CN1228949C - 一种混合网光传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合网光传输设备，应用接口部分同时具有以太网接口和E1接口，只占用一对收、发光纤，可保证以太网数据的全双工传输和E1业务的实时传输。包括：实现光/电或电/光转换的光接口单元；实现标准E1信号电平到TTL电平转换的E1接口电路单元；实现以太网接口到MII标准接口转换的以太网处理单元；和实现E1数据与以太网数据混合传输的主控制处理单元，分别连接光接口单元和以太网处理单元及E1接口电路单元。设备应用接口部分的E1接口数量可有4至16个，以太网接口为1路10M/100M线速接口，或8至16路以太网10M接口，上行口为100M线速。采用单纤双向光器件，还可实现一条光纤的以太网数据与E1数据的传输。可有效降低设备及维护成本，节约光纤资源。

Description

一种混合网光传输设备

技术领域

本发明涉及一种光纤传输设备，更确切地说是涉及一种同时具有以太网接口和E1(2.048Mb/s)接口的混合网光传输设备，是一种网络光端机。

背景技术

传统的光纤传输设备只提供一类固定的应用接口，或者是以太网接口，或者是E1(2.048Mb/s)接口。如：具有以太网接口到光纤的传输转换设备，一路光纤只能提供单一的以太网接口数据传输；又如，传统的光端机一般只能提供多路E1接口，将多路E1信号复用到一路光纤中传输。

如图1中所示，从目前的通信业应用情况来看，当一通信站点要求同时传输以太网数据和多路E1信号时，就需要配置两种光纤传输设备，一种是仅提供有单一以太网接口的光传输设备11(也称光纤转换器，通过100BASET接口与一对光纤14两端的以太网-1、以太网-2连接)，另一种是仅提供E1接口的光传输设备12(也称光端机，通过E1接口与一对光纤13两端的E1接入设备连接)。存在的问题是：同时设置两种光纤传输设备11、12，导致成本升高，不方便应用、管理与维护；需要占用两路光纤通道，分别是传输E1信号的一对(收、发)光纤13和传输以太网信号的一对(收、发)光纤14，多占用了传输光纤资源。

发明内容

本发明的目的是设计一种混合网光传输设备，光传输设备的应用接口部分同时具有以太网接口和E1接口，只占用一对光纤或一根光纤，可保证以太网数据的全双工传输和E1业务的实时传输，有效降低设备及维护成本，节省光纤资源。

实现本发明目的的技术方案是这样的：一种混合网光传输设备，其特征在于包括：

光接口单元，实现光/电或电/光转换；主控制处理单元，实现E1数据与以太网数据混合传输；以太网处理单元，实现以太网接口到媒质独立MII标准接口的转换；和E1接口电路单元，实现标准E1信号电平到晶体管-晶体管逻辑TTL电平的转换；

所述的光接口单元由光器件、阻容耦合网络、串/并转换器件、并/串转换器件和时钟源电路连接构成；

所述的主控制处理单元包括媒质独立MII接口处理电路、E1复用/解复用电路、混合成帧复用/解复用电路和光接口数据收发处理电路；

所述光接口单元中的光器件连接光纤，并连接阻容耦合网络，所述的阻容耦合网络连接串/并转换器件和并/串转换器件，所述的串/并转换器件和并/串转换器件连接所述主控制处理单元中的光接口数据收发处理电路，所述的时钟源电路连接串/并转换器件和并/串转换器件；

所述主控制处理单元中，媒质独立MII接口处理电路对外连接以太网处理单元，E1复用/解复用电路对外连接E1接口电路单元，媒质独立MII接口处理电路和E1复用/解复用电路对内连接混合成帧复用/解复用电路，混合成帧复用/解复用电路对内连接光接口数据收发处理电路。

所述光接口单元中的串/并转换器件、并/串转换器件，与主控制处理单元中的光接口数据收发处理电路连接一侧是低电压差分对低电压晶体管-晶体管逻辑LVTTL电平信号，与阻容耦合网络连接一侧是低电压差分对LVDS电平信号；所述的阻容耦合网络与光器件连接一侧是伪发射极耦合逻辑电路ECL电平差分对信号。

