专利名称：全光网650nm信息传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种网络设备，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。
实用新型内容本实用新型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。
本实用新型主要由将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。
本实用新型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。本实用新型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，本实用新型在波长转换器、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塑料光纤收、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塑料光纤收、发模块连接。
传输距离50米以上终端用户通过本实用新型使光得到中继，放大以使其传输得更远一些，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互通。由于中继器直接使用220V电源供电，必须将220V交流电压转换成+5V直流电压方可使用，由一个集成电源模块来完成，以供给整个中继器。中继器就是一种放大模拟或数字信号的网络连接设备。
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。
波长转换器主要由石英光纤模块和塑料光纤模块组成，石英光纤模块的主控芯片为DM9331A，塑料光纤模块的主控芯片为DM9331A，两个模块的TXEN端与RXDV端交叉互接、RXD端与TXD端交叉互接，两个模块的FXRD端、FXTD端分别与外线连接，两个主控芯片DM9331A的OSCIN端都连接在50MHz的外接电源上。
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。
光交换机设有多路网卡的硬件地址MAC识别系统和完成封装转发多路数据包系统，网卡的硬件地址MAC识别系统具有把各MAC地址存放在内部地址表中的存放控制器，完成封装转发多路数据包系统具有通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时交换路径的控制器，具有将数据帧直接由源地址发送到达目的地址的控制器。
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。I/O接口为650nm塑料光纤(POF)光接口。
光网卡主要由总线宽度为32位的PCI接口、电压转换电路、供电电压为+3.3的光纤模块接口、EEPROM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；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21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16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控制电路和光纤模块IP2控制电路组成，电源转换电路包括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控制电路和光纤模块IP2控制电路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。
塑料光纤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为本实用新型的工作原理图；图2为波长转换器的电路原理图；图3为波长转换器的石英光纤模块的电路原理图；图4为波长转换器的塑料光纤模块的电路原理图；图5为光中继器电路原理图；图6为光交换机工作原理图；图7为光交换机的电路原理图之一；图8为光交换机的电路原理图之二；图9为光交换机的电路原理图之三；图10为光交换机的电路原理图之四；图11为光交换机的电路原理图之五；图12为光网卡总图；图13为光网卡的电路原理图之一；图14为光网卡的电路原理图之二；图15为光收发模块总原理图；图16为光发送模块工作原理图；图17为光接收模块工作原理图。
具体实施例如图1所示，本实用新型由将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，波长转换器由石英光纤模块和塑料光纤模块组成，石英光纤模块的主控芯片为DM9331A(一)，塑料光纤模块的主控芯片为DM9331A(二)，两个模块的TXEN端与RXDV端交叉互接、RXD端与TXD端交叉互接，两个模块的FXRD端、FXTD端分别与外线连接。两个主控芯片DM9331A的OSCIN端都连接在50MHz的外接电源上。
如图3所示，石英光纤模块包括主控芯片DM9331A(一)、与主控芯片DM9331A(一)连接的电压转换电路、半全双工转换电路、指示灯电路、石英光纤接口电路和50MHz晶振电路，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。
如图4所示，塑料光纤模块包括主控芯片DM9331A(二)、与主控芯片DM9331A(二)连接的光模块供电路路、光模块方向转换器、半全双工转换电路、指示灯电路、塑料光纤接口电路。
石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚17与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚26连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚19与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚28连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚20与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚29连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚21与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚37连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚24与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚24连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚25与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚25连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚26与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚17连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚28与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚19连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚29与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚20连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚37与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚21连接，石英光纤模块主控芯片DM9331A(一)的脚40与塑料光纤模块主控芯片DM9331A(二)的脚40连接。
如图5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控制电路和光纤模块IP2控制电路组成。
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控制电路和光纤模块IP2控制电路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、脚11、12、13、14分别接地，脚5分别接+5V直流电压，光纤模块IP1脚2与光纤模块IP2脚9连接，光纤模块IP1脚3与光纤模块IP2脚8连接。光纤模块IP1的脚8与光纤模块IP2的脚3连接，光纤模块IP1的脚9与光纤模块IP2的脚2连接。
光纤模块IP1的脚2和脚1之间连接电阻R1，脚3和脚1之间连接电阻R2，光纤模块IP1的脚6通过电感L1与+5V直流电压输出端连接，电感L1的两端分别还连接电容C1和电容C2，电容C1和C2的另一端分别都与脚1连接，在电容C2和电感L1之间并联电阻R2和R4，电阻R2和R4的另一端分别与脚2、脚3连接，脚7连接+5V直流电压输出端，脚7和脚8之间连接电阻R5，脚7和脚8之间还串联电阻R6和电容C3，脚7和脚9之间连接电阻R7，脚9还通过电阻R8接地，在接地端与电感L1之间还并联电容C3和电容C4。
