CN106850069A - 数据光纤级联装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据光纤级联装置及系统，其中，该装置包括：同步时钟输入模块，用于接收外部同步时钟源的同步时钟电信号；核心处理模块，用于将该同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将光纤接口模块传来的同步时钟光信号转换成电信号；或将外部同步时钟电信号转换成光信号；同步时钟输出模块，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传至同步时钟使用设备；或将同步时钟光信号转换成的电信号传至同步时钟使用设备；光纤接口模块，用于接收外部同步时钟光信号，将光信号传至核心处理模块；或将核心处理模块发来的同步时钟光信号发出；同步时钟输入模块包括多个输入接口，输出模块包括多个输出接口。上述方案信号同步简单，效率高，成本低。

Description

数据光纤级联装置及系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及一种数据光纤级联装置及系统。

背景技术

目前，正在使用的数据采集设备校时方式为：短距离(不超过20m)主要以同轴电缆为主，同轴电缆的长度超过20m会影响设备校时的效率，使用多台数据采集设备时，导致校时的时间过长或者失败；当数据采集设备之间距离超过20m时，会采用电平光纤转换器(该设备是把电平信号转变为光信号，在通过另一台设备把光信号转变成电平信号)，由于采用光纤通信有效地解决了时钟信号的衰减和干扰问题，大大提高了时钟信号的可靠性和校时的效率。

然而，电平光纤转换器只有一个输入通道和一个输出通道，需要多个输出通道时，就需要多个电平光纤转换器，多台电平光纤转换器一起使用时操作复杂，例如每一台电平光纤转换器的光模块接收和发送是分开的，需要两条光缆都正常，才能保证2台转换器之间的光通信正常，当数据采集设备校时出现故障时，排查困难等等。

由此可见，现有数据采集设备之间利用电平光纤转换器进行较时等操作，多台电平光纤转换器一起使用时操作复杂，工作效率低，成本高。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据光纤级联装置，用以简化同步操作，提高工作效率，降低成本，该装置包括：光纤接口模块、同步时钟输入模块、同步时钟输出模块和核心处理模块，其中，

同步时钟输入模块，与外部同步时钟源连接，用于接收外部同步时钟源的同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块，与同步时钟输入模块连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将光纤接口模块传来的同步时钟光信号转换成同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将外部同步时钟源的同步时钟电信号转换成同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至光纤接口模块；

同步时钟输出模块，与核心处理模块和同步时钟的使用设备连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；或将同步时钟光信号转换成的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；

光纤接口模块，与核心处理模块连接，用于接收外部同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的同步时钟光信号发出；

同步时钟输入模块包括多个同步时钟信号输入接口；同步时钟输出模块包括多个同步时钟信号输出接口。

在一个实例中，同步时钟信号输入接口的个数为2个；同步时钟信号输出接口的个数为14个。

在一个实例中，同步时钟信号输入接口包括第一同步时钟信号输入接口和第二同步时钟信号输入接口；

核心处理模块包括：

第一同步时钟信号输出控制模块，用于控制14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号；

第二同步时钟信号输出控制模块，用于控制14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号；

第三同步时钟信号输出控制模块，用于控制14个同步时钟信号输出接口中的7个同步时钟信号输出接口输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号，控制14个同步时钟信号输出接口中的另外7个同步时钟信号输出接口输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号。

在一个实例中，还包括：脉冲信号输入模块和脉冲信号输出模块；其中，

脉冲信号输入模块，与外部脉冲源连接，用于接收外部脉冲源的脉冲电信号，将脉冲电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块还与脉冲信号输入模块连接，还用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将光纤接口模块传来的脉冲光信号转换成脉冲电信号，将脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将外部脉冲源的脉冲电信号转换成脉冲光信号，将脉冲光信号传输至光纤接口模块；

脉冲信号输出模块，与核心处理模块和脉冲信号的使用设备连接，用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；或将脉冲光信号转换成的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；

光纤接口模块还用于接收外部脉冲光信号，将外部脉冲光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的脉冲光信号发出；