所述主控制处理单元的媒质独立MII接口处理电路、E1复用/解复用电路、混合成帧复用/解复用电路和光接口数据收发处理电路集成在一片大规模集成电路芯片上。

所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和物理层芯片，以太网接口电路与一路以太网接口连接，物理层芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与4个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将4路E1信号复用成一路8M信号，由混合成帧复用解复用电路将该一路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的MII标准接口信号复用成帧。

所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和物理层芯片，以太网接口电路与一路以太网接口连接，物理层芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与8至16个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将8至16路E1信号复用成二至四路8M信号，由混合成帧复用/解复用电路将该二至四路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的媒质独立MII标准接口信号复用成帧。

所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和以太网交换机芯片，以太网接口电路与以太网交换机芯片连接，以太网交换机芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与4个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将4路E1信号复用成一路8M信号，由混合成帧复用/解复用电路将该一路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的媒质独立MII标准接口信号复用成帧。

所述的光器件包括光/电转换器件和电/光转换器件，光/电转换器件对应连接一路接收光纤，电/光转换器件对应连接一路发送光纤。

所述的光器件是单纤双向的波分复用光器件，与一路收/发光纤连接。

本发明的光传输设备是同时具有以太网接口和E1接口的混合网光传输设备。该设备利用时分复用技术，对多路E1接口数据和以太网接口数据进行混合编码，将以太网接口数据和E1接口数据复用后在一对光纤上传输(一收一发)或在一根光纤上传输(同时收/发)，能够保证以太网数据的全双工传输和E1业务的实时传输。

本发明设备的基本型为：提供一路10BASET/100BASET线速以太网数据接口和4路E1数据接口，转换后的光信号占用一路光纤传输通道传输。

本发明通过将主控制处理单元设计为大规模集成电路，对多路E1接口数据和以太网接口数据进行混合编码，从而实现在同一个光纤通道上实时传输两种数据流的发明目的。

本发明设备所提供的两种类型的应用接口数量，可根据用户需求灵活改变，例如E1接口数量可有4至16个；以太网接口为1路10M/100M线速接口，或6-16路以太网10M接口，上行口为100M线速。本发明在基本型设备的基础上可形成系列产品，通过内置以太网交换机芯片的方式形成的一类机型，利用交换功能可为用户提供多路以太网接口(8-16路)，此时只有交换机的上行接口通过光纤提供的线速接口传输数据，该机型的光通路为收发方向2条光纤。通过采用WDM(波分复用)光器件，形成的另一类机型，可实现单纤双向光传输，能进一步节省用户的光纤资源。

附图说明

图1是现有技术下使用传统光端机和以太网光纤转换器的应用示意图；

图2是本发明混合网光传输设备的原理性结构框图；

图3是本发明设备的第一种实施例电路结构图；

图4是本发明主控制处理单元的原理性结构框图；

图5是本发明设备的第二种实施例电路结构图；

图6是本发明设备的第三种实施例电路结构图；

图7是本发明设备的第四种实施例电路结构图。

图8是采用本发明技术的混合网光传输设备的应用示意图。

具体实施方式

参见图2，图中示出本发明混合网光传输设备的原理性结构，包括光接口单元11，用于实现光/电或电/光转换，连接光纤15；主控制处理单元12，实现多路E1数据与以太网数据的混合传输；以太网处理单元13，实现以太网接口与MII标准(MII是一个用于互连控制器和收发器的全新介质无关接口)接口间的转换，以便与主控制处理单元12连接；和E1接口电路单元14，实现标准E1信号电平与TTL电平间的转换，以便与主控制处理单元12连接。

参见图3，是按照本发明的技术方案设计的第一种实施例，也是按本发明技术方案设计的基本型设备。

光接口单元11：包括光器件111，阻容(RC)耦合网络112，并/串(P-S)变换器(串行器)113和串/并(S-P)变换器(解串行器)114组成。其中，并/串变换器(串行器)113(10∶1)可使用DS92LV1021芯片，此芯片内部嵌入了一个时钟产生电路，外围只需一个并行的低速参考时钟即可正常工作，该低速参考时钟由时钟源115产生。其并行输入为TTL电平，其串行输出为LVDS(低电压差分信号)电平；串/并变换器(解串行器)114(1∶10)可使用DS92LV1212A芯片，此芯片内部集成了时钟恢复和同步电路，是DS92LV1021的逆变换器件，其串行输入为LVDS(低电压差分信号)电平，其并行输出为TTL电平。阻容(RC)耦合网络112与光器件111的连接侧为伪ECL(PECL)差分信号电平(光接口单元11部分的电路可以采用当前成熟的技术设计)。

