专利名称：全光网650nm信息传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络设备，尤其是一种光网络的用户终端设备，也就是通常俗称的“最后一公里”用户终端设备。
背景技术：
现有主干线上的石英光纤网络信息在接入用户终端时必须经光/电、电/光变换，这种换转过程不但影响传输速度，而且导致信号衰减、信息失真，易受外界干扰，还易出现信息被盗。
发明内容
本发明目的在于为终端用户提供一种信号传输快、稳定、安全的全光网650nm信息传输系统。
本发明包括将1550nm或1310nm或850nm石英光纤信号分别转换成650nm塑料光纤信号波长转换器、光交换机、光网卡组成，波长转换器、光交换机、光网卡之间依次通过100Mbps的塑料光纤收、发模块连接，收、发模块的工作波长为650nm。
本发明根据塑料光纤特征参数、谱损、折射率分布等参数研制出相配套的光接入系统用100Mbps工作波长为650nm的塑料光纤收、发模块，波长转换器可以实现单模、多模的光纤信号，将1550nm、1310nm、850nm石英光纤信号分别转换成650nm塑料光纤信号，传输距离达50m以上；光网卡数据传输方式为光/光传输，替代现行网卡的光/电、电/光的数据传输模式。光交换机是全光网络中的交换节点，是高速、大容量数据传输系统中不可缺少的器件，借助它可以广域地互连不同的光传输网。本发明是光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不必经过光/电、电/光变换，具有良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，具有重量轻、韧性好、接口容易，综合成本低、保密性能好、抗干扰能力强、传输速率高、光源非常便宜等特点，是解决信息“全光网”最后一公里的关键，也是未来实现“三网合一”的最佳选择，更是下一代高速(超高速)宽带网络的首选。
当波长转换器、光交换机之间传输距离超过50米以上时，本发明在波长转换器、光交换机之间还可设置光中继器，波长转换器、光中继器、光交换机之间依次通过光收发模块连接。
当光交换机、光网卡之间传输距离超过50米以上时，在光交换机、光网卡之间也可设置光中继器，光交换机、光中继器、光网卡之间依次通过光收发模块连接。
波长转换器是全光网络中的关键器件，OBH型波长转换器作用在塑料光纤系统集成全光网络中需要进行650nm光波长与其他光波长(1550nm；1310nm；850nm)相互转换的地方。以便与其他光波长(1550nm；1310nm；850nm)的石英光纤相互连接。使塑料光纤系统与公用信息网能够互通，进行全程全网的光通信。
波长转换器主要由主控芯片KS8995E、光纤模块及其匹配电路、复位电路、电压转换电路、状态指示灯电路和25MHz晶振电路组成，电压转换电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路和+5V直流电压转为+2.5V直流电压电路，光纤模块和复位电路的供电端连接在+5V直流电压输出端，主控芯片KS8995E的脚5、10、14、20、25、30、37、39、43、44、45、46、49、50、58、73、79、81、94、100、110、114、117、118、122、127分别连接在+2.5V直流电压电路的输出端，状态指示灯电路和25MHz晶振电路的供电端都分别与+2.5V直流电压输出输连接，光纤模块及其匹配电路连接在主控芯片KS8995E的脚7、脚8、脚11和脚12上，复位电路连接在主控芯片KS8995E的脚85上，状态指示灯电路的发光二极管与主控芯片KS8995E连接，25MHz晶振电路连接在主控芯片KS8995E的脚112和脚113上。
光交换机使用在以650nm光波长为光接口的以太网帧的交换连接传输上，使在一个局域网中各单独用户共享因特网访问，单个产品最多可为96个用户提供宽带因特网访问。并且，可以进行连接，以满足更多用户的需求。光交换机的650nm光波长快速以太网端口能提供专门的链接到带有650nm光接口网卡PC的终端用户，或在终端用户前面连接另一个以太网交换机/集线器，用做共享链接。交换机对每个终端用户提供100Mbps全双工的配置带宽，从而完全消除拨号上网的瓶颈。由于使用光接口，使其配置带宽畅通无阻，足以应付最严酷的环境。
以太网交换机设备支持LEEE802.3x自适应传输模式，或以选择最佳的传输速率，即使在超负载的情况下，仍能维持存储和转发交换以及流量控制的最大数据完整性，流量控制的自适应亦能使交换机自动防止端口缓存变为饱和。
