CN101719791A - 具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法 - Google Patents

具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法 Download PDF

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曾庆军
刘利
黄巧亮
王玉龙
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Abstract

本发明公布了一种具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法，本发明所述收发器包括第一RJ45接口、耦合滤波电路、网管模块、光电转换模块和光收发模块。本发明所述方法从第一RJ45接口非屏蔽双绞线引入以太网的数据，经过耦合滤波电路对信号进行滤波，然后把信号送到光电转换模块中，光电转换模块转换并重定数据格式，完成一个电平转换，然后数据被传送到光收发模块中，光收发模块再把数据发送到光纤中；同时数据经过光纤传到另一个光纤收发器中，进行与上面相反的工作，随后通过第一RJ45接口传出数据，这样完成了光纤收发器两端的数据传输。本发明克服了传统的串口传输距离短的缺点，方便网管计算机接收数据，成本低。

Description

具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法
技术领域
发明涉及一种具有远程监控功能的光纤收发器，涉及光纤通讯领域，具体地说，特别涉及光纤收发器中实现网管的技术领域。
背景技术
光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用，同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。
光纤收发器主要用于10Base-T双绞线与10Base-FL光缆之间或100Base-TX双绞线与100Base-FL光缆或1000Base-TX双绞线与1000Base-FL光缆之间数据通讯适合作智能化小区或光纤到桌面的连接器，它将网络传输距离的极限从双绞线的100米扩展到了100公里以上，它可以简单地实现一台主板服务器、中继器、集线器、交换机、终端机与一台终端机之间的互联。
目前一般的光纤收发器的网管方式普遍采用RS232进行本地监控，即由一台装有运行状态监控软件的电脑，通过RS232或RS485总线以某种协议的方式查询设备中的状态，如终端设备的链接状态、工作状态、全双工/半双工状态、光接口的状态，将设备的状态参数反馈给网络管理器；或者部分带网管功能的光纤收发器只利用光纤口传输网管信息，这给网管信息的管理和机架式管理带来了不便。
随着网络技术的不断发展，采用RS232串口进行本地监控的方式，在某种程度上限制了网络设备的集中控制管理。RS232总线最大的弊病在于传输的距离受到很大的限制，虽然可以通过到RS485的转换来延长距离，但是网络设备的间隔往往很大，要对组成网络的所有光收发机进行集中的管理，仅靠RS485总线也不能满足要求，而且无法共享现在用途很广的IP网的网络资源；另外RS232总线的传输速率也不高，对于串行口，传输码率最大是0.115MB/S。而对于Ethernet可以达到10/100/1000M，通过RJ45在局域网传输距离可以达数百米，跨越网关还可以接入Internet。而直接利用现成的网络端口进行网管信息的传输使得网管终端接收信息十分方便，同时机架式管理成本大大减轻。
发明内容
本发明目的是解决监控中心不能实时有效地对光纤收发器的状态进行监控的问题，提供一种具有远程监控功能的光纤收发器及数据传输方法。原理是通过在光纤收发器内部增加网管模块使其实现可以通过远程实施监控功能。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于包括第一RJ45接口、耦合滤波电路、网管模块、光电转换模块和光收发模块，其中第一RJ45接口的一端与网络电缆双向通信，第一RJ45接口的另一端依次串接耦合滤波电路、光电转换模块后分别与网管模块和光收发模块双向通信，网管模块与网管控制单元双向通信，光收发模块与光纤双向通信。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述网管模块由ARM处理器依次串接网络控制器、变压器和第二RJ45接口构成，ARM处理器与光电转换模块双向通信，第二RJ45接口与网管控制单元双向通信。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述耦合滤波电路为隔离变压器。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述光电转换模块采用型号为IP113F的光电转换芯片。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述光收发模块采用型号为HFBR5103的光收发芯片。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述ARM处理器采用型号为LPC2214的基于ARM7的高性能32位RISC微控制器。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述网络控制器采用型号为RTL8019AS的网络控制芯片。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于：从第一RJ45接口非屏蔽双绞线引入以太网的数据，经过耦合滤波电路对信号进行滤波，然后把信号送到光电转换模块中，光电转换模块转换并重定数据格式，完成一个电平转换，然后数据被传送到光收发模块中，光收发模块再把数据发送到光纤中；同时数据经过光纤传到另一个光纤收发器中，进行与上面相反的工作，随后通过第一RJ45接口传出数据，这样完成了光纤收发器两端的数据传输。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于网管模块的控制方法如下：光电转换模块通过SMI把光纤收发器状态数据等传输给网管模块，同时在网管模块的ARM处理器中嵌入TCP/IP协议，并嵌入到开放操作***中，网管模块处理后再利用现成的网络端口通过TCP/IP网络传送到网管中心计算机进行集中监控和管理。
