具有遠程監控功能的光纖收發器及數據傳輸方法
2023-06-11 09:55:11 1
專利名稱：具有遠程監控功能的光纖收發器及數據傳輸方法
技術領域：
發明涉及一種具有遠程監控功能的光纖收發器，涉及光纖通訊領域，具體地說，特
別涉及光纖收發器中實現網管的技術領域。
背景技術：
光纖收發器是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的以太 網傳輸媒體轉換單元，在很多地方也被稱之為光電轉換器。產品一般應用在乙太網電纜無 法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網絡環境中，且通常定位於寬帶城域網的接 入層應用，同時在幫助把光纖最後一公裡線路連接到城域網和更外層的網絡上也發揮了巨 大的作用。 光纖收發器主要用於lOBase-T雙絞線與10Base-FL光纜之間或100Base-TX雙 絞線與100Base-FL光纜或lOOOBase-TX雙絞線與lOOOBase-FL光纜之間數據通訊適合作 智能化小區或光纖到桌面的連接器，它將網絡傳輸距離的極限從雙絞線的100米擴展到了 100公裡以上，它可以簡單地實現一臺主板伺服器、中繼器、集線器、交換機、終端機與一臺 終端機之間的互聯。 目前一般的光纖收發器的網管方式普遍採用RS232進行本地監控，即由一臺裝有 運行狀態監控軟體的電腦，通過RS232或RS485總線以某種協議的方式查詢設備中的狀態， 如終端設備的連結狀態、工作狀態、全雙工/半雙工狀態、光接口的狀態，將設備的狀態參 數反饋給網絡管理器；或者部分帶網管功能的光纖收發器只利用光纖口傳輸網管信息，這 給網管信息的管理和機架式管理帶來了不便。 隨著網絡技術的不斷發展，採用RS232串口進行本地監控的方式，在某種程度上 限制了網絡設備的集中控制管理。RS232總線最大的弊病在於傳輸的距離受到很大的限制， 雖然可以通過到RS485的轉換來延長距離，但是網絡設備的間隔往往很大，要對組成網絡 的所有光收發機進行集中的管理，僅靠RS485總線也不能滿足要求，而且無法共享現在用 途很廣的IP網的網絡資源；另外RS232總線的傳輸速率也不高，對於串行口 ，傳輸碼率最大 是O. 115MB/S。而對於Ethernet可以達到10/100/1000M，通過RJ45在區域網傳輸距離可 以達數百米，跨越網關還可以接入Internet。而直接利用現成的網絡埠進行網管信息的 傳輸使得網管終端接收信息十分方便，同時機架式管理成本大大減輕。
發明內容
本發明目的是解決監控中心不能實時有效地對光纖收發器的狀態進行監控的問 題，提供一種具有遠程監控功能的光纖收發器及數據傳輸方法。原理是通過在光纖收發器 內部增加網管模塊使其實現可以通過遠程實施監控功能。
本發明為實現上述目的，採用如下技術方案 本發明具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於包括第一 RJ45接口、耦合濾 波電路、網管模塊、光電轉換模塊和光收發模塊，其中第一RJ45接口的一端與網絡電纜雙向通信，第一RJ45接口的另一端依次串接耦合濾波電路、光電轉換模塊後分別與網管模塊 和光收發模塊雙向通信，網管模塊與網管控制單元雙向通信，光收發模塊與光纖雙向通信。
所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述網管模塊由ARM處理器 依次串接網絡控制器、變壓器和第二RJ45接口構成，ARM處理器與光電轉換模塊雙向通信， 第二 RJ45接口與網管控制單元雙向通信。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述耦合濾波電路為隔離變 壓器。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述光電轉換模塊採用型號 為IP113F的光電轉換晶片。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述光收發模塊採用型號為 HFBR5103的光收發晶片。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述ARM處理器採用型號為 LPC2214的基於ARM7的高性能32位RISC微控制器。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述網絡控制器採用型號為 RTL8019AS的網絡控制晶片。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特徵在於從第一 RJ45接口非屏蔽雙絞線引入乙太網的數據，經過耦合濾波電路對信號進行濾波，然後把信 號送到光電轉換模塊中，光電轉換模塊轉換並重定數據格式，完成一個電平轉換，然後數據 被傳送到光收發模塊中，光收發模塊再把數據發送到光纖中；同時數據經過光纖傳到另一 個光纖收發器中，進行與上面相反的工作，隨後通過第一RJ45接口傳出數據，這樣完成了 光纖收發器兩端的數據傳輸。 所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特徵在於網管模塊的 控制方法如下光電轉換模塊通過SMI把光纖收發器狀態數據等傳輸給網管模塊，同時在 網管模塊的ARM處理器中嵌入TCP/IP協議，並嵌入到開放作業系統中，網管模塊處理後再 利用現成的網絡埠通過TCP/IP網絡傳送到網管中心計算機進行集中監控和管理。
