一种电力EPON系统ONU设备光纤保护倒换的方法

摘要

本发明公开了一种电力EPON系统ONU设备光纤保护倒换的方法，采用单EPONMAC配以双EPON光模块，外加可编程逻辑控制电路CPLD/FPGA，将单MAC的光模块发光使能信号连接到CPLD/FPGA上，由CPLD/FPGA的光模块发光使能输出信号分别控制两个光模块，同时CPLD/FPGA监测两个光模块光链路的状态，将业务承载到工作良好的光链路上。使用本发明在全光纤保护倒EPON系统中，能快速正确的进行光纤保护切换，切换时间小于50ms。不仅实现了电力EPON通信系统光纤保护倒换的功能，且简化电路设计，降低成本。

权利要求

1.一种电力EPON系统ONU设备光纤保护倒换的方法，其特征在于它包括：（1）EPON MAC芯片的数据差分信号Tx和Rx并不直接与EPON光模块相连，而是先连接到2:1/1:2的差分信号Mux/Buffer芯片上，再连接到两个EPON光模块A和B；

（2）增加编程配置CPLD/FPGA模块，EPON MAC芯片输出的光模块发光使能信号连接到CPLD/FPGA；

（3）CPLD/FPGA编程输出光模块发光使能信号A和B分别到EPON光模块A和B，两个光模块输出的光接收强度探测指示信号都连接到CPLD/FPGA上。

2.根据权利要求1所述的一种电力EPON系统ONU设备光纤保护倒换的方法，其特征是： CPLD/FPGA实现光纤保护倒换控制逻辑，通过监测光模块输出的光接收强度探测指示信号来判断光模块的光链路的状态，将业务承载到工作良好的光链路上。

说明书

一种电力EPON系统ONU设备光纤保护倒换的方法

技术领域

[0001] EPON系统中ONU的数量是最多的，而ONU设备中的MAC芯片是成本最高的部分，减少这一部分成本对ONU设备的总体成本有显著效果。本发明涉及一种单MAC双光路的方法，不仅实现了电力EPON通信系统光纤保护倒换的功能，且简化电路设计，降低成本。属于电力系统通信技术领域。

背景技术

[0002] 2009年5月21日，国家电网公司首次向社会公布了“智能电网”的发展计划，并初步披露了其建设时间表，将于2020年全面建成统一的“坚强智能网”。通信支撑是坚强智能电网的重要组成部分，而通信接入是坚强智能电网通信支撑的关键。EPON技术以其安全可靠、组网灵活、维护方便等特点在配网自动化通信、用电信息采集通信以及智能小区的建设中成为一种新兴的主流技术。

[0003] EPON系统在公网的宽带接入中应用已经比较广泛，也对EPON系统中的OLT设备和ONU设备提出了两种可选的光纤保护倒换的方式：骨干光纤保护倒换和全系统光纤保护倒换。考虑到成本因素和星型为主的组网方式，目前的电信EPON系统光纤保护倒换主要采用骨干光纤保护倒换，相应的OLT和ONU设备也是以支持骨干光纤保护倒换为主，支持全光纤保护倒换的很少。

[0004] 在电力系统中，通信系统的可靠性要求较高，不仅要求EPON系统支持骨干光纤保护倒换，也要支持全光纤保护倒换。目前市场上的工业级EPON产品也是以支持骨干光纤保护倒换的单PON口ONU为主，不满足电力EPON通信系统的要求，支持全系统光纤保护倒换的ONU产品太少且大多采用双MAC双光路的方式实现，设计复杂且成本太高。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提出了一种单MAC双光路的方法，不仅实现了电力EPON通信系统光纤保护倒换的功能，且简化电路设计，降低成本。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：本发明采用单EPON MAC配以双EPON光模块，外加可编程逻辑控制电路来实现ONU设备的光纤保护倒换。主要步骤如下：

[0007] 第一步，单MAC双光路电路及其控制电路设计方法。

[0008] 单MAC双光路及其控制电路的连接示意框图如图1所示。本发明中单MAC双光路及其控制电路不同于一般ONU的EPON接口电路的设计，EPON MAC芯片的数据差分信号Tx和Rx并不直接与EPON光模块相连，而是先连接到2:1/1:2的差分信号Mux/Buffer芯片上，再连接到两个EPON光模块A和B。

[0009] EPON MAC芯片输出的Up_en信号也不直接与光模块相连，而是先连接到CPLD/FPGA，再由CPLD/FPGA编程输出Up_en_A和Up_en_B分别到EPON光模块A和B。

