CN204425348U - 智能光口旁路交换保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开智能光口旁路交换保护系统，供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元和被保护设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端经心跳检测单元与被保护设备相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关的控制端相连；4组光开关的共用光端口与网络节点相连，4组光开关的第一和第二光接口与被保护设备相连。本实用新型不仅能够在被保护设备出现故障时，进行光路切换，而且能够长时间可靠工作，以保证整个网络不受影响。

Description

智能光口旁路交换保护系统

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，具体涉及一种智能光口旁路交换保护系统。

背景技术

光网络应用正在迅速发展，使得互联网面临的压力也越来越大，骨干网部署方案多种多样，也愈加复杂，之前网络安全设备的多种部署方式也逐渐改为由旁路干预转为串行控制。因此需要一种能自动识别网络节点的电源故障、硬件故障及软件死锁等异常问题，并立即进行光路切换，绕过故障的网络节点，从而避免该网络节点障碍引起网络中断的光口Bypass交换保护系统。而如何保证这一保护系统在长时间可靠工作，特别是保证保护系统的供电持续性，是设计过程中所需要考虑的问题之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能光口旁路交换保护系统，其不仅能够在被保护设备出现故障时，进行光路切换，而且能够长时间可靠工作，以保证整个网络不受影响。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

智能光口旁路交换保护系统，包括供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元、心跳检测单元和电源检测单元；其中光开关切换单元包括驱动电路和4组光开关；供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元和被保护设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端经心跳检测单元与被保护设备相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关即第一至第四光开关的控制端相连。

上述4组光开关中：第一光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输入端相连，第二光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输出端相连；第三光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输入端相连，第四光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输出端相连。第一光开关的第一光接口与第四光开关的第一光接口相连，第一光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输出端相连，第四光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输入端相连。第二光开关的第一光接口与第三光开关的第一光接口相连，第二光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输入端相连，第三光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输出端相连。

上述方案中，电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，供电电源单元的输出端与二极管D1的阴极相连，外部电源与二极管D1的阳极相连；二极管D1的阳极分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极连接控制处理单元。

上述方案中，供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1和π型电路组成；稳压芯片U1的第3引脚作为供电电源单元的输入端，与外部电源相连；稳压芯片U1的第1引脚接地；电容C1的一端与稳压芯片U1的第3引脚相连，另一端与稳压芯片U1的第1脚相连；稳压芯片U1的第2引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端，并与液晶显示单元、控制处理单元和光开关切换单元相连。

上述方案中，π型电路由电容C2、C3及电感L1构成；其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的第2引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成π型电路即供电电源单元的输出端，另一路经电容C3接地。

上述方案中，驱动电路由三极管Q2，二极管D3，电容C4和电阻R4组成；二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极与光开关的接地端相连；三极管D3和三极管D4的阴极接供电电源单元的输出端；三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端形成驱动电路的控制端。

上述方案中，心跳检测单元为RS232通信接口。

与现有技术相比，本实用新型通过主动发心跳包，并实时监测被保护设备心跳回应，实现无心跳智能切换光路控制，可用于保护光设备在出现故障(电源中断、硬件故障、软件死锁等)时，将被保护的设备旁路绕过此节点而保证网络不受影响，并具有插入损耗小，切换速度快等特点。此外，系统还通过电源检测单元实时监测系统电源，当系统掉电立即智能光路切换，且光路掉电光信号正常传输。

附图说明

图1为智能光口旁路交换保护系统的原理图。

图2为图1中供电电源单元的原理图。

图3为图1中电源检测单元的原理图。

图4为图1中光开关切换单元的原理图。

图5为图1中显示单元的原理图。

图6为图1中控制处理单元的原理图。

具体实施方式

智能光口旁路交换保护系统，如图1所示，包括供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元、心跳检测单元和电源检测单元；其中光开关切换单元包括驱动电路和4组光开关；供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元和被保护设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端经心跳检测单元与被保护设备相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关即第一至第四光开关的控制端相连。

上述4组光开关中：第一光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输入端相连，第二光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输出端相连；第三光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输入端相连，第四光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输出端相连。第一光开关的第一光接口与第四光开关的第一光接口相连，第一光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输出端相连，第四光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输入端相连。第二光开关的第一光接口与第三光开关的第一光接口相连，第二光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输入端相连，第三光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输出端相连。