光交换机包括供电电路、若干主控芯片KS8995E、各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路、25MHz晶振电路、与四个光模块的接口电路，供电电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路和+5V直流电压转为+2.5V直流电压电路，主控芯片KS8995E、各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路分别连接在+2.5V直流电压的输出端，各主控芯片KS8995E设置指示灯电路，各指示灯电路分别连接在相应的主控芯片KS8995E的脚86、88、90、92、96、98、102、104上，与四个光模块的接口电路分别连接在主控芯片KS8995E的脚2、3、7、8、11、12、18、19、22、23、27、28、31、32上，25MHz晶振电路连接在主控芯片KS8995E的112脚和113脚上。
光网卡使用在计算机终端，利用塑料光纤与Ethernet网进行互连。它具有通用网卡的各种特性，发挥PIC总线的优良特性并采用总线主控的工作方式。遵循高级配置和电源接口中(ACPI)特性，通过硬件和操作系统提供支持系统的电源管理功能。1/0接口为650nm塑料光纤(POF)光接口。
光网卡主要由总线宽度为32位且输出+5V电源的PCI接口、电压转换电路、光纤模块接口、EEPROM存储器、BOOTROM存储器、指示数据接收和发送的指示灯电路、为主控芯片提供时钟源的25MHz晶振电路及IP100A主控芯片组成。
上述光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚5、6、61、62上；光纤模块接口的脚1和脚9接地，脚2与IP100A主控芯片的脚36、37、41、42、128连接；EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地；BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接、脚2与IP100A主控芯片的脚22连接、脚4接地、脚5与IP100A主控芯片的脚18连接、脚6与IP100A主控芯片的脚17连接；指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚42上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚37上；晶振电路连接在IP100A主控芯片的脚31和脚32上。
光中继器使用在塑料光纤系统集成全光网络中因距离太长需要进行650nm光中继的地方。本产品为高速接入网实现“光纤到户”全光传输，提供了一种既能满足技术要求，又能降低成本的新一代短距离、高宽带网络传输系统，具有重要的应用价值。
光中继器主要由电源转换电路、光纤模块电源处理电路、光纤模块IP1和光纤模块IP2组成，电源转换电路为220V交流电压转换成+5V直流电压电路，光纤模块电源处理电路连接在+5V直流电压输出电路上，光纤模块IP1和光纤模块IP2分别连接在相应的光纤模块电源处理电路的输出端，光纤模块IP1的输入端(RXI1+/RXI1-)和输出端(TXO1+/TXO1-)分别与光纤模块IP2的输出端(TXO2+/TXO2-)和输入端(RXI2+/RXI2-)相连接。
光收发模块包括将塑料光纤输入的光信号转换成电子电路能够处理的电信号的光接收模块和将处理后的电信号转换成能够在聚合物光纤中传输的光信号的光发送模块。
图1为本发明的工作原理图；图2为波长转换器的电路原理图；图3为光中继器的电路电路原理图；图4为8端口光交换机原理图；图5为16端口光交换机原理图；图6为光交换机电路原理图；图7为光网卡总图；图8为光网卡的电路原理图之一；图9为光网卡的电路原理图之二；图10为光收发模块总原理图；图11为光发送模块工作原理图；图12为光接收模块工作原理图。
具体实施例如图1所示，将1550nm或1310nm或850nm石英光纤信号分别转换成650nm塑料光纤信号波长转换器、光中继器、光交换机、光中继器、光网卡依次通过100Mbps的塑料光纤收、发模块连接，收、发模块的工作波长为650nm。
如图2所示，波长转换器由主控芯片KS8995E、光纤模块及其匹配电路、复位电路、电压转换电路、状态指示灯电路和25MHz晶振电路组成。由25MHz晶振电路为主控芯片提供时钟源；电压转换电路包括两部分，即220V交流电压转+5V直流电压和+5V直流电压转+2.5V直流电压。前者是为了使该系统能直接接入市电系统，其输出的+5V电压为复位电路和光纤模块等使用；后者变换出的+2.5V主要是供给主控芯片KS8995E。状态指示灯电路的作用是指示系统的工作情况。
光纤模块和复位电路的供电端连接在+5V直流电压输出端，主控芯片KS8995E的脚5、10、14、20、25、30、37、39、43、44、45、46、49、50、58、73、79、81、94、100、110、114、117、118、122、127分别连接在+2.5V直流电压电路的输出端，状态指示灯电路和25MHz晶振电路的供电端都分别与+2.5V直流电压输出输连接。
