一种基于模块式设计的光端机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模块式设计的光端机系统，由通过光纤连接的近端光端机和远端光端机组成，近端光端机和远端光端机均包括模块化单元、数据转发单元、光链路单元和健康管理单元；模块化单元完成DVI接口、低速串行口、以太网接口、开关量接口的数据收发；数据转发单元完成多路接口数据到单路高速数据的交换收发；光链路单元实现高速数据的光电转换和多路光信号的波分复用解复用；健康管理单元负责监控模块化单元、数据转发单元、光链路单元的状态。本发明专利技术用单根光纤替代电缆，优化了设备体积和重量；通过模块化设计，用户或可根据具体应用设计需要，灵活配置所需硬件接口的通道个数，模块化单元可根据实际情况增加或者删除，方便设计和应用。方便设计和应用。方便设计和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模块式设计的光端机系统


[0001]本专利技术属于信号传输路径扩展和数据通信链路整合
，特别涉及一种基于模块式设计的光端机系统。

技术介绍

[0002]随着机载、弹载、车载电子设备的技术发展，分系统、子系统、模块单元之间的数据传输和信号通路问题愈专利技术显，日益增长的带宽速度需求和设备体积重量需求越来越矛盾；传统的电信号为主的数据传输和信号通路在这些电子设备应用设计中瓶颈越来越明显，电信号通路的物理介质实际上为电缆，电缆本身由金属材料制成，在设备减重、体积优化上存在固有的限制因素；不同端点之间的数据通信和信号传递本质上为不同的硬件接口，不同的硬件接口通道需要独占一条通信电缆，当系统中有很多硬件接口有数据和信号交互需求时，就会设计很多电缆，会占用很多体积和重量预算。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够方便数据链路管理、维护和状态监控，简化设备间拓扑网络关系，突破硬件接口电性能传输约束条件，采用模块化拼装，简化了设计和应用基于模块式设计的光端机系统。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于模块式设计的光端机系统，由通过光纤连接的近端光端机和远端光端机组成，近端光端机和远端光端机均包括依次连接的模块化单元、数据转发单元和光链路单元，分别与模块化单元、数据转发单元和光链路单元相连的健康管理单元；
[0005]模块化单元完成DVI接口、低速串行口、以太网接口、开关量接口的数据收发；数据转发单元完成多路接口数据到单路高速数据的交换收发；模块化单元和数据转发单元构成单条光通路的负载节点，和对端光端机对应的单条光通路负载节点形成映射关系，一个光端机中有多个光通路负载节点；光链路单元实现高速数据的光电转换和多路光信号的波分复用解复用；健康管理单元负责监控模块化单元、数据转发单元、光链路单元的状态。
[0006]所述模块化单元包括DVI模块化单元、低速串行口模块化单元、以太网模块化单元、开关量模块化单元。
[0007]所述DVI模块化单元实现DVI信号的收发；DVI接口设有两路通道：一路DVI输入通道，一路DVI输出通道；
[0008]DVI信号从DVI输入通道输入后，使用均衡器对输入信号做衰减或者放大，得到数字电路能处理的DVI数字信号，DVI数字信号通过并串转换单元得到串行发送数据流；
[0009]对于DVI输出，将串行接收的数据流通过串并转换单元转换为DVI接口数据，然后通过均衡器和防静电电路输出DVI信号；
[0010]DVI接口具备DVI是否插拔的指示信号，将指示信号作为DVI接口状态信号输入到健康管理单元。
[0011]所述低速串行口模块化单元实现RS422、RS485、RS232、UART接口的收发；
[0012]包括RS422接口和RS422接口电路、RS485接口和RS485接口电路、RS232接口和RS232接口电路、UART接口和UART接口电路、多个数据通道标签打包解包模块和电平转换模块；每个接口电路分别连接一个数据通道标签打包解包模块，实现第一阶段的打包解包过程；然后第一阶段所有打包解包模块均连接到同一个数据通道标签打包解包模块，实现第二阶段的打包解包过程；数据通道标签打包解包模块分为打包和解包两个子模块，打包子模块完成多路同类型数据通过标记数据通道号将多路数据合成一路串行数据，该串行数据带第一阶段的通道标签；解包子模块输入一路带第一阶段通道标签的串行数据，根据通道标签解包成多路通道的数据；