脉冲信号输入模块包括多个脉冲信号输入接口；脉冲信号输出模块包括多个脉冲信号输出接口。

在一个实例中，脉冲信号输入接口的个数为2个；脉冲信号输出接口的个数为6个。

在一个实例中，脉冲信号输入接口包括第一脉冲信号输入接口和第二脉冲信号输入接口；

核心处理模块包括：

第一脉冲信号输出控制模块，用于控制6个脉冲信号输出接口同时输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号；

第二脉冲信号输出控制模块，用于控制6个脉冲信号输出接口同时输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号；

第三脉冲信号输出控制模块，用于控制6个脉冲信号输出接口中的3个脉冲信号输出接口输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号，控制6个脉冲信号输出接口中的另外3个脉冲信号输出接口输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号。

在一个实例中，光纤接口模块包括：

第一数据通讯光端接口，与外部数据光纤级联装置的第二数据通讯光端接口连接；

第二数据通讯光端接口，与外部数据光纤级联装置的第一数据通讯光端接口连接；

第一数据通讯光端接口和第二数据通讯光端接口用于传输如权利要求1的同步时钟光信号；或用于传输如权利要求4的脉冲光信号。

在一个实例中，还包括：与核心处理模块连接的千兆网处理模块；千兆网处理模块包括：4个RJ45端口，用于接入4路千兆网络信号。

在一个实例中，光纤接口模块包括：

第一网络千兆光端接口，与外部数据光纤级联装置的第二网络千兆光端接口连接；

第二网络千兆光端接口，与外部数据光纤级联装置的第一网络千兆光端接口连接；

第一网络千兆光端接口和第二网络千兆光端接口用于传输千兆网络信号。

本发明实施例还提供了一种数据光纤级联系统，用以简化同步操作，提高工作效率，降低成本，该系统包括：多个上述的数据光纤级联装置；多个数据光纤级联装置通过光纤接口模块两两相连。

与现有技术中当需要多个输出通道时，利用多台电平光纤转换器一起使用操作复杂的技术方案相比较，本发明实施例提供的技术方案，在由多个数据光纤级联装置互联在一起的系统中，通过一个数据光纤级联装置(节点)接入外部同步时钟源的同步时钟信号，该数据光纤级联装置的核心处理模块接收该同步时钟电信号，核心处理模块可以将接收到的同步时钟电信号输出至该节点的同步时钟输出模块，通过同步时钟输出模块将该同步时钟电信号输出至与之连接的同步时钟的使用设备；同时，该核心处理模块也可以将接收到的同步时钟电信号转换成同步时钟光信号，该光信号被传输至该数据光纤级联装置(节点)的光纤接口模块，光纤接口模块将光信号传输至外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块，外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块会将接收到该同步时钟光信号，传输至当前数据光纤级联装置的核心处理模块，该核心处理模块会将接收到的光信号转换成电信号，将该电信号传输至同步时钟输出模块，同步时钟输出模块会将接收到的同步时钟电信号传输至与其连接的同步时钟的使用设备。

通过应用上述技术方案，在由多个数据光纤级联装置互联在一起的系统中，通过一个数据光纤级联装置(节点)输入同步时钟信号，在其它数据光纤级联装置(节点)就可以输出多路同步时钟信号，在实现多路输出时，信号同步操作简单，工作效率高，成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中数据光纤级联装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中同步时钟输入模块和同步时钟输出模块的接口示意图；

图3是本发明实施例中另一实施例的数据光纤级联装置的内部结构示意图；

图4是本发明实施例中脉冲信号输入模块和脉冲信号输出模块的接口示意图；

图5是本发明实施例中光纤接口模块的结构示意图；

图6是本发明实施例中多个数据光纤级联装置连接在一起构成级联系统的结构示意图；

图7是本发明实施例中多个数据光纤级联装置连接构成个数据光纤级联系统，以及所连接设备的连接方式示意图；

图8是本发明实施例中音频输入接口和音频输出接口结构示意图；

图9是本发明实施例中数据光纤级联装置的接口结构示意图；

图10是本发明实施例中时钟同步输入模块电路结构示意图；

图11是本发明实施例中时钟同步输出模块电路结构示意图；

图12是本发明实施例中脉冲信号输入模块电路结构示意图；

图13是本发明实施例中脉冲信号输出模块电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1是本发明实施例提供中数据光纤级联装置的内部结构示意图，如图1所示，该装置可以包括：光纤接口模块、同步时钟输入模块、同步时钟输出模块和核心处理模块，其中：

