CN207926824U - 一种用于数字配线架的信道交叉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数字配线架的信道交叉装置。所述信道交叉装置包括集中管理器模块、交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA芯片，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和FPGA芯片连接，所述FPGA芯片与数字配线架连接。所述信道交叉装置可以对数字配线架进行信道交叉控制，无需对数字配线架进行跳线等硬件连接改动，大大降低了故障率，提高通信稳定性和可靠性，而且交叉接通方式改变速度快。通过服务器还可以对信道交叉进行远程控制，降低维护成本，提高工作效率。本实用新型广泛应用于数字通信技术领域。

Description

一种用于数字配线架的信道交叉装置

技术领域

本实用新型涉及数字通信技术领域，尤其是一种用于数字配线架的信道交叉装置。

背景技术

术语解释：

FPGA：Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列；

DDF：Digital Distribution Frame，数字配线架；

E1：欧洲标准的30路脉码调制PCM，简称E1，速率是2.048Mbit/s；

POE：Power Over Ethernet，有源以太网，一种在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术；

PSE控制器：PSE(Power Sourcing Equipment，供电端设备)，POE技术中提供电力的设备，可以根据POE协议接入网线从而提供电力；

PD控制器：PD(Power Device，受电端设备)，POE技术中从网线接收电力从而提供给用电设备使用的设备。

数字配线架是用于终端用户线或中继线，并能对它们进行调配连接的设备，常用于传输 E1。数字配线架包括用户侧和传输侧两部分，用户侧和传输侧分别包括多个接线端口，而且用户侧的端口和传输侧的端口具有一定对应关系，用户侧的端口按照对应关系与传输侧相应的端口连通，从而实现用户侧和传输侧接线的连接。但是，现有数字配线架两侧的端口对应关系在数字配线架生产时便已固定下来，如用户侧接口1只能与传输侧接口1接通，用户侧接口2只能与传输侧接口2接通，在需要临时调度时，如果需要将用户侧接口与传输侧接口交叉接通，例如将用户侧接口1所接线路与传输侧接口2所接线路接通，只能在数字配线架前端进行跳线处理，但是跳线容易接触不良导致信道异常，出现误码和告警，这使得数字配线架可靠性差。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于数字配线架的信道交叉装置。

本实用新型所采取的第一技术方案是：

一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对单个数字配线架进行信道交叉控制，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，所述信道交叉装置包括集中管理器模块、交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA芯片，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和FPGA芯片连接，所述FPGA芯片与数字配线架连接。

进一步地，所述数字配线架设有断电直通电路，所述断电直通电路与FPGA芯片连接，所述断电直通电路分别与用户侧接口和传输侧接口连接，所述断电直通电路用于在FPGA断电时按预定的连接关系接通用户侧接口和传输侧接口。

进一步地，所述数字配线架用于传输E1信号，所述信道交叉装置包括用于将HDB3码流转换成NRZ码流的E1解码电路和用于将NRZ码流转换成HDB3码流的E1编码电路，所述E1解码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接，所述E1编码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接。

进一步地，所述交叉控制模块还包括光纤接口，所述光纤接口与FPGA芯片连接。

进一步地，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

进一步地，信道交叉装置还包括PD控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述 PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和交叉控制模块供电。

本实用新型所采取的第二技术方案是：

一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对多个数字配线架进行信道交叉控制，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，所述信道交叉装置包括集中管理器模块、多个交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述多个交叉控制模块与多个数字配线架一一对应，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括 FPGA芯片和至少一个与FPGA芯片连接的光纤接口，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和各FPGA芯片连接，所述各FPGA芯片分别与对应的数字配线架连接，所述各交叉控制模块之间通过光纤接口连接。

进一步地，所述各交叉控制模块以环形拓扑结构连接。

进一步地，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

进一步地，信道交叉装置还包括PD控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述 PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和各交叉控制模块供电。

本实用新型的第一有益效果是：通过使用交叉控制模块对单个数字配线架进行信道交叉控制，无需对数字配线架进行跳线等硬件连接改动，大大降低了故障率，提高通信稳定性和可靠性，而且交叉接通方式改变速度快。通过服务器还可以对信道交叉进行远程控制，降低维护成本，提高工作效率。

本实用新型的第二有益效果是：通过使用多个交叉控制模块分别对对应的数字配线架进行信道交叉控制，而且各交叉控制模块之间通过光纤连接，大大提高了信道交叉装置的交叉容量，在通信容量相同的情况下，减少硬件复杂度，降低了硬件成本和故障率。

附图说明

图1为本实用新型一种用于单个数字配线架的信道交叉装置的原理框图；

图2为本实用新型E1编码电路和E1解码电路的连接框图；

图3为本实用新型一种用于多个数字配线架的信道交叉装置的原理框图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对单个数字配线架进行信道交叉控制，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，所述信道交叉装置包括集中管理器模块、一个交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA芯片，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和FPGA芯片连接，所述FPGA芯片与数字配线架连接。

