一種智能光網絡單元的製作方法與工藝

2024-02-14 12:40:15

本發明涉及一種光網絡裝置，尤其涉及的是一種智能光網絡單元。

背景技術：
傳統智能化系統各模塊功能單一，系統效率低下，依靠協議轉換器實現各前端模塊的數位化、IP化，前端信息不做處理，再通過光纖收發器、交換機、ONU等乙太網傳輸設備傳到後臺。傳統現有的典型智能化系統包括前端各類傳感器、模數轉換模塊、乙太網協轉、交換機、光纖收發器、核心交換機、路由器和伺服器。現有的傳統智能化系統實現DI/DO,串口等埠的接入，需要通過各類協議轉換器轉換成乙太網接口，再通過光纖收發器、交換機、ONU等乙太網傳輸設備傳到後臺。現有的系統設備組網具有結構複雜、線路布設困難、容易幹擾、設備成本高、施工成本高、功耗大、不易維護、低環保、電磁汙染大、傳輸效率低等缺點。出現故障後，維護麻煩，比如：數字量設備上採集不到數據時，搞不清是中間設備出現了問題，還是前端設備的問題。需要逐步排查所能找到問題點，這樣費時費力，也在使用上帶來不方便。

技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種智能光網絡單元，將智能化技術、乙太網技術與PON技術結合，將智能網關嵌入光網絡單元，實現多種前端設備一體化接入。本發明是通過以下技術方案實現的：一種智能光網絡單元，與OLT相連接，包括光網絡單元、智能控制單元、乙太網通信單元、輸入/輸出單元和為上述單元供電的電源電路，所述光網絡單元通過所述智能控制單元控制所述輸入/輸出單元的數據通信。作為上述方案的進一步優化，所述光網絡單元包括光收發器、光輸出控制部和信號交換輸入控制部，所述光收發器與所述OLT之間進行光信號收發，所述光輸出控制部通過發光的檢測確定對所述光收發器的光關閉，所述信交換號輸入控制部通過將所述智能控制單元採集的信號轉化為光信號。作為上述方案的進一步優化，所述智能控制單元包括LM3S6911微處理器及其外圍電路。作為上述方案的進一步優化，所述輸入/輸出單元包括RS485接口電路、數字量輸入DI接口電路和數字量輸出DO接口電路，所述智能控制單元與所述RS485接口電路雙向數據通信，所述智能控制單元的信號輸入端與數字量輸入DI接口電路的信號輸出端電連接，所述智能控制單元的信號輸出端與數字量輸出DO接口電路的信號輸入端電連接。作為上述方案的進一步優化，所述光網絡單元為SD5103RB1光處理器，所述SD5103RB1光處理器將光信號轉換成電信號，與所述智能控制單元雙向通信連接。作為上述方案的進一步優化，所述智能控制單元與所述乙太網通信單元雙向通信，且所述智能控制單元內置乙太網PHY晶片與RJ45接口電路電連接。作為上述方案的進一步優化，所述RS485接口電路通過通信接口晶片65lbc184與所述LM3S6911微處理器串口連結。作為上述方案的進一步優化，所述數字量輸入DI接口電路通過OPTO-ISOLATORS晶片與所述LM3S6911微處理器的IO引腳電連接。作為上述方案的進一步優化，所述數字量輸出DO接口電路通過RELAY晶片與所述LM3S6911微處理器的IO引腳電連接。作為上述方案的進一步優化，所述數字量輸出DO接口電路包括電阻R38、NPN型三極體Q1、二極體D1、第一RELAY晶片和壓敏電阻RV1。本發明相比現有技術，本發明提供的一種嵌入智能網關的光網絡裝置的有益效果體現在：1、傳統的裝置通過路由器、核心交換機、光纖收發器、接入交換機、乙太網協議和數模轉換模塊集成組網，而本發明的一種智能光網絡單元，將智能化技術、乙太網技術與PON技術結合，將智能網關嵌入光網絡單元，只需與OLT通信，替換傳統裝置，結構簡單、設備成本低、功耗小、方便維護。