光纤模块及其匹配电路连接在主控芯片KS8995E的脚7、脚8、脚11和脚12上。
复位电路由集成芯片MAX706、电容、电阻、复位开关组成，复位电路的RESET端连接在主控芯片KS8995E的脚85上。
状态指示灯电路的发光二极管LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7的负极端分别连接在主控芯片KS8995E的脚86、脚88、脚90、脚92、脚106、脚108上。
25MHz晶振电路的输入端X1与主控芯片KS8995E的脚112连接，25MHz晶振电路的输出端X2与主控芯片KS8995E的脚113连接。
如图3所示，光中继器主要由220V交流电压转换成+5V直流电压电路、光纤模块电源处理电路、光纤模块IP1和光纤模块IP2组成。
光纤模块电源处理电路连接在+5V直流电压输出电路上，光纤模块IP1和光纤模块IP2分别连接在相应的光纤模块电源处理电路的输出端，光纤模块IP1的输入端(RXI1+/RXI1-)和输出端(TXO1+/TXO1-)分别与光纤模块IP2的输出端(TXO2+/TXO2-)和输入端(RXI2+/RXI2-)相连接。
光纤模块IP1、IP1的脚1、脚9分别接地，光纤模块IP1脚2与光纤模块IP2脚8连接，光纤模块IP1脚3与光纤模块IP2脚7连接，光纤模块IP1脚5、脚6分别与光纤模块1电源处理电路连接，光纤模块1电源处理电路的另一端连接在+5V直流电压电路上。光纤模块IP1脚7与光纤模块IP2脚3连接，光纤模块IP1脚8与光纤模块IP2脚2连接。光纤模块IP2脚5、脚6分别与光纤模块2电源处理电路连接，光纤模块2电源处理电路的另一端连接在+5V直流电压电路上。
光纤模块1、2电源处理电路中，对每一路VccT和VccR分别接电感和滤波电容。
在+5V直流电压输出电路上还连接电源指示灯电路。
如图4至图6所示，光交换机由供电电路、若干主控芯片KS8995E、各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路、25MHz晶振电路、与四个光模块的接口电路组成。
主控芯片KS8995E是Micrel公司产品，该器件既可用于简单的物理层转换，又可用作全面的存储/传送桥路。该系列器件优点如下采用专利PHY技术，以最低的功耗实现信号传送；应用先进的数据包传送技术进行100BaseFX/100BaseTX至100BaseFX/100BaseTX转换；高度互换性。利用该主控芯片可以实现单芯片、多端口解决方案。其内部具有5个MAC单元，如果端口数少于或等于5个，则使用一片即可。如果多于5口，例如8口交换机，就可以使用多个芯片进行组合即可。
如图4所示，1～8分别代表8个端口，每个主控芯片KS8995E使用其中的4个作为外接口，第5个用作内部互连。
如图5所示，16端口交换机使用了5片主控芯片KS8995E，其中1～16分别代表16个端口，每片KS8995E只使用其中的4个端口作为输入输出数据端口，第5个用来互连。
当端口数增多时，其基本原理相同，后面所附电路图只是16端口交换机的一个主控芯片KS8995E极其周围电路的连接情况，其功能模块极其电路说明基本上和光光转换器相同。
如图6所示，供电电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路和+5V直流电压转为+2.5V直流电压电路。
各主控芯片KS8995E的脚5、10、14、20、25、30、37、43、44、45、46、49、50、53、58、73、79、81、94、100、110、114、117、118、122、127分别连接+2.5V直流电压的正极端，脚4、6、13、16、17、24、26、33、34、37、38、42、48、51、52、56、57、59、74、75、76、77、78、80、82、83、84、95、101、111、115、116、124、128接地。
各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路分别连接在+2.5V直流电压的输出端。
各主控芯片KS8995E设置指示灯电路，各指示灯电路分别连接在相应的主控芯片KS8995E的脚86、88、90、92、96、98、102、104上。
与四个光模块的接口电路分别连接在主控芯片KS8995E的脚2、3、7、8、11、12、18、19、22、23、27、28、31、32上。
25MHz晶振电路的输入端X5与主控芯片KS8995E的脚112连接，晶振电路的输出端X6与主控芯片KS8995E的脚113连接。