同步时钟输入模块，与外部同步时钟源连接，用于接收外部同步时钟源的同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块，与同步时钟输入模块连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将光纤接口模块传来的同步时钟光信号转换成同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将外部同步时钟源的同步时钟电信号转换成同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至光纤接口模块；

同步时钟输出模块，与核心处理模块和同步时钟的使用设备连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；或将同步时钟光信号转换成的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；

光纤接口模块，与核心处理模块连接，用于接收外部同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的同步时钟光信号发出；

同步时钟输入模块包括多个同步时钟信号输入接口；同步时钟输出模块包括多个同步时钟信号输出接口。

具体实施时，如图1和图7所示，例如在列车上，每节车厢上设置有一个这样的数据光纤级联装置，每个这样的数据光纤级联装置都可以通过多个同步时钟信号输出接口，连接同步时钟的使用设备，例如：数据采集设备、报时设备等等，这样就可以实现，在一个这样的数据光纤级联装置节点上，通过一个同步时钟信号输入接口输入外部同步时钟源的同步时钟电信号，在其它数据光纤级联装置节点上可以输出同步时钟电信号，这样与该同步时钟电信号输出接口连接的同步时钟的使用设备可以输出同步时间，实现了例如如数据采集设备之间同步时钟信号的方便快速传输。

本发明实施例提供的数据光纤级联装置工作时，首先，在由多个数据光纤级联装置互联在一起的系统中，通过一个数据光纤级联装置(节点)接入外部同步时钟源的同步时钟信号，该数据光纤级联装置的核心处理模块接收该同步时钟电信号，核心处理模块可以将接收到的同步时钟电信号输出至该节点的同步时钟输出模块，通过同步时钟输出模块将该同步时钟电信号输出至与之连接的同步时钟的使用设备；同时，该核心处理模块也可以将接收到的同步时钟电信号转换成同步时钟光信号，该光信号被传输至该数据光纤级联装置(节点)的光纤接口模块，光纤接口模块将光信号传输至外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块，外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块会将接收到该同步时钟光信号，传输至当前数据光纤级联装置的核心处理模块，该核心处理模块会将接收到的光信号转换成电信号，将该电信号传输至同步时钟输出模块，同步时钟输出模块会将接收到的同步时钟电信号传输至与其连接的同步时钟的使用设备。

与现有技术中当需要多个输出通道时，利用多台电平光纤转换器一起使用操作复杂的技术方案相比较，本发明实施例提供的数据光纤级联装置，通过应用上述技术方案，在由多个数据光纤级联装置互联在一起的系统中，通过一个数据光纤级联装置(节点)输入同步时钟信号，在其它数据光纤级联装置(节点)就可以输出多路同步时钟信号，在实现多路输出时，信号同步操作简单，工作效率高，成本低。

具体实施时，上述同步时钟的使用设备可以是数据采集设备。

在一个实施例中，如图2所示，所述同步时钟信号输入接口的个数可以为2个；所述同步时钟信号输出接口的个数可以为14个。2个同步时钟信号输入接口，既可以保证输入接口不多，不浪费空间，又不少，足够对多个级联装置构成的级联系统的每个级联装置节点进行时钟同步。

在一个实施例中，所述同步时钟信号输入接口可以包括第一同步时钟信号输入接口和第二同步时钟信号输入接口；

所述核心处理模块可以包括：

第一同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号；

第二同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号；

第三同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口中的7个同步时钟信号输出接口输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号，控制所述14个同步时钟信号输出接口中的另外7个同步时钟信号输出接口输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号。

