CN107528635B - 基于sfp光模块的通信装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信的技术领域，提供一种能够在单向安全传输数据的情况下，实现数据高速传输的技术方案，该技术方案包括基于SFP光模块的通信装置和方法；所述装置包括：可编程逻辑器，设置有并行数据接口，并且能够将接收到的数据转换成符合预定格式的数据；串并数据转换芯片，与所述可编程逻辑器通过并行总线连接，并且能够实现串行数据和并行数据之间的互相转换；SFP光模块，与所述串并数据转换芯片通过串行数据线连接，并且所述SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式。

Description

基于SFP光模块的通信装置和方法

技术领域

本发明涉及通信的技术领域，尤其涉及一种基于SFP光模块的通信装置、***和方法，更具体地，涉及一种应用于核安全按级通信中的基于SFP光模块的通信装置和方法。

背景技术

在安全级要求较高的通信领域，例如核电站的通信中，为安全考虑，保证安全重要设备的信息安全，往往要求通讯为单方向通信，如果在物理链路上能够做到数据只能从安全重要设备上发出，在安全的通信网络设计上会更加简单和可靠。

现有技术中单向传输解决方案大多采用了具有电气连接的信号传输协议，例如RS-422(全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。)；但是发明人在实现本发明的过程中发现，这类解决方案存在以下问题：1、相对光纤传输，其传输距离较短；2、传输速率不高，一般都在10M以内；3、由于使用电气信号的连接，电气隔离性不好。

为了解决上述技术问题，通常会采用光纤传输，因为光纤传输具有抗干扰性好、电气隔离、传输距离远、高速、容易布线等特点；例如通过SFP(英文全称Small Form-factorPluggable，也称小型可插拔GBIC(Gigabit Interface Converter的缩写))光模块的光数据传输得到了广泛的应用。

但是发明在实现本发明的过程中还发现，现有技术中的SFP光模块在实际应用中也存在很多问题，例如：对于遵循802.3标准的点对点SFP的两个通信节点，主要通过以太网PHY(英文全称Physical Layer，物理层)芯片实现，通信双方对收发链路始终进行诊断，即只有在双方判断各自收发链接正常之后才能进行数据传输，即存在“LINK(连接)”过程，并且此“LINK”过程的时间存在一定程度的不确定性。

发明内容

为了解决现有技术中对安全要求较高的通信技术方案中，不能同时兼顾稳定实现单向通信和通信速度高的技术问题；本发明提供一种基于SFP光模块的通信装置和方法，通过结合可编程逻辑器和SFP光模块的技术方案，实现高速安全通信。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

一方面，提供一种基于SFP光模块的通信装置，其特征在于，包括：

可编程逻辑器，设置有并行数据接口，并且能够将接收到的数据转换成符合预定格式的数据；

串并数据转换芯片，与所述可编程逻辑器通过并行总线连接，并且能够实现串行数据和并行数据之间的互相转换；

SFP光模块，与所述串并数据转换芯片通过串行数据线连接，并且所述SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式。

本发明实施例优选地，所述SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式为所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接。

本发明实施例进一步优选地，所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接，即去掉所述SFP光模块的发送数据线或者接收数据线，保留所述SFP光模块的接收数据线或者发送数据线。

本发明实施例优选地，所述串并数据转换芯片能够通过其参考时钟的变化调整所述串并数据转换芯片与所述SFP光模块之间数据的传输速率。

本发明实施例优选地，所述串并数据转换芯片与所述可编程逻辑器连接的并行总线为TBI类型的并行总线。

本发明实施例优选地，所述SFP光模块设置成把串行的电信号转换为光通信信号。

本发明实施例优选地，所述可编程逻辑器设置有能够接收其他数据处理器发送数据的并行数据接收端口。

本发明实施例优选地，所述可编程逻辑器和/或其他数据处理器能够采用自定义的安全通信协议将数据处理发送至所述串并数据转换芯片。

另一方面，本发明还提供一种基于SFP光模块的通信方法，其特征在于，包括：

可编程逻辑器通过并行总线将数据传输至串并数据转换芯片；

所述串并数据转换芯片将接收的所述并行数据转换为串行数据；

所述数据转换芯片将所述转换后的串行数据通过无需双向验证的单向通信模式，将所述串行数据发送至所述SFP光模块。

本发明实施例优选地，所述串并数据转换芯片将所述转换后的串行数据发送至所述SFP光模块之前，还能够通过其参考时钟的变化调整所述串并数据转换芯片与所述SFP光模块之间数据的传输速率。

