CN202004921U

CN202004921U - 无源光网络的光通道自动切换系统

Info

Publication number: CN202004921U
Application number: CN2011200587101U
Authority: CN
Inventors: 陈德洲; 饶东盛
Original assignee: GUANGZHOU V-SOLUTION ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU V-SOLUTION ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-03-08

Abstract

本实用新型涉及无源光网络的光通道自动切换系统，包括至少两个以上的PONMAC器件、可编程逻辑器件、中央处理器以及以太网交换芯片；所述PONMAC器件与PON接口连接，PONMAC器件还与可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件还分别与中央处理器、以太网交换芯片电性连接，所述以太网交换芯片与以太网接口连接。本实用新型具有切换速度快、器件数量少、成本低的优点。

Description

无源光网络的光通道自动切换系统

技术领域

本实用新型涉及无源光网络通信技术，具体涉及无源光网络的光通道自动切换系统。

背景技术

互联网的兴起，尤其是多媒体业务的发展，导致了人们对带宽的需求日渐增长。传统的铜缆接入技术在面对这种情况时显得力不从心，已经很难适应高带宽接入的需求。基于光纤的接入技术具有高带宽、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点，能适应目前和未来业务发展对带宽的需求，是接入网的主要实现技术。在各种光纤接入技术中，无源光网络（Passive Optical Network，简称PON）由于其具有易维护、高带宽、低成本、多业务接入、节能环保等优点，使PON接入成为所有电信运营商的必然选择。目前，中国电信、中国联通、中国移动累计开通了5千万个PON设备。

PON网络由光缆终端设备（optical line terminal，简称OLT）、光分配节点（Optical Distribution Node，简称ODN）、光网络单元（Optical Network Unit，简称ONU）等组成，ODN为OLT和ONU之间提供光传输通道。光纤传输虽然有节能、高带宽、稳定性好等特点，但一旦受到破坏，不可自行恢复，所以必须对重要的PON接入业务采用支持冗余备份的多无源光网络介质访问控制芯片（Passive Optical Network Media Access Control，简称PON MAC）的ONU设备，PON MAC是PON网络中完成物理层、链路层控制的核心器件。支持多PON MAC 的ONU设备，可以同时与单个OLT的多个通道或多个OLT注册，当某一路PON 光通道失效时，可以立即并自动切换到备用通道，保证业务的正常传输。

目前，多个PON MAC切换的实现方法通常有：

（一）如图1所示，在PON MAC器件的千兆数据通道（GMII接口）后面接PHY器件，将GMII接口转换成SerDes接口，然后用专用的SerDes切换器件进行切换，切换后的SerDes接口再接一个PHY器件，再将SerDes接口转换成GMII接口与以太网交换芯片（Switch器件）的GMII接口对接。

（二）如图2所示，在PON MAC器件的GMII接口后面接PHY器件和变压器，将GMII接口转换成千兆以太网接口，然后用专用的千兆以太网接口切换器件进行切换，切换后的千兆以太网接口再接一个变压器和PHY器件，再将千兆以太网接口转换成GMII接口与Switch器件的GMII接口对接。

（三）如图3所示，在多个PON接口后面接专用切换器件选择一个PON接口与PON MAC器件对接，PON MAC器件通过GMII接口与Switch器件连接。这种多PON 单PON MAC的切换速度慢,会导致注册中断,而重新注册又需3-4秒钟，会引起业务中断。

上述传统的切换方法是在SerDes接口或者千兆以太网口处使用专用的切换器件实现。所需的器件数量多，专用的切换器件的成本也很高，而且，还存在切换速度慢的问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种切换速度快、器件数量少、成本低的无源光网络的光通道自动切换系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

无源光网络的光通道自动切换系统，包括至少两个以上的PON MAC器件、可编程逻辑器件、中央处理器以及以太网交换芯片；所述PON MAC器件与PON接口连接，PON MAC器件还与可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件还分别与中央处理器、以太网交换芯片电性连接，所述以太网交换芯片与以太网接口连接。

作为优化，所述PON MAC器件通过GMII接口与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件通过GMII接口与以太网交换芯片连接。

