高速信號交叉切換單元接收所述主用電信號、備用電信號和切換控制信號，並根據所述切換控制信號選擇所述主用電信號和備用電信號中的一路電信號作為光纜終端設備所需電信號發送給所述3R放大單元；
[0012]所述3R放大單元接收所述光纜終端設備所需電信號進行重定時、重再生和重整形處理，獲得3R電信號傳遞給所述電轉光單元；
[0013]所述電轉光單元接收所述3R電信號進行電光轉換處理後獲得3R光信號傳遞給所述光纜終端設備的收光端；同時將電轉光狀態信號發送給所述設備監控單元；
[0014]所述無源分光單元接收所述光纜終端設備的發光端發送的光信號進行分光處理；獲得主用發送光信號和備用發送光信號分別發送給所述主用光纜和備用光纜用於主用和備用光纜終端設備之間進行傳輸；
[0015]所述設備監控單元的MRJ將所接收的電轉光信號狀態、光轉電主用電信號和光轉電備用狀態信號傳遞給所述網管板進行轉換並經過所述人機接口發送給所述外圍PC機進行顯示；
[0016]所述電源單兀用於為所述第一光轉電單兀、第二光轉電單兀、高速信號交叉切換單元、3R放大單元，設備監控單元和電轉光單元提供系統電源。
[0017]與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在:
[0018]1、本實用新型採用高速信號交叉切換單元，比傳統的機械式光開關的光路保護儀縮短了 1/2的切換時間，電子開關瞬時切換時間小於10ms，丟失信號不到10ms，不中斷通信業務，從而縮短光信號倒換時間，減少信號丟失。機械式光開關需要電機驅動，機械移動的時間和接觸點不可控，使用壽命有限；而本實用新型的電子式光開關不需要驅動，大大減小了切換時間。
[0019]2、本實用新型採用3R放大單元對光信號進行重定時消除數字脈衝的時域失真、進行重再生保證信號在每條光纜中傳輸的輸出功率，進行重整形消除色散等因素產生的脈衝失真，從而能有效避免光信號插入損耗，同時放大光信號，提高光信號的強度和質量，不會引入因分光而導致的插入損耗，影響線路運行。而傳統的機械式光開關由於光開關不可避免的插入損耗被加入系統之中，且系統沒有供電放大增強功能，在原系統沒有充分的光功率冗餘的情況下無法使用，同時增加了接觸點的光反射和光影響。
[0020]3、本實用新型的無源分光單元採用一分二的無源分光器，可以分裂複製成相同的兩份光信號進入主用光纜和備用光纜。
[0021]4、本實用新型通過設備監控單元能對光纜的光信號進行實時監控，並對光纜的運行狀況進行實時顯示。可通過遠程網管軟體查看和控制，且支持RS-232串口、RJ-45網絡接口，支持SNMP協議網管。
[0022]5、本實用新型能廣泛應用於電力、電信、銀行、公安、會議電視等專線業務，或其它重要的數據業務中，為用戶提供高可靠、高性能的光信號保護傳輸通路。支持的業務包括:千兆幹線主用備用用系統，SDH/PDH/FC/P0S光通道保護系統，圖象線路監控系統等。
[0023]綜合上述，本實用新型採用高速電子開關實現超高速切換，對於重要兩路光信號電路進行高速開關選路，並對選路後的光信號進行3R放大，在微秒級的時間內完成電切換，遠優於機械式光開關切換時間的50ms ;同時將光纖終端設備用的信號無損地放大複製一份用於光纜的備用纖傳輸，保護儀採用220v交流電和-48v交流供電，穩定可靠，比傳統的光路保護儀增強了系統的穩定性和適用範圍。【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型高速信號交叉切換單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本實施例中，一種具有信號收發功能的高速電子開關型光纜保護儀，是應用於同樣具有收發和傳遞信號功能的光纜終端設備、主用和備用光纜終端設備之間，並通過人機接口與外圍PC機進行信號傳遞與控制，其組成包括:第一光轉電單元，第二光轉電單元，高速信號交叉切換單元，3R放大單元，設備監控單元，電轉光單元和電源單元；
[0027]第一光轉電單元接收主用光纜所發送的主用光纜光信號並轉換為主用電信號發送給高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電主用狀態信號給設備監控單元；同樣的，第二光轉電單元接收備用光纜所發送的備用光纜光信號並轉換為備用電信號發送給高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電備用狀態信號給設備監控單元；
[0028]兩個光轉電單元是為了便於硬體電路對信號的處理，其組成包括光學次模塊(Optical Subassembly ;0SA)及電子次模塊(Electrical Subassembly ;ESA)兩大部分；首先光學次模塊部分是以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、砷化銦鎵(InGaAs)等作為發光與檢光材料，形成光信號；電子次模塊內部包含傳送驅動IC及接收驅動1C，分別用以驅動雷射二極體與檢光二極體，形成電信號；從而使得主用備用光纜來的光信號可以轉換為電信號。
[0029]設備監控單元是由網管板、CPLD和MPU組成，MPU接收所述光轉電主用狀態信號和光轉電備用狀態信號進行處理獲得切換控制信號並由CPLD發送給高速信號交叉切換單元；若設備監控單元本身沒有自動發送切換控制信號給高速信號交叉切換單元，則外圍PC機根據光轉電主用狀態信號和光轉電備用狀態信號主動發送切換控制指令給高速信號交叉切換單元；