2、本發明的一種智能光網絡單元內置多種輸入/輸出接口單元，與前端傳感器通信連接，傳輸高效、且抗幹擾能力強。3、本發明的一種智能光網絡單元，將智能化技術、乙太網技術與PON技術結合，將智能網關嵌入光網絡單元，通過智能控制單元與乙太網通信單元雙向通信，且智能控制單元內置乙太網PHY晶片與RJ45接口電路電連接。4、傳統的數字量DI輸入接口/DO輸出接口，通過各種協議轉換器與乙太網通信連接，本發明的一種智能光網絡單元，將智能網關嵌入光網絡單元，通過智能控制單元與數字量DI輸入接口/DO輸出接口直接通信連接。附圖說明圖1是本發明的一種智能光網絡單元的電路結構框圖。圖2是本發明的一種智能光網絡單元的智能控制單元的電路原理圖。圖3是本發明的一種智能光網絡單元的一路數字量輸入DI接口電路的電路原理圖。圖4是本發明的一種智能光網絡單元的一路數字量輸出DO接口電路的電路原理圖。具體實施方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。一種智能光網絡單元，與OLT相連接。參見圖1，為本發明的本發明的一種智能光網絡單元的電路結構框圖。一種智能光網絡單元包括光網絡單元、智能控制單元、乙太網通信單元、輸入/輸出單元和為上述單元供電的電源電路，其中，光網絡單元通過智能控制單元控制輸入/輸出單元和乙太網通信單元的數據通信。光網絡單元包括光纖收發器、光輸出控制部和信號交換輸入控制部，光纖收發器與OLT之間進行光信號收發，光輸出控制部通過發光的檢測確定對光纖收發器的光關閉，所述信號交換輸入控制部通過將所述智能控制單元採集的信號轉化為光信號。本發明的優先實施例中，光網絡單元為SD5103RB1光處理器，且SD5103RB1光處理器將光信號轉換成電信號，與智能控制單元雙向通信連接。其中，輸入/輸出單元包括RS485接口電路、數字量輸入DI接口電路和數字量輸出DO接口電路，智能控制單元與RS485接口電路雙向數據通信，智能控制單元的信號輸入端與數字量輸入DI接口電路的信號輸出端電連接，智能控制單元的信號輸出端與數字量輸出DO接口電路的信號輸入端電連接。本發明的優先實施例中，智能控制單元包括LM3S6911微處理器及其外圍電路。RS485接口電路通過通信接口晶片65lbc184與LM3S6911微處理器串口連結。數字量輸入DI接口電路通過OPTO-ISOLATORS晶片與LM3S6911微處理器的IO引腳電連接。數字量輸出DO接口電路通過RELAY晶片與LM3S6911微處理器的IO引腳電連接。其中，智能控制單元與乙太網通信單元雙向通信，且智能控制單元內置乙太網PHY晶片與RJ45接口電路電連接。本發明的優先實施例中，LM3S6911微處理器內置乙太網PHY晶片與RJ45接口電路電連接，參見圖2，本發明的一種智能光網絡單元的智能控制單元的電路原理圖。其中，RJ45接口電路採用HR911105A晶片，LM3S6911微處理器的43pin引腳和46pin引腳為信號輸出端，LM3S6911微處理器的40pin引腳和47pin引腳為信號輸入端。LM3S6911微處理器的43pin引腳和46pin引腳，通過電阻R12和電阻13、電容C35和電容C36與HR911105A晶片的信號輸入端電連接。LM3S6911微處理器的40pin引腳和37pin引腳，通過電阻R14和R15、電容C37和電容C38與HR911105A晶片的信號輸出端電連接。