具体实施时，如图2所示，通过BNC(BNC接头是一种用于同轴电缆的连接器，全称是Bayonet Nut Connector，卡扣配合型连接器)连接线输入同步时钟源，可接入时钟通道1(第一同步时钟信号输入接口)、时钟通道2(第二同步时钟信号输入接口)；可以通过BNC连接线连接到同步时钟的使用设备，可以提供14路输出(即14个同步时钟信号输出接口，供同步时钟的使用设备连接)。

具体实施时，可以通过三档拨动开关选择三种输出模式，每个档位下方有指示灯；具体可以为：拨动开关位于左侧(模式1)：14路输出(即14个同步时钟信号输出接口)同时输出时钟通道1(第一同步时钟信号输入接口)上的信号；拨动开关位于中间(模式2)：14路输出同时输出时钟通道2(第二同步时钟信号输入接口)上的信号；拨动开关位于右侧(模式3)：14路输出分两组输出，具体可以为：输出通道(同步时钟信号输出接口)1、3、5、7、9、11、13输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号；输出通道(同步时钟信号输出接口)2、4、6、8、10、12、14输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号。当然，也可以是同步时钟信号输出接口1、3、5、7、9、11、13输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号，同步时钟信号输出接口2、4、6、8、10、12、14输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号。这样的设置灵活、方便。

本发明实施例提供的数据光纤级联装置将不同设备连接到对应接口，能实现各通信节点间的数据互联互通，实现数据任何节点输入，并能在任何节点随意调用，还能实现各应用端的数据互联互通。实现了多节点的时钟同步信号、脉冲信号、千兆网络信号、音频对讲的互联互通。任何信号源在任何一个节点输入，就能在本地对应通道上输出信号，并且在其他任何一个节点的位置上都能输出对应信号。上面介绍了时钟同步信号的同步，下面介绍决定列车速度信号同步的脉冲信号工作过程。

在一个实施例中，如图3所示，该数据光纤级联装置还可以包括：脉冲信号输入模块和脉冲信号输出模块；其中，

脉冲信号输入模块，与外部脉冲源连接，用于接收外部脉冲源的脉冲电信号，将脉冲电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块还与脉冲信号输入模块连接，还用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将光纤接口模块传来的脉冲光信号转换成脉冲电信号，将脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将外部脉冲源的脉冲电信号转换成脉冲光信号，将脉冲光信号传输至光纤接口模块；

脉冲信号输出模块，与核心处理模块和脉冲信号的使用设备连接，用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；或将脉冲光信号转换成的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；

光纤接口模块还用于接收外部脉冲光信号，将外部脉冲光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的脉冲光信号发出；

脉冲信号输入模块包括多个脉冲信号输入接口；脉冲信号输出模块包括多个脉冲信号输出接口。

本发明实施例提供的数据光纤级联装置工作时，首先，通过一个数据光纤级联装置(节点)接入脉冲源的脉冲电信号，该数据光纤级联装置的核心处理模块接收该脉冲电信号，核心处理模块可以将接收到的脉冲电信号输出至该节点的脉冲信号输出模块，通过脉冲信号输出模块将该脉冲电信号输出至与之连接的脉冲的使用设备；同时，该核心处理模块也可以将接收到的脉冲电信号转换成脉冲光信号，该光信号被传输至该数据光纤级联装置(节点)的光纤接口模块，光纤接口模块将光信号传输至外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块，外部数据光纤级联装置(其它节点)的光纤接口模块会将接收到该脉冲光信号，传输至当前数据光纤级联装置的核心处理模块，该核心处理模块会将接收到的光信号转换成电信号，将该电信号传输至脉冲信号输出模块，脉冲信号输出模块会将接收到的脉冲电信号传输至与其连接的脉冲的使用设备。

与现有技术中当需要多个输出通道时，利用多台电平光纤转换器一起使用操作复杂的技术方案相比较，本发明实施例提供的数据光纤级联装置，通过应用上述技术方案，在由多个数据光纤级联装置互联在一起的系统中，通过一个数据光纤级联装置(节点)输入脉冲源的脉冲电信号，在其它数据光纤级联装置(节点)就可以输出多路脉冲电信号，在实现多路输出时，操作简单，同时提高了速度同步的效率和可靠性。