本发明实施例优选地，所述SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式为所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接。

本发明实施例进一步优选地，所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接的方式为去掉所述SFP光模块的发送数据线，保留所述SFP光模块的接收数据线。或者所述一条数据链路为去掉所述SFP光模块的接收数据线，保留所述SFP光模块的发送数据线。

本发明实施例优选地，所述可编程逻辑器设置有能够接收其他数据处理器发送数据的并行数据接收端口；并且所述可编程逻辑器和/或其他数据处理器能够采用自定义的安全通信协议将数据处理发送至所述串并数据转换芯片。

本发明实施例优选地，所述方法还包括：

所述串并数据转换芯片通过无需双向验证的单向通信模式，接收所述SFP光模块的数据；

所述串并数据转换芯片对接收的所述串行数据转换为并行数据；

所述可编程逻辑器通过并行总线接收所述串并数据转换芯片转换后的并行数据。

采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、基于SFP光模块通信的可实现物理上单向数据通信，可以保留SFP光通信的高速通信，同时满足单行数据传输的安全性、高效性。

2、通过对串并数据转换芯片参考时钟的变化调整，实现对串并数据转换芯片与所述SFP光模块之间数据的传输速率的调整，使得基于SFP光模块通信实现速率可调整。

3、基于SFP光模块通信可实现自有的安全级的物理层和链路层通信协议，在核安全级通信时，无需另外需要增加额外的安全保证措施，这样数据通信协议不会过于复杂。

4、当去掉SFP光模块的发送数据线，保留SFP光模块的接收数据线时，降低了布线数量。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于SFP光模块的通信装置的示意框图；

图2为本发明实施例提供的一种基于SFP光模块的通信方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例

如图1所示，本实施例了提供一种基于SFP光模块的通信装置，该通信装置包括：

可编程逻辑器110，设置有并行数据接口，并且能够将接收到的数据转换成符预定格式的数据；其中，预定格式的数据可以是用户的自有数据格式(用户根据需要开发设计出来的数据格式)，或者也可以是符合预定标准的数据格式；

可编程逻辑器110可以是但不限于FPGA(英文全称为Field－Programmable GateArray，即现场可编程门阵列)或者CPLD(英文全称为Complex Programmable LogicDevice，即复杂可编程逻辑器件)，该可编程逻辑器110中设置有收发数据用千兆以太网的数据端口，例如TBI(英文全称为Ten-Bit interface，即10位接口)数据端口，这样可编程逻辑器110可以使用并行数据接口TBI数据端口收发TLK1211RCP(一种以太网数据收发器的类型)的数据，并且可以将数据收发器可以是集成在可编程逻辑器110内部，也可以设置成通过数据接口，从外部单独的数据收发器接收；

串并数据转换芯片120，与可编程逻辑器通过并行总线连接，并且能够实现串行数据和并行数据之间的互相转换；即该串并数据转换芯片120把可编程逻辑器110的数据端口的并行数据转换为串行数据(英文为Serializer)，并把其接收的串行数据转换为并行数据(英文为Deserializer)，然后通过其内的并行接口发送给可编程逻辑器110；

SFP(英文全称Small Form-factor Pluggable，也称小型可插拔GBIC(GigabitInterface Converter的缩写))光模块130，与串并数据转换芯片120通过串行数据线连接，并且SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式；无需双向验证的单向通信模式为SFP光模块130和串并数据转换芯片120之间不需要像现有技术那样使用双向“LINK”过程，而是可以直接通过串行数据线从一方向另一方传输数据。