供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1-C3和电感L1组成。稳压芯片U1的VIN引脚作为供电电源单元的输入端VIN，该输入端VIN与外部电源VCC1相连。稳压芯片U1的GND引脚接地。电容C1的一端与稳压芯片U1的VIN引脚相连，另一端与稳压芯片U1的GND引脚相连。稳压芯片U1的VOUT引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端VCC，该输出端VCC经电源检测的二极管D1或直接与系统内的各用单元即液晶显示单元、控制处理单元和光开关切换单元相连。上述π型电路由电容C2、C3及电感L1构成。其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的VOUT引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成输出端VCC，另一路经电容C3接地。参见图2。

电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，完成系统的供电检测，供电电源单元的输出端VCC与二极管D1的阴极相连，外部电源VCC1与二极管D1的阴极相连。二极管D1的阳极分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连。三极管Q1的发射极接地。三极管Q1的集电极连接单片机U4的第24引脚。当系统的外部电源VCC1电源正常时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极输出低电平，电平被单片机U4的第24引脚识别，当系统外部电源VCC1电源掉电时，三极管Q1截止，三极管Q1的集电极输出高电平，电平被单片机U4的第24引脚识别，这样单片机U4通过实时读取的第24引脚的高低电平，可以获得系统的供电状态。参见图3。

根据光开关U2内部集成光开关的个数确定驱动电路的个数。当光开关U2内部集成有4组光开关时，此时只需1个驱动电路即可构成光开关切换单元；当光开关U2内部集成有2组光开关时，此时需2个驱动电路即可构成光开关切换单元；当光开关U2内部集成有1组光开关时，此时需4个驱动电路即可构成光开关切换单元。

在本实用新型中优选实施例中，光开关U2集成有2组光开关，即光开关U2的第3和8引脚形成光开关切换单元的2个共用光接口，光开关U2的第2和6引脚形成光开关切换单元的2个第二光接口，光开关U2的第4和7引脚形成光开关切换单元的2个常闭光接口，此时，光开关切换单元由2个驱动电路和2个光开关U2构成。驱动电路由三极管Q2、Q3，二极管D3、D4，电容C4、C5和电阻R4、R5组成。光开关U2的第1和10引脚同时接供电电源单元的输出端VCC。光开关U2的第5引脚与二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极相连。光开关U2的第6引脚与二极管D4的阳极和三极管Q3的发射极相连。三极管D3和三极管D4的阴极同时接供电电源单元的输出端VCC。三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端与单片机U4的第23引脚相连。三极管Q3的基极与电容C5的一端和电阻R5的一端相连，电容C5的另一端接地，电阻R5的另一端与单片机U4的第24引脚相连。单片机U4的第23和24引脚通过给出01电平，驱动光开关发生切换，进入主路状态A。单片机U4的第23和24引脚通过给出10电平，驱动光开关发生切换，进入旁路状态B。通过单片机U4发出控制命令，达到驱动光开关发生切换的目的。参见图4。

显示单元由液晶模块U3，三极管Q3和电阻R6-R8组成。液晶模块U3的第1引脚接地，第2引脚接供电电源单元的输出端VCC，第3引脚通过电阻R6与第16引脚相连，第4-6引脚分别与单片机U4的第18-20引脚相连，第7-14引脚分别与单片机U4的30-37脚相连，第15引脚连接三极管Q3的发射极相连。三极管Q3的集电极经电阻R7与供电电源单元的输出端VCC相连。三极管Q3的基极经电阻R8与单片机U4的第21引脚相连。电阻R7、R8及三极管Q3一起组成液晶背光控制电路。单片机U4的第21引脚输出高电平时，三极管Q3截止，液晶背光无供电电源，液晶进入背光状态；单片机U4的第21引脚输出低电平时，三极管Q3导通，液晶背光有电源，液晶进入正常显示状态。通过控制达到了精确的液晶显示与否控制。参见图5。