具体实施时，本发明实施例提供的脉冲信号可以为轮轨脉冲信号。

在一个实施例中，如图4所示，所述脉冲信号输入接口的个数可以为2个；所述脉冲信号输出接口的个数可以为6个。

在一个实施例中，所述脉冲信号输入接口可以包括第一脉冲信号输入接口和第二脉冲信号输入接口；

所述核心处理模块可以包括：

第一脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口同时输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号；

第二脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口同时输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号；

第三脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口中的3个脉冲信号输出接口输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号，控制所述6个脉冲信号输出接口中的另外3个脉冲信号输出接口输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号。

具体实施时，如图4所示，脉冲信号可以通过带螺丝固定的绿端子连接到脉冲信号输入接口，可接入通道1(第一脉冲信号输入接口)、通道2(第二脉冲信号输入接口)；可以提供6路脉冲信号输出信号(6个脉冲信号输出接口)，通过带螺丝固定的绿端子连接到脉冲的使用设备。

具体实施时，可以通过3档拨码开关选择三种输出模式，每个档位下方有指示灯，具体地可以为：拨动开关位于左侧(模式1)：6路(6个脉冲信号输出接口)同时输出时钟通道1(第一脉冲信号输入接口)上的信号；拨动开关位于中间(模式2)：6路(6个脉冲信号输出接口)同时输出时钟通道2(第二脉冲信号输入接口)上的信号；拨动开关位于右侧(模式3)：6路输出分两组输出；输出通道(脉冲信号输出接口)1、3、5输出通道1(第一脉冲信号输入接口)上的数据；输出通道2、4、6(脉冲信号输出接口)输出通道2(第二脉冲信号输入接口)上的数据。

在一个实施例中，如图5和图7所示，所述光纤接口模块可以包括：

第一数据通讯光端接口C，与外部所述数据光纤级联装置的第二数据通讯光端接口连接；

第二数据通讯光端接口D，与外部所述数据光纤级联装置的第一数据通讯光端接口连接；

所述第一数据通讯光端接口和第二数据通讯光端接口可以用于传输同步时钟光信号；或可以用于传输脉冲光信号。

在一个实施例中，如图3所示，还可以包括：与所述核心处理模块连接的千兆网处理模块；如图6所示，所述千兆网处理模块可以包括：4个RJ45端口，用于接入4路千兆网络信号。

具体实施时，通过带状态指示灯的RJ45端口，接入4路千兆网络信号，通过光纤级联实现多个节点间的千兆网络互通。具体工作过程请参见上述对同步时钟信号和脉冲信号的介绍。

在一个实施例中，如图5所示，所述光纤接口模块可以包括：

第一网络千兆光端接口A，与外部所述数据光纤级联装置的第二网络千兆光端接口连接；

第二网络千兆光端接口B，与外部所述数据光纤级联装置的第一网络千兆光端接口连接；

所述第一网络千兆光端接口和第二网络千兆光端接口可以用于传输所述千兆网络信号。

具体实施时，每个数据光纤级联装置(节点)可以提供两组光纤链路：网络千兆光端接口和数据通信光端接口(左->右，ABCD)；本节点的上行光链路要连接到其他节点的下行光链路，具体地：OpticA要连接其他节点的OpticB，OpticC要连接其他节点的OpticD，连接方式详见附图7。

在一个实施例中，如图8所示，还可以包括：与所述核心处理模块连接的2路音频输入接口和1路音频输出接口。通过标准的3.5mm音频插头连接音频输入和音箱，支持有源话筒小信号输入和普通音源设备输入，可以实现在任何一个节点输入的音源，能在其他任何节点处输出到音箱设备。具体实施时，音频信号的传输可以通过第一数据通讯光端接口C和第二数据通讯光端接口D(如图5所示)进行传输，具体工作过程可以参见上述对同步时钟信号和脉冲信号的介绍。

