CN103580747A - 一种高速电子开关型光缆保护仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速电子开关型光缆保护仪，是应用于光缆终端设备、主用和备用光缆终端设备之间，并通过人机接口与外围PC机进行信号传递与控制，其特征是，保护仪的组成包括：第一光转电单元、第二光转换单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元、设备监控单元、电转光单元、无源分光单元和电源单元。本发明能对光路在不可控的外力或其他原因中断光缆的情况下，自动切换到没中断的光缆线路上，使得光信号在无损的情况下进行传输，从而保证光缆通信安全运行。

Description

一种高速电子开关型光缆保护仪

技术领域

本发明涉及光线光缆通讯领域的线路保护，具体地说是一种高速电子开关型光缆保护仪。

背景技术

目前运行的光缆设备由于不可抗拒外力或者人为破坏，导致光缆通信中断，严重影响光通信网安全运行。

现有技术中均采用基于机械式光开关的光路保护仪对光通信进行保护，但是该机械式光开关的光路保护仪由于采用机械式光开关，在机械连接处不可避免会带来连接损耗，以及机械尺寸的不可完全一致性，导致光信号至少有因分光导致的3-5dbm的插损，插入损耗大，且此损耗还可能会导致原有光缆传输中断；机械式光开关所采用的继电器需要电流驱动产生磁力来控制开关进行动作，所有光信号不可避免的丢失信息，因此光信号倒换时间长，丢失信号时间长，无法适应各种光缆维护现场状况。

发明内容

采用对光路在不可控的外力或其他原因中断光缆的情况下，保护仪工作调度，自动切换到没中断的光缆线路上，从而保证光缆通信安全运行。

本发明为解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种高速电子开关型光缆保护仪，能够有效避免光信号插入损耗，同时放大光信号，缩短光信号倒换时间，减少信号丢失，从而使得光信号在无损的情况下进行传输，保证光缆通信安全运行。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种高速电子开关型光缆保护仪，是应用于光缆终端设备、主用和备用光缆终端设备之间，并通过人机接口与外围PC机进行信号传递与控制，其特点是，保护仪的组成包括：第一光转电单元、第二光转换单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元、设备监控单元、电转光单元、无源分光单元和电源单元；

所述第一光转电单元接收主用光缆所发送的主用光缆光信号并转换为主用电信号发送给所述高速信号交叉切换单元，同时发送光转电主用状态信号给所述设备监控单元；

所述第二光转电单元接收备用光缆所发送的备用光缆光信号并转换为备用电信号发送给所述高速信号交叉切换单元，同时发送光转电备用状态信号给所述设备监控单元；

所述设备监控单元是由网管板、CPLD和MPU组成，所述MPU接收所述光转电主用状态信号、光转电备用状态信号和进行处理获得切换控制信号并由所述CPLD发送给所述高速信号交叉切换单元；

所述高速信号交叉切换单元接收所述主用电信号、备用电信号和切换控制信号，并根据所述切换控制信号选择所述主用电信号和备用电信号中的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号发送给所述3R放大单元；

所述3R放大单元接收所述光缆终端设备所需电信号进行重定时、重再生和重整形处理，获得3R电信号传递给所述电转光单元；

所述电转光单元接收所述3R电信号进行电光转换处理后获得3R光信号传递给所述光缆终端设备的收光端；同时将电转光状态信号发送给所述设备监控单元；

所述无源分光单元接收所述光缆终端设备的发光端发送的光信号进行分光处理；获得主用发送光信号和备用发送光信号分别发送给所述主用光缆和备用光缆用于主用和备用光缆终端设备之间进行传输；

所述设备监控单元的MPU将所接收的电转光信号状态、光转电主用电信号和光转电备用状态信号传递给所述网管板进行转换并经过所述人机接口发送给所述外围PC机进行显示；

所述电源单元用于为所述第一光转电单元、第二光转电单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元，设备监控单元和电转光单元提供系统电源。

本发明高速电子开关型光缆保护仪的特点也在于，

所述高速信号交叉切换单元是由比较器、微处理器和电子开关组成，并按如下方式进行信号选择：

所述微处理器根据所述切换控制信号对所述主用电信号和备用电信号进行质量判断与比较；

若所述主用电信号和备用电信号都存在，则通过所述比较器选择所述主用电信号和备用电信号中电流值较大的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给所述电子开关进行传输；

若所述光主用电信号和备用电信号中有一路电信号丢失，则将另一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给所述电子开关进行传输；

若所述两路电信号都丢失，则所述电子开关无动作。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明采用高速信号交叉切换单元，比传统的机械式光开关的光路保护仪缩短了1/2的切换时间，电子开关瞬时切换时间小于10ms，丢失信号不到10ms，不中断通信业务，从而缩短光信号倒换时间，减少信号丢失。机械式光开关需要电机驱动，机械移动的时间和接触点不可控，使用寿命有限；而本发明的电子式光开关不需要驱动，大大减小了切换时间。

