專利名稱：千兆寬帶隔離的pdh光端機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖通信領域設備，尤其是一種千兆寬帶隔離的PDH光端機。

背景技術：
我國通信網中普遍采用El通信標準(歐洲的30路脈碼調制PCM)，具有El接 口的PDH光端機在通信網中得到了廣泛的應用。PDH光端機具有接入簡單、成本低、 維護方便等諸多優(yōu)點，在移動、聯通、公安、電力、鐵路等許多通信網中大量使用。傳 統PDH光端機一般提供1 16路El接口、1 4個100M以太網接口(總帶寬不過 100Mbps),隨著社會的發(fā)展，特別是一些專網客戶的很多業(yè)務需要IP承載，比如視頻會 議、高清圖像監(jiān)控、數字化辦公網絡普及等等，故IOOMbps帶寬的以太網傳輸已經明顯 不夠用，在某種程度上出現業(yè)務間爭搶帶寬、網絡擁塞的情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種千兆寬帶隔離的PDH光端 機，實現了一條光路上實現了 16路El、1路1000M以太網、1路100M以太網的傳輸功 能，同時保證兩路以太網通道均為線速傳輸且在物理上完全隔離，從而帶來了更大的以 太網帶寬和更高的安全性。本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的一種千兆寬帶隔離的PDH光端機，由機殼及其內部的光端機電路構成，所述的 光端機電路包括FPGA核心模塊、電源轉換模塊、SerDes模塊、光電轉換模塊、按鍵控 制模塊、1-16路El驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器、100M以太網控制器， FGPA核心模塊分別與SerDes模塊、按鍵控制模塊、1_16路El驅動及電平變換模塊、 1000M以太網控制器、100M以太網控制器相連接，SerDes模塊還通過光電轉換模塊與光 纖接口相連接，1-16路El驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器和100M以太網控 制器分別通過隔離變壓器與1-16路El接口、1000M以太網接口和100M以太網接口相連 接，電源轉換模塊連接各模塊提供工作電源。而且，所述的FPGA核心模塊包括發(fā)送處理單元，完成對16路El、1000M以太網、100M以太網數據的采集及碼
速調整，并將這些數據進行打包傳輸；接收處理單元，完成提取幀同步信息，分離16路El、1000M以太網、100M以
太網數據，并重建El時鐘；監(jiān)控管理模塊，完成各類告警及狀態(tài)的實時監(jiān)測和指示，并通過SMI總線響應 網管模塊。而且，所述的發(fā)送處理單元包括GMII_rxbuf模塊、HDB3_DC模塊、CodeJJp 模塊、Framer模塊，1000M網數據經GMII_rxbuf模塊進入Framer模塊，1OOM網數據 直接進入Framer模塊，16路El數據分別通過各自的HDB3_DC模塊、CodeJJp模塊進入Framer模塊，由 Framer模塊處理后輸出；所述的接收處理單元包括Code_Re模塊、 HDB3_C模塊、GMII_txbuf模塊、De_Framer模塊，De_Framer模塊分離出的IOOOM網數 據經GMII_txbuf模塊輸出，De_Framer模塊分離出的100M網數據直接輸出，De_Framer
模塊分離出的16路El數據分別通過各自的C0de_Re模塊、HDB3_C模塊輸出。而且，所述的FPGA核心模塊還連接一網絡管理模塊，該網絡管理模塊通過隔 離變壓器與網管接口相連接，所述的網絡管理模塊由微處理器、網絡芯片及存儲器連接 構成。而且，該網絡管理模塊還連接一網管系統運行狀態(tài)指示燈。而且，所述的FPGA核心模塊還連接告警及狀態(tài)指示模塊，該告警及狀態(tài)指示 模塊輸出端與光路告警指示燈、電源指示燈和El接口指示燈相連接。而且，所述的按鍵控制模塊包括以太網接口復位按鈕、閑置El偽告警屏蔽按鈕 和本/遠端El接口工作狀態(tài)顯示選擇按鈕。而且，所述的1000M以太網控制器、100M以太網控制器、網絡管理模塊還分別