如图9所示，本发明实施例提供的数据光纤级联装置比集成前所占空间减少大约50％以上，提高工作效率50％以上，制作成本节约大约50％以上。具体实施时，在图9中：

<1>第一同步时钟信号输入接口1(图9中数字标记1区域内的1)、第二同步时钟信号输入接口2(图9中数字标记1区域内的2)；

<2>同步时钟信号输出接口1～14(图9中数字标记2区域内的1～14)；

<3>同步时钟输出模式选择(上述提到的通过三档拨动开关选择三种同步时钟信号输出模式，图9中数字标记3区域内的时钟模式)；

<4>脉冲信号输出模式选择(上述提到的通过3档拨码开关选择三种脉冲信号输出模式，图9中数字标记4区域内的脉冲模式)；

<5>第一脉冲信号输入接口1(图9中数字标记5区域内的1)、第二脉冲信号输入接口2(图9中数字标记5区域内的2)；

<6>脉冲信号输出接口1～6(图9中数字标记6区域内的1～6)；

<7>千兆网络信号接口1～4(图9中数字标记7区域内的4个接口)；

<8>千兆网络上行光接口(图7中的optic A,，第一网络千兆光端接口A)；

<9>千兆网络下行光接口(图7中的optic B，第二网络千兆光端接口B)；

<10>用于传输同步时钟信号和/或脉冲信号上行光接口(图7中的optic C，第一数据通讯光端接口C)；

<11>用于传输同步时钟信号和/或脉冲信号下行光接口(图7中的optic D，第二数据通讯光端接口D)；

<12>12V电源输入接口。

发明人发现，由于使用环境的特殊性，电平光纤转换器本身也没有过流过压抗冲击等保护，就导致电平光纤转换器故障率很高，影响数据采集设备的正常运转等，下面就对本发明实例中个接口、模块的相应安全保护措施及具体电路结构进行介绍如下：

具体实施时，<1>光纤接口模块可以采用美国国家半导体(TI)公司的进口工业级芯片65LV1023/1224作为主芯片，负责把低速的并行数据变换成高速的串行光路数据，并把高速的串行光路数据转换成低速的并行数据；<2>光模块可以采用武汉恒泰通公司的工业级光纤模块H9B3503-L23C-F。

