一种一体化工业网络交换系统技术方案

本发明专利技术公开的一种一体化工业网络交换系统，包括工业以太网交换单元、光合路与分配单元，无线信号处理单元、波分复用单元和信号传输单元，工业以太网交换单元和光合路与分配单元之间传输光信号，光合路与分配单元将光信号合路后分配端口输出给波分复用单元，无线信号处理单元实现模拟信号的上下链路传输，波分复用单元对模拟信号和数字信号进行合路与分路处理；信号传输单元用于发送波分复用单元分路处理后的信号，信号传输单元接收外部信号发送给波分复用单元处理。本发明专利技术的一种一体化工业网络交换系统解决了现有的工业物联网覆盖范围有限的问题，实现了WiFi无线信号和工业以太网信号的较大规模交换和路由，实现了模拟支路与数字支路的合路传输。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化工业网络交换系统
本专利技术属于网络系统
，具体涉及一种一体化工业网络交换系统。
技术介绍
工业物联网作为一种以有线工业以太网、无线Wifi局域网及串口通信技术为基础的信息网络。如果能将有线网络的高安全性、抗干扰等固有优势与无线技术的灵活、无需布线等优势结合起来，与工业中的各类环境灵活匹配，满足不同环境下的接入需求，就能有效地降低企业的运营成本、提高工作质量和管理效率，使得工业物联网技术与无线技术在工业领域的应用越来越广，而这也是工业领域实现智能化和信息化的必然趋势。但是，由于分别受到辐射功率和布线难度及成本的限制，无线网络和有线网络的覆盖范围均有限。为实现远距离的传输信号的目的，目前一般采用的方法包括增大无线设备的辐射功率和增加有线网络的网线长度两种。然而，无线设备工作的频段本身限制了辐射功率的增加程度；而当信号覆盖距离过长时，增加有线网络网线的长度会导致网络建设的成本剧烈增加；而且外部环境的复杂度及物体的遮挡也会增加网线的布线难度及限制无线信号的传播，进而对有线及无线信号的远距离传输均造成极大的阻碍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种一体化工业网络交换系统，解决了现有的工业物联网覆盖范围有限的问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种一体化工业网络交换系统，包括工业以太网交换单元、光合路与分配单元，以及若干路匹配的无线信号处理单元、波分复用单元和信号传输单元，所述工业以太网交换单元和所述光合路与分配单元之间传输不同波长的光信号，所述光合路与分配单元将所述不同波长的光信号合路后再分配端口输出给所述波分复用单元或者所述光合路与分配单元通过分配端口从所述波分复用单元接收不同波长的光信号分路后传输给所述工业以太网交换单元，所述无线信号处理单元用于实现模拟信号的光电转换或电光转换，将所述模拟信号分为上下链路分开进行传输，所述波分复用单元对模拟信号和数字信号进行合路与分路处理；所述信号传输单元用于发送所述波分复用单元分路处理后的信号，所述信号传输单元接收外部信号发送给所述波分复用单元处理。进一步的，所述光合路与分配单元包括相连的波分复用器和光开关，所述波分复用器用于接收所述工业以太网交换单元发送的不同波长的光信号并将其合成一路光信号，然后通过光开关选择端口传输给所述波分复用单元；或者所述光开关选择端口接收所述波分复用单元发送的光信号，然后通过所述波分复用器将其分为不同波长的光信号传输给所述工业以太网交换单元。进一步的，每路所述无线信号处理单元包括收发WiFi信号的常规AP点、控制常规AP点通断的矩阵开关单元、以及对信号进行光电转换或电光转换并进行上下链路分离的信号转换模块。优选的，还包括至少一路备用AP点，当常规AP点发生故障时，所述矩阵开关单元切换至备用AP点与信号转换模块连通接替工作。事例性的，所述矩阵开关单元为二路射频开关且其数量与所述常规AP点的数量相同，每个所述二路射频开关的一路与对应的所述常规AP点相连、另一路均与所述备用AP点相连。进一步的，还包括控制电路，所述控制电路用于监控所述光合路与分配单元、无线信号处理单元的工作状态。进一步的，所述信号转换模块包括用于将WiFi无线信号转变为光信号的三个电光转换单元、用于将光信号转变为WiFi无线信号的三个光电转换单元，用于在矩阵开关单元与电光转换单元、光电转换单元之间进行上下行链路分离的电环路器，以及用于在电光转换单元、光电转换单元与波分复用单元之间进行上下行链路分离的光环路器。进一步的，所述波分复用单元包括通过光纤链路连接的两个波分复用器，前端的波分复用器用于接收模拟光信号和数字光信号并合为一路信号，然后传输给后端的波分复用器后由所述信号传输单元发出；后端的波分复用器也接收由所述信号传输单元发送的模拟光信号和数字光信号，然后通过前端的波分复用器分配后分别传输给所述无线信号处理单元和光合路与分配单元。进一步的，所述信号传输单元包括与所述波分复用单元相连的远端射频单元，所述远端射频单元包括光环路器、射频开关、与所述光环路器连接的光电转换单元和电光转换单元、用于对所述光电转换单元输出的信号进行放大的射频功率放大器、与所述电光转换单元电性连接的低噪声放大器、以及与射频开关电性连接的收发一体天线。进一步的，所述信号传输单元包括与所述波分复用单元相连的远端数字单元，所述远端数字单元包括多个光纤收发器以及与每个所述光纤收发器均连接的网口。本专利技术的一种一体化工业网络交换系统解决了现有的工业物联网覆盖范围有限的问题。在该工业网络交换系统中采用了光纤副载波技术、工业以太网技术、矩阵开关单元技术以及光合路与分配技术，因此实现了WiFi无线信号和工业以太网信号的较大规模交换和路由；而且本专利技术实现了模拟支路与数字支路的合路传输，且模拟支路中的远端射频单元采用一路下行通道和一路上行通道以及收发一体的辐射天线结构，既能实现多种无线信号和有线信号的混合传输，又有结构简单易控制的优点。