以太网处理单元13，主要由以太网接口电路131和以太网物理层芯片(PHY层芯片)132组成，以太网物理层芯片可采用AC101TF芯片，其主要功能是完成以太网接口信号到MII标准接口的转换(MII是一个用于互连控制器和收发器的全新介质无关接口)。关于对MII信号的打包、解包以及与远端设备间的自动协商功能则在主控制处理单元12内完成。

E1接口电路单元14，主要由E1接口电路141组成，该E1接口电路141可连接4路E1信号，完成4路标准E1信号电平到TTL电平的转换，即将E1信号的HDB3(高密度双极性3归零取代)正负极性码变换成双路单极性HDB3码。E1接口电路141可采用GW7620(GW：格林威尔)集成芯片，该芯片可完成2个二次群分复接功能，其中一个分复接器的4个E1用来作为业务接口提供给用户，E1信号的环回控制则在主控制处理单元12内完成。

主控制处理单元12采用专用芯片GW7900(GW：格林威尔)，其结构如图4所示。用于实现多路E1数据和以太网数据的混合传输，既保证E1通道的传输性能，又提供了10/100M的全双工以太网通道。

参见图4，专用芯片GW7900主要包括以下几个部分：MII接口处理电路31、E1复用/解复用电路32、混合成帧复用/解复用电路33和光接口数据收发处理电路34。以太网MII接口处理电路31对外连接MII接口(可结合参见图2、图3)，E1复用/解复用电路32对外连接多路E1接口(可结合参见图2、图3)，MII接口处理电路31和E1复用/解复用电路32对内(芯片内)连接混合成帧复用/解复用电路33，混合成帧复用/解复用电路33对内(芯片内)连接光接口数据收发处理电路34，光接口数据收发处理电路34对外连接光接口单元11的并行输入/输出信号(可结合参见图2、图3)。

4路E1信号进入GW7900芯片的E1复用/解复用电路32复用成一路8M信号，进入混合成帧复用/解复用电路33，MII接口处理电路31处理来自MII接口的以太网数据(打包等)并送混合成帧复用/解复用电路33，两路数据信号在混合成帧复用/解复用电路33中复用成帧，再经过光接口数据收发处理电路34发出，经芯片外围的并/串变换电路(见图3中113)转换后通过光接口单元111(电/光转换等)向传输光纤发出；来自传输光纤并经光接口单元111的信号(光/电转换等)，经过串/并变换电路(见图3中114)转换后进入GW7900，经过光接口数据收发处理电路34进入混合成帧复用/解复用电路33，解复用成一路8M信号和一路以太网数据信号，8M信号进入E1复用/解复用电路32，分解成4路E1信号输出至E1接口，以太网信号传送给MII接口处理电路31，经过处理(解包)向标准MII接口输出数据。

大规模集成电路GW7900对多路E1接口数据和以太网接口数据，进行混合编码(解码)，从而实现在同一根光纤通道上实时传输两种数据流。实施例可以以图4所示的集成的E1复用/解复用电路32，MII接口处理电路31，光接口数据收发处理电路34和混合成帧复用/解复用电路33为一母片，并根据需要在其基础上进行扩展处理。

参见图5，是为扩大E1电路的处理数量，进行的相应设计。本实施方案不同于图2所示实施方案的部分是：可以将4路E1接口扩展为8路(采用2块4×E1接口电路141)，将4路E1接口扩展为12路(采用3块4×E1接口电路141)和将4路E1接口扩展为16路(采用4块4×E1接口电路141)。相应地，主控制处理单元12所使用的GW7900芯片的E1复用/解复用电路32输出4路8M信号(如，可以在集成片外实现)，再在混合成帧复用/解复用电路33中与一路以太网数据信号复用成帧。

参见图6，是为扩大以太网接口的处理数量，进行的相应设计。本实施方案不同于图3所示实施方案的部分是：以太网处理单元13包括以太网接口电路131和以太网交换机芯片133(型号为VT6510)，由于增加了内置的以太网交换机芯片133，就可输入多路以太网接口数据，如为用户提供8-16路以太网接口，并实现以太网接口链路层的功能。此时，主控制处理单元12所使用的GW7900芯片与图3所示的第一实施方案相同。