連接各自的工作狀態(tài)指示燈。而且，所述的電源轉換模塊由浪涌及過流保護模塊、外接電源變換單元、電源 低壓變換單元依次連接構成，外接交流電源和直流電源分別通過交流電源接口和直流電 源接口連接到浪涌及過流保護模塊上，電源低壓變換單元輸出工作電源為光端機電路供 H1^ ο而且，所述的浪涌及過流保護模塊的輸出端還連接一監(jiān)測外接電源是否掉電的 RPD監(jiān)測模塊，該RPD監(jiān)測模塊的輸出端與FPGA核心模塊相連接。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本PDH光端機采用FPGA核心處理模塊作為光端機電路的核心，實現了 El的編解碼、以太網GMII(Gigabit Medium Independent Interface千兆媒體獨立接口 )禾口 Mil (Media Independent Interface介質無關接口 )數據的處理、El的碼速調整、線路側的
編解碼、告警監(jiān)測處理、時鐘恢復、數據的分插/復用功能，為用戶提供16路El、1路 1000M以太網接口、1路100M以太網接口功能。兩路以太網通道均為線速傳輸，不僅解 決了帶寬不足的問題，同時，1000M和100M以太網接口在物理上完全隔離，也解決了網 絡數據的安全問題。2、本PDH光端機基于FPGA的設計具有更高的靈活性和成本優(yōu)勢，大大降低了 器件成本。3、本PDH光端機設有網絡管理模塊，為用戶提供完善的遠程維護功能，通過 遠程維護功能不但可以實時查詢告警及狀態(tài)，更可實現對設備軟件(包括FPGA程序、 ARM程序)的在線升級，有效降低維護成本。4、本PDH光端機設有RPD監(jiān)測模塊，實現了遠端外接電源的監(jiān)測，從而使設 備具備了掉電/掉纖的監(jiān)測功能。5、本PDH光端機設有各種告警指示燈及工作狀態(tài)指示燈，通過這種指示燈可 以清楚地了解光端機的工作狀態(tài)，便于管理人員監(jiān)控及維護。6、本發(fā)明設計合理，充分地利用了光纖資源，解決了現有以太網帶寬不足及網 絡數據安全問題，很好地實現了將El數據通道和兩路以太網數據通道結合在一起進行光纖通信功能，避免了通信資源的浪費，節(jié)約了通信成本。


圖1是本發(fā)明的機殼前面板示意圖；圖2是本發(fā)明的機殼后面板示意圖；圖3是本發(fā)明的光端機電路方框圖；圖4是本發(fā)明的FPGA核心模塊的原理方框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種千兆寬帶隔離的PDH光端機，由機殼1及其內部的光端機電路構成。如圖 1所示，在機殼的前面板上提供了網管接口 2、1000M以太網接口 7、100M以太網接口 8、各接口工作狀態(tài)指示燈6(包括光路告警指示燈、電源指示燈、E1接口指示燈、以太 網接口指示燈、網管系統運行指示燈)、以太網接口復位按鈕3、閑置E1偽告警屏蔽按鈕 4、本/遠端E1接口工作狀態(tài)顯示選擇按鈕5;在機殼的后面板上提供了一個交流電源輸 入接口 9、一個直流電源輸入接口 10、一個電源開關11、1-16路E1接口 12、一個光纖 接口 13。機殼上的各種接口、按鈕、指示燈、電源開關等均連接到機殼內部的光端機電 路上，由光端機電路完成各路信號與光纖的分插/復用功能。機殼內部的光端機電路，如圖2所示，包括電源轉換模塊、RPD監(jiān)測模塊、 SerDes模塊、光電轉換模塊、按鍵控制模塊、告警及狀態(tài)指示模塊、1_16路E1驅動及電 平變換模塊、1000M以太網控制器、100M以太網控制器、網絡管理模塊、隔離變壓器、 各種工作狀態(tài)指示燈及FPGA核心模塊。電源轉換模塊與各模塊相連接為各模塊提供工 作電源，FGPA核心模塊作為光端機電路的核心分別與SerDes模塊、RPD監(jiān)測模塊、按 鍵控制模塊、告警及狀態(tài)指示模塊、1-16路E1驅動及電平變換模塊、1000M以太網控 制器、100M以太網控制器和網絡管理模塊相連接，SerDes模塊還通過光電轉換模塊與 光纖接口相連接，1-16路E1驅動及電平變換模塊通過隔離變壓器與1-16路E1接口相 連接，1000M以太網控制器、100M以太網控制器、網絡管理模塊分別通過隔離變壓器 與1000M以太網接口、100M以太網接口、網管接口相連接，為了顯示各個模塊的工作 狀態(tài)，1000M以太網控制器、100M以太網控制器、網絡管理模塊還分別連接各自的工作 狀態(tài)指示燈，告警及狀態(tài)指示模塊分別連接光路告警指示燈、電源指示燈、E1接口指示 燈。