CN1674472A - 同波长单纤双向以太光收发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同波长单纤双向以太光收发器，它包括以太网RJ45接口和以太变压器，以太网RJ45接口经以太变压器连接一个以太接口转换模块，以太接口转换模块经一个光模块连接一个单纤双向模块，单纤双向模块的公共端连接光纤；所述以太接口转换模块将10/100Base－Tx以太网电信号与100Base－Fx光接口规定的PECL信号进行转换，所述的光模块将PECL信号变换为100Base－Fx光信号，或将光信号变换为PECL信号，所述单纤双向模块将光模块的收发两根光纤变为一根光纤。本发明采用同波长技术，以太光收发器无需配对，增加了灵活性；传输距离远，成本低。

Description

同波长单纤双向以太光收发器

技术领域

本发明涉及光传输设备，特别涉及一种在光纤网络中进行以太网信号传输的设备。其将10/100M以太网信号经过光电转换后再利用同波长单纤双向复用技术在一根光纤上进行传输。

背景技术

以太网技术是最成功的网络技术之一，自从上一世纪80年代诞生以来，已有上亿个以太端口安装在各种计算机及网络设备上。1995年802.3u快速以太网标准完成后，以太网的拓扑结构由总线型转为星型。由于二层交换及全双工等概念的提出，使以太网不再局限于几百米的范围，通过光纤传输可以达到数十公里之遥。98年802.3z千兆以太网标准诞生后，以太网的应用逐渐向城域网方向发展。目前，10G以太网标准已基本完成，使以太网可以用来进行干线传输。

90年代以来，随着Internet的发展，网络已经成为人们工作生活不可分割的一部分，而上网的速度也成为人们不懈追求的目标。90年代中期以来，宽带的概念深入人心。各个运营商纷纷推出各种宽带接入方式，有ADSL、Cable Modem、FTTB、HPNA等，其中FTTB因为组网方便、维护简单、无需已有网络支持等特性而得到大量应用。FTTB就是利用光纤网络将以太网连接到各个大楼，然后再用五类线连接到用户家中，实现以太网到家。

2000年以来，全国掀起了一股宽带建设的高潮。宽带建设需要大量的光纤，而光纤作为一种基础设施、一种重要资源，是非常宝贵的。敷设一根光缆的费用是很高的，所以如何充分利用有限的光纤资源以节约投资是宽带运营商们考虑的主要问题之一。

由于宽带网建设的铺开，实现以太网电光转换以延伸以太网传输距离的以太光收发器的需求量很大。如何降低收发器的成本以及提高可靠性也是非常关键的问题，直接关系到系统的建设成本及维护成本。

传统的以太光收发器采用两根光纤进行数据收发，采用多块芯片实现光电转换，而且电口只能工作于自协商状态，这在与不同网络设备连接时会出现各种配合问题。所以实现一种高可靠性、低成本、配置灵活又节约光纤的以太光收发器可以为运营商节约投资、减少运营成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同波长单纤双向以太光收发器，实现了一根光纤全双工双向传输10/100M以太网信号。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种同波长单纤双向以太光收发器，包括以太网RJ45接口和以太变压器，其特征在于以太网RJ45接口经以太变压器连接到一个以太接口转换模块，以太接口转换模块经一个光模块连接一个单纤双向模块，单纤双向模块的公共端连接光纤；所述以一转换模块将10/100Base-Tx以太网电信号与100Base-Fx光接口规定的PECL信号进行转换，所述光模块将PECL信号变换为100Base-Fx光信号，或将光信号变换为PECL信号，所述单纤双向模块将光模块的收发两模光纤变为一根光纤。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，所述以太网信号为10/100M以太网信号，以太接口转换模块由一块以太交换芯片实现。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，所述以太交换芯片为KS8995X，具有一个交换核心、1K地址表、64K SRAM及5个10/100Base-Tx以太电接口或100Base-Fx以太光接口，电接口支持MDI/MDIX自适应。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，采用DIP开关配置电接口的工作状态，包括：自协商/非自协商、10M/100M、全双工/半双工。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，所述单纤双向模块为由四端口定向耦合器实现的同波长双向传输器件。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，所述定向耦合器的耦合比经过优化计算，输入与输出端的隔离度＞60dB，无用端口经过防反射处理、公共端与输出端的光接口为SC/APC、输入端光接口为SC/PC。

在上述同波长单纤双向以太光收发器中，所述光模块为普通传输速率为155Mbps包含1310nm/FP激光器组件及光接收组件的收发一体光模块。

附图说明

图1为本发明同波长单纤双向以太光收发器的总体框图。

图2为图1中以太接口转换模块芯片及外围电路框图。

图3为图1中单纤双向模块的示意图。

图4为电原理图。

具体实施方式

本发明同波长单纤双向以太光收发器的较佳实施例的总体框图如图1所示，电原理图如图4所示。在发送方向，由RJ45接口1输入的10/100M以太网信号经以太变压器耦合2后进入以太接口转换模块3，经接口转换模块3校验无误后变换为符合100Base-Fx光接口的PECL电平，再由光模块4转换为100Base-Fx光信号，进入单纤双向模块5后由光纤输出，在接收方向，光纤上输入的100Base-Fx光信号经单纤双向模块5分离后进入光模块4，变换为PECL电平后进入以太接口转换模块3，经接口转换模块3校验无误后变换为符合10/100Base-Tx的电接口，经以太变压器耦合2后输出。

