CN103067180A

CN103067180A - 光纤交换机

Info

Publication number: CN103067180A
Application number: CN 201110318856
Authority: CN
Inventors: 邬华强
Original assignee: Shenyang Chenxun Simcom Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Chenxun Simcom Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种光纤交换机,包括：电源供电电路、数据处理电路和光电收发转换电路，电源供电电路用于将USB接口提供的电源转换成稳定的工作电源；数据处理电路用于接收并储存以太网数据包和光纤数据包，并将以太网数据包转发至光电收发转换电路，以及将光纤数据包转发至以太网；光电收发转换电路用于接收并过滤光信号并将光信号转换成数字信号以生成该光纤数据包，将光纤数据包送入数据处理电路；以及从数据处理电路处接收以太网数据包并将以太网数据包转换成光信号，以及将转换的光信号送入光纤。本发明的光纤交换机采用USB供电，体积小、重量轻携带方便，无需外部电源适配器；可以与电脑等设有USB接口的设备连接使用。

Description

光纤交换机

技术领域

本发明涉及一种光纤交换机，特别是涉及一种采用USB接口供电的光纤交换机。

背景技术

在以往的工业通信领域中长距离的数据的通信都是通过电缆直接通信，为了达到几十上百公里距离传输需要在传输路径中加入需多的中继器，大大增加了组建成本。电缆通信在数据的传输过程中信号的衰减大、容易受到外界电磁场、电磁波的干扰，因此传输的距离短、况且通信电缆成本高、保密性能差。随着工业领域的不断发展，光纤已成为工业通信领域的主要传输介质。光纤具有抗干扰能力强、传输距离远、传输速率快、保密性能好、成本低等诸多优点从而解决了电缆传输的问题。

现在工业领域数据传输方式有许多，如基于以太网协议、USB、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)、Profibus(一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准)、RS232/RS485/RS422(电子工业协会(Electronic Industries Association)所制定的异步传输标准接口)、2.4G的无线通信等，它们可以实现短距离和长距离的通信，只是传输的介质有所不同；短距离使用电缆，长距离使用光纤传输。

以太网的数据通过电缆进行传输在不加中继器的情况下最大距离为100米，而光纤不同它的传输距离能达到几百公里，因此现在比较流行光纤到楼、光纤到户，这也充分的体现出光纤的重要性。由此，光纤交换机被广泛应用于各种作业场合。

然而工业现场电源的供电较为复杂，不同的地点电源也有所不同，如在变电站中可能只存在380V/AC(交流)、220V/AC、在煤矿矿井中有DC(直流)12V、DC24、在机房中380V/AC、220V/AC、DC36、DC48V等。因此为了实现设备间的数据通信而使用光纤交换机取电就成了一个比较麻烦的问题。常用以太网光纤交换机，采用AC或DC的电源供电方式，需外加电源适配器，体积大携带不方便。尤其是在一些空间有限的场合，例如煤矿矿井中，携带体积较大的适配器就极为不便。

倘若能找到一种供电装置简易、携带方便的光纤交换机则能方便用户在各种场合使用光纤交换机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中光纤交换机供电必须采用适配器、适配器体积大、携带不便致使光纤交换机无法适用于所有作业场合的缺陷，提供一种通过USB供电、低功耗、便于携带、适用于各种作业场合的光纤交换机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种光纤交换机，其特点在于，其包括：一包括USB接口的电源供电电路、一数据处理电路以及一光电收发转换电路，其中，

该电源供电电路用于将USB接口提供的电源转换成稳定的工作电源以为该数据处理电路以及该光电收发转换电路供电；

该数据处理电路用于接收并储存来自一以太网的以太网数据包和来自该光电收发转换电路的光纤数据包，该数据处理电路还用于将该以太网数据包转发至该光电收发转换电路，以及将该光纤数据包转发至该以太网；