下面對光端機的各個模塊做進一步的描述電源轉換模塊由浪涌及過流保護模塊、外接電源變換單元、電源低壓變換單元 依次連接構成，外接的交流電源經交流輸入接口、浪涌及過流保護模塊后一方面連接 RPD監(jiān)測模塊監(jiān)測進行掉電監(jiān)測，另一方面連接到外接電源變換單元進行電源變換，然 后經電源開關連接到電源低壓變換單元輸出3.3V、12V、2.5V、5.0V直流電為光端機電 路中的其他模塊提供工作電源；外接的36 72V直流電源經浪涌及過流保護模塊連接到 外接電源變換單元進行電源變換，然后經電源開關連接到電源低壓變換單元輸出3.3V、 12V、2.5V、5.0V直流電為光端機電路中的其他模塊提供工作電源，其中，電源低壓變 換單元使用AP1510芯片和LM1117芯片完成各類型電壓的變換。RPD監(jiān)測模塊完成對外接交流電源是否掉電的監(jiān)測功能，RPD監(jiān)測模塊內使用TLP521實現信號隔離功能。光電轉換模塊使用深圳思達光電的SSFP3151-13-125光模塊，完成數據流的光/ 電轉換功能。SerDes模塊使用TLK1221低功耗單通道千兆以太網串行器/解串器芯片，完成 數據流的串/并轉換及時鐘恢復功能。按鍵控制模塊包括以太網接口復位按鈕、閑置E1偽告警屏蔽按鈕和本/遠端E1 接口工作狀態(tài)顯示選擇按鈕，每個按鈕使用琴鍵開關，完成以太網接口復位、屏蔽E1偽 告警、E1指示燈顯示本/遠端選擇的功能。告警及狀態(tài)指示模塊使用74HC595芯片，完成對告警信息的串/并轉換以及驅 動LED指示燈的功能。1-16路E1驅動及電平變換模塊由MC3486、74LS240芯片及變壓器40ST1065連
接構成，完成E1信號的電平變換和輸出驅動功能，并結合隔離變壓器完成信號隔離及阻 抗變換，隔離變壓器采用H5007變壓器。1000M以太網控制器使用VSC8641芯片實現1000M以太網的收發(fā)器功能， 1000M以太網控制器的一側通過GMII接口與FPGA核心模塊連接，另一側通過隔離變壓
器連接RJ45，隔離變壓器采用H5007變壓器。100M以太網控制器使用RTL8305SB芯片實現100M以太網的收發(fā)器功能， 100M以太網控制器的一側通過Mil接口與FPGA連接，另一側通過隔離變壓器連接 RJ45,隔離變壓器使用SH1102變壓器。網絡管理模塊由三星S3C4510B微處理器、HY57V641620HG存儲器芯片、 SST39VF1601-70-4C-EKE存儲器芯片及IP101A網絡芯片連接構成，實現對系統運行狀 態(tài)的監(jiān)控及管理，通過SMI總線與FGPA核心模塊連接完成對FPGA內寄存器的讀寫操 作，通過以太網接口與用戶PC連接完成用戶WEB方式的管理接入。FPGA核心模塊使用了 Lattice公司LFXP2-5E-5QN208C芯片，采用Verliog硬件 描述語言完成了對本光端機電路的系統控制。FPGA核心模塊主要包括發(fā)送處理單元、接 收處理單元、監(jiān)控管理模塊，如圖3所示，所述的發(fā)送處理單元包括GMII_rxbuf模塊、 HDB3_DC模塊、Code_Up模塊、Framer模塊，1000M網數據經GMII_rxbuf模塊進入 Framer模塊，100M網數據直接進入Framer模塊，16路E1據分別通過各自的HDB3_DC 模塊、Code_Up模塊進入Framer模塊，由Framer模塊處理后輸出，發(fā)送處理單元主要完 成對16路El、1000M以太網、100M以太網數據的采集及碼速調整，并將這些數據進行 打包傳輸；所述的接收處理單元包括Code_Re模塊、HDB3_C模塊、GMII_txbuf模塊、 De_Framer模塊，De_Framer模塊分離出的1000M網數據經GMII_txbuf模塊輸出，De_ Framer模塊分離出的100M網數據直接輸出，De_Fnimer模塊分離出的16路E1數據分 別通過各自的C0de_Re模塊、HDB3_C模塊輸出，接收處理單元主要完成提取幀同步信 息，分離16路El、1000M以太網、100M以太網數據，并重建E1時鐘；監(jiān)控管理模塊 完成各類告警及狀態(tài)的實時監(jiān)測和指示，并通過SMI總線響應網絡管理模塊的命令。下 面對FPGA核心模塊中的九個子模塊分別進行說明l.GMII_rxbuf 模塊將同步于PHY輸出時鐘GMII數據RxDV，RxD7 RxDO (共9比特)同步到設備主時鐘。