控制处理单元由单片机U4、复位电路、晶体震荡电路、使能电阻R10和程序烧录接口J1组成。复位电路包括电阻R9和电容C7。单片机U4的第4引脚连接电阻R9的一端和电容C7的阴极。电阻R9的另一端接地，电容C7的阳极接供电电源单元的输出端VCC。复位电路给单片机U4提供上电复位电平，使得单片机复位。晶体震荡电路包括晶振Y1和电容C8、C9。单片机U4的第15引脚与晶振Y1的一端和电容C8的一端相连，单片机U4的第14引脚与晶振Y1的另一端和电容C9的一端相连。电容C8和C9的另一端均接地。晶体震荡电路提供时钟信号。单片机U4的第29引脚与使能电阻R10的一端相连，使能电阻R10的另一端与供电电源单元的输出端VCC相连。单片机U4的第1-4引脚分别接程序烧录接口J1的第3-6引脚，程序烧录接口J1为单片机U4提供程序烧录接口。单片机U4的第23和24引脚分别接光开关切换单元的控制端ctl1和ctl2。单片机的U4的第5和7引脚与经心跳检测单元相连，完成与被保护设备的串口RS232通信。参见图6。

心跳检测单元为RS232通信接口，使得本bypass交换保护系统与被保护设备间进行标准RS232通信，通过被保护设备不间断地给bypass交换保护系统提供心跳包活指令<BP_BP>,bypass交换保护系统收到被保护设备发送的指令后给被保护设备一个回应<BP_BP_OK>,通过这种互动心跳的方式达到一种bypass交换保护系统与被保护设备之间的包活协议，证明被保护设备正常工作。

系统上电后各个部件开始工作，控制处理单元通过电源检测单元实时监测系统的供电状态，当系统掉电发生时，驱动光开关立即切至旁路状态(图1的虚线状态)；此外，控制处理单元还根据设定接收心跳超时时间，实时接收、检测被保护设备发送的心跳指令，若返回心跳信号正常，则表明被保护设备运行正常，若返回心跳信号不正常或未收到心跳信号，则表明被保护设备宕机，保护系统立即切换至旁路状态(图1的虚线状态)，从而避免整个网络链路发生障碍，保证通信的正常进行。当电源和心跳同时正常时，表明系统一切正常，bypass保护系统立即切换至主路状态。

Claims (6)

1.智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元、心跳检测单元和电源检测单元；其中光开关切换单元包括驱动电路和4组光开关；供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光开关切换单元和被保护设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端经心跳检测单元与被保护设备相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关即第一至第四光开关的控制端相连；其中

第一光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输入端相连，第二光开关的共用光接口与第一网络节点的光信号输出端相连；第三光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输入端相连，第四光开关的共用光接口与第二网络节点的光信号输出端相连；

第一光开关的第一光接口与第四光开关的第一光接口相连，第一光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输出端相连，第四光开关的第二光接口与被保护设备的第一监视口的输入端相连；

第二光开关的第一光接口与第三光开关的第一光接口相连，第二光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输入端相连，第三光开关的第二光接口与被保护设备的第二监视口的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，供电电源单元的输出端与二极管D1的阴极相连，外部电源与二极管D1的阳极相连；二极管D1的阳极分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极连接控制处理单元。

3.根据权利要求1所述的智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1和π型电路组成；稳压芯片U1的第3引脚作为供电电源单元的输入端，与外部电源相连；稳压芯片U1的第1引脚接地；电容C1的一端与稳压芯片U1的第3引脚相连，另一端与稳压芯片U1的第1脚相连；稳压芯片U1的第2引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端，并与液晶显示单元、控制处理单元和光开关切换单元相连。

4.根据权利要求3所述的智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：π型电路由电容C2、C3及电感L1构成；其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的第2引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成π型电路即供电电源单元的输出端，另一路经电容C3接地。

5.根据权利要求1所述的智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：驱动电路由三极管Q2，二极管D3，电容C4和电阻R4组成；二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极与光开关的接地端相连；三极管D3和三极管D4的阴极接供电电源单元的输出端；三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端形成驱动电路的控制端。

6.根据权利要求1所述的智能光口旁路交换保护系统，其特征在于：心跳检测单元为RS232通信接口。