FPGA芯片与数字配线架连接，具体是指数字配线架上的用户侧与传输侧上每路E1信道的数据线引脚与FPGA芯片上对应的引脚连接。FPGA芯片引脚与数字配线架上的数据线引脚的物理连接是固定的，而FPGA芯片内部的逻辑电路按照一定的连接关系将用户侧的接口与传输侧的接口接通，例如连接关系1：用户侧的接口1与传输侧的接口5接通，用户侧的接口2与传输侧的接口6接通，用户侧的接口3与传输侧的接口12接通等等。FPGA芯片内部的逻辑电路结构可以根据嵌入式处理器对FPGA芯片的配置而改变，从而改变数字配线架用户侧各接口与传输侧各接口的接通关系，也就是将用户侧接口与传输侧接口交叉接通。例如可以将上述连接关系1改变为连接关系2：用户侧的接口1与传输侧的接口2接通，用户侧的接口2与传输侧的接口10接通，用户侧的接口3与传输侧的接口7接通等等。

在使用本实用新型时，可以使用嵌入式处理器将所要实现的数字配线架的接口连接关系所对应的配置文件烧录到FPGA芯片上，而FPGA芯片的配置方法已存在成熟的技术，因此，通过本实用新型的结构，便可以无需使用跳线而方便地改变数字配线架用户侧与传输侧接口的接通关系，实现用户侧与传输侧接口的任意交叉连接。

嵌入式处理器可以使用STM32系列的处理器，也可以使用ARM、DSP或其他系列的芯片，内存模块和存储模块为嵌入式处理器提供必要的程序存储空间和数据存储空间。嵌入式处理器与FPGA芯片之间可以通过SPI接口连接，嵌入式处理器通过SPI接口向FPGA芯片传送配置文件以及其他信号。

由于FPGA芯片实现用户侧与传输侧接口的任意交叉连接，即用户侧与传输侧接口之间的信号都经过FPGA芯片，FPGA可以使用现有技术，即现有的逻辑电路来对每条信道的码流进行分析，检测告警和误码。FPGA芯片检测到任何用户侧与传输侧接口之间的信号存在告警和误码，可以将告警和误码信息上传给嵌入式处理器。嵌入式处理器还可以将告警和误码信息上传给服务器，使得本实用新型用户在服务器端便能看到告警和误码情况。

嵌入式处理器还可以与服务器连接，服务器设在远端，可以对嵌入式处理器实现远程控制，尤其是可以将配置文件远程发送到嵌入式处理。数字配线架、集中管理器模块和交叉控制模块可以设置在偏僻的野外，服务器可以设置在中心机房，这样，技术人员无需前往数字配线架现场便能对数字配线架的交叉接通进行远程控制，大大提高了工作效率。嵌入式处理器与服务器之间可以通过互联网等现有网络连接。

进一步作为优选的实施方式，所述数字配线架设有断电直通电路，所述断电直通电路与 FPGA芯片连接，所述断电直通电路按预定的连接关系分别与用户侧接口和传输侧接口连接，所述断电直通电路用于在FPGA断电时按预定的连接关系接通用户侧接口和传输侧接口。

断电直通电路既可以设置在数字配线架上，也可以设置在数字配线架外。断电直通电路可以使用现有的BYPASS技术。断电直通电路与FPGA芯片连接，接收FPGA芯片发出的触发信号。当FPGA芯片正常工作时，断电直通电路不工作，数字配线架两侧端口的交叉接通关系由FPGA芯片控制；当FPGA芯片断电或故障时，由于向断电直通电路发出的触发信号发生变化，断电直通电路将直接接通数字配线架的用户侧接口和传输侧接口，预定的连接关系，也就是具体的交叉接通关系由断电直通电路的硬件结构决定，例如用户侧的接口1与传输侧的接口1接通，用户侧的接口2与传输侧的接口2接通，用户侧的接口3与传输侧的接口3接通等等。使用断电直通电路，可以避免FPGA芯片断电或故障时数字配线架两侧接口完全断开而造成通信中断。

进一步作为优选的实施方式，所述数字配线架用于传输E1信号，如图2所示，所述信道交叉装置包括用于将HDB3码流转换成NRZ码流的E1解码电路和用于将NRZ码流转换成HDB3码流的E1编码电路，所述E1解码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接，所述E1编码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接。

数字配线架通常用于传输E1信号，即30路脉码调制PCM的HDB3码流信号，而FPGA芯片更适用于收发NRZ码流的信号，因此，如果设置E1解码信号和E1编码信号对NRZ码流转和HDB3码流的信号互相转换，使得FPGA收发的时钟为NRZ码流信号，将能充分发挥FPGA芯片的优点，大大提高通信容量。

E1解码电路和E1编码电路既可以设置在数字配线架上，也可以设置在数字配线架外。 E1解码电路和E1编码电路设置在数字配线架外时，还可以与断电直通电路以及接口指示灯控制电路组成独立的数字电路接口模块。接口指示灯控制电路包括检测电路、驱动电路、多个检测端口和多个指示灯，其中多个检测端口分别与数字配线架的用户侧接口和传输侧接口连接，检测电路通过检测端口检测用户侧接口和传输侧接口是否有数据码流输入或输出，当有数据码流输入或输出时，指令驱动电路驱动相应的指示灯发光，从而指示用户侧接口和传输侧接口的数据码流情况。