具体实施时，如图10所示，时钟同步输入模块中：

<1>接口电源隔离：可以采用微型隔离电源模块B0505S-W2，实现接口与系统的电源和地完全隔离；

<2>信号隔离：可以采用Avago公司的6N137，配合隔离电源模块实现信号与系统的完全隔离；

<3>输入接口保护：两级过压和一级过流保护，可以为：GS41-141N(140V)、SMBJ6.0CA(6V)和0805SMD010(100mA)。

具体实施时，如图11所示，时钟同步输出模块中：

<1>接口电源隔离：可以采用微型隔离电源模块B0505S-W2，实现接口与系统的电源和地完全隔离；

<2>信号隔离：可以采用AVago公司的6N137,配合隔离电源模块实现信号与系统的完全隔离；

<3>输出接口保护：两级过压和一级过流保护，可以为：GS41-141N(140V)、SMBJ6.0CA(6V)、0805SMD010(100mA)；

<4>时钟信号输出：可以采用74HC1G04对光耦隔离后的信号整形输出，保证信号的波形正确并增加带载能力。

具体实施时，如图12所示，脉冲信号输入模块中：

<1>接口电源隔离：可以采用微型隔离电源模块B0505S-W2，实现接口与系统的电源和地完全隔离；

<2>信号隔离：可以采用AVago公司的6N137，配合隔离电源模块实现信号与系统的完全隔离；

<3>输入接口保护：两级过压和一级过流保护，可以为：GS41-141N(140V)、SMBJ30CA(30V)和0805SMD010(100mA)。

具体实施时，如图13所示，脉冲信号输出模块中：

<1>接口电源隔离：可以采用微型隔离电源模块B0505S-W2，可以实现接口与系统的电源和地完全隔离；

<2>信号隔离：可以采用AVago公司的6N137，配合隔离电源模块实现信号与系统的完全隔离；

<3>输出接口保护：两级过压和一级过流保护，可以为：GS41-141N(140V)、SMBJ6.0CA(6V)、0805SMD010(100mA)；

<4>时钟信号输出：可以采用74HC1G04对光耦隔离后的信号整形输出，保证信号的波形正确并增加带载能力。

具体实施时，核心处理模块可以采用美国Altera公司的EPM570-144I8N工业级数字逻辑处理电路，实现各种信号的发送与接收。

具体实施时，千兆网处理模块中：

<1>可以采用美国Mavel公司的88E6161-A2–LGO2I000工业级交换机芯片，保证在恶劣环境下网络正常工作；

<2>可以采用千兆网专用低结电容值保护器件UN1812-150和SEBL03C实现接口过压保护。

具体实施时，电源处理模块中：

<1>时钟和脉冲接口每路电源可以都采用独立的隔离模块B0505S-W2；

<2>数字逻辑处理可以采用MPS公司的MP2307实现DC-DC变换，提供5V和3.3V电压；

<3>千兆网处理模块可以采用MPS公司的MP2307实现DC-DC变换，提供3.3V、2.5V、1.8V、1.0V电压。

本发明实施例提供的数据光纤级联装置可以作为应用于数据采集设备之间，多节点与远距离的时钟实时共享、速度信号传递、数据传输以及声音信号调制解调的辅助综合共享装置。本发明实施例提供的数据光纤级联装置采用现代电子技术并通过光纤级联传输实现多个节点、多种混合数据互联互通。主要应用于多个线性链路节点间需要传输各种数据的应用场合，实现数据中心、管理中心、数据采集端、数据应用端的灵活接入和使用。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种数据光纤级联系统，由于数据光纤级联系统解决问题的原理与数据光纤级联装置相似，因此数据光纤级联系统的实施可以参见数据光纤级联装置的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

如7所示，该系统包括：多个上述的数据光纤级联装置；多个数据光纤级联装置通过光纤接口模块两两相连。

本发明实施例中的数据光纤级联装置构成系统时，通过两条光纤实现多节点的时钟同步信号、脉冲信号、千兆网络信号、音频对讲的互联互通。任何信号源在任何一个节点输入，就能在本地对应通道上输出信号，并且在其他任何一个节点的位置上都能输出对应信号。系统采用光纤连接，并将不同设备连接到对应接口，能实现各通信节点间的数据互联互通，实现数据任何节点输入，并能在任何节点随意调用，还能实现各应用端的数据互联互通。

本发明实施例实现了如下技术效果：

1、采用光纤传输，简化布线，抗电磁干扰；

2、支持2路时钟同步输入和2路脉冲信号输入；

3、每个节点支持多路信号输出，满足多种应用需求，14路同步时钟输出和6路脉冲信号输出；

4、可通过选择开关选择信号输出模式，分组输出、统一输出某一个时钟源；

5、每路输入信号和输出信号都通过光耦和电源完全隔离；

6、每路输入信号和输出信号都设置有过流过压保护；

7、每个输入信号和输出信号都有独立的指示灯，便于判断故障；

8、支持2路音频输入和1路音频输出。

9、本系统比集成前所占空间减少大约50％以上，提高工作效率50％以上，制作成本节约大约50％以上。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据光纤级联装置，其特征在于，包括：光纤接口模块、同步时钟输入模块、同步时钟输出模块和核心处理模块，其中，

同步时钟输入模块，与外部同步时钟源连接，用于接收外部同步时钟源的同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块，与同步时钟输入模块连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将光纤接口模块传来的同步时钟光信号转换成同步时钟电信号，将同步时钟电信号传输至同步时钟输出模块；或将外部同步时钟源的同步时钟电信号转换成同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至光纤接口模块；

同步时钟输出模块，与核心处理模块和同步时钟的使用设备连接，用于将外部同步时钟源的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；或将同步时钟光信号转换成的同步时钟电信号传输至同步时钟的使用设备；

