船地光纤传输系统用船上光端机的制作方法

本实用新型涉及数据传输系统技术领域，尤其涉及一种船地光纤传输系统用船上光端机。

背景技术：

现有技术中船地之间的数据传输一般采用的是以太网或串口线等有线传输方式，数据之间的传输速度较慢，不能满足数据的快速传输需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种能够将船上设备发送的信号进行转换发送给地面光端机并将地面光端机上传的信号进行转换发送给船上设备的船地光纤传输系统用船上光端机。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种船地光纤传输系统用船上光端机，其特征在于：包括波长转换卡、光电转换卡以及波分复用卡，所述波长转换卡以及光电转换卡的输入端接船上需要传输数据的设备，所述波长转换卡以及光电转换卡的输出端与所述波分复用卡的输入端连接；

所述波长转换卡包括船上第一至第四光电转换模块、船上第一至第四驱动器模块以及船上第一至第四CWDM光电转换模块，船上第一光电转换模块的输入端接船上的第一路波长为nm1300的光信号，所述船上第一光电转换模块的输出端与所述船上第一驱动器模块的输入端连接，所述船上第一驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第一CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第一CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1470nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第二光电转换模块的输入端接船上的第二路波长为nm1300的光信号，所述船上第二光电转换模块的输出端与所述船上第二驱动器模块的输入端连接，所述船上第二驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第二CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第二CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1490nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第三光电转换模块的输入端接船上的第三路波长为nm1300的光信号，所述船上第三光电转换模块的输出端与所述船上第三驱动器模块的输入端连接，所述船上第三驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第三CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第三CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1510nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第四光电转换模块的输入端接船上的第四路波长为nm1300的光信号，所述船上第四光电转换模块的输出端与所述船上第四驱动器模块的输入端连接，所述船上第四驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第四CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第四CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1530nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；所述波长转换卡通过接插件J1获得5V电源，并经过第一电源芯片转换为3.3V为所述光电转换模块供电；

所述光电转换卡包括船上光端机RJ45接口、船上光端机BNC接头、接插件J1和接插件J2，所述RJ45接头与第一Ethernet开关模块双向连接，所述第一Ethernet开关模块的输出端与船上第五驱动器模块的输入端连接，所述船上第五驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第五CWDM光电转换模块的输入端连接，第二部分与第一FPGA的输入端连接，所述船上第五CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1610nm的CWDM光信号；所述BNC接头的输入端接PAL视频信号，所述BNC接头的输出端经第一视频采集芯片与第一FPGA的数据输入端连接，所述第一FPGA的控制信号输出端与所述视频采集芯片的控制端连接；RS422信号经所述接插件J2与第一电平转换模块的输入端，第一电平转换模块的输出端与所述第一FPGA的数据输入端连接，CPCI数据经所述接插件J1与第一桥接芯片连接，所述第一桥接芯片与所述FPGA双向连接，所述FPGA的输出端与船上第六CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第六CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1550nm的CWDM光信号；船上第七CWDM光电转换模块的输入端输入波长为1570nm的CWDM光信号，所述船上第七CWDM光电转换模块的输出端与所述FPGA的输入端连接；船上第八CWDM光电转换模块的输入端输入波长为1590nm的CWDM光信号，所述船上第八CWDM光电转换模块的输出端与船上第六驱动器模块的输入端连接，所述船上第六驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与所述第一Ethernet开关模块的输入端连接，第二部分与所述FPGA的输入端连接；所述光电转换卡中的各个模块所需的电压从接插件J1输出的5V电源变换得到。

进一步的技术方案在于：所述波分复用卡包括第一CWDM粗波分复用模块。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过所述船上光端机能够实现船上设备到地面光端机相应信号的转换，并能够实现地面光端机板卡上传的信号到船上设备的转换，从而使得通过单根光纤就能够与地面光端机进行数据传输，实现船地设备的双向高速数据通信，提高了船地设备之间数据传输的速度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例中船地光纤传输系统的原理框图；