所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于所述TCP/IP协议采用四层模型，即链路层、网络层、传输层、应用层。
本发明使用***软件核心为μC/OS-II的实时操作***内核，专为嵌入式***应用设计。μC/OS-II采用C语言和汇编语言，其中绝大部分用C语言，结构非常简单，并且可移植性非常好，很容易被移植到各种微处理器上。同时为实现网络通信应用，在其基础上扩展和构建网络功能模块-TCP/IP协议栈，并提供相应的API接口实现与***的无缝连接，最终实现在μC/OS-II下多应用任务的实时调度，把采集到的信息实时传送到以太网上去。
本发明的有益效果是，通过集成方式，将网管功能嵌入到传统的光纤收发器中，使用uC/OS-II作为该设备的嵌入式操作***，并嵌入了TCP/IP协议，实现了网管数据通过同一RJ45端口进行传输的远程监控，该发明一定程度上克服了传统的串口传输距离短的缺点，可以长距离任意个光纤收发器同时进行管理，同时又利用的现成的RJ45口直接将网管数据传送到局域网中，方便网管计算机接收数据，并且网管***中可以添加任意多个光纤收发器而无需额外设备，从而降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例带内网管功能的光纤收发器原理框图；
图2为本发明实施例内网管模块原理框图；
图3为本发明实施例带内网管功能的光纤收发器结构图；
图4为本发明实施例内网管模块电路原理图；
其中，图中11.RJ45接口，12.隔离变压器，13.网管模块，14光电转换模块，15.光收发模块，21.ARM处理器，22.网络控制器，23.变压器，24.RJ45接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明
图1为本发明实施例，图1中光收发模块15与光纤网络相连接，连接方式采用双光纤，光收发模块15与光电转换模块14连接，光电转换模块14与隔离变压器12连接，隔离变压器12与RJ45接口11连接，RJ45接口11直接和网络双绞线电缆连接，同时光电转换模块14也与网管模块13连接，网管模块13直接与控制单元通过网线连接，光收发模块15把光信号传送到光电转换模块14，通过光电转换模块14进行光电编码变换，变换后的电信号通过隔离变压器12，再连接到RJ45接口，最后传输到网络双绞线电缆，同时，光电转换模块14把整个收发器的状态等信息传送给网管模块13，网管模块13对收到的信息处理后通过网络双绞线传送到控制单元。
图2为本发明实施例，ARM处理器21与网络控制器22连接，网络控制器22与网卡变压器23连接，网卡变压器23与RJ45接口24连接，同时ARM控制器21与光电转换模块14连接，RJ45接口24与网管控制单元连接，ARM处理器21接收光电转换模块14的信息，经过处理后通过网络控制器22完成网络通信功能，把信息传输给网管中心。
图3为本发明实施例带内网管功能的光纤收发器结构图，用户计算机通过双绞线连接光纤收发器，光纤收发器通过光纤连入互联网，同时，光纤收发器通过双绞线连接到网管中心计算机实现网管功能。
图4为本发明实施例内网管模块电路原理图，网管模块处理器为嵌入式微处理器LPC2214；网络控制器为Realtek公司的NE2000兼容芯片RTL8019AS，它内置了10BASE-T收发器，外接一个隔离低通滤波器，通过RJ-45标准端口接入以太网；低通滤波器为HR61101；RTL8019AS与LPC2214通过外部总线进行连接，电路设计为16位总线方式对RTL8019AS进行访问，RTL8019AS中断信号为中断输入信号，与LPC2214的EINT0相连。
带网管功能的光纤收发器基本***主要由网络接口和隔离变压器，光电转换模块，光收发模块，电源模块和网管模块五部分组成。其工作原理为：收发器从RJ45非屏蔽双绞线引入以太网的数据，经过耦合滤波电路对信号进行滤波，然后把信号送到光电转换电路中，光电转换电路转换并重定数据格式，完成一个电平转换，然后数据被传送到光收发电路中，光收发电路再把数据发送到光缆中，同时数据经过光纤传到另一个光收发电路中，进行与上面相反的工作，随后通过RJ45接口传出数据，这样完成了光纤收发器两端的数据传输。同时，利用ARM处理器和网络芯片组成网管模块，光电转换芯片通过SMI把光纤收发器状态数据等传输给网管模块，同时在网络模块的处理器中嵌入TCP/IP协议，并嵌入到开放操作***中，网管模块处理后再利用现成的网络端口通过TCP/IP网络传送到网管中心计算机进行集中监控和管理。
本发明可采用多种形式进行实施而不脱离本发明的精神或本质特征，除非特别指定，上述实施例不限于前面描述的任何细节，而是应该由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内进行广泛的解释，并且因此所述权利要求包括落在权利要求的边界和界限内的所有改变及修改或者这种边界和界限的造价物。