本实施例优选地，SFP光模块130在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式为SFP光模块中仅有一条数据链路与串并数据转换芯片120连接。

进一步优选地，SFP光模块130中仅有一条数据链路与串并数据转换芯片120连接的方式为去掉SFP光模块130的发送数据线或者发送数据端口，保留SFP光模块130的接收数据线或者接收数据端口；即仅通过SFP光模块130的接收数据线或者接收数据端口，就实现串并数据转换芯片120向SFP光模块130单向传输数据和/或SFP光模块130向串并数据转换芯片120单向传输数据。

当然还可以设置成，在串并数据转换芯片120向SFP光模块130单向传输数据时，使用串并数据转换芯片120向接收数据线或者接收数据端口，此时SFP光模块130的发送数据线或者数据发送端口对应的链路处于断开状态；而当SFP光模块130向串并数据转换芯片120单向传输数据时，使用SFP光模块130的发送数据线或者数据发送端口，而此时的SFP光模块130的接收数据线或者接收数据端口对应的链路处于断开状态。

本实施例优选地，串并数据转换芯片120能够通过其参考时钟的变化调整串并数据转换芯片120与SFP光模块130之间数据的传输速率。具体地，串并数据转换芯片120中数据传输速率是可变的，从600Mbps到1.3Gbps可调，其数据传输速率依赖于其参考时钟(英文全称reference clock，简称REFCLK)，对应于数据的传输速率，REFCLK从60MHz到130MHz；低于和高于这个时钟频率范围，串并数据转换芯片120都不能正常运行。

因此，通过对串并数据转换芯片参考时钟的变化调整，实现对串并数据转换芯片与SFP光模块之间数据的传输速率的调整，使得基于SFP光模块通信实现速率可调整。

本实施例优选地，串并数据转换芯片120与可编程逻辑器110连接的并行总线为TBI(英文全称为Ten-Bit interface，即10位接口)类型的并行总线。

本实施例优选地，SFP光模块130设置成和通用的基于以太网的光通信一样，把串行的电信号转换为光通信信号。

本发明实施例优选地，可编程逻辑器110设置有能够接收其他数据处理器发送数据的并行数据接收端口；进一步优选地，可编程逻辑器120和/或其他数据处理器(例如CPU类型的处理器)能够采用自定义的安全通信协议将数据处理发送至串并数据转换芯片。

具体地，当本实施例提供的可编程逻辑器110作为数据处理中心时，其上可以设置有TBI数据接口，这样可编程逻辑器110就具有数据传输功能，实现TBI接口的数据传输协议；以及数据处理功能，把接收到的数据依据设计要求进行处理，并把需要传送的数据发送到TBI接口。当本实施例提供的可编程逻辑器110作为数据处理的接口单元时，可编程逻辑器110就实现TBI数据接口传输功能，实现TBI接口的数据传输协议；以及与外部数据处理单元进行数据接口传输功能，外部数据处理单元可以是CPU，也可以是其他数据处理单元。并且可以在CPU或者可编程逻辑器(FPGA/CPLD)110中采用自定义的安全的数据通信协议，当应用于核电站管理控制的时候，就可以自定义符合核安全要求的数据通信协议，这样可以实现自有的核安全级的物理层和链路层通信协议。

如图2所示，本实施例还提供一种基于SFP光模块的通信方法，该方法包括：

S110、可编程逻辑器通过并行总线将数据传输至串并数据转换芯片；可编程逻辑器设置有能够接收其他数据处理器发送数据的并行数据接收端口；并且可编程逻辑器和/或其他数据处理器能够采用自定义的安全通信协议将数据处理发送至串并数据转换芯片。