该光电收发转换电路用于接收并过滤来自一光纤的光信号并将该光信号转换成数字信号以生成该光纤数据包，以及将该光纤数据包送入该数据处理电路；该光电收发转换电路还用于从该数据处理电路处接收该以太网数据包并将该以太网数据包转换成光信号，以及将转换的光信号送入该光纤。

优选地，该电源供电电路还包括一DC/DC(直流转直流)电路和一第一滤波电路，其中该DC/DC电路的输入端和输出端分别与该USB接口和该第一滤波电路相连。

优选地，该第一滤波电路包括一大于300μF的电容，以防止该光电收发转换电路在发送期间的大电流使电源跌落。

优选地，该电源供电电路还包括一第二滤波电路，其中该第二滤波电路的输入端和输出端分别与该USB接口和该DC/DC电路相连。

优选地，该第一滤波电路包括一大于300μF的电容，和/或，该第二滤波电路包括一大于300μF的电容。

优选地，该数据处理电路还包括一第一接口和一第二接口，该数据处理电路还用于从该第一接口接收该以太网数据包和从该第二接口接收该光纤数据包，以及解析该以太网数据包和该光纤数据包以获得以太网数据包的目的地址信息和光纤数据包的目的地址信息，并将该以太网数据包转发至与该以太网数据包的目的地址信息对应的第二接口和将该光纤数据包转发至与该该光纤数据包的目的地址信息对应的第一接口，其中该数据处理电路通过该第一接口与该以太网通信，该数据处理电路通过该第二接口与该光电收发转换电路通信。

优选地，该数据处理电路还包括一控制单元和一切换单元，

该控制单元用于解析该以太网数据包和该光纤数据包以获得该以太网数据包的目的地址信息和该光纤数据包的目的地址信息；

该切换单元用于将该以太网数据包转发至与该以太网数据包的目的地址信息对应的第二接口和将该光纤数据包转发至与该光纤数据包的目的地址信息对应的第一接口。

优选地，该数据处理电路与该以太网之间还设有一以太网隔离变压器。该以太网隔离变压器起到数据电平的隔离、防止电流共地产生相互间的干扰的作用。此外，该以太网隔离变压器还实现了电平的偶和，增加了驱动能力增加了传输距离，并且其隔离电压为2000V起到一定的防雷击的作用。

优选地，该光纤为单模光纤或多模光纤。

优选地，该光信号的波长选自：850nm、1310nm或1550nm。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的光纤交换机采用USB供电，体积小(可做到一般手机的一半大小)、重量轻携带方便，无需外部电源适配器；可以与电脑和一些装有USB供电接口的智能设备共同连接使用。

2、功耗低，常用以太网光纤交换机通过外部电源适配器供电，将AC电源转换成DC电源，再通过内部的DC-DC转换成芯片需要使用的电源，这样需要两次到三次的电源转换，现在一般的电源适配器的效率最高在90％，那么经过三级的转换后只能达到60％左右；而采用USB电源供电只需要将USB输出的5V/500mA通过一级DC-DC转换成芯片需要的3.3V电源，这样节约了电源的损耗。同时本发明选择低功耗的数据处理电路以及光电收发转换电路，使整体功耗降低到2W以内。

3、兼容性强，以太网光纤通信中短距离通信一般采用多模的光电收发转换电路，光波长850nm，例如2公里进行数据通信。而长距离一般采用单模的光电收发转换电路，光波长1310nm/1550nm，例如15公里、60公里数据通信。因此根据传输距离的不同使用的光电收发转换电路也有所不同。本发明采用SFP(Small Form-factor Pluggables)类型结构的光电收发转换电路，可兼容多模和单模的光电收发转换电路。用户可以根据自身需要进行单模和多模模块的更换。

附图说明

图1为本发明的光纤交换机的结构框图。

图2为本发明的数据处理电路的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

参考图1和图2，介绍本发明所述的光纤交换机。首先，如图1所示，该光纤交换机包括：一包括USB接口11的电源供电电路1、一数据处理电路2以及一光电收发转换电路3，其中，