核心為雙時鐘FIFO和針對以太網包的、特殊的讀寫控制邏輯。2.HDB3_DC 模塊HDB3解碼器，將HDB3碼轉換為原始信息流，同時提取El線路時鐘。3.CodeJJp 模塊將各路2.048M的El數據進行碼速調整，使其同步到系統時鐘上。此模塊的核 心為雙時鐘FIFO、FIFO讀寫控制和碼率調整位的插入邏輯。4.Framer 模塊將碼率調整后的16路El數據，100M以太網數據和千兆以太網數據按一定幀結 構打包，轉化為并行數據流。 5.De_Framer 模塊將serdes芯片恢復出的并行數據流進行解幀，分離出16路El高速碼流數據、 10/100M以太網數據和千兆以太網數據。是Framer的逆過程。6.Code_Re 模塊分離出遠端El高速碼流中的插入位，恢復遠端El原始數據和原始時鐘。7.HDB3_C 模塊將恢復出的遠端原始El數據做HDB3編碼。8.GMII_txbuf 模塊將恢復出的千兆以太網信號緩沖輸出。9.監(jiān)控管理模塊監(jiān)控管理設備狀態(tài)、顯示告警信息等。本發(fā)明的工作過程如下發(fā)送側的處理過程為，首先是數據采集，包括通過幀緩沖的方式對異步千兆以 太網數據采集，通過碼率調整方式對異步的16路El數據的采集和100M以太網數據的 同步采集，幀緩沖和碼率調整技術的使用保證了多路異步數據同步復用的順利完成。其 次，光纖傳輸通道1.25Gbits的帶寬限制要求，必須對部分數據進行無損壓縮。此處使用
“照相法”對千兆以太網GMII接口 TxEN信號進行數據壓縮。同時使用幀同步的方式 將壓縮后的千兆以太數據、100M以太網數據以及碼率調整后的16路El數據打包傳輸。 打包后的數據送給SerDes模塊，再由SerDes模塊負責將數據串行化，然后再送給光電轉 換模塊，最后由光纖接口將電信號轉成光信號傳輸到遠端。接收側的處理過程為，首先由光電轉換模塊將光信號轉成電信號，然后送給 SerDes模塊完成串并轉換，并行輸出的數據送給FPGA核心模塊處理，借助serdes芯片 的時鐘恢復能力，從恢復出的數據中提取幀同步信息，分離千兆以太網、100M以太網 以及16路El數據，然后利用“碼表法”恢復千兆TxEN信號，同時剝離El高速碼流中 的插入位，重建El原始數據流和時鐘。分離出的千兆以太網信號經緩沖送給1000M以 太網控制器輸出，100M以太網信號送給送給100M以太網PHY輸出，16路El數據送給 El驅動及電平變換模塊輸出。需要強調的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā) 明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發(fā)明的技術方 案得出的其他實施方 式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1.一種千兆寬帶隔離的PDH光端機，由機殼及其內部的光端機電路構成，其特征在 于所述的光端機電路包括FPGA核心模塊、電源轉換模塊、SerDes模塊、光電轉換模 塊、按鍵控制模塊、1-16路El驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器、100M以太 網控制器，FGPA核心模塊分別與SerDes模塊、按鍵控制模塊、1_16路El驅動及電平變 換模塊、1000M以太網控制器、100M以太網控制器相連接，SerDes模塊還通過光電轉換 模塊與光纖接口相連接，1-16路El驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器和100M 以太網控制器分別通過隔離變壓器與1-16路El接口、1000M以太網接口和100M以太網 接口相連接，電源轉換模塊連接各模塊提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的FPGA 核心模塊包括發(fā)送處理單元，完成對16路El、1000M以太網、100M以太網數據的采集及碼速調 整，并將這些數據進行打包傳輸；接收處理單元，完成提取幀同步信息，分離16路El、1000M以太網、100M以太網 數據，并重建El時鐘；監(jiān)控管理模塊，完成各類告警及狀態(tài)的實時監(jiān)測和指示，并通過SMI總線響應網管 模塊。