[0030]高速信號交叉切換單元接收主用電信號、備用電信號和切換控制信號，並根據切換控制信號選擇主用電信號和備用電信號中的一路電信號作為光纜終端設備所需電信號發送給3R放大單元；
[0031 ] 高速信號交叉切換單元是由比較器、微處理器和電子開關組成，微處理器根據切換控制信號對主用電信號和備用電信號進行質量判斷與比較，若主用電信號和備用電信號都存在，則通過比較器選擇主用電信號和備用電信號中電流值較大的一路電信號作為光纜終端設備所需電信號傳遞給電子開關進行傳輸；電子開關是由兩個三極體門電路組成，且電子開關的控制電極是由微處理器控制O或I輸出控制通斷；
[0032]若主用電信號和備用電信號中有一路電信號丟失，則將另一路電信號作為光纜終端設備所需電信號傳遞給電子開關進行傳輸；
[0033]若光主用電信號和備用電信號都丟失，則電子開關無動作。
[0034]3R放大單元接收光纜終端設備所需電信號進行重定時、重再生和重整形處理，獲得3R電信號傳遞給電轉光單元；3R放大單元採用Maxim3872作為主處理晶片，為設備設計提供離散速率、多種速率和連續可調的時鐘和數據恢復集成電路，能夠輕鬆集成協議未知的應用，並自動鎖定速率在12.3Mbps?2.7Gbps的輸入光轉電數據流，無需參考時鐘，同時通過串行接口報告獲得的光電信號數據速率。[0035]電轉光單元獲得3R電信號進行電光轉換後獲得3R光信號傳遞給光纜終端設備光信號的收光端；同時將電轉光狀態信號發送給設備監控單元；電轉光狀態信號包括光有無信號，光電流強度，光功率強度，光速率信號。
[0036]無源分光單元採用一分二的無源分光器接收光纜終端設備發光端的光信號進行50%的兩路分光處理，獲得主用發送光信號和備用發送光信號分別發送給主用光纜和備用光纜用於主用和備用光纜終端設備之間進行傳輸；從而實現對電轉光單元輸出來的3R光信號的分兩路後進入光纜。
[0037]設備監控單元的MRJ將所接收的電轉光信號狀態、光轉電主用電信號和光轉電備用狀態信號傳遞給所述網管板進行轉換，轉換為SNMP網管信息並經過所述人機接口發送給所述外圍PC機進行圖形顯示；方便實時了解網絡狀況和保護儀狀況。
[0038]電源單元用於為第一光轉電單元、第二光轉電單元、高速信號交叉切換單元、3R放大單元、設備監控單元和電轉光單元提供系統電源。系統電源是指接入交流220V或/和直流-48V，然後輸出各單元所需要的電源；保證保護儀得到交流220V和直流-48電源的同時備份供電，確保保護儀的穩定可靠運行。
[0039]保護儀引入了 一分二的無源分光器單元，實現了設備自身放大後的的光信號進行複製和發送。
[0040]具體組網實施中，如果需要多路切換，可以採用單元化的系統結構，使第一第二光電轉換單元、電光轉換單元、信號3R放大單元、信號高速交叉切換單元、無源分光路單元、設備監控單元和電源單元及外部顯示設備成了 一個有機的整體。在兩端的兩臺光端設備之間插入兩臺高速電子開關光保護儀，在兩臺高速電子開關保護儀之間接入一對保護用備用光纜，即可以實現在主用光纜和備用光纜之間進行無損自動瞬時切換。並遠程實時監控設備的各項狀態，切實保護電力通信設備穩定運行。
【權利要求】
1.一種高速電子開關型光纜保護儀，是應用於光纜終端設備、主用和備用光纜終端設備之間，並通過人機接口與外圍PC機進行信號傳遞與控制，其特徵是，保護儀的組成包括:第一光轉電單元、第二光轉換單元、高速信號交叉切換單元、3R放大單元、設備監控單元、電轉光單元、無源分光單元和電源單元； 所述第一光轉電單元接收主用光纜所發送的主用光纜光信號並轉換為主用電信號發送給所述高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電主用狀態信號給所述設備監控單元；所述第二光轉電單元接收備用光纜所發送的備用光纜光信號並轉換為備用電信號發送給所述高速信號交叉切換單元，同時發送光轉電備用狀態信號給所述設備監控單元；所述設備監控單元是由網管板、CPLD和MPU組成，所述MPU接收所述光轉電主用狀態信號、光轉電備用狀態信號和進行處理獲得切換控制信號並由所述CPLD發送給所述高速信號交叉切換單元； 所述高速信號交叉切換單元接收所述主用電信號、備用電信號和切換控制信號，並根據所述切換控制信號選擇所述主用電信號和備用電信號中的一路電信號作為光纜終端設備所需電信號發送給所述3R放大單元； 所述3R放大單元接收所述光纜終端設備所需電信號進行重定時、重再生和重整形處理，獲得3R電信號傳遞給所述電轉光單元； 所述電轉光單元接收所述3R電信號進行電光轉換處理後獲得3R光信號傳遞給所述光纜終端設備的收光端；同時將電轉光狀態信號發送給所述設備監控單元； 所述無源分光單元接收所述光纜終端設備的發光端發送的光信號進行分光處理；獲得主用發送光信號和備用發送光信號分別發送給所述主用光纜和備用光纜用於主用和備用光纜終端設備之間進行傳輸； 所述設備監控單元的MPU將所接收的電轉光信號狀態、光轉電主用電信號和光轉電備用狀態信號傳遞給所述網管板進行轉換並經過所述人機接口發送給所述外圍PC機進行顯示; 所述電源單元用於為所述第一光轉電單元、第二光轉電單元、高速信號交叉切換單元、3R放大單元，設備監控單元和電轉光單元提供系統電源。
【文檔編號】H04B10/032GK203608203SQ201320724973
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】楊友情, 江龍才, 程洪, 牛景平 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司池州供電公司