S120、串并数据转换芯片将接收的并行数据转换为串行数据；

S130、串并数据转换芯片将转换后的串行数据发送至SFP光模块之前，还能够通过其参考时钟的变化调整串并数据转换芯片与SFP光模块之间数据的传输速率；

S140、数据转换芯片将转换后的串行数据通过无需双向验证的单向通信模式，将串行数据发送至SFP光模块。SFP光模块在数据传输过程中使用无需双向验证的单向通信模式为SFP光模块中仅有一条数据链路与串并数据转换芯片连接。进一步优选地，SFP光模块中仅有一条数据链路与串并数据转换芯片连接的方式为去掉SFP光模块的发送数据线，保留SFP光模块的接收数据线。在数据从可编程逻辑器110传输至SFP光模块130时，通过SFP光模块传输数据的目的地，例如待接收参数的现场控制站。

本发明实施例优选地，上述方法还包括：

串并数据转换芯片通过无需双向验证的单向通信模式，接收SFP光模块的数据，并传输至可编程逻辑器110；当数据从SFP传输至可编程逻辑器110时，数据源所在地，例如现场控制站。

串并数据转换芯片对接收的串行数据转换为并行数据；

可编程逻辑器通过并行总线接收串并数据转换芯片转换后的并行数据。

采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、基于SFP光模块通信的可实现物理上单向数据通信，可以保留SFP光通信的高速通信，同时满足单行数据传输的安全性、高效性。

2、通过对串并数据转换芯片参考时钟的变化调整，实现对串并数据转换芯片与SFP光模块之间数据的传输速率的调整，使得基于SFP光模块通信实现速率可调整。

3、基于SFP光模块通信可实现自有的安全级的物理层和链路层通信协议，在核安全级通信时，无需另外需要增加额外的安全保证措施，这样数据通信协议不会过于复杂。

4、当去掉SFP光模块的发送数据线或者接收数据线，保留SFP光模块的接收数据线或者发送数据线时，降低了布线数量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于SFP光模块的通信装置，应用于核电站管理控制，其特征在于，包括：

可编程逻辑器作为数据处理中心，设置有TBI并行数据接口，具有数据传输功能，并且能够将接收到的数据转换成符合预定格式的数据，实现应用于核电站管理控制的TBI接口的数据传输协议时，通过自定义的安全通信协议，实现自有的核安全级的物理层和链路层通信协议；

串并数据转换芯片，用于串行数据和并行数据之间的互相转换；所述串并数据转换芯片与所述可编程逻辑器通过TBI并行总线连接，所述可编程逻辑器采用自定义的安全通信协议将数据处理发送至所述串并数据转换芯片;

SFP光模块，与所述串并数据转换芯片通过串行数据线连接，并且所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接, 去掉SFP光模块的发送数据线，保留SFP光模块的接收数据线; 所述串并数据转换芯片通过参考时钟的变化调整与所述SFP光模块之间数据的传输速率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述串并数据转换芯片与所述可编程逻辑器连接的并行总线为TBI类型的并行总线。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述SFP光模块设置成把串行的电信号转换为光通信信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器设置有能够接收其他数据处理器发送数据的并行数据接收端口。

5.一种基于SFP光模块的通信方法，应用于核电站管理控制，其特征在于，包括：

可编程逻辑器采用自定义的安全通信协议，通过TBI并行总线将数据传输至串并数据转换芯片；所述可编程逻辑器作为数据处理中心，其上设置有TBI并行数据接口，使得所述可编程逻辑器具有数据传输功能，实现应用于核电站管理控制的TBI接口的数据传输协议时，通过自定义的安全通信协议，实现自有的核安全级的物理层和链路层通信协议；

所述串并数据转换芯片将接收的并行数据转换为串行数据；

所述串并数据转换芯片通过参考时钟的变化调整所述串并数据转换芯片与所述SFP光模块之间数据的传输速率；

所述串并数据转换芯片将所述转换后的串行数据，所述SFP光模块中仅有一条数据链路与所述串并数据转换芯片连接, 去掉SFP光模块的发送数据线，保留SFP光模块的接收数据线；通过所述SFP光模块与所述串并数据转换芯片的数据链路，将所述串行数据发送至所述SFP光模块。