参见图7，是为实现单纤双向传输而采取的一种实施方案。除光接口单元11外，其余单元可以与图3或图5或图6中的任何一种相同(图7中仅示出图3实施方案结构)。只是将光接口单元11的原收发分开的光器件改为采用波分复用的单纤双向光器件116，就可实现单纤双向传输。

参见图8，采用本发明的混合网光传输设备81(采用一至三实施例)的应用示意图。当一通信站点要求同时传输以太网数据和多路E1信号时，只需要配置一种按本发明技术方案设计的设备81，通过E1接口与E1接入设备连接，通过100BASET接口与以太网-1连接。如果采用第一或第二或第三实施例方案，则可以在一对(收、发)光纤上同时传输以太网数据和E1接口数据，如果还结合采用第四实施例方案，则可以在一根光纤上同时传输以太网数据和E1接口数据。

本发明的设计是根据市场需求而产生的，在应用上克服了现有技术需使用两种设备的不足，利用独立设计的大规模集成芯片，在节省光纤资源的前提下，用一种设备为用户提供了传统E1电路和面向IP网络应用的数据传输服务。

Claims (8)

1.一种混合网光传输设备，其特征在于包括：

光接口单元，实现光/电或电/光转换；主控制处理单元，实现E1数据与以太网数据混合传输；以太网处理单元，实现以太网接口到媒质独立MII标准接口的转换；和E1接口电路单元，实现标准E1信号电平到晶体管-晶体管逻辑TTL电平的转换；

所述的光接口单元由光器件、阻容耦合网络、串/并转换器件、并/串转换器件和时钟源电路连接构成；

所述的主控制处理单元包括媒质独立MII接口处理电路、E1复用/解复用电路、混合成帧复用/解复用电路和光接口数据收发处理电路；

所述光接口单元中的光器件连接光纤，并连接阻容耦合网络，所述的阻容耦合网络连接串/并转换器件和并/串转换器件，所述的串/并转换器件和并/串转换器件连接所述主控制处理单元中的光接口数据收发处理电路，所述的时钟源电路连接串/并转换器件和并/串转换器件；所述主控制处理单元中，媒质独立MII接口处理电路对外连接以太网处理单元，E1复用/解复用电路对外连接E1接口电路单元，媒质独立MII接口处理电路和E1复用/解复用电路对内连接混合成帧复用/解复用电路，混合成帧复用/解复用电路对内连接光接口数据收发处理电路。

2.根据权利要求1所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述光接口单元中的串/并转换器件、并/串转换器件，与主控制处理单元中的光接口数据收发处理电路连接一侧是低电压差分对低电压晶体管-晶体管逻辑LVTTL电平信号，与阻容耦合网络连接一侧是低电压差分对LVDS电平信号；所述的阻容耦合网络与光器件连接一侧是伪发射极耦合逻辑电路ECL电平差分对信号。

3.根据权利要求1所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述主控制处理单元的媒质独立MII接口处理电路、E1复用/解复用电路、混合成帧复用/解复用电路和光接口数据收发处理电路集成在一片大规模集成电路芯片上。

4.根据权利要求1所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和物理层芯片，以太网接口电路与一路以太网接口连接，物理层芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与4个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将4路E1信号复用成一路8M信号，由混合成帧复用解复用电路将该一路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的MII标准接口信号复用成帧。

5.根据权利要求1所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和物理层芯片，以太网接口电路与一路以太网接口连接，物理层芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与8至16个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将8至16路E1信号复用成二至四路8M信号，由混合成帧复用/解复用电路将该二至四路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的媒质独立MII标准接口信号复用成帧。

6.根据权利要求1所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述的以太网处理单元，包括以太网接口电路和以太网交换机芯片，以太网接口电路与以太网交换机芯片连接，以太网交换机芯片与所述主控制处理单元中的媒质独立MII接口处理电路连接；所述的E1接口电路单元与4个E1接口连接；所述主控制处理单元中的E1复用/解复用电路将4路E1信号复用成一路8M信号，由混合成帧复用/解复用电路将该一路8M信号与媒质独立MII接口处理电路输出的媒质独立MII标准接口信号复用成帧。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述的光器件包括光/电转换器件和电/光转换器件，光/电转换器件对应连接一路接收光纤，电/光转换器件对应连接一路发送光纤。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种混合网光传输设备，其特征在于：所述的光器件是单纤双向的波分复用光器件，与一路收/发光纤连接。

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