进一步作为优选的实施方式，所述交叉控制模块还包括光纤接口，所述光纤接口与FPGA 芯片连接。

光纤接口可以使用英特尔82547EI芯片或高通BCM5721芯片等，其可以通过PHY接口与FPGA芯片连接，从而为FPGA芯片提供光纤接入的接口。如图1所示的结构组成了完整的信道交叉装置，但一个FPGA芯片能提供的信道是有限的，也就是图1所示的单个信道交叉装置的交叉容量是有限的，可以使用多个图1所示的信道交叉装置，分别控制多个数字配线架的信道交叉，各个信道交叉装置之间通过光纤接口连接，这样，每个交叉控制模块所对应的数字配线架的两侧接口都可以通过光纤交叉到其他交叉控制模块上去，通过多个信道交叉装置的并联使用，大大扩展了交叉容量。

进一步作为优选的实施方式，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

进一步作为优选的实施方式，本实用新型一种用于数字配线架的信道交叉装置还包括PD 控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和交叉控制模块供电。

由于嵌入式处理器通过以太网与服务器连接，便可以应用POE技术，也就是利用连接嵌入式处理器与服务器之间的以太网线的空闲线对来进行电力传输。PSE控制器设置在服务器一侧，其负责向以太网线输出电力，PD控制器设置在数字配线架一侧，其负责接收PSE控制器输出的电流，并向集中管理器模块和交叉控制模块各器件供电。

PSE控制器可以使用MAXIM公司生产的MAX5971A，PD控制器可以使用德州仪器公司生产的TPS2377-1。

POE技术可以保障集中管理器模块和交叉控制模块的用电稳定性，减少因FPGA芯片断电而导致通信中断的概率，保障通信的可靠性。

实施例2

一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对多个数字配线架进行信道交叉控制，如图 3所示，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，包括集中管理器模块、多个交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述多个交叉控制模块与多个数字配线架一一对应，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA 芯片和至少一个与FPGA芯片连接的光纤接口，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和各FPGA芯片连接，所述各FPGA芯片分别与对应的数字配线架连接，所述各交叉控制模块之间通过光纤接口使用光纤连接。

嵌入式处理器可以通过一个或多个SPI接口同时控制多个FPGA芯片，每个FPGA芯片所在交叉控制模块分别对一个数字配线架进行交叉控制，交叉控制模块之间可以通过光纤通信，从而使得不同交叉控制模块所对应的数字配线架上的接口可以交叉到其他交叉控制模块所对应的数字配线架上。通过本实施例，可以大大提高信道交叉装置的交叉容量。

进一步作为优选的实施方式，所述各交叉控制模块以环形拓扑结构连接，环形拓扑结构如图3所示。也可以总线形或者星形的拓扑结构连接。

进一步作为优选的实施方式，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

进一步作为优选的实施方式，还包括PD控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和各交叉控制模块供电。

本实施例中的信道交叉装置也可以使用POE技术供电。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对单个数字配线架进行信道交叉控制，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，其特征在于，包括集中管理器模块、交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA芯片，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和FPGA芯片连接，所述FPGA芯片与数字配线架连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述数字配线架设有断电直通电路，所述断电直通电路与FPGA芯片连接，所述断电直通电路分别与用户侧接口和传输侧接口连接，所述断电直通电路用于在FPGA断电时按预定的连接关系接通用户侧接口和传输侧接口。

3.根据权利要求1所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述数字配线架用于传输E1信号，所述信道交叉装置包括用于将HDB3码流转换成NRZ码流的E1解码电路和用于将NRZ码流转换成HDB3码流的E1编码电路，所述E1解码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接，所述E1编码电路分别与用户侧接口、传输侧接口和FPGA芯片连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述交叉控制模块还包括光纤接口，所述光纤接口与FPGA芯片连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，还包括PD控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和交叉控制模块供电。

7.一种用于数字配线架的信道交叉装置，用于对多个数字配线架进行信道交叉控制，所述数字配线架包括多个用户侧接口和多个传输侧接口，其特征在于，包括集中管理器模块、多个交叉控制模块和设置在远端的服务器，所述多个交叉控制模块与多个数字配线架一一对应，所述集中管理器模块包括嵌入式处理器、内存模块和存储模块，所述交叉控制模块包括FPGA芯片和至少一个与FPGA芯片连接的光纤接口，所述嵌入式处理器分别与内存模块、存储模块、服务器和各FPGA芯片连接，所述各FPGA芯片分别与对应的数字配线架连接，所述各交叉控制模块之间通过光纤接口连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述各交叉控制模块以环形拓扑结构连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，所述嵌入式处理器通过以太网与服务器连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于数字配线架的信道交叉装置，其特征在于，还包括PD控制器和设在服务器所在远端的PSE控制器，所述PSE控制与PD控制器通过嵌入式处理器与服务器之间的以太网连接，所述PD控制器用于向集中管理器模块和各交叉控制模块供电。