[0013]低速串行口模块化单元提供低速串行口收发状态，直接将所有的接口电路数据发送线TX和数据接收线RX接到电平转换电路，转换成健康管理单元能识别的输入信号然后传输到健康管理单元中。
[0014]进一步地，所述以太网模块化单元实现以太网RGMII或者SGMII接口的数据收发，单个以太网模块化单元设计多路以太网RGMII或者SGMII接口的数据收发通道；多路以太网数据通过数据通道标签打包解包模块汇聚为一路带帧格式的串行数据，或者单路带帧格式的串行数据通过数据通道标签解包子模块恢复成多路以太网数据；数据通道标签打包解包模块依次连接以太网PHY芯片和网络变压器，网络变压器与10/100/1000Mbps自适应网口连接；
[0015]以太网PHY芯片设有配置管理接口，通过配置管理接口获取以太网的连接状态、以太网的连接速度、通信双工模式，并将上述信息传输至健康管理单元。
[0016]进一步地，所述开关量模块化单元的开关状态映射到对端光端机对应的开关量模块化单元上，将发往并转串模块的0/1电平和串转并模块输出的0/1电平当成数据传递，并转串输出的数据字节和串转并输入的数据字节中的bit位从低到高依次指示开关量1到n的开关状态；开关量模块化单元包括多个驱动缓冲芯片、并转串模块、串转并模块和数据通道标签打包解包模块；
[0017]开关量包括单向IO或双向IO；如果是单向IO输入信号或者双向IO的输入处理，将开关量输入驱动缓冲芯片调理成0或者1的数字信号，然后接到并转串模块生成串行数据，串行数据送到数据通道标签打包解包模块进行打包，生成带帧格式的模块化单元串行数据；
[0018]如果是单向IO输出信号或者双向IO输出处理，则将收到的带帧格式的模块化单元串行数据经过数据通道标签打包解包模块进行解包得到串行数据，并将串行数据送到串转并模块恢复成各个开关量通道的开关状态，然后通过驱动缓冲芯片传输给开关量输入输出接口；
[0019]并且如果是双向IO，则采用开漏输出并且外接上拉电阻提供驱动能力，若开关状态为高电平状态，则不对开关量控制，若开关量状态为低电平状态，则主动拉低开关量控制信号；
[0020]同时，驱动缓冲芯片将开关量状态传输至健康管理单元。
[0021]进一步地，所述数据转发单元完成多个模块化单元的数据组帧、数据解帧以及单路高速数据的收发，数据转发单元分别与光链路单元和模块化单元连接，数据转发单元内
部由数据通道标签打包解包模块构成。
[0022]进一步地，所述数据通道标签打包解包模块包括数据通道标签打包子模块和数据通道标签解包子模块；
[0023]数据通道标签打包子模块包括两个计数器、多个通道数据标记模块和组帧模块；
[0024]同类型接口的多路通道数据通过计数器记录数据个数，该数据个数为计数信息用于后续健康管理；数据通过计数器后，数据本身不做任何处理送到通道数据标记模块标记标签，带标签的数据进入组帧模块组成数据帧形成带帧格式的数据流；
[0025]组帧模块按数据到来的先后顺序进行组帧，如果多个通道数据同时到来，按照通道ID号的大小处理，ID号越小的通道优先级越高；数据帧格式按包头、数据帧类型、通道ID号、组帧次数、数据大小、数据和包尾的格式进行组帧；只有在数据转发单元中，模块化单元串行数据进行组帧时，数据帧类型才是有效，其他情况该字段仅为占位，没有实际意义；
[0026]数据通道标签解包子模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，由通过光纤连接的近端光端机和远端光端机组成，近端光端机和远端光端机均包括依次连接的模块化单元、数据转发单元和光链路单元，分别与模块化单元、数据转发单元和光链路单元相连的健康管理单元；模块化单元完成DVI接口、低速串行口、以太网接口、开关量接口的数据收发；数据转发单元完成多路接口数据到单路高速数据的交换收发；模块化单元和数据转发单元构成单条光通路的负载节点，和对端光端机对应的单条光通路负载节点形成映射关系，一个光端机中有多个光通路负载节点；光链路单元实现高速数据的光电转换和多路光信号的波分复用解复用；健康管理单元负责监控模块化单元、数据转发单元、光链路单元的状态。