CN109889271B - 一种变频扰码光模块及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，尤其是一种变频扰码光模块，包括适配控制单元与频率控制器，所述适配控制单元分别与第一适配器、第二适配器以及第三适配器电性相连，所述第一适配器、第二适配器以及第三适配器均分别和复用器电性相连，用于对来自不同适配器的数据进行复用，所述频率控制器与变频扰码器电性相连，用于控制变频扰码器的工作频率，所述扰码控制器与生成多项式发生器电性相连，用于控制当前扰码所用的生成多项式，所述生成多项式发生器与变频扰码器电性相连，本发明还提出了一种变频扰码光模块的实现方法，实现了远距离、低成本、组网维护便捷的监控网络，同时还能实现对特殊信号的加密和重要控制信号的多重可靠传输。

Description

一种变频扰码光模块及实现方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种变频扰码光模块及实现方法。

背景技术

随着通信技术的发展，光模块在环境监测、电力控制、工业控制等领域也得到了广泛应用。这些领域的特点是，数据种类多、速率高低不等，高的几兆至几十兆，低的1kb/s一下，甚至是直流电平。为了在这些特殊领域实现更有效的数据传输，目前一般采用电传输，就近设置服务器，通过网络再将各监测点联网。因为电传输的损耗较大，所以距离比较短，通常几十米至一二百米，那么就需要比较多的服务器，组网也比较复杂，设备成本、维护费用都比较高。近年来，光纤远距离传输、光模块低成本的优势，也使光模块在这些领域得到了比较多的应用。

为了让普通的百兆光模块适应这些领域的应用，通常的做法是对光模块的发射和接收电路进行特殊设计，以适应不同的高、低频信号，同时能使发射器和接收器正常工作。这种方案带来的弊端是，针对不同的高、低速率需要设计不同的发射和接收电路，对于多种不同的高、低频信号以及直流电平，这种方案的光模块就很难正常工作了。

为解决上述问题，本发明提出了一种变频扰码光模块及实现方法，通过对监控现场发生的控制信号、状态信号、数据信号等多种参量进行适配、变频处理，使其适应网络的传输状态，实现了远距离、低成本、组网维护便捷的监控网络，同时还能实现对特殊信号的扰码加密和重要控制信号的多重可靠传输。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种变频扰码光模块及实现方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种变频扰码光模块，包括适配控制单元与频率控制器，所述适配控制单元分别与第一适配器、第二适配器以及第三适配器电性相连，用于控制适配器装载数据，并且所述第一适配器、第二适配器以及第三适配器用于接受现场采集的信号，其所述第一适配器、第二适配器以及第三适配器均分别和复用器电性相连，用于对来自不同适配器的数据进行复用，所述频率控制器与变频扰码器电性相连，用于控制变频扰码器的工作频率，所述扰码控制器与生成多项式发生器电性相连，用于控制当前扰码所用的生成多项式，所述生成多项式发生器与变频扰码器电性相连，用于为变频扰码器提供扰码序列，所述复用器与变频扰码器电性相连，用于为变频扰码器提供数据序列，所述变频扰码器与发送数据接口电性相连，用于为发送通道提供数据，所述频率控制器与频率变换器电性相连，频率变换器同时又和***时钟单元、本地缓存器以及信号缓存器电性相连，所述***时钟单元与时钟发生器电性相连，并为时钟发生器提供参考时钟，所述时钟发生器分别与输入寄存器、N级缓存器、N倍频器、编码扩展器以及输出寄存器电性连接，所述输入寄存器与外部输入信号相连，并用于接收外部输入信号，所述N级缓存器与所述输入寄存器电性相连，并对接收到的信号进行缓存，所述N倍频器与所述N级缓存器电性相连，用于对缓存信号进行放大，所述N倍频器与所述编码扩展器电性相连，用于对缓存数据进行编码，并按照输出信号的要求对编码后的数据进行扩展，所述编码扩展器与输出寄存器电性相连，所述输出寄存器将信号输出，所述信号缓存器以及本地缓存器均和运算器电性相连，所述运算器将信号输出。