光纤模块IP2的脚2和脚1之间连接电阻R11，脚3和脚1之间连接电阻R13，光纤模块IP2的脚6通过电感L11与+5V直流电压输出端连接，电感L11的两端分别还连接电容C11和电容C12，电容C11和C12的另一端分别都与脚1连接，在电容C12和电感L11之间并联电阻R12和R14，电阻R12和R14的另一端分别与脚2、脚3连接，脚7连接+5V直流电压输出端，脚7和脚8之间连接电阻R15，脚7和脚8之间还串联电阻R16和电容C13，脚7和脚9之间连接电阻R17，脚9还通过电阻R18接地，在接地端与电感L11之间还并联电容C13和电容C14。
电源转换电路的+5V直流电压输出端连接电源指示灯电路，电源指示灯电路由发光二极管LED和电阻R31串联组成，发光二极管LED的正极端连接在电源转换电路的+5V直流电压输出端，电阻R31的一端接地。
如图6至11所示，光交换机由供电电路、一个主控芯片KS8999、滤波电路、25MHz晶振电路、八组塑料光纤接口电路组成。
供电电路包括220V交流电压转为+5V直流电压电路、+5V直流电压转为+3.3V直流电压电路、+5V直流电压转为+2.0V直流电压电路，上述两变压电路中分别采用MIC29302稳压器。
滤波电路分别连接在+2.0V直流电压的输出端，各组塑料光纤接口电路分别由控制芯片TODX2402及辅助电路组成。
塑料光纤1接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚196，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚197，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚200，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚199。
塑料光纤2接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚206，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚207，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚204，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚203。
塑料光纤3接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚5，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚6，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚10，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚9。
塑料光纤4接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚22，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚23，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚20，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚19。
塑料光纤5接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚30，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚31，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚34，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚33。
塑料光纤6接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚47，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚48，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚44，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚43。
塑料光纤7接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚54，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚55，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚58，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚57。
塑料光纤8接口电路中控制芯片TODX2402脚1和脚11、12接地，脚2接主控芯片KS8999的脚64，控制芯片TODX2402脚3接主控芯片KS8999的脚65，控制芯片TODX2402脚8接主控芯片KS8999的脚62，控制芯片TODX2402脚9接主控芯片KS8999的脚61。
25MHz晶振电路连接在主控芯片KS8999的脚176和脚177上。
如图12至14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。
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21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16上。
25MHz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15，塑料光纤光收发模块接口有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16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17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，其特征在于主要由将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石英光纤模块和塑料光纤模块组成，石英光纤模块的主控芯片为DM9331A，塑料光纤模块的主控芯片为DM9331A，两个模块的TXEN端与RXDV端交叉互接、RXD端与TXD端交叉互接，两个模块的FXRD端、FXTD端分别与外线连接，两个主控芯片DM9331A的OSCIN端都连接在50MHz的外接电源上。
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设有多路网卡的硬件地址MAC识别系统和完成封装转发多路数据包系统，网卡的硬件地址MAC识别系统具有把各MAC地址存放在内部地址表中的存放控制器，完成封装转发多路数据包系统具有通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时交换路径的控制器，具有将数据帧直接由源地址发送到达目的地址的控制器。
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位的PCI接口、电压转换电路、供电电压为+3.3的光纤模块接口、EEPROM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；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21上，与发光二极管LED2串联的电阻R2连接在IP100A主控芯片的脚16上。
8.根据权利要求2或3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控制电路和光纤模块IP2控制电路组成，电源转换电路包括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控制电路和光纤模块IP2控制电路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，其特征在于塑料光纤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。
专利摘要全光网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，主要由将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。本实用新型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H04L12/00GK2770236SQ200520069258
公开日2006年4月5日 申请日期2005年2月24日 优先权日2005年2月24日
发明者乔桂兰, 缪德俊, 徐蓉艳 申请人:江苏华山光电有限公司