2.根据权利要求1所述的基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，所述模块化单元包括DVI模块化单元、低速串行口模块化单元、以太网模块化单元、开关量模块化单元。3.根据权利要求2所述的基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，所述DVI模块化单元实现DVI信号的收发；DVI接口设有两路通道：一路DVI输入通道，一路DVI输出通道；DVI信号从DVI输入通道输入后，使用均衡器对输入信号做衰减或者放大，得到数字电路能处理的DVI数字信号，DVI数字信号通过并串转换单元得到串行发送数据流；对于DVI输出，将串行接收的数据流通过串并转换单元转换为DVI接口数据，然后通过均衡器和防静电电路输出DVI信号；DVI接口具备DVI是否插拔的指示信号，将指示信号作为DVI接口状态信号输入到健康管理单元。4.根据权利要求2所述的基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，所述低速串行口模块化单元实现RS422、RS485、RS232、UART接口的收发；包括RS422接口和RS422接口电路、RS485接口和RS485接口电路、RS232接口和RS232接口电路、UART接口和UART接口电路、多个数据通道标签打包解包模块和电平转换模块；每个接口电路分别连接一个数据通道标签打包解包模块，实现第一阶段的打包解包过程；然后第一阶段所有打包解包模块均连接到同一个数据通道标签打包解包模块，实现第二阶段的打包解包过程；数据通道标签打包解包模块分为打包和解包两个子模块，打包子模块完成多路同类型数据通过标记数据通道号将多路数据合成一路串行数据，该串行数据带第一阶段的通道标签；解包子模块输入一路带第一阶段通道标签的串行数据，根据通道标签解包成多路通道的数据；低速串行口模块化单元提供低速串行口收发状态，直接将所有的接口电路数据发送线TX和数据接收线RX接到电平转换电路，转换成健康管理单元能识别的输入信号然后传输到健康管理单元中。5.根据权利要求2所述的基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，所述以太网模块化单元实现以太网RGMII或者SGMII接口的数据收发，单个以太网模块化单元设计多路以太网RGMII或者SGMII接口的数据收发通道；多路以太网数据通过数据通道标签打包解包模块汇聚为一路带帧格式的串行数据，或者单路带帧格式的串行数据通过数据通道标签解包子模块恢复成多路以太网数据；数据通道标签打包解包模块依次连接以太网PHY芯片和网络变压器，网络变压器与10/100/1000Mbps自适应网口连接；以太网PHY芯片设有配置管理接口，通过配置管理接口获取以太网的连接状态、以太网的连接速度、通信双工模式，并将上述信息传输至健康管理单元。
6.根据权利要求2所述的基于模块式设计的光端机系统，其特征在于，所述开关量模块化单元的开关状态映射到对端光端机对应的开关量模块化单元上，将发往并转串模块的0/1电平和串转并模块输出的0/1电平当成数据传递，并转串输出的数据字节和串转并输入的数据字节中的bit位从低到高依次指示开关量1到n的开关状态；开关量模块化单元包括多个驱动缓冲芯片、并转串模块、串转并模块和数据通道标签打包解包模块；开关量包括单向IO或双向IO；如果是单向IO输入信号或者双向IO的输入处理，将开关量输入驱动缓冲芯片调理成0或者1的数字信号，然后接到并转串模块生成串行数据，串行数据送到数据通道标签打包解包模块进行打包，生成带帧格式的模块化单元串行数据；如果是单向IO输出信号或者双向IO输出处理，则将收到的带帧格式...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，谢洪波，郭世近，
申请(专利权)人：成都奥瑞科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：