如图7、8、9所示，光网卡电压转换电路包括+5V电压电源转+3.3V电压电源电路和+3.3V电压电源转+2.5V电压电源电路，在+5V电压输出端和+3.3V电压输出端分别设置滤波模拟电源电路和数字电源电路。
IP100A主控芯片为一个单片、全双工、10M/100M自适应以太MAC+PHY，符合IEEE802.3协议，适应100BASE-TX/100BASE-FX/10BASE-T，并具有32位PCI接口，该芯片具有128引脚PQFP封装。
光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚5、6、61、62上。
光纤模块接口的脚1和脚9接地，脚2与IP100A主控芯片的脚36、37、41、42、128连接；EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地。
BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接、脚2与IP100A主控芯片的脚22连接、脚4接地、脚5与IP100A主控芯片的脚18连接、脚6与IP100A主控芯片的脚17连接。
指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚42上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚37上。
晶振电路输入端XTAL1连接在IP100A主控芯片的脚32上，输出端XTAL2连接在IP100A主控芯片的脚31上。
如图10，光收发模块接口有9个管脚信号，第1脚为RXVEE，直接接地；第2和第3脚对于内部来说是输出引脚，但对于外部模块来说，就是输入引脚，分别用RD和/RD来表示；第4脚为空引脚；第5脚为输入模块电源，即RXVCC；第6脚为输出模块电源，即TXVCC；第7脚和第8脚为输出信号引脚，分别用RD和/RD来表示；第9脚为TXVEE，直接接地。
如图11所示，光发送模块中，ECL与/ECL为输入的电信号，经过两个高速三极管进入74ACTQ00与非门，再经2N3904三极管和电阻后驱动HFBR-15X7发出能够在塑料光纤中传输的光信号。
HFBR-15X7是安捷伦(Agilent)公司生产的集成模块，内部集成能够发出650nm的LED发光二极管。
如图12所示，光接收模块中，经LED接收后，先经内部预发大电路处理后，进入10H116运算放大器，最后输出ECL及/ECL信号。
HFBR-25X6是安捷伦(Agilent)公司生产的集成模块，其内部集成了一个接收二极管和一个预放大电路。
权利要求
1.全光网650nm信息传输系统，其特征在于包括将1550nm或1310nm或850nm石英光纤信号分别转换成650nm塑料光纤信号波长转换器、光交换机、光网卡组成，波长转换器、光交换机、光网卡之间依次通过100Mbps的塑料光纤收、发模块连接，收、发模块的工作波长为650nm。
2.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于在波长转换器、光交换机之间设置光中继器，波长转换器、光中继器、光交换机之间依次通过光收发模块连接。
3.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于在光交换机、光网卡之间设置光中继器，光交换机、光中继器、光网卡之间依次通过光收发模块连接。
4.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于波长转换器主要由主控芯片KS8995E、光纤模块及其匹配电路、复位电路、电压转换电路、状态指示灯电路和25MHz晶振电路组成，电压转换电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路和+5V直流电压转为+2.5V直流电压电路，光纤模块和复位电路的供电端连接在+5V直流电压输出端，主控芯片KS8995E的脚5、10、14、20、25、30、37、39、43、44、45、46、49、50、58、73、79、81、94、100、110、114、117、118、122、127分别连接在+2.5V直流电压电路的输出端，状态指示灯电路和25MHz晶振电路的供电端都分别与+2.5V直流电压输出输连接，光纤模块及其匹配电路连接在主控芯片KS8995E的脚7、脚8、脚11和脚12上，复位电路连接在主控芯片KS8995E的脚85上，状态指示灯电路的发光二极管与主控芯片KS8995E连接，25MHz晶振电路连接在主控芯片KS8995E的脚112和脚113上。