3.根據權利要求2所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的發(fā)送處 理單元包括GMII_rxbuf模塊、HDB3_DC模塊、CodeJJp模塊、Framer模塊，1000M網 數據經GMII_rxbuf模塊進入Framer模塊，100M網數據直接進入Framer模塊，16路El 數據分別通過各自的HDB3_DC模塊、CodeJJp入Framer模塊，由Framer模塊處理后 輸出；所述的接收處理單元包括Code_Re模塊、HDB3_C模塊、GMIlJxbuf模塊、De_ Framer模塊，De_Framer模塊分離出的1000M網數據經GMII_txbuf模塊輸出，De_Framer 模塊分離出的100M網數據直接輸出，De_Framer模塊分離出的16路El數據分別通過各 自的Code_Re模塊、HDB3_C模塊輸出。
4.根據權利要求1所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的FPGA 核心模塊還連接一網絡管理模塊，該網絡管理模塊通過隔離變壓器與網管接口相連接， 所述的網絡管理模塊由微處理器、網絡芯片及存儲器連接構成。
5.根據權利要求4所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于該網絡管理模 塊還連接一網管系統運行狀態(tài)指示燈。
6.根據權利要求1或2所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的 FPGA核心模塊還連接告警及狀態(tài)指示模塊，該告警及狀態(tài)指示模塊輸出端與光路告警指 示燈、電源指示燈和El接口指示燈相連接。
7.根據權利要求1所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的按鍵控 制模塊包括以太網接口復位按鈕、閑置El偽告警屏蔽按鈕和本/遠端El接口工作狀態(tài)顯 示選擇按鈕。
8.根據權利要求1所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的1000M 以太網控制器、100M以太網控制器、網絡管理模塊還分別連接各自的工作狀態(tài)指示燈。
9.根據權利要求1所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的電源轉 換模塊由浪涌及過流保護模塊、外接電源變換單元、電源低壓變換單元依次連接構成，外接交流電源和直流電源分別通過交流電源接口和直流電源接口連接到浪涌及過流保護 模塊上，電源低壓變換單元輸出工作電源為光端機電路供電。
10.根據權利要求9所述的千兆寬帶隔離的PDH光端機，其特征在于所述的浪涌及 過流保護模塊的輸出端還連接一監(jiān)測外接電源是否掉電的RPD監(jiān)測模塊，該RPD監(jiān)測模 塊的輸出端與FPGA核心模塊相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種千兆寬帶隔離的PDH光端機，由機殼及其內部的光端機電路構成，光端機電路包括FPGA核心模塊，FGPA核心模塊分別與SerDes模塊、按鍵控制模塊、1-16路E1驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器、100M以太網控制器相連接，SerDes模塊還通過光電轉換模塊與光纖接口相連接，1-16路E1驅動及電平變換模塊、1000M以太網控制器和100M以太網控制器分別通過隔離變壓器與1-16路E1接口、1000M以太網接口和100M以太網接口相連接，電源轉換模塊連接各模塊提供工作電源。本發(fā)明設計合理，充分地利用了光纖資源，解決了現有以太網帶寬不足及網絡數據安全問題，很好地實現了將E1數據通道和兩路以太網數據通道結合在一起進行光纖通信功能，避免了通信資源的浪費，節(jié)約了通信成本。
文檔編號H04L12/24GK102025421SQ20101055531
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權日2010年11月24日
發(fā)明者刑偉, 孫明祥, 張翠宣, 曲建, 趙亞飛, 趙發(fā)義, 趙建國, 陽述枝, 馬光 申請人:天津歐邁通信技術有限公司