优选的，所述现场采集的信号可以分为三类，即数据信号、状态信号和控制信号，并且第一适配器接收数据信号，第二适配器接收状态信号，第三适配器接收控制信号。

优选的，所述N倍频器对于数据信号，可以按照下面的公式整数N_d倍频的编码：

其中：

N_d：为整数；

V_d：为输入数据速率；

V_l：为线路速率；

如果V_l/V_d＝4，

则N_d≤2，

可对数据进行二倍频编码。

优选的，所述N倍频器对于控制信号，可以按照下面的公式进行整数N_c倍频的编码：

其中：

N_c：为整数；

V_c：为输入数据速率；

V_l：为线路速率。

本发明还提出一种变频扰码光模块的实现方法，包括如下步骤：

S1、所述第一适配器、第二适配器以及第三适配器通过适配控制单元将接收的信号传送给复用器，所述复用器对适配后的三路或多路信号进行复用，生成串行数据帧信号；

S2、并且复用器将其信号输送给信号缓存器，所述信号缓存器对其信号进行缓存；

S3、所述复用器继续为变频扰码器提供数据序列，所述变频扰码器通过频率控制器实现对数据扰码频率的变换，并且所述扰码控制器控制生成多项式发生器生成多项式，产生本地扰码序列，从而生成多项式发生器为变频扰码器提供本地扰码序列；

S4、所述变频扰码器将数据和本地扰码序列运算合路后输出帧序列，并通过发送数据接口将序列发送给运算器；

S5、所述输入寄存器将接收外部输入信号传递给N级缓存器，所述N级缓存器再将信号传送给N倍频器，并且N倍频器对信号进行处理，然后传递给编码扩展器，所述编码扩展器对缓存数据进行编码扩展；

S6、所述***时钟单元为时钟发生器为提供参考时钟，并且所述时钟发生器根据输入信号和输出信号的参数要求为输入寄存器、N级缓存器、N倍频器、编码扩展器以及输出寄存器提供时钟信号，再通过输出寄存器将信号输出；

S7、所述频率变换器以***时钟单元为基准时钟，在频率控制器的控制下，产生所需的线路侧时钟；

S8、所述本地缓存器、信号缓存器在频率变换器的作用下，产生同步、对齐的信号序列和本地扰码序列；

S9、运算器对信号序列和本地扰码序列进行运算合路，输出扰码后的帧序列，最终提供给光发射器件。

本发明提出的一种变频扰码光模块及实现方法，有益效果在于：该变频扰码光模块及实现方法通过对监控现场发生的控制信号、状态信号、数据信号等多种参量进行适配、变频处理，使其适应网络的传输状态，实现了远距离、低成本、组网维护便捷的监控网络，同时还能实现对特殊信号的加密和重要控制信号的多重可靠传输。

附图说明

图1为本发明提出的一种变频扰码光模块的结构示意图；

图2为本发明提出的一种变频扰码光模块适配器的电路结构示意图；

图3为本发明提出的一种变频扰码光模块变频扰码器的电路结构示意图。

图中：适配控制单元101、第一适配器102、第二适配器103、第三适配器104、复用器105、频率控制器106、扰码控制器107、生成多项式发生器108、变频扰码器109、发送数据接口110、***时钟单元201、时钟发生器202、输入寄存器203、N级缓存器204、N倍频器205、编码扩展器206、输出寄存器207、频率变换器301、本地缓存器302、信号缓存器303、运算器304。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种变频扰码光模块，包括适配控制单元101与频率控制器106，适配控制单元101分别与第一适配器102、第二适配器103以及第三适配器104电性相连，用于控制适配器装载数据，并且第一适配器102、第二适配器103以及第三适配器104用于接受现场采集的信号，其第一适配器102、第二适配器103以及第三适配器104均分别和复用器105电性相连，用于对来自不同适配器的数据进行复用，频率控制器106与变频扰码器109电性相连，用于控制变频扰码器109的工作频率，扰码控制器107与生成多项式发生器108电性相连，用于控制当前扰码所用的生成多项式，生成多项式发生器108与变频扰码器109电性相连，用于为变频扰码器109提供扰码序列，复用器105与变频扰码器109电性相连，用于为变频扰码器109提供数据序列。

变频扰码器109与发送数据接口110电性相连，用于为发送通道提供数据，频率控制器106与频率变换器301电性相连，频率变换器301同时又和***时钟单元201、本地缓存器302以及信号缓存器303电性相连，***时钟单元201与时钟发生器202电性相连，并为时钟发生器202提供参考时钟，时钟发生器202分别与输入寄存器203、N级缓存器204、N倍频器205、编码扩展器206以及输出寄存器207电性连接，输入寄存器203与外部输入信号相连，并用于接收外部输入信号，N级缓存器204与输入寄存器203电性相连。

并对接收到的信号进行缓存，N倍频器205与N级缓存器204电性相连，用于对缓存信号进行放大，N倍频器205与编码扩展器206电性相连，用于对缓存数据进行编码，并按照输出信号的要求对编码后的数据进行扩展，编码扩展器206与输出寄存器207电性相连，输出寄存器207将信号输出，信号缓存器303以及本地缓存器302均和运算器304电性相连，运算器304将信号输出。