本優選實施例的一種智能光網絡單元還包括網絡隔離器，並通過網絡隔離器接口連接到SD5103RB1光處理器的網絡隔離器上，從而完成網絡迴路的連接。智能控制單元與乙太網通信單元雙向通信原理為：LM3S6911的43pin腳由電阻R12上拉為邏輯高電平，LM3S6911的46pin腳由電阻R13上拉為邏輯高電平，當有信號輸出時對應引腳拉低(為低電平)從而完成一個邏輯電平的轉換，同時加載到網絡隔離器信號經過網絡隔離器耦合輸出一個邏輯電平信號。LM3S6911的40pin腳由電阻R14上拉為邏輯高電平，LM3S6911內部集成PHY晶片37pin腳由電阻R15上拉為邏輯高電平，當網絡隔離器有信號輸出時對應引腳拉低(為低電平)從而完成一個邏輯電平的轉換，即使信號的輸入接收一個邏輯電平信號。其中，電容C35、C36、C37和C38是旁路濾波電容，對於此點的邏輯轉換時電源造成的高頻幹擾濾除作用。對於電容C53、C55是網絡隔離器的旁路濾波電容，對於此點的邏輯轉換時電源造成的幹擾濾除作用。其中，電阻R12、R13、R14和R15均為49.9Ω。電容C12、C13、C14和C15均為10pf電容。電容C53和C55為0.01uf電容。本發明的一種智能光網絡單元內置3路RS485接口電路、20路數字量輸入DI接口電路、8路數字量輸出DO接口電路。參見圖4，圖4是本發明的一種智能光網絡單元的一路數字量輸出DO接口電路的電路原理圖。數字量輸出DO接口電路包括電阻R38、NPN型三極體Q1、二極體D1、第一RELAY晶片和壓敏電阻RV1。NPN型三極體Q1的基極和發射機間並聯電阻R38，且電阻R38與NPN型三極體Q1的基極間設有輸入端DO1，輸入端DO1與智能控制單元的輸出端電連接。NPN型三極體Q1的集電級通過二極體D1、第一RELAY晶片和壓敏電阻RV1與輸出端DO11、DO12電連接。通過輸出端DO11、DO12電連接與外部輸出設備輸出連接。參見圖3，圖3是本發明的一種智能光網絡單元的一路數字量輸入DI接口電路的電路原理圖。本發明的一種智能光網絡單元內置20路數字量輸入DI接口電路。其中4路數字量輸入DI接口電路公用一個可控制的光耦合器件連接晶片，本發明的優先實施例中，採用可控制的光耦合器件TLP521-4，其中光耦合器件TLP521-4內置四路光耦合電路，第一輸入DI接口輸出端通過電阻R50、電容C86、電阻R51與光耦合器件TLP521-4的一路光耦合電路輸入端連接；光耦合器件TLP521-4的一路光耦合電路輸出端與第一輸入DI接口的輸入端DI1電連接，並通過電阻R54接地。外部設備通過第一輸入DI接口的輸入端DI1接入，並通過第一輸入DI接口的輸出端DIN1輸出，第一輸入DI接口的輸出端DIN1與智能控制單元電連接。此外，本發明的一種智能光網絡單元還包括PON上行接口、VOIP接口、管理接口和調試接口。VoIP接口電路是通過乙太網交互的語音交互接口電路。上行數據PON連接到PON處理器SD5103RB1的PON上行接口，處理光信號轉換成電信號。管理接口用於網絡管理此設備的埠。調試接口是一路串口用於ONU的調試接口。本發明的一種智能光網絡單元，將智能化技術、乙太網技術與PON技術結合，將智能網關嵌入光網絡單元(ONU、ONT等)，實現多種前端設備一體化接入。使用本發明的一種智能光網絡單元集成組網系統包括前端傳感器、OLT、智能光網絡單元和伺服器。其中前端傳感器採集數據通過數據接口傳送給智能光網絡單元，智能光網絡單元通過與OLT通信，最終與服務局交互通信。對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。