附图说明图1为本专利技术的一体化工业网络交换系统一个实施例的结构框图；图2为图1中矩阵开关单元的结构框图；图3为图1中光合路与分配单元的结构框图；图4为图1中控制电路的工作流程图；图5为图1中波分复用单元的结构框图；图6为图1中远端射频单元的结构框图；图7为图1中远端数字单元的结构框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参考图1，提供了本专利技术一种一体化工业网络交换系统的一个实施例，包括：无线信号处理单元100，工业以太网交换单元110，光合路与分配单元120，对模拟支路和数字支路进行合路与分路的波分复用单元130，远端射频单元140，远端射频单元140包含一个收发一体的辐射天线160，远端数字单元150，对矩阵开关单元102和光合路与分配单元120进行控制的控制电路190，用于在无线与有线信号处理单元和远端单元之间传递信号的数字支路光纤传输链路170和模拟支路光纤传输链路180。在本实施例中，无线信号处理单元100包括三个用于正常收发WiFi无线信号的常规AP点101A-101C和一个用于冗余的备用AP点101D，用于实现备用AP点101D实时替换在线AP点101A、101B或101C的矩阵开关单元102，还包括用于将WiFi无线信号转变为光信号的三个电光转换单元1041、用于将光信号转变为WiFi无线信号的三个光电转换单元1051、用于在矩阵开关单元102与电光转换单元1041及光电转换单元1051之间进行上下行链路分离的三个电环路器1031，用于在电光转换单元1041及光电转换单元1051与波分复用单元130之间进行上下行链路分离的三个光环路器1061。优选的，其中四个矩阵开关单元102、即part1-part4可以为一个整体。无线信号处理单元100中的电环路器1031和光环路器1061均为单向环路传输器件，二者同时使用实现了无线信号处理单元100的上下行分离。当电信号从AP点101A-101D输入，经过矩阵开关单元102传输至电环路器1031的端口P11，经电环路器1031的转换从端口P12输出，再由电光转换单元1041转化成光信号，通过端口P14输入至光环路器1061，最后从光环路器1061的端口P16输出到波分复用单元130，上述链路构成了无线信号处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，包括工业以太网交换单元、光合路与分配单元，以及若干路匹配的无线信号处理单元、波分复用单元和信号传输单元，所述工业以太网交换单元和所述光合路与分配单元之间传输不同波长的光信号，所述光合路与分配单元将所述不同波长的光信号合路后再分配端口输出给所述波分复用单元或者所述光合路与分配单元通过分配端口从所述波分复用单元接收不同波长的光信号分路后传输给所述工业以太网交换单元；所述无线信号处理单元用于实现模拟信号的光电转换或电光转换，将所述模拟信号分为上下链路分开进行传输；所述波分复用单元对模拟信号和数字信号进行合路与分路处理；所述信号传输单元用于发送所述波分复用单元分路处理后的信号，所述信号传输单元接收外部信号发送给所述波分复用单元处理。

【技术特征摘要】
1.一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，包括工业以太网交换单元、光合路与分配单元，以及若干路匹配的无线信号处理单元、波分复用单元和信号传输单元，所述工业以太网交换单元和所述光合路与分配单元之间传输不同波长的光信号，所述光合路与分配单元将所述不同波长的光信号合路后再分配端口输出给所述波分复用单元或者所述光合路与分配单元通过分配端口从所述波分复用单元接收不同波长的光信号分路后传输给所述工业以太网交换单元；所述无线信号处理单元用于实现模拟信号的光电转换或电光转换，将所述模拟信号分为上下链路分开进行传输；所述波分复用单元对模拟信号和数字信号进行合路与分路处理；所述信号传输单元用于发送所述波分复用单元分路处理后的信号，所述信号传输单元接收外部信号发送给所述波分复用单元处理。2.如权利要求1所述的一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，所述光合路与分配单元包括相连的波分复用器和光开关，所述波分复用器用于接收所述工业以太网交换单元发送的不同波长的光信号并将其合成一路光信号，然后通过光开关选择端口传输给所述波分复用单元；或者所述光开关选择端口接收所述波分复用单元发送的光信号，然后通过所述波分复用器将其分为不同波长的光信号传输给所述工业以太网交换单元。3.如权利要求1所述的一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，每路所述无线信号处理单元包括收发WiFi信号的常规AP点、控制常规AP点通断的矩阵开关单元、以及对信号进行光电转换或电光转换并进行上下链路分离的信号转换模块。4.如权利要求3所述的一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，还包括至少一路备用AP点，当常规AP点发生故障时，所述矩阵开关单元切换至备用AP点与信号转换模块连通接替工作。5.如权利要求4所述的一种一体化工业网络交换系统，其特征在于，所述矩阵开关单元为二路射频开关且其...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫玉霞，李成剑，绍荣，孟学军，梅仲豪，
申请(专利权)人：广州飞瑞敖电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44