现场采集的信号可以分为三类，即数据信号、状态信号和控制信号，并且第一适配器102接收数据信号，第二适配器103接收状态信号，第三适配器104接收控制信号。

N倍频器205对于数据信号，可以按照下面的公式整数N_d倍频的编码：

其中：

N_d：为整数；

V_d：为输入数据速率；

V_l：为线路速率；

如果V_l/V_d＝4，

则N_d≤2，

可对数据进行二倍频编码。

N倍频器205对于控制信号，可以按照下面的公式进行整数N_c倍频的编码：

其中：

N_c：为整数；

V_c：为输入数据速率；

V_l：为线路速率。

实施例1：

本发明还提出了一种变频扰码光模块的实现方法，包括如下步骤：

S1、第一适配器102、第二适配器103以及第三适配器104通过适配控制单元101将接收的信号传送给复用器105，复用器105对适配后的三路或多路信号进行复用，生成串行数据帧信号；

S2、并且复用器105将其信号输送给信号缓存器303，信号缓存器303对其信号进行缓存；

S3、复用器105继续为变频扰码器109提供数据序列，变频扰码器109通过频率控制器106实现对数据扰码频率的变换，并且扰码控制器107控制生成多项式发生器108生成多项式，产生本地扰码序列，从而生成多项式发生器108为变频扰码器109提供本地扰码序列；

S4、变频扰码器109将数据和本地扰码序列运算合路后输出帧序列，并通过发送数据接口110将序列发送给运算器304；

S5、输入寄存器203将接收外部输入信号传递给N级缓存器204，N级缓存器204再将信号传送给N倍频器205，并且N倍频器205对信号进行处理，然后传递给编码扩展器206，编码扩展器206对缓存数据进行编码扩展；

并且使得该编码扩展器206编码方法如下：

1＝(10)

0＝(01)；

S6、***时钟单元201为时钟发生器202为提供参考时钟，并且时钟发生器202根据输入信号和输出信号的参数要求为输入寄存器203、N级缓存器204、N倍频器205、编码扩展器206以及输出寄存器207提供时钟信号，再通过输出寄存器207将信号输出；

S7、频率变换器301以***时钟单元201为基准时钟，在频率控制器106的控制下，产生所需的线路侧时钟；

S8、本地缓存器302、信号缓存器303在频率变换器301的作用下，产生同步、对齐的信号序列和本地扰码序列；

S9、运算器304对信号序列和本地扰码序列进行运算合路，输出扰码后的帧序列，最终提供给光发射器件。

实施例2：

本发明还提出了一种变频扰码光模块的实现方法，包括如下步骤：

S1、第一适配器102、第二适配器103以及第三适配器104通过适配控制单元101将接收的信号传送给复用器105，复用器105对适配后的三路或多路信号进行复用，生成串行数据帧信号；

S2、并且复用器105将其信号输送给信号缓存器303，信号缓存器303对其信号进行缓存；

S3、复用器105继续为变频扰码器109提供数据序列，变频扰码器109通过频率控制器106实现对数据扰码频率的变换，并且扰码控制器107控制生成多项式发生器108生成多项式，产生本地扰码序列，从而生成多项式发生器108为变频扰码器109提供本地扰码序列；

S4、变频扰码器109将数据和本地扰码序列运算合路后输出帧序列，并通过发送数据接口110将序列发送给运算器304；

S5、输入寄存器203将接收外部输入信号传递给N级缓存器204，N级缓存器204再将信号传送给N倍频器205，并且N倍频器205对信号进行处理，然后传递给编码扩展器206，编码扩展器206对缓存数据进行编码扩展；

并且使得该编码扩展器206编码方法如下：

1＝(01)

0＝(10)；

S6、***时钟单元201为时钟发生器202为提供参考时钟，并且时钟发生器202根据输入信号和输出信号的参数要求为输入寄存器203、N级缓存器204、N倍频器205、编码扩展器206以及输出寄存器207提供时钟信号，再通过输出寄存器207将信号输出；