图2是本实用新型实施例所述船上光端机中波长转换卡的原理框图；

图3是本实用新型实施例所述船上光端机中光电转换卡的原理框图；

图4是本实用新型实施例所述船上光端机中波分复用卡的原理框图；

图5是本实用新型实施例中地面光端机板卡的原理框图；

其中：1、第一光纤滑环2、第二光纤滑环3、光纤。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

所述船上光端机用于船地光纤传输系统中，船地光纤传输系统是一种高速数据传输系统，它可以将船上的多路电信号和多路同一波长的光信号转换为粗波分复用（CWDM）的光信号进行波分复用，并通过光纤滑环和单根光纤传输到地面；同时能将地面的电信号转换为CWDM光信号传输到船上，实现单纤双向高速数据通信。

总体功能描述：

1）将船上上4路同一波长的光信号（波长记为转换为4路CWDM光信号（波长分别记为、、和）并传输到地面，在地面恢复出4路同一波长的光信号；

2）将船上1路PAL制式视频信号、4路RS422信号和1路32bits33MHz的下行CPCI信号转换为1路CWDM光信号（波长记为）并传输到地面，在地面恢复出1路PAL制式视频信号、4路RS422信号和1路32bits33MHz的下行CPCI信号；

3）将船上上1路下行百兆以太网信号转换为1路CWDM光信号（波长记为），并在地面端恢复出下行百兆以太网信号；

4）将地面的1路上行CPCI信号转换为1路CWDM光信号（波长记为）并传输到船上，在船上上恢复出1路上行CPCI信号；

5)将地面的1路上行百兆以太网信号转换为1路CWDM光信号（波长记为）传输到船上，并在船上上恢复出上行百兆以太网信号；

6)通过采用波分复用技术，实现6路下行光信号和2路上行光信号的单纤双向数据传输；

7)在船上和地面分别加装光纤滑环，释放由于相对转动造成的扭绞力力。

总体的，如图1所示，一种船地光纤传输系统，包括船上光端机、地面光端机、第一光纤滑环1、第二光纤滑环2和光纤3。所述船上光端机包括波长转换卡、光电转换卡以及波分复用卡，所述地面光端机包括地面光端机板卡，所述光电转换卡以及光电转换卡与所述波分复用卡连接，所述波分复用卡通过所述第一光纤滑环1与所述光纤3的一端连接，所述地面光端机板卡通过所述第二光纤滑环2与所述光纤3的另一端连接。

波长转换卡：

波长转换卡将艇上的4路波长为=1300nm的光信号，转换为4路CWDM光信号（波长分别为：=1470nm，=1490nm， =1510 nm，=1530 nm ），送至波分复用卡，原理框图如图2所示。

本实用新型实施例公开了一种船地光纤传输系统用船上光端机，包括波长转换卡、光电转换卡以及波分复用卡，所述波长转换卡以及光电转换卡的输入端接船上需要传输数据的设备，所述波长转换卡以及光电转换卡的输出端与所述波分复用卡的输入端连接。

具体的，所述波长转换卡包括船上第一至第四光电转换模块、船上第一至第四驱动器模块以及船上第一至第四CWDM光电转换模块，船上第一光电转换模块的输入端接船上的第一路波长为nm1300的光信号，所述船上第一光电转换模块的输出端与所述船上第一驱动器模块的输入端连接，所述船上第一驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第一CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第一CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1470nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第二光电转换模块的输入端接船上的第二路波长为nm1300的光信号，所述船上第二光电转换模块的输出端与所述船上第二驱动器模块的输入端连接，所述船上第二驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第二CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第二CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1490nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第三光电转换模块的输入端接船上的第三路波长为nm1300的光信号，所述船上第三光电转换模块的输出端与所述船上第三驱动器模块的输入端连接，所述船上第三驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第三CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第三CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1510nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接；

船上第四光电转换模块的输入端接船上的第四路波长为nm1300的光信号，所述船上第四光电转换模块的输出端与所述船上第四驱动器模块的输入端连接，所述船上第四驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第四CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第四CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1530nm的CWDM光信号，该输出端与所述波分复用卡的输入端连接，第二部分输出的差分信号经接插件J2与光电转换卡中第一FPGA的输入端连接。