以太接口转换模块3由KS8995X型多端口以太交换机芯片U3实现，KS8995X的内部组成如图2虚线框内所示。KS8995X采用存储转发机制，芯片内置高效交换核心7，具有1K MAC地址表6和内置64K字节高速SRAM 8用于数据缓存，可以完成以太包的接收、校验、存储、转发、MAC地址学习、过滤等功能。KS8995X共有5个10/100Base-Tx以太电接口或100Base-Fx以太光接口，这里使用其中的三个端口，两个端口配置为10/100Base-Tx以太电接口，另一个端口配置为100Base-Fx以太光接口，以实现以太信号的光电转换。KS8995X的电接口支持MDI/MDIX自适应，可以实现以太网RJ45直通线与交叉线的自动识别，方便安装。设置两个可交换电接口的原因是可以连接两个以太网设备，方便使用。

图2中配置开关9的作用是可以将电接口配置为：自协商/非自协商、10M/100M、全双工/半双工，用于在连接不同网络设备时进行配置，使网络工作于最佳状态。

光模块4为传输速率为155Mbps的收发一体光模块，包含1310nm/FP激光发射组件及光接收组件。光模块4的电接口为PECL，光接口在发射端为SC/PC，接收端为SC口大面积受光。发射光功率典型值为-10dBm左右，灵敏度约为-38dBm。

单纤双向模块5的示意图如图3。单纤双向模块由四端口定向耦合器12及光接口组成，定向耦合器一侧的两个臂为输入端13与输出端14，另一侧的两个臂为公共端15和无用端16。由定向耦合器12构成全双工单纤双向传输的关键是控制反射，即当将定向耦合器12的输入端13接到光模块4的输出端及将定向耦合器12的输出端14接到光模块4的输入端后，应保证光模块4的输出光经定向耦合器12及光路反射回光模块14接收端的很小，低于光模块4的接收灵敏度，使收发器无法恢复正确数据流。如果存在大于光模块接收灵敏度的反射光，则会造成经以太光收发器输出的以太信号又返回与收发器相连的以太交换机等网络设备，相当于使交换机的同一端口自发自收，这会使交换机的工作紊乱，影响网络的正常工作。

为了减少反射，实现由定向耦合器12构成稳定的全双工单纤双向传输，本发明采用了以下方法：

1、使定向耦合器输入端13与输出端14之间的隔离度＞60dB，使光模块输出光不会由定向耦合器12本身反射回光模块输入端13。

2、定向耦合器12公共端15使用SC/APC斜面连接器，APC连接器的端面反射＞60dB，这样可以消除公共端15的端面反射。

3、将无用端16的尾纤绕成直径＜7mm的圆圈，需绕20圈以上，可以消除光由无用端16反射回输出端13。

4、PC平面连接器没有配接时的反射损耗只有15dB，所以应尽量减少使用平面连接器。光模块4的接收组件是大面积受光，可以使用APC斜面连接器，所以定向耦合器12的输出端14使用SC/APC连接器。而光模块4的光发射模块必须是PC平面连接器配接，所以定向耦合器12的输入端13为SC/PC连接器。为减小反射，可以通过改变定向耦合器的耦合比，使输入端13到公共端15的损耗增加，达到8dB以上，如果发生由输入端13引起的反射，则反射损耗可以增加16dB以上，可以消除反射的影响。附加损耗会影响传输距离，但由于光模块4的余量足够大，不会造成很大影响。

本发明实现的单纤双向以太光收发器和采用粗波分复用技术的单纤收发器相比具有以下优点，1、波分复用单纤收发器需要1310nm与1550nm波长的配对使用，由于采用的是同波长技术，所以本发明的以太光收发器无需配对，增加了灵活性；2、传输距离远，由于波分复用单纤收发器需使用1550nm波长，由于色散的影响，1550nm波长在普通光纤中传输距离短(＜20km)，而采用1310nm波长的同波长单纤双向以太光收发器可以传输70km；3、成本低。

Claims (7)

1.一种同波长单纤双向以太光收发器，包括以太网RJ45接口(1)和以太变压器(2)，其特征在于以太网RJ45接口(1)经以太变压器(2)连接到一个以太接口转换模块(3)，以太接口转换模块(3)经一个光模块(4)连接一个单纤双向模块(5)，单纤双向模块(5)的公共端(15)连接光纤；所述以一转换模块(3)将10/100Base-Tx以太网电信号与100Base-Fx光接口规定的PECL信号进行转换，所述光模块(4)将PECL信号变换为100Base-Fx光信号，或将光信号变换为PECL信号，所述单纤双向模块(5)将光模块(4)的收发两模光纤(13、14)变为一根光纤(15)。

2.如权利要求书1所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，所述以太网信号为10/100M以太网信号，以太接口转换模块(3)由一块以太交换芯片(U3)实现。

3.如权利要求书1、2所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，所述以太交换芯片(U3)为KS8995X型芯片，具有一个交换核心(7)、1K地址表(6)、64KSRAM(8)及5个10/100Base-Tx以太电接口或100Base-Fx以太光接口，电接口支持MDI/MDIX自适应。

4.如权利要求书1、2所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，采用DIP开关配置(9)电接口的工作状态，包括：自协商/非自协商、10M/100M、全双工/半双工。

5.如权利要求书1所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，所述同波单纤双向模块(5)为由四端口(13、14、15、16)定向耦合器(12)实现的同波长双向传输器件。

6.如权利要求书5所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，所述定向耦合器(12)的耦合比经过优化计算，输入端(13)与输出端(14)的隔离度＞60dB，无用端口(16)经过防反射处理、公共端(15)与输出端(14)的光接口为SC/APC、输入端(13)光接口为SC/PC。

7.如权利要求书1所述的同波长单纤双向以太光收发器，其特征在于，所述光模块(14)为普通传输速率为155Mbps包含1310nm/FP激光器组件及光接收组件的收发一体光模块。

Images