该电源供电电路1用于将经由USB接口11提供的电源转换成稳定的工作电源以为该数据处理电路2以及该光电收发转换电路3供电；

该数据处理电路2用于接收并储存来自一以太网的以太网数据包和来自该光电收发转换电路3的光纤数据包，该数据处理电路2还用于将该以太网数据包转发至该光电收发转换电路3，以及将该光纤数据包转发至该以太网；

该光电收发转换电路3用于接收并过滤来自一光纤的光信号并将该光信号转换成数字信号以生成该光纤数据包，以及将该光纤数据包送入该数据处理电路；该光电收发转换电路3还用于从该数据处理电路2处接收该以太网数据包并将该以太网数据包转换成光信号，以及将转换的光信号送入该光纤。

具体来说，该电源供电电路1还包括一DC/DC电路和一第一滤波电路13，其中该DC/DC电路12的输入端和输出端分别与该USB接口11和该第一滤波电路13相连。为了防止该光电收发转换电路3在发送期间的大电流使电源跌落，该第一滤波电路13包括一大于300μF的电容。

又例如，除了该第一滤波电容以外，该电源供电电路1还包括一第二滤波电路14，其中该第二滤波电路14的输入端和输出端分别与该USB接口11和该DC/DC电路12相连。本实施例中，该第一滤波电路和该第二滤波电路包括一大于300μF的电容。

参考图2，该数据处理电路2还包括一第一接口21和一第二接口22，该数据处理电路2还用于从该第一接口21接收该以太网数据包和从该第二接口22接收该光纤数据包，以及解析该以太网数据包和该光纤数据包以获得以太网数据包的目的地址信息和光纤数据包的目的地址信息，并将该以太网数据包转发至与该以太网数据包的目的地址信息对应的第二接口22和将该光纤数据包转发至与该该光纤数据包的目的地址信息对应的第一接口21，其中该数据处理电路通过该第一接口21与该以太网通信，该数据处理电路通过该第二接口22与该光电收发转换电路通信。

具体来说，该数据处理电路还包括一控制单元和一切换单元，

该切换单元用于将该以太网数据包转发至与该以太网数据包的目的地址信息对应的第二接口22和将该光纤数据包转发至与该光纤数据包的目的地址信息对应的第一接口21。

继续参考图2，为了符合本领域的描述习惯，图2中的各个功能模块以英文表示，下文将结合术语的解释进一步说明该数据处理电路的结构。

MII registers(Media Independent Interface registers，多媒体接口寄存器)：是指MII的寄存器管理单元，主要通过软件修改寄存器的值，负责对数据处理电路(本实施例中以IP113F芯片作为数据处理电路)进行功能的配置，例如：数据流量的管理、LED指示灯的控制、端口全双工模式、半双工模式的控制等。

10/100M TX PHY(physics)：是指10/100M以太网物理接口单元，作为第一接口，负责与外部以太网端口进行连接。

EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)：作为一存储单元，负责存储外部对芯片的配置程序。

SSRAM(synchronous static random access memory，同步静态随机存取存储器)：用来存储以太网数据包和光纤数据包；并通过切换单元(下文的Two port switch)先将数据存入此存储器内，等待控制单元(下文的Forwardmode control)解析好目的地址后再从SSRAM中调出数据包发送出去。

Two port switch(接口切换器)：作为切换单元，负责第一接口和第二接口的切换，先将由第一接口和第二接口接收的以太网数据包和光纤数据包存入SSRAM中，等解析好目的地址信息后再调从SSRAM中调出数据发送到与目的地址信息对应的接口。

Forward mode control(正向模式控制)：作为控制单元，对数据包所包含的信息(例如用户的数据信息、起始地址、目的地址信息等)进行解析，控制Two port switch和Remote Control的工作状态。