作为优化，所述PON MAC器件通过MIDO接口与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件通过MIDO接口与以太网交换芯片连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、切换速度快，通过PON网络传输的业务不会中断，不影响注册，可以在3ms内完成多个PON MAC之间的切换，多个PON MAC都处于注册状态，在切换过程中不会出现注册中断的问题。

2、器件数量少，在GMII接口位置实现切换，相比传统的切换连接方式，省去了3片千兆PHY器件或者3片千兆PHY器件加3个千兆变压器，大大降低了硬件成本，减小了PCB板面积。

3、用可编程逻辑器件（FPGA）实现GMII信号接口的切换，不增加切换器件的硬件成本。

附图说明

图1为现有技术的方法一的光通道切换系统的结构连接示意图；

图2为现有技术的方法二的光通道切换系统的结构连接示意图；

图3为现有技术的方法三的光通道切换系统的结构连接示意图；

图4为本实用新型实施例的光通道自动切换系统的结构连接示意图。

具体实施方式

如图4所示，无源光网络的光通道自动切换系统，包括两个PON MAC器件2、可编程逻辑器件3、中央处理器（CPU）4以及以太网交换芯片（Switch器件）5。

所述PON MAC器件2与PON接口1连接，PON MAC器件2还与可编程逻辑器件3连接；所述可编程逻辑器件3还分别与中央处理器4、以太网交换芯片5电性连接，所述以太网交换芯片5与以太网接口6连接。

具体为，所述PON MAC器件2通过GMII接口与可编程逻辑器件3连接，所述可编程逻辑器件3通过GMII接口与交换芯片5连接；所述PON MAC器件2通过MIDO接口与可编程逻辑器件3连接，所述可编程逻辑器件3通过MIDO接口与交换芯片5连接。

可编程逻辑器件3根据需求可选用延时相对较小、成本较低的器件，由于用到的IO不多，可选用100PIN的可编程逻辑器件，成本低，占用PCB 面积(14MMX14MM)相当小，对用其它方案的产品改造也非常方便，纯硬件的设计，不增加产品的软件开发工作。

如图5所示，本实施例的具体工作流程如下：

步骤1：两个PON MAC器件2和Switch器件5的GMII接口按收发方向的不同分别接入可编程逻辑器件3，同一组GMII接口尽量安排在同一个逻辑块里面。中央处理器4输出的控制信号“CTRL”接入可编程逻辑器件3, 可编程逻辑器件3根据中央处理器4输出的控制信号选中某一个PON MAC器件2的GMII接口,与Switch器件5的GMII接口对接,从而实现两个PON MAC器件2之间的切换，即实现光通道的自动切换。

步骤2：两个PON MAC器件2的MIDO接口接入到可编程逻辑器件3，中央处理器4输出的控制信号选择其中一个PON MAC器件2的MIDO接口，从而实现两个PON MAC器件2的MIDO接口之间的切换及与Switch器件5的MDIO接口的对接。

步骤3：当中央处理器4输出的控制信号“CTRL”为高电平时，A路 PON MAC器件2的GMII接口和MDIO接口与Switch器件5的GMII接口和MDIO接口分别接通；当“CTRL”为低电平时，B路 PON MAC器件2的GMII接口和MDIO接口与Switch器件5的GMII接口和MDIO接口分别接通。

步骤4：为了保证GMII接口的信号通过可编程逻辑器件3的时延一致，从而确保GMII接口的信号通讯的可靠性，通过可编程逻辑器件3的程序来保证GMII接口信号同时输出来实现。利用GMII接口的收发时钟对收发各组信号进行同步。当各收发时钟上升沿到来时，对其相对应的输出数据同时赋值，达到时延的一致性。