2、本发明采用3R放大单元对光信号进行重定时消除数字脉冲的时域失真、进行重再生保证信号在每条光缆中传输的输出功率，进行重整形消除色散等因素产生的脉冲失真，从而能有效避免光信号插入损耗，同时放大光信号，提高光信号的强度和质量，不会引入因分光而导致的插入损耗，影响线路运行。而传统的机械式光开关由于光开关不可避免的插入损耗被加入系统之中，且系统没有供电放大增强功能，在原系统没有充分的光功率冗余的情况下无法使用，同时增加了接触点的光反射和光影响。

3、本发明的无源分光单元采用一分二的无源分光器，可以分裂复制成相同的两份光信号进入主用光缆和备用光缆。

4、本发明通过设备监控单元能对光缆的光信号进行实时监控，并对光缆的运行状况进行实时显示。可通过远程网管软件查看和控制，且支持RS-232串口、RJ-45网络接口，支持SNMP协议网管。

5、本发明能广泛应用于电力、电信、银行、公安、会议电视等专线业务，或其它重要的数据业务中，为用户提供高可靠、高性能的光信号保护传输通路。支持的业务包括：千兆干线主用备用用系统，SDH/PDH/FC/POS光通道保护系统，图象线路监控系统等。

综合上述，本发明采用高速电子开关实现超高速切换，对于重要两路光信号电路进行高速开关选路，并对选路后的光信号进行3R放大，在微秒级的时间内完成电切换，远优于机械式光开关切换时间的50ms；同时将光纤终端设备用的信号无损地放大复制一份用于光缆的备用纤传输，保护仪采用220v交流电和-48v交流供电，稳定可靠，比传统的光路保护仪增强了系统的稳定性和适用范围。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明高速信号交叉切换单元的结构示意图。

具体实施方式

本实施例中，一种具有信号收发功能的高速电子开关型光缆保护仪，是应用于同样具有收发和传递信号功能的光缆终端设备、主用和备用光缆终端设备之间，并通过人机接口与外围PC机进行信号传递与控制，其组成包括：第一光转电单元，第二光转电单元，高速信号交叉切换单元，3R放大单元，设备监控单元，电转光单元和电源单元；

第一光转电单元接收主用光缆所发送的主用光缆光信号并转换为主用电信号发送给高速信号交叉切换单元，同时发送光转电主用状态信号给设备监控单元；同样的，第二光转电单元接收备用光缆所发送的备用光缆光信号并转换为备用电信号发送给高速信号交叉切换单元，同时发送光转电备用状态信号给设备监控单元；

两个光转电单元是为了便于硬件电路对信号的处理，其组成包括光学次模块（OpticalSubassembly；OSA）及电子次模块（Electrical Subassembly；ESA）两大部分；首先光学次模块部分是以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、砷化铟镓（InGaAs）等作为发光与检光材料，形成光信号；电子次模块内部包含传送驱动IC及接收驱动IC，分别用以驱动雷射二极管与检光二极管，形成电信号；从而使得主用备用光缆来的光信号可以转换为电信号。

设备监控单元是由网管板、CPLD和MPU组成，MPU接收所述光转电主用状态信号和光转电备用状态信号进行处理获得切换控制信号并由CPLD发送给高速信号交叉切换单元；若设备监控单元本身没有自动发送切换控制信号给高速信号交叉切换单元，则外围PC机根据光转电主用状态信号和光转电备用状态信号主动发送切换控制指令给高速信号交叉切换单元；

高速信号交叉切换单元接收主用电信号、备用电信号和切换控制信号，并根据切换控制信号选择主用电信号和备用电信号中的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号发送给3R放大单元；

高速信号交叉切换单元是由比较器、微处理器和电子开关组成，微处理器根据切换控制信号对主用电信号和备用电信号进行质量判断与比较，若主用电信号和备用电信号都存在，则通过比较器选择主用电信号和备用电信号中电流值较大的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给电子开关进行传输；电子开关是由两个三极管门电路组成，且电子开关的控制电极是由微处理器控制0或1输出控制通断；

若主用电信号和备用电信号中有一路电信号丢失，则将另一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给电子开关进行传输；

若光主用电信号和备用电信号都丢失，则电子开关无动作。

3R放大单元接收光缆终端设备所需电信号进行重定时、重再生和重整形处理，获得3R电信号传递给电转光单元；3R放大单元采用Maxim3872作为主处理芯片，为设备设计提供离散速率、多种速率和连续可调的时钟和数据恢复集成电路，能够轻松集成协议未知的应用，并自动锁定速率在12.3Mbps～2.7Gbps的输入光转电数据流，无需参考时钟，同时通过串行接口报告获得的光电信号数据速率。

