CN101296389A - 双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备，其特征在于，由电源、状态指示灯、自愈交换系统、RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、至少一个环路光口、交换芯片、以太网接口和网管组成，自愈交换系统分别与电源、状态指示灯、至少一个环路光口和交换芯片连接，交换芯片分别与RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、以太网接口和网管连接。本发明的优点是可以将多种设备接口转换复用到2条沉余光纤链路中并进行传输和汇聚，可以方便切换两个环路光口，故障倒换时间不大于50ms。

Description

双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备

技术领域

本发明涉及一种双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备，可大量应用在电力、煤炭、石油等行业的测控网络中，属于通信技术领域。

背景技术

在前期的光通信建设中，大量的光传输设备不具备光线路保护性能，总结有以下几种应用：

1.点到点方式：如图1所示，一个主光口收发装置与一个主光口收发装置连接，其缺点：一旦光线路中断，整个系统将瘫痪。

2.双光口单方向方式：如图2所示，虽然同时连接主光口收发装置与辅光口收发装置，主光线路中断后，可以切换到辅光线路上，但是切换时间长，且没有保护机制。

发明内容

本发明的目的是发明一种可以将多种设备接口转换复用到2条沉余光纤链路中并进行传输和汇聚，可以方便切换两个环路光口的双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备，其特征在于，由电源、状态指示灯、自愈交换系统、RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、至少一个环路光口、交换芯片、以太网接口和网管组成，自愈交换系统分别与电源、状态指示灯、至少一个环路光口和交换芯片连接，交换芯片分别与RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、以太网接口和网管连接。

所述的自愈交换系统由环路切换故障检测模块cpt001和数据包仿真cpt-002组成，环路切换故障检测模块cpt001通过Switch-IC与以太网连接，通过两个串/并转换分别与环路光口A、环路光口B连接，同时与数据包仿真cpt-002连接，数据包仿真cpt-002与单片机连接。

本发明可以将多个站点的以太网信号复合到环形光纤链路中传输，系统支持对光纤环路的自动检测和倒换，倒换时间不大于50ms，支持至少一个环路可组建链形、环形、T形等各种光纤网络，系统的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3标准，支持VLAN帧传输，可连接交换芯片，系统有带内网管通道支持全局网管并有自动的数据链路测试和故障复位功能。

本发明的环路光口采用简化的FDDI光纤分布数据接口协议，实现了高速以太网的环形链路传输和沉余保护，由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环，一个环为主环，另一个环为备用环，当主环上的设备失效或光缆发生故障时，通过从主环向备用环的切换可继续维持FDDI的正常工作，环路光口协议兼容IEEE802.3U-100FX，接口数据采用简化FDDI协议传输，MAC地址记忆深度可到2048个，学习过滤规则符合IEEE标准。

本发明的优点是：

1.环网采用FDDI简化协议，各个接口均兼容IEEE802.3标准；

2.支持广播风暴抑制，自动对数据包进行过滤和MAC地址记忆；

3.支持一个以上光纤环路同时传输，每站最高带宽196Mbit/s；

4.支持光纤环路的检测和自愈合，故障倒换时间不大于50ms；

5.光口可组建链形、环形、T形、复合形等各种光纤网络；

6.网络链路中最多容纳站点数为128，要求每站地址唯一；

7.有光路断、环路断、数据LINK等多种LED指示输出；

8.可通过带内网管通道传输12Bit外部开关量数据；

9.支持自动数据链路测试，实现系统死机等故障自动复位恢复；

10.系统单5V供电并采用工业级标准设计，支持电源沉余。

附图说明

图1为原点到点连接示意图；

图2为原双光口单方向连接示意图；

图3为双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备结构示意图；

图4为自愈交换系统结构示意图；

图5为本发明MAC接口连接示意图；

图6为本发明组建1+1光口保护网示意图；

图7为本发明组建链形网示意图；

图8为本发明组建环形网示意图；

图9为本发明组建T形网示意图；

图10为本发明组建复合形网示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图3所示，为双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备结构示意图，所述的双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备由电源、状态指示灯、自愈交换系统、RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、至少一个环路光口、交换芯片、以太网接口和网管组成，自愈交换系统分别与电源、状态指示灯、至少一个环路光口和交换芯片连接，交换芯片分别与RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、以太网接口和网管连接。如图4所示，为自愈交换系统结构示意图，所述的自愈交换系统由环路切换故障检测模块cpt001、数据包仿真cpt-002、单片机组成，环路切换故障检测模块cpt001通过Switch-IC与以太网连接，通过两个串/并转换分别与环路光口A、环路光口B连接，同时与数据包仿真cpt-002连接，数据包仿真cpt-002与单片机连接。

本自愈系统构建综合复用设备的沉余光路和网管接口，转换板完成多种业务接口到以太接口的转换和汇聚。各种以太接口转换板支持的接口可包括：RS232/RS485/RS422、CAN、音频、IP电话、64K同步数据、E1等。设备能适应各种复杂光纤布线网络并能对网络中的任意设备进行监控和管理。