所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特徵在於所述TCP/IP 協議採用四層模型，艮卩鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層。 本發明使用系統軟體核心為y C/0S-II的實時作業系統內核，專為嵌入式系統應
用設計。yc/os-n採用c語言和彙編語言，其中絕大部分用c語言，結構非常簡單，並且可
移植性非常好，很容易被移植到各種微處理器上。同時為實現網絡通信應用，在其基礎上擴 展和構建網絡功能模塊-TCP/IP協議棧，並提供相應的API接口實現與系統的無縫連接，最 終實現在P C/0S-II下多應用任務的實時調度，把採集到的信息實時傳送到乙太網上去。
本發明的有益效果是，通過集成方式，將網管功能嵌入到傳統的光纖收發器中，使 用uC/OS-II作為該設備的嵌入式作業系統，並嵌入了 TCP/IP協議，實現了網管數據通過同 一 RJ45埠進行傳輸的遠程監控，該發明一定程度上克服了傳統的串口傳輸距離短的缺 點，可以長距離任意個光纖收發器同時進行管理，同時又利用的現成的RJ45 口直接將網管 數據傳送到區域網中，方便網管計算機接收數據，並且網管系統中可以添加任意多個光纖 收發器而無需額外設備，從而降低成本。
圖1為本發明實施例帶內網管功能的光纖收發器原理框圖；
圖2為本發明實施例內網管模塊原理框圖；
圖3為本發明實施例帶內網管功能的光纖收發器結構圖；
圖4為本發明實施例內網管模塊電路原理圖； 其中，圖中11.RJ45接口，12.隔離變壓器，13.網管模塊，14光電轉換模塊，15.光 收發模塊，21.ARM處理器，22.網絡控制器，23.變壓器，24. RJ45接口 。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明 圖1為本發明實施例，圖1中光收發模塊15與光纖網絡相連接，連接方式採用雙 光纖，光收發模塊15與光電轉換模塊14連接，光電轉換模塊14與隔離變壓器12連接，隔 離變壓器12與RJ45接口 11連接，RJ45接口 11直接和網絡雙絞線電纜連接，同時光電轉 換模塊14也與網管模塊13連接，網管模塊13直接與控制單元通過網線連接，光收發模塊 15把光信號傳送到光電轉換模塊14，通過光電轉換模塊14進行光電編碼變換，變換後的電 信號通過隔離變壓器12，再連接到RJ45接口 ，最後傳輸到網絡雙絞線電纜，同時，光電轉換 模塊14把整個收發器的狀態等信息傳送給網管模塊13，網管模塊13對收到的信息處理後 通過網絡雙絞線傳送到控制單元。 圖2為本發明實施例，ARM處理器21與網絡控制器22連接，網絡控制器22與網卡
變壓器23連接，網卡變壓器23與RJ45接口 24連接，同時ARM控制器21與光電轉換模塊
14連接，RJ45接口 24與網管控制單元連接，ARM處理器21接收光電轉換模塊14的信息，
經過處理後通過網絡控制器22完成網絡通信功能，把信息傳輸給網管中心。 圖3為本發明實施例帶內網管功能的光纖收發器結構圖，用戶計算機通過雙絞線
連接光纖收發器，光纖收發器通過光纖連入網際網路，同時，光纖收發器通過雙絞線連接到網
管中心計算機實現網管功能。 圖4為本發明實施例內網管模塊電路原理圖，網管模塊處理器為嵌入式微處理器 LPC2214 ;網絡控制器為Realtek公司的NE2000兼容晶片RTL8019AS，它內置了 IOBASE-T收 發器，外接一個隔離低通濾波器，通過RJ-45標準埠接入乙太網；低通濾波器為HR61101 ; RTL8019AS與LPC2214通過外部總線進行連接，電路設計為16位總線方式對RTL8019AS進 行訪問，RTL8019AS中斷信號為中斷輸入信號，與LPC2214的EINTO相連。
帶網管功能的光纖收發器基本系統主要由網絡接口和隔離變壓器，光電轉換模 塊，光收發模塊，電源模塊和網管模塊五部分組成。其工作原理為收發器從RJ45非屏蔽雙 絞線引入乙太網的數據，經過耦合濾波電路對信號進行濾波，然後把信號送到光電轉換電 路中，光電轉換電路轉換並重定數據格式，完成一個電平轉換，然後數據被傳送到光收發電 路中，光收發電路再把數據發送到光纜中，同時數據經過光纖傳到另一個光收發電路中，進 行與上面相反的工作，隨後通過RJ45接口傳出數據，這樣完成了光纖收發器兩端的數據傳 輸。同時，利用ARM處理器和網絡晶片組成網管模塊，光電轉換晶片通過SMI把光纖收發器 狀態數據等傳輸給網管模塊，同時在網絡模塊的處理器中嵌入TCP/IP協議，並嵌入到開放 作業系統中，網管模塊處理後再利用現成的網絡埠通過TCP/IP網絡傳送到網管中心計算機進行集中監控和管理。 本發明可採用多種形式進行實施而不脫離本發明的精神或本質特徵，除非特別指 定，上述實施例不限於前面描述的任何細節，而是應該由所附權利要求限定的本發明的精 神和範圍內進行廣泛的解釋，並且因此所述權利要求包括落在權利要求的邊界和界限內的 所有改變及修改或者這種邊界和界限的造價物。