电转光单元获得3R电信号进行电光转换后获得3R光信号传递给光缆终端设备光信号的收光端；同时将电转光状态信号发送给设备监控单元；电转光状态信号包括光有无信号，光电流强度，光功率强度，光速率信号。

无源分光单元采用一分二的无源分光器接收光缆终端设备发光端的光信号进行50%的两路分光处理，获得主用发送光信号和备用发送光信号分别发送给主用光缆和备用光缆用于主用和备用光缆终端设备之间进行传输；从而实现对电转光单元输出来的3R光信号的分两路后进入光缆。

设备监控单元的MPU将所接收的电转光信号状态、光转电主用电信号和光转电备用状态信号传递给所述网管板进行转换，转换为SNMP网管信息并经过所述人机接口发送给所述外围PC机进行图形显示；方便实时了解网络状况和保护仪状况。

电源单元用于为第一光转电单元、第二光转电单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元、设备监控单元和电转光单元提供系统电源。系统电源是指接入交流220V或/和直流-48V，然后输出各单元所需要的电源；保证保护仪得到交流220V和直流-48电源的同时备份供电，确保保护仪的稳定可靠运行。

保护仪引入了一分二的无源分光器单元，实现了设备自身放大后的的光信号进行复制和发送。

具体组网实施中，如果需要多路切换，可以采用单元化的系统结构，使第一第二光电转换单元、电光转换单元、信号3R放大单元、信号高速交叉切换单元、无源分光路单元、设备监控单元和电源单元及外部显示设备成了一个有机的整体。在两端的两台光端设备之间插入两台高速电子开关光保护仪，在两台高速电子开关保护仪之间接入一对保护用备用光缆，即可以实现在主用光缆和备用光缆之间进行无损自动瞬时切换。并远程实时监控设备的各项状态，切实保护电力通信设备稳定运行。

Claims (2)

1.一种高速电子开关型光缆保护仪，是应用于光缆终端设备、主用和备用光缆终端设备之间，并通过人机接口与外围PC机进行信号传递与控制，其特征是，保护仪的组成包括：第一光转电单元、第二光转换单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元、设备监控单元、电转光单元、无源分光单元和电源单元；

所述第一光转电单元接收主用光缆所发送的主用光缆光信号并转换为主用电信号发送给所述高速信号交叉切换单元，同时发送光转电主用状态信号给所述设备监控单元；

所述第二光转电单元接收备用光缆所发送的备用光缆光信号并转换为备用电信号发送给所述高速信号交叉切换单元，同时发送光转电备用状态信号给所述设备监控单元；

所述设备监控单元是由网管板、CPLD和MPU组成，所述MPU接收所述光转电主用状态信号、光转电备用状态信号和进行处理获得切换控制信号并由所述CPLD发送给所述高速信号交叉切换单元；

所述高速信号交叉切换单元接收所述主用电信号、备用电信号和切换控制信号，并根据所述切换控制信号选择所述主用电信号和备用电信号中的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号发送给所述3R放大单元；

所述3R放大单元接收所述光缆终端设备所需电信号进行重定时、重再生和重整形处理，获得3R电信号传递给所述电转光单元；

所述电转光单元接收所述3R电信号进行电光转换处理后获得3R光信号传递给所述光缆终端设备的收光端；同时将电转光状态信号发送给所述设备监控单元；

所述无源分光单元接收所述光缆终端设备的发光端发送的光信号进行分光处理；获得主用发送光信号和备用发送光信号分别发送给所述主用光缆和备用光缆用于主用和备用光缆终端设备之间进行传输；

所述设备监控单元的MPU将所接收的电转光信号状态、光转电主用电信号和光转电备用状态信号传递给所述网管板进行转换并经过所述人机接口发送给所述外围PC机进行显示；

所述电源单元用于为所述第一光转电单元、第二光转电单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元，设备监控单元和电转光单元提供系统电源。

2.根据权利要求1所述的高速电子开关型光缆保护仪，其特征是，所述高速信号交叉切换单元是由比较器、微处理器和电子开关组成，并按如下方式进行信号选择：

所述微处理器根据所述切换控制信号对所述主用电信号和备用电信号进行质量判断与比较；

若所述主用电信号和备用电信号都存在，则通过所述比较器选择所述主用电信号和备用电信号中电流值较大的一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给所述电子开关进行传输；

若所述光主用电信号和备用电信号中有一路电信号丢失，则将另一路电信号作为光缆终端设备所需电信号传递给所述电子开关进行传输；

若所述两路电信号都丢失，则所述电子开关无动作。

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