Remote Control(远程控制器)：提供远程控制服务；用户可以通过以太网远程控制管理此设备。例如：流控制设备的流量。

PLL/Clock Generator(锁相环时钟生成器)：产生锁相环时钟，提供该数据处理电路运行的参考时钟。

100M fiber media(100M光纤物理接口单元)：作为第二接口，用于连接该光电收发转换电路。

LED Interface(LED接口)：数据运行指示状态灯，指示数据的流量，通信状态、全双工模式，半双工模式。

另外，该数据处理电路2与该以太网之间还设有一以太网隔离变压器，以起到数据电平的隔离、防止电流共地产生相互间的干扰的作用。此外，该以太网隔离变压器还实现了电平的偶和，增加了驱动能力增加了传输距离，并且其隔离电压为2000V起到一定的防雷击的作用。更具体地，该数据处理电路2通过MDI接口(介质相关接口)与该以太网隔离变压器的一端相连，该以太网隔离变压器的另一端连接至一以太网接口。

进一步地，该光纤为单模光纤或多模光纤。并且该光信号的波长选自：850nm、1310nm或1550nm。具体来说，该光电收发转换电路3是将接收到的光信号进行过滤，滤出需要的850nm或1310nm或1550nm波长的光信号，转换成为数字的高低电平进行放大后送入该数据处理电路2内进行数据的交换；同时该光电收发转换电路3将该数据处理电路2发出的数据进行放大后驱动内部发光二极管发出光信号送入光纤。

本发明的光纤交换机的电源供电电路采用电源转换芯片TPS54328作为DC/DC电路，TPS54328是一颗高效率的DC-DC芯片，在轻负载的情况下也能保持较高的转换效率。该电源供电电路采用USB接口提供的5V电源经过大电容的滤波后送入TP54328的输入端，将5V电源转换成3.3V电源，经过电容滤波后送给后端的数据处理电路和光电收发转换电路使用，由此省去了体积较大的适配器，拓展了其应用场合。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种光纤交换机，其特征在于，其包括：一包括USB接口的电源供电电路、一数据处理电路以及一光电收发转换电路，其中，

2.如权利要求1所述的光纤交换机，其特征在于，该电源供电电路还包括一DC/DC电路和一第一滤波电路，其中该DC/DC电路的输入端和输出端分别与该USB接口和该第一滤波电路相连。

3.如权利要求2所述的光纤交换机，其特征在于，该第一滤波电路包括一大于300μF的电容。

4.如权利要求2所述的光纤交换机，其特征在于，该电源供电电路还包括一第二滤波电路，其中该第二滤波电路的输入端和输出端分别与该USB接口和该DC/DC电路相连。

5.如权利要求4所述的光纤交换机，其特征在于，该第一滤波电路包括一大于300μF的电容，和/或，该第二滤波电路包括一大于300μF的电容。

6.如权利要求1所述的光纤交换机，其特征在于，该数据处理电路还包括一第一接口和一第二接口，该数据处理电路还用于从该第一接口接收该以太网数据包和从该第二接口接收该光纤数据包，以及解析该以太网数据包和该光纤数据包以获得以太网数据包的目的地址信息和光纤数据包的目的地址信息，并将该以太网数据包转发至与该以太网数据包的目的地址信息对应的第二接口和将该光纤数据包转发至与该光纤数据包的目的地址信息对应的第一接口，其中该数据处理电路通过该第一接口与该以太网通信，该数据处理电路通过该第二接口与该光电收发转换电路通信。

7.如权利要求6所述的光纤交换机，其特征在于，该数据处理电路还包括一控制单元和一切换单元，

8.如权利要求1-7中任意一项所述的光纤交换机，其特征在于，该数据处理电路与该以太网之间还设有一以太网隔离变压器。

9.如权利要求1-7中任意一项所述的光纤交换机，其特征在于，该光纤为单模光纤或多模光纤。

10.如权利要求1-7中任意一项所述的光纤交换机，其特征在于，该光信号的波长为850nm、1310nm或1550nm。