權利要求
一種具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於包括第一RJ45接口(11)、耦合濾波電路(12)、網管模塊(13)、光電轉換模塊(14)和光收發模塊(15)，其中第一RJ45接口(11)的一端與網絡電纜雙向通信，第一RJ45接口(11)的另一端依次串接耦合濾波電路(12)、光電轉換模塊(14)後分別與網管模塊(13)和光收發模塊(15)雙向通信，網管模塊(13)與網管控制單元雙向通信，光收發模塊(15)與光纖雙向通信。
2. 根據權利要求1所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述網管模塊 (13)由ARM處理器(21)依次串接網絡控制器(22)、變壓器(23)和第二RJ45接口 (24)構 成，ARM處理器(21)與光電轉換模塊(14)雙向通信，第二RJ45接口 (24)與網管控制單元 雙向通信。
3. 根據權利要求1所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述耦合濾波 電路為隔離變壓器。
4. 根據權利要求1所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述光電轉換 模塊(14)採用型號為IP113F的光電轉換晶片。
5. 根據權利要求1所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述光收發模 塊(15)採用型號為HFBR5103的光收發晶片。
6. 根據權利要求2所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述ARM處理 器(21)採用型號為LPC2214的基於ARM7的高性能32位RISC微控制器。
7. 根據權利要求2所述的具有遠程監控功能的光纖收發器，其特徵在於所述網絡控制 器(22)採用型號為RTL8019AS的網絡控制晶片。
8. —種基於權利要求1所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特 徵在於從第一RJ45接口 (11)非屏蔽雙絞線引入乙太網的數據，經過耦合濾波電路(12) 對信號進行濾波，然後把信號送到光電轉換模塊(14)中，光電轉換模塊(14)轉換並重定數 據格式，完成一個電平轉換，然後數據被傳送到光收發模塊(15)中，光收發模塊(15)再把 數據發送到光纖中；同時數據經過光纖傳到另一個光纖收發器中，進行與上面相反的工作， 隨後通過第一RJ45接口 (11)傳出數據，這樣完成了光纖收發器兩端的數據傳輸。
9. 根據權利要求8所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特徵在 於網管模塊(13)的控制方法如下光電轉換模塊(14)通過SMI把光纖收發器狀態數據等 傳輸給網管模塊(13)，同時在網管模塊(13)的ARM處理器(21)中嵌入TCP/IP協議，並嵌 入到開放作業系統中，網管模塊(13)處理後再利用現成的網絡埠通過TCP/IP網絡傳送 到網管中心計算機進行集中監控和管理。
10. 根據權利要求9所述的具有遠程監控功能的光纖收發器的數據傳輸方法，其特徵 在於所述TCP/IP協議採用四層模型，即鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層。
全文摘要
本發明公布了一種具有遠程監控功能的光纖收發器及數據傳輸方法，本發明所述收發器包括第一RJ45接口、耦合濾波電路、網管模塊、光電轉換模塊和光收發模塊。本發明所述方法從第一RJ45接口非屏蔽雙絞線引入乙太網的數據，經過耦合濾波電路對信號進行濾波，然後把信號送到光電轉換模塊中，光電轉換模塊轉換並重定數據格式，完成一個電平轉換，然後數據被傳送到光收發模塊中，光收發模塊再把數據發送到光纖中；同時數據經過光纖傳到另一個光纖收發器中，進行與上面相反的工作，隨後通過第一RJ45接口傳出數據，這樣完成了光纖收發器兩端的數據傳輸。本發明克服了傳統的串口傳輸距離短的缺點，方便網管計算機接收數據，成本低。
文檔編號H04B10/08GK101719791SQ200910234398
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者劉利, 曾慶軍, 王玉龍, 袁建飛, 黃巧亮 申請人:江蘇科技大學