S7、频率变换器301以***时钟单元201为基准时钟，在频率控制器106的控制下，产生所需的线路侧时钟；

S8、本地缓存器302、信号缓存器303在频率变换器301的作用下，产生同步、对齐的信号序列和本地扰码序列；

S9、运算器304对信号序列和本地扰码序列进行运算合路，输出扰码后的帧序列，最终提供给光发射器件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种变频扰码光模块，包括适配控制单元(101)与频率控制器(106)，其特征在于，所述适配控制单元(101)分别与第一适配器(102)、第二适配器(103)以及第三适配器(104)电性相连，用于控制适配器装载数据，并且所述第一适配器(102)、第二适配器(103)以及第三适配器(104)用于接受现场采集的信号，其所述第一适配器(102)、第二适配器(103)以及第三适配器(104)均分别和复用器(105)电性相连，用于对来自不同适配器的数据进行复用，所述频率控制器(106)与变频扰码器(109)电性相连，用于控制变频扰码器(109)的工作频率，所述扰码控制器(107)与生成多项式发生器(108)电性相连，用于控制当前扰码所用的生成多项式，所述生成多项式发生器(108)与变频扰码器(109)电性相连，用于为变频扰码器(109)提供扰码序列，所述复用器(105)与变频扰码器(109)电性相连，用于为变频扰码器(109)提供数据序列，所述变频扰码器(109)与发送数据接口(110)电性相连，用于为发送通道提供数据，所述频率控制器(106)与频率变换器(301)电性相连，频率变换器(301)同时又和***时钟单元(201)、本地缓存器(302)以及信号缓存器(303)电性相连，所述***时钟单元(201)与时钟发生器(202)电性相连，并为时钟发生器(202)提供参考时钟，所述时钟发生器(202)分别与输入寄存器(203)、N级缓存器(204)、N倍频器(205)、编码扩展器(206)以及输出寄存器(207)电性连接，所述输入寄存器(203)与外部输入信号相连，并用于接收外部输入信号，所述N级缓存器(204)与所述输入寄存器(203)电性相连，并对接收到的信号进行缓存，所述N倍频器(205)与所述N级缓存器(204)电性相连，用于对缓存信号进行放大，所述N倍频器(205)与所述编码扩展器(206)电性相连，用于对缓存数据进行编码，并按照输出信号的要求对编码后的数据进行扩展，所述编码扩展器(206)与输出寄存器(207)电性相连，所述输出寄存器(207)将信号输出，所述信号缓存器(303)以及本地缓存器(302)均和运算器(304)电性相连，所述运算器(304)将信号输出。

2.根据权利要求1所述的一种变频扰码光模块，其特征在于，所述现场采集的信号可以分为三类，即数据信号、状态信号和控制信号，并且第一适配器(102)接收数据信号，第二适配器(103)接收状态信号，第三适配器(104)接收控制信号。

3.根据权利要求1所述的一种变频扰码光模块，其特征在于，所述N倍频器(205)对于数据信号，可以按照下面的公式整数N_d倍频的编码：

其中：

N_d：为整数；

V_d：为输入数据速率；

V_l：为线路速率；

如果V_l/V_d＝4，

则N_d≤2，

可对数据进行二倍频编码。

4.根据权利要求1所述的一种变频扰码光模块，其特征在于，所述N倍频器(205)对于控制信号，可以按照下面的公式进行整数N_c倍频的编码：

其中：

N_c：为整数；

V_c：为输入数据速率；

V_l：为线路速率。

5.一种根据权利要求1所述的变频扰码光模块的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、所述第一适配器(102)、第二适配器(103)以及第三适配器(104)通过适配控制单元(101)将接收的信号传送给复用器(105)，所述复用器(105)对适配后的三路或多路信号进行复用，生成串行数据帧信号；

S2、并且复用器(105)将其信号输送给信号缓存器(303)，所述信号缓存器(303)对其信号进行缓存；

S3、所述复用器(105)继续为变频扰码器(109)提供数据序列，所述变频扰码器(109)通过频率控制器(106)实现对数据扰码频率的变换，并且所述扰码控制器(107)控制生成多项式发生器(108)生成多项式，产生本地扰码序列，从而生成多项式发生器(108)为变频扰码器(109)提供本地扰码序列；

S4、所述变频扰码器(109)将数据和本地扰码序列运算合路后输出帧序列，并通过发送数据接口(110)将序列发送给运算器(304)；

S5、所述输入寄存器(203)将接收外部输入信号传递给N级缓存器(204)，所述N级缓存器(204)再将信号传送给N倍频器(205)，并且N倍频器(205)对信号进行处理，然后传递给编码扩展器(206)，所述编码扩展器(206)对缓存数据进行编码扩展；

S6、所述***时钟单元(201)为时钟发生器(202)为提供参考时钟，并且所述时钟发生器(202)根据输入信号和输出信号的参数要求为输入寄存器(203)、N级缓存器(204)、N倍频器(205)、编码扩展器(206)以及输出寄存器(207)提供时钟信号，再通过输出寄存器(207)将信号输出；

S7、所述频率变换器(301)以***时钟单元(201)为基准时钟，在频率控制器(106)的控制下，产生所需的线路侧时钟；

S8、所述本地缓存器(302)、信号缓存器(303)在频率变换器(301)的作用下，产生同步、对齐的信号序列和本地扰码序列；

S9、运算器(304)对信号序列和本地扰码序列进行运算合路，输出扰码后的帧序列，最终提供给光发射器件。

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