Claims (10)

1.一种具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于包括第一RJ45接口(11)、耦合滤波电路(12)、网管模块(13)、光电转换模块(14)和光收发模块(15)，其中第一RJ45接口(11)的一端与网络电缆双向通信，第一RJ45接口(11)的另一端依次串接耦合滤波电路(12)、光电转换模块(14)后分别与网管模块(13)和光收发模块(15)双向通信，网管模块(13)与网管控制单元双向通信，光收发模块(15)与光纤双向通信。
2.根据权利要求1所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述网管模块(13)由ARM处理器(21)依次串接网络控制器(22)、变压器(23)和第二RJ45接口(24)构成，ARM处理器(21)与光电转换模块(14)双向通信，第二RJ45接口(24)与网管控制单元双向通信。
3.根据权利要求1所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述耦合滤波电路为隔离变压器。
4.根据权利要求1所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述光电转换模块(14)采用型号为IP113F的光电转换芯片。
5.根据权利要求1所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述光收发模块(15)采用型号为HFBR5103的光收发芯片。
6.根据权利要求2所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述ARM处理器(21)采用型号为LPC2214的基于ARM7的高性能32位RISC微控制器。
7.根据权利要求2所述的具有远程监控功能的光纤收发器，其特征在于所述网络控制器(22)采用型号为RTL8019AS的网络控制芯片。
8.一种基于权利要求1所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于：从第一RJ45接口(11)非屏蔽双绞线引入以太网的数据，经过耦合滤波电路(12)对信号进行滤波，然后把信号送到光电转换模块(14)中，光电转换模块(14)转换并重定数据格式，完成一个电平转换，然后数据被传送到光收发模块(15)中，光收发模块(15)再把数据发送到光纤中；同时数据经过光纤传到另一个光纤收发器中，进行与上面相反的工作，随后通过第一RJ45接口(11)传出数据，这样完成了光纤收发器两端的数据传输。
9.根据权利要求8所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于网管模块(13)的控制方法如下：光电转换模块(14)通过SMI把光纤收发器状态数据等传输给网管模块(13)，同时在网管模块(13)的ARM处理器(21)中嵌入TCP/IP协议，并嵌入到开放操作***中，网管模块(13)处理后再利用现成的网络端口通过TCP/IP网络传送到网管中心计算机进行集中监控和管理。
10.根据权利要求9所述的具有远程监控功能的光纤收发器的数据传输方法，其特征在于所述TCP/IP协议采用四层模型，即链路层、网络层、传输层、应用层。
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