5.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于光交换机包括供电电路、若干主控芯片KS8995E、各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路、25MHz晶振电路、与四个光模块的接口电路，供电电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路和+5V直流电压转为+2.5V直流电压电路，主控芯片KS8995E、各主控芯片KS8995E的互连接电路、滤波电路分别连接在+2.5V直流电压的输出端，各主控芯片KS8995E设置指示灯电路，各指示灯电路分别连接在相应的主控芯片KS8995E的脚86、88、90、92、96、98、102、104上，与四个光模块的接口电路分别连接在主控芯片KS8995E的脚2、3、7、8、11、12、18、19、22、23、27、28、31、32上，25MHz晶振电路连接在主控芯片KS8995E的112脚和113脚上。
6.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于光网卡主要由总线宽度为32位且输出+5V电源的PCI接口、电压转换电路、光纤模块接口、EEPROM存储器、BOOTROM存储器、指示数据接收和发送的指示灯电路、为主控芯片提供时钟源的25MHz晶振电路及IP100A主控芯片组成。
7.根据权利要求6所述全光网650nm信息系统，其特征在于光纤模块接口的供电电路经滤波电路与PCI接口的+5V电源电压输出端连接，电压转换电路的+5V电源输入端连接在PCI接口的A面脚5、8、61、62和B面脚5、6、61、62上；光纤模块接口的脚1和脚9接地，脚2与IP100A主控芯片的脚36、37、41、42、128连接；EEPROM存储器的脚6、8与PCI接口的+3.3V电压电源连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚28连接、脚2与IP100A主控芯片的脚17连接、脚3与IP100A主控芯片的脚18连接、脚4与IP100A主控芯片的脚22连接、脚5接地；BOOTROM存储器的脚3、7、8与PCI接口的+3.3V电压电源输出端连接，其脚1与IP100A主控芯片的脚27连接、脚2与IP100A主控芯片的脚22连接、脚4接地、脚5与IP100A主控芯片的脚18连接、脚6与IP100A主控芯片的脚17连接；指示数据接收和发送的指示灯电路包括一个LED发光二极管和电阻先串后并的电路组成，两个LED发光二极管LED1、LED2分别并联在PCI接口的+3.3V电源电压输出端，与发光二极管LED1串联的电阻R1连接在IP100A主控芯片的脚42上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚37上；晶振电路连接在IP100A主控芯片的脚31和脚32上。
8.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于光中继器主要由电源转换电路、光纤模块电源处理电路、光纤模块IP1和光纤模块IP2组成，电源转换电路为220V交流电压转换成+5V直流电压电路，光纤模块电源处理电路连接在+5V直流电压输出电路上，光纤模块IP1和光纤模块IP2分别连接在相应的光纤模块电源处理电路的输出端，光纤模块IP1的输入端(RXI1+/RXI1-)和输出端(TXO1+/TXO1-)分别与光纤模块IP2的输出端(TXO2+/TXO2-)和输入端(RXI2+/RXI2-)相连接。
9.根据权利要求1所述全光网650nm信息传输系统，其特征在于光收发模块包括将塑料光纤输入的光信号转换成电子电路能够处理的电信号的光接收模块和将处理后的电信号转换成能够在聚合物光纤中传输的光信号的光发送模块。
全文摘要
全光网650nm信息传输系统，涉及一种网络设备，尤其是一种光网络的用户终端设备，包括将1550nm或1310nm或850nm石英光纤信号分别转换成650nm塑料光纤信号波长转换器、光交换机、光网卡组成，波长转换器、光交换机、光网卡之间依次通过100Mbps的塑料光纤收、发模块连接，收、发模块的工作波长为650nm。本发明是光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不必经过光/电、电/光变换，具有良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，具有重量轻、韧性好、接口容易，综合成本低、保密性能好、抗干扰能力强、传输速率高、光源非常便宜等特点。
文档编号H04B10/12GK1897498SQ20051004108
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者乔桂兰, 徐蓉艳 申请人:江苏华山光电有限公司