部分可编程逻辑器件3的程序如下：

assign TXC_C_OUT = (CTRL==1) ? TXC_A_IN : TXC_B_IN;//语句1

assign RXC_A_OUT = (CTRL==1) ? RXC_C_IN : 1'B0;//语句2

assign RXC_B_OUT = (CTRL==0) ? RXC_C_IN : 1'B0;//语句3

语句1、2、3中当CTRL为高时，将A 路PON MAC 器件2发送时钟TXC_A_IN赋值给Switch器件5的接收时钟TXC_C_OUT, 将SWTICH器件5的发送时钟TXC_C_IN赋值给A 路PON MAC器件2的接收时钟TXC_A_OUT，即A路PON MAC器件导通，B路PON MAC器件不导通，此时，GMIIA_TX=GMIIC_RX，GMIIA_RX=GMIIC_TX，MDIOA = MDIOC；当CTRL为低时将B 路PON MAC器件2 发送时钟TXC_B_IN赋值给Switch器件5的接收时钟TXC_C_OUT, 将SWTICH器件5发送时钟TXC_C_IN赋值给B 路PON MAC器件2的接收时钟TXC_B_OUT，即B路PON MAC器件导通，A路PON MAC器件不导通，此时，GMIIB_TX=GMIIC_RX，GMIIB_RX=GMIIC_TX，MDIOB = MDIOC。

always@(posedge TXC_A_IN)

begin

A_IN_r <= TXD_A_IN;

end //语句4

语句4 当A 路PON MAC 器件2的发送时钟TXC_A_IN上升沿到来时，将A 路PON MAC器件2 发送数据赋值给寄存器A_IN_r。

always@(posedge RXC_C_IN)

begin

C_IN_r <= RXD_C_IN;

end //语句5

语句5 当Switch器件5接收时钟RXC_C_IN上升沿到来时，将Switch器件5接收数据赋值给寄存器C_IN_r。

assign RXD_A_OUT = A_OUT_r;

always@(negedge RXC_A_OUT or negedge rst)

begin

if(rst == 1'b0)

A_OUT_r <= 11'H0;

else if(CTRL == 1'b0)

A_OUT_r <= C_IN_r;

else

A_OUT_r <= 11'H0;

end //语句6

语句6实现当CTRL为高时，将Switch器件5发送数据RXD_C_IN同时赋值给A路PON MAC器件2的接收数据RXD_A_OUT。

assign TXD_C_OUT = C_OUT_r;

always@(negedge TXC_C_OUT or negedge rst)

begin

if(rst == 1'b0)

C_OUT_r <= 11'H0;

else if(CTRL == 1'b0)

C_OUT_r <= A_IN_r;

else

C_OUT_r <= B_IN_r;

end //语句7

语句7实现当CTRL为高时，将A路PON MAC器件2发送数据A_IN_r同时赋值给的Switch器件5接收数据TXD_C_OUT。

步骤5：测试验证，使两个PON MAC器件2之间切换GMII时ONU端口与OLT通信的丢包率小于0.2%，相当于切换时间小于2毫秒。行业内标准不超过10毫秒。开始切换前，丢包率为0，板卡工作正常。切换完成后，丢包率为0。板卡工作正常。

上述步骤中，GMIIA_TX和GMIIA_RX分别表示A路PON MAC器件2的GMII接口的发送信号和接收信号；

GMIIB_TX和GMIIB_RX分别表示B路PON MAC器件2的GMII接口的发送信号和接收信号。

GMIIC_TX和GMIIC_RX分别表示Switch器件5 的GMII接口的发送信号和接收信号；

MDIOA A路PON MAC 器件2的GMII接口的管理信号；

MDIOB B路PON MAC 器件2的GMII接口的管理信号；

MDIOC Switch器件5的GMII接口的管理信号。

此外，本实施例还可以根据需要，加入多个PON MAC器件。

上述实施例只是本实用新型较为优选的一种，本领域技术人员在本实用新型的保护范围内作出的简单变化或替换，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.无源光网络的光通道自动切换系统，包括至少两个以上的PON MAC器件以及以太网交换芯片，其特征在于，还包括可编程逻辑器件以及中央处理器；所述PON MAC器件与PON接口连接，PON MAC器件还与可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件还分别与中央处理器、以太网交换芯片电性连接，所述以太网交换芯片与以太网接口连接。

2.如权利要求1所述的无源光网络的光通道自动切换系统，其特征在于，所述PON MAC器件通过GMII接口与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件通过GMII接口与以太网交换芯片连接。

3.如权利要求1所述的无源光网络的光通道自动切换系统，其特征在于，所述PON MAC器件通过MIDO接口与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件通过MIDO接口与以太网交换芯片连接。