光纤接口模块，与核心处理模块连接，用于接收外部同步时钟光信号，将同步时钟光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的同步时钟光信号发出；

所述同步时钟输入模块包括多个同步时钟信号输入接口；所述同步时钟输出模块包括多个同步时钟信号输出接口。

2.如权利要求1所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述同步时钟信号输入接口的个数为2个；所述同步时钟信号输出接口的个数为14个。

3.如权利要求2所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述同步时钟信号输入接口包括第一同步时钟信号输入接口和第二同步时钟信号输入接口；

所述核心处理模块包括：

第一同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号；

第二同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口同时输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号；

第三同步时钟信号输出控制模块，用于控制所述14个同步时钟信号输出接口中的7个同步时钟信号输出接口输出通过第一同步时钟信号输入接口输入的第一同步时钟信号，控制所述14个同步时钟信号输出接口中的另外7个同步时钟信号输出接口输出通过第二同步时钟信号输入接口输入的第二同步时钟信号。

4.如权利要求1所述数据光纤级联装置，其特征在于，还包括：脉冲信号输入模块和脉冲信号输出模块；其中，

脉冲信号输入模块，与外部脉冲源连接，用于接收外部脉冲源的脉冲电信号，将脉冲电信号传输至核心处理模块；

核心处理模块还与脉冲信号输入模块连接，还用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将光纤接口模块传来的脉冲光信号转换成脉冲电信号，将脉冲电信号传输至脉冲信号输出模块；或将外部脉冲源的脉冲电信号转换成脉冲光信号，将脉冲光信号传输至光纤接口模块；

脉冲信号输出模块，与核心处理模块和脉冲信号的使用设备连接，用于将外部脉冲源的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；或将脉冲光信号转换成的脉冲电信号传输至脉冲信号的使用设备；

所述光纤接口模块还用于接收外部脉冲光信号，将外部脉冲光信号传输至核心处理模块；或将核心处理模块发来的脉冲光信号发出；

所述脉冲信号输入模块包括多个脉冲信号输入接口；所述脉冲信号输出模块包括多个脉冲信号输出接口。

5.如权利要求4所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述脉冲信号输入接口的个数为2个；所述脉冲信号输出接口的个数为6个。

6.如权利要求5所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述脉冲信号输入接口包括第一脉冲信号输入接口和第二脉冲信号输入接口；

所述核心处理模块包括：

第一脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口同时输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号；

第二脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口同时输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号；

第三脉冲信号输出控制模块，用于控制所述6个脉冲信号输出接口中的3个脉冲信号输出接口输出通过第一脉冲信号输入接口输入的第一脉冲信号，控制所述6个脉冲信号输出接口中的另外3个脉冲信号输出接口输出通过第二脉冲信号输入接口输入的第二脉冲信号。

7.如权利要求1或4所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述光纤接口模块包括：

第一数据通讯光端接口，与外部数据光纤级联装置的第二数据通讯光端接口连接；

第二数据通讯光端接口，与外部数据光纤级联装置的第一数据通讯光端接口连接；

所述第一数据通讯光端接口和第二数据通讯光端接口用于传输如权利要求1所述的同步时钟光信号；或用于传输如权利要求4所述的脉冲光信号。

8.如权利要求1所述数据光纤级联装置，其特征在于，还包括：与所述核心处理模块连接的千兆网处理模块；所述千兆网处理模块包括：4个RJ45端口，用于接入4路千兆网络信号。

9.如权利要求8所述数据光纤级联装置，其特征在于，所述光纤接口模块包括：

第一网络千兆光端接口，与外部数据光纤级联装置的第二网络千兆光端接口连接；

第二网络千兆光端接口，与外部数据光纤级联装置的第一网络千兆光端接口连接；

所述第一网络千兆光端接口和第二网络千兆光端接口用于传输所述千兆网络信号。

10.一种数据光纤级联系统，其特征在于，包括：多个权利要求1至9任一项所述的数据光纤级联装置；多个所述数据光纤级联装置通过光纤接口模块两两相连。