[0010] EPON光模块输出的光接收强度探测指示信号SD_A、SD_B连接到CPLD/FPGA上，供CPLD/FPGA监测光模块的信号接收状态。

[0011] 第二步，光纤保护倒换控制模块的CPLD/FPGA实现方法。

[0012] 光纤保护倒换的目的是为了使ONU当光链路故障时能将业务迅速的切换到另一条状态正常的光链路上，从而提高EPON通信系统的可靠性。

[0013] 通过编程配置CPLD/FPGA，来实现光纤保护倒换功能。CPLD/FPGA通过SD信号来判断相应光模块所在光链路的状态，若光模块输出的SD信号电平为无效值则说明光模块所在的光链路故障。再根据两个光链路的状态来自动决定光纤保护倒换结果，将业务承载到工作良好的光链路上。

[0014] 本发明的有益效果如下：本发明可以监测ONU所连接的两个光链路的状态，并自动快速地进行保护倒换，相比于单光路的ONU，大大的提高了EPON通信系统的可靠性，相比于双MAC双光路方式的ONU，在同样实现光纤保护倒换功能前提下，极大的降低了成本。附图说明：

[0015] 图1为本发明单MAC双光路及其控制电路的连接示意框图。

[0016] 图2为本发明ONU设备具体电路实现的连接示意图。

[0017] 图3为本发明在全光纤保护EPON系统典型连接示意图。

具体实施方式

[0018] 下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。但本发明不限于所给出的例子。

[0019] 图2为本发明ONU设备具体电路实现的连接示意图。本发明的电路设计采用Teknovus的TK3715作为芯片PON MAC，TK3715是一款单PON口芯片，有1个千兆业务口，1个百兆业务口和1个管理串口；2:1/1:2的差分信号Mux/Buffer芯片选用NS公司的DS15BM200芯片；EPON光模块选用飞博创公司的FTM-9412P-F20；CPLD选用Xilinx公司的XC9536xl芯片。TK3715芯片与光模块连接的数据差分信号Tx±和Rx±连接到DS15BM200的上联端口，两个FTM-9412P-F20光模块A和B的数据端口分别连接到DS15BM200的支路端口A和B。TK3715芯片输出的Up_en信号连接到XC9536xl，再由XC9536xl编程输出Up_en_A和Up_en_B分别到FTM-9412-F20光模块A和B。EPON光模块FTM-9412-F20输出的光接收强度探测指示信号SD_A、SD_B连接到XC9536xl上，供XC9536xl监测光模块的信号接收状态。

[0020] XC9536xl通过检测光模块A和光模块B输出的SD_A、SD_B信号来进行判断，得出光纤倒换结果，输出相应的Mux、En_A、En_A信号到DS15BM200芯片控制差分信号的输出选择和驱动；同时输出相应的Up_en_A和Up_en_B到光模块A和光模块B，控制光模块A和光模块B的光发送。

[0021] 判决模块的真值表如下：

[0022]

[0023] 其中判决模块的核心Verilog编程代码如下：

[0024] case({SD_A，SD_B})

[0025] 2′b00：{Mux，En_A，En_B，Up_en_A，Up_en_B}＜＝5′b10000；

[0026] 2′b01：{Mux，En_A，En_B，Up_en_A，Up_en_B}＜＝{4′b0010，Up_en}；

[0027] 2′b10：{Mux，En_A，En_B，Up_en_A，Up_en_B}＜＝{3′b110，Up_en，1′b0}；

[0028] 2′b11：{Mux，En_A，En_B，Up_en_A，Up_en_B}＜＝{3′b110，Up_en，1′b0}；

[0029] default：{Mux，En_A，En_B，Up_en_A，Up_en_B}＜＝5′b10000；

[0030] endcase

[0031] 将编好的CPLD代码综合成可执行烧写文件，通过JTAG口下载到CPLD中就完成了光纤保护倒换的CPLD实现。

[0032] 图3为本发明在全光纤保护倒换EPON系统的一种典型连接方式。以ONU1为例说明光纤保护倒换的过程：若当前业务是承载在OPTA所在光链路上，当光模块OPTA所连的光链路中，即OLT的PON1、1#主纤、1#光分路器和x1支路光纤中任何一环节出现故障，而OPTB所在光链路，即OLT的PON2、2#主纤、2#光分路器和Y1支路光纤工作状态良好，则ONU1将自动将业务承载到OPTB所连接的光链路中；反之若OPTA所在链路良好而OPTB所在链路故障，则ONU1将业务承载到OPTA所在光链路上，进行光纤保护倒换。