专利名称：无源光网络的光通道自动切换系统的制作方法
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0LT)、光分配节点 (Optical Distribution Node，简称 0DN)、光网络单元(Optical Network Unit，简称 0NU) 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PONMAC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krDes接口，然后用专用的krDes切换器件进行切换，切换后的krDes 接口再接一个PHY器件，再将krDes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krDes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
[0009]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。
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。[0026]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assignTXC_0UT =(CTRL==1) ？ TXC_INTXC_B__IN;//语句 1[0033]assignRXC_0UT =(CTRL==1) ？ RXC_INl'BO;/ 语句2[0034]assignRXC_0UT =(CTRL==0) ？ RXC_INl'BO;/ 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_0UT，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_0UT，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_0UT，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_0UT，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 = MDIOCoalwaysi(posedge TXC_A_IN)beginA_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。alwaysi(posedge RXC_C_IN)beginC_IN_r <= RXD_C_IN;end// 语句 5[0045] 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_0UT = A_0UT_r；alwaysi(negedge RXC_A_0UT or negedge rst)beginif (rst == 1'bO)A_0UT_r <= 11，HO;else if (CTRL == 1'bO)A_0UT_r <= C_IN_r；elseA_0UT_r <= 11，HO;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_0UT。assign TXD_C_0UT = C_0UT_r；alwaysi(negedge TXC_C_0UT or negedge rst)beginif (rst == 1'bO)C_0UT_r <= 11，HO;else if (CTRL == 1'bO)C_0UT_r <= A_IN_r；elseC_0UT_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_0UT。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. ，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。
6[0076] 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。
权利要求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PONMAC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PONMAC 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PONMAC 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。
专利摘要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。
文档编号H04B10/12GK202004921SQ201120058710
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者陈德洲, 饶东盛 申请人:广州市芯德电子技术有限公司