以太网接口芯片实现以太网端RJ45接口和MII接口之间数据格式的转换，主要完成物理层的数据收发和缓冲，数据信号在光纤介质中的调制解调。采用Altima公司的AC101或者Reltek公司的rtl8305SB。

FDDI协议处理cpt-001负责环网的管理、令牌的收发解析和传递、环路光纤的故障检测和链路倒换、不同协议数据帧的转换和缓冲、各个接口数据帧MAC的管理等，它是系统的核心采用80万门FPGA，核心工作频率200MHz。可采用ACTEL公司的相应级别的FPGA芯片或者XILINX以及ALTRA等公司的同样容量级别的产品。

以太数据包仿真cpt-002完成二层以太数据的打包和二层链路的测试，同样采用FPGA来完成。

CPU也就是单片机完成本地系统状态的远传和对远端系统的管理。CPU内部有WDT看门狗能保证在任何状态下都能正常工作。CPU除进行网管通讯外还要对系统的所有芯片进行监控。当检测到芯片工作有异常时就会通过管理接口复位部分的芯片电路或者进行全局复位。CPU还通过cpt-002的配合对业务通道进行监控，当发现有广播风暴等数据通讯异常时，就会对部分接口发送Pause帧进行管理。系统CPU采用8位高速单片机，它可对程序芯片进行配置和管理，同时它通过串口和监控终端连接。可选用ST公司或者AT公司的单片机灵活实现。

光收发器件实现电信号和光信号的转换，采用武汉华中科技的光收发一体模块。

系统电源为沉余热备份工作模式，系统器件均选用优质工业级器件MTBF大于10万小时。

环路光口是用来进行组建环形或链形网的接口。每个系统支持2个环路光口，它们被定义成环路光口A和环路光口B。当两个或两个以上的系统组网时环路光口就可以将他们连接起来。两个系统的环路光口A和环路光口B之间可以任意交叉连接：

本发明具体应用如下：

如图5所示，为本发明型MAC接口连接示意图，系统的MAC下行口在连接交换芯片后出1个或多个RJ45口。RJ45电缆接口可以直接连接计算机等终端设备，也可再次连接交换机级联口。

如图6所示，为本发明组建1+1光口保护网示意图，两个本发明可以组建点对点沉余光纤链路。连接时两个本发明的路光口A/B可任意连接，在这种组网模式下两个本发明需要设为一主站、一从站，在光纤连接正确后环路告警指示应熄灭。这种组网模式时支路光口可不作处理但不能自环。

如图7所示，为本发明组建链形网示意图，2个或2个以上本发明可以组建链形光纤链路，连接时已个本发明的路光口B与下一个本发明的路光口A连接，在这种组网模式系统只能设一个主站，其余为从站。在光纤连接正确后环路告警指示OP-LOOP会不熄灭，但不影响数据传送。这种组网模式下支路光口和无用环路光口可不作处理但不能自环。链形网最多容纳站点数为128个，各站须设置不重复的地址。

如图8所示，为本发明组建环形网示意图，环形网是本发明的典型组网方式，2个或2个以上本发明可以组建环形光纤链路，在这种组网模式系统只能设一个主站，其余为从站。在光纤连接正确后环路告警指示OP-LOOP会熄灭。这种组网模式下支路光口可不作处理但不能自环。链形网最多容纳站点数为128个，各站须设置不重复的地址。

如图9所示，为本发明组建T形网示意图，T形网是由环形网和链形网组合而成，中间可由支路光口互联。它们的设置等同于分立的环形和链形网，每一个网络中都要设置一个主站，而且网络中站点地址不能重复，T形网最多容纳站点数为128个。

如图10所示，为本发明组建复合形网示意图，复合形网是由多个环形网和多个链形网组合而成，各个网络中间可由支路光口互联。它们的设置等同于多个分立的环形和链形网，在每一个网络中都要设置一个主站，而且网络中站点地址不能重复。复合形网最多容纳站点数也是128个。

Claims (2)

1.一种双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备，其特征在于，由电源、状态指示灯、自愈交换系统、RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、至少一个环路光口、交换芯片、以太网接口和网管组成，自愈交换系统分别与电源、状态指示灯、至少一个环路光口和交换芯片连接，交换芯片分别与RS232串口转以太网模块、IP电话模块、同步数据传输模块、以太网接口和网管连接。

2.根据权利要求1所述的一种双光自愈保护式以太网光交换多业务综合复用设备，其特征在于，所述的自愈交换系统由环路切换故障检测模块(cpt001)、数据包仿真(cpt-002)组成，环路切换故障检测模块(cpt001)通过Switch-IC与以太网连接，通过串/并转换分别与至少一个环路光口连接，同时与数据包仿真(cpt-002)连接，数据包仿真(cpt-002)与单片机连接。

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