如图2所示，将4路波长为1300nm的光信号分别送给4 个普通的光电转换模块，转换为4 对差分电信号；差分电信号分别经过驱动器进行整形和增强，送给 4 个 CWDM 光电转换模块，得到 4 路不同波长的 CWDM 光信号，通过板卡上的开孔送给波分复用卡。从CPCI 接插件 J1 获取 5V电源，经过电源芯片转换为3.3V供光电转换模块使用。

光电转换卡：

光电转换卡实现如下功能：

第一，将CPCI 总线下行方向、PAL制式视频信号和 4 路 RS422 信号转换成一路波长为= 1550 nm的 CWDM 光信号；

第二，将波长为= 1570 nm 的 CWDM 光信号转换为电信号，从中恢复出上行CPCI 信号；

第三，将波长为=1590 nm的 CWDM 光信号转换为上行百兆以太网信号， 将下行百兆以太网信号转换为波长为= 1610 nm的 CWDM 光信号。

光电转换卡的原理框图如图 3 所示，具体的，所述光电转换卡包括船上光端机RJ45接口、船上光端机BNC接头、接插件J1和接插件J2，所述RJ45接头与第一Ethernet开关模块双向连接，所述第一Ethernet开关模块的输出端与船上第五驱动器模块的输入端连接，所述船上第五驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与船上第五CWDM光电转换模块的输入端连接，第二部分与第一FPGA的输入端连接，所述船上第五CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1610nm的CWDM光信号；所述BNC接头的输入端接PAL视频信号，所述BNC接头的输出端经第一视频采集芯片与第一FPGA的数据输入端连接，所述第一FPGA的控制信号输出端与所述视频采集芯片的控制端连接；RS422信号经所述接插件J2与第一电平转换模块的输入端，第一电平转换模块的输出端与所述第一FPGA的数据输入端连接，CPCI数据经所述接插件J1与第一桥接芯片连接，所述第一桥接芯片与所述FPGA双向连接，所述FPGA的输出端与船上第六CWDM光电转换模块的输入端连接，所述船上第六CWDM光电转换模块的输出端输出波长为1550nm的CWDM光信号；船上第七CWDM光电转换模块的输入端输入波长为1570nm的CWDM光信号，所述船上第七CWDM光电转换模块的输出端与所述FPGA的输入端连接；船上第八CWDM光电转换模块的输入端输入波长为1590nm的CWDM光信号，所述船上第八CWDM光电转换模块的输出端与船上第六驱动器模块的输入端连接，所述船上第六驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与所述第一Ethernet开关模块的输入端连接，第二部分与所述FPGA的输入端连接。

如图3所示，在下行方向上，PAL 制式的视频信号经过视频采集芯片采样，然后送入 FPGA，RS422信号经过电平转换模块的转换，变成单端数据送入FPGA，CPCI 数据经过桥接芯片进入 FPGA，在 FPGA中将这些数据进行打包，转换成差分电信号送给 CWDM 光电模块，得到下行的 CWDM 光信号。以太网下行方向数据经过以太网交换机芯片，转换为差分电信号，然后经过CWDM 光电转换模块，转换为。

在上行方向上，光信号经过 CWDM 光电转换模块转换为差分电信号送给FPGA，经过 PCI 桥接芯片转换为上行 CPCI 信号。光信号经过 CWDM 光电转换模块得到差分电信号，再经过以太网交换机芯片转换成百兆以太网的上行信号。

4 路光信号通过板卡的开孔和波分复用卡上的粗波分复用器相连。各芯片及光电转换模块所需电压从CPCI 的 J1 接插件的5V变换得到。

波分复用卡：

波分复用卡用于 8 路不同波长的 CWDM 光信号的波分复用和解波分复用。波分复用卡的框图如图4 所示，包括第一CWDM粗波分复用模块。8路不同波长的光信号经过粗波分复用器之后可以通过单根光纤进行传输。

通过所述船上光端机能够实现船上设备到地面光端机相应信号的转换，并能够实现地面光端机板卡上传的信号到船上设备的转换，从而使得通过单根光纤就能够与地面光端机进行数据传输，实现船地设备的双向高速数据通信，提高了船地设备之间数据传输的速度。

地面光端机

地面光端机由一块 6U CPCI 板卡构成，主要用于从单根光纤的光信号中恢复出 8路 CWDM 光信号，并根据需求转换为所需的信号形式。原理框图如图 5 所示。

具体的，所述地面光端机板卡包括第二CWDM粗波分复用模块，所述第二CWDM粗波分复用模块与所述波分复用卡上的第一CWDM粗波分复用模块通过光纤连接；

所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端与地面第一CWDM光电转换模块的输入端连接，所述第一CWDM光电转换模块的输出端与地面第一驱动器模块的输入端连接，所述地面第一驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与地面第一光电转换模块的输入端连接，第二部分与第二FPGA的输入端连接，所述第一驱动器模块的输出端与地面第一光电转换模块的输入端连接，所述地面第一光电转换模块的输出端输出波长为1300nm的光信号；

所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端与地面第二CWDM光电转换模块的输入端连接，所述第二CWDM光电转换模块的输出端与地面第二驱动器模块的输入端连接，所述地面第二驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与地面第二光电转换模块的输入端连接，第二部分与第二FPGA的输入端连接，所述第二驱动器模块的输出端与地面第二光电转换模块的输入端连接，所述地面第二光电转换模块的输出端输出波长为1300nm的光信号；

所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端与地面第三CWDM光电转换模块的输入端连接，所述第三CWDM光电转换模块的输出端与地面第三驱动器模块的输入端连接，所述地面第三驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与地面第三光电转换模块的输入端连接，第二部分与第二FPGA的输入端连接，所述第三驱动器模块的输出端与地面第三光电转换模块的输入端连接，所述地面第三光电转换模块的输出端输出波长为1300nm的光信号；

所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端与地面第四CWDM光电转换模块的输入端连接，所述第四CWDM光电转换模块的输出端与地面第四驱动器模块的输入端连接，所述地面第四驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与地面第四光电转换模块的输入端连接，第二部分与第二FPGA的输入端连接，所述第四驱动器模块的输出端与地面第四光电转换模块的输入端连接，所述地面第四光电转换模块的输出端输出波长为1300nm的光信号；

所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端经地面第五CWDM光电转换模块与第二FPGA的输入端连接，所述第二FPGA的输出端经第一协议转换芯片与RS422接口J5连接，PCI接口与第二桥接芯片双向连接，所述第二桥接芯片与所述第二FPGA双向连接，第二FPGA的输出端与地面第六CWDM光电转换模块的输入端连接，所述第六CWDM光电转换模块的输出端与所述第二CWDM粗波分复用模块的输入端连接；

地面光端机RJ45接头与第二Ethernet开关模块双向连接，所述第二Ethernet开关模块的输出端与地面第五驱动器模块的输入端连接，所述地面第五驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与地面第七CWDM光电转换模块的输入端连接，第二部分与第二FPGA的输入端连接，所述船上第七CWDM光电转换模块的输出端与所述第二CWDM粗波分复用模块的输入端连接，所述第二CWDM粗波分复用模块的一路输出端与地面第八CWDM光电转换模块的输出端连接，所述第八CWDM光电转换模块的输出端与地面第六驱动器模块的输入端连接，所述第六驱动器模块的输出端分为两部分，第一部分与第二Ethernet开关模块的输入端连接，第二部分与所述第二FPGA的输入端连接；所述第二FPGA的数据输出端以及控制输出端与第二视频芯片的输入端连接，所述第二视频芯片的输出端与地面光端机BNC接头连接；第二电源芯片用于为所述地面光端机中需要的模块提供电源。

如图5所示，在下行方向上，从 CWDM 中分出六路光信号、、、、和，其中、、和、分别进行光电-电光转换，变成4 路单一波长的光信号；从中恢复出CPCI下行信号、RS422信号和 PAL制式视频信号，从中恢复出百兆以太网的下行信号。

在上行方向上，将上行百兆以太网信号转换为 CWDM 光信号，并送给粗波分复用器。将 CPCI 总线上行信号通过 PCI 桥接芯片，送给 FPGA，将数据打包后转换为差分电信号送给CWDM 光电转换模块，转换为光信号，并送给粗波分复用器。