一种基于二次抽样的无源光网络数据采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无源光网络的数据采集方法。
【背景技术】
[0002]无源光网络(Passive Optical Network, PON)系统是在90年代初期出现的一种新型的光纤接入网技术，是一种典型的点到多点传输，局端设备(optical line terminal,OLT)与多个用户端设备(Optical Network Unit, ONU)之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网(Optical Distribut1n Network，0DN)连接的网络，具有与现有以太网相兼容、高带宽、低成本、应用灵活便捷等优点。
[0003]现有的信息采集通信系统的工作主要依赖于系统中多点数据信息和统一精确的时间基准信息，特别是对系统中大量的同步数据采集传输更要求同步、实时、可靠。但是传统的同步数据采集(如，智能配网系统的区域保护)通信技术或多或少存在一些问题，特别是当多个主机都需要对同步数据进行抽样时，就要求主机之间保持时间同步的关系，传统的时间同步技术如以GPS/北斗为基准时间的IRIG-B码对时、秒脉冲1PPS对时或基于以太网络的IEEE-1588对时，这些方法虽然能完成时间的同步，但存在对时精度低、可靠性差、管理维护困难、组网成本高等问题。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供了一种基于二次抽样的无源光网络数据采集方法，其与传统的用于计算机局域网的以太网技术不同，本发明仅采用了以太网的帧结构和接口，两者的网络结构和工作原理都完全不同，本发明提供的数据采集方法在多点同步数据采集传输的应用中能充分发挥无源光网络点到多点的传输优势，进行可靠、精确的数据同步采集和传输。
[0005]本发明提供的技术方案如下:
[0006]—种基于二次抽样的无源光网络数据采集方法，包括以下步骤:
[0007]SI 0LT根据第一本地时钟计数器周期性的产生同步时间信息；
[0008]S2所述0LT对0NU进行测距得到环路时延，且根据得到所述环路时延对所述同步时间信息进行处理得到时间信息，并将所述环路时延和所述时间信息一起发送至所述0NU ；
[0009]S3所述0NU根据接收到的所述时间信息输出同步抽样脉冲；
[0010]S4所述0NU在所述同步抽样脉冲的上升沿锁存第二本地时钟计数器的值；同时所述0NU通过缓存得到所述同步抽样脉冲之前的N个周期的采样值；
[0011 ] S5所述0NU将得到的所述第二本地时钟计数器的值和N个所述采样值发送至插值模块进行插值运算得到同步抽样插值结果，并将所述插值结果在所述同步抽样脉冲的下降沿输出；
[0012]S6所述0NU将所述插值结果发送至0NU本地处理器进行处理或将所述插值结果发送至PON主机中进行处理，实现所述无源光网络的数据同步采集和传输。
[0013]所述0NU根据接收到的所述时间信息输出的同步抽样脉冲，即为二次抽样脉冲。
[0014]优选地，在步骤S2中，根据得到所述环路时延对所述同步时间信息进行处理得到时间信息，并将所述环路时延和所述时间信息一起发送至所述0NU，具体包括:
[0015]所述0LT将所述同步时间信息减去所述环路时延的一半得到时间信息，并将所述环路时延和所述时间信息一起发送至所述0NU。
[0016]优选地，在步骤S3中，所述0NU根据接收到的所述时间信息输出同步抽样脉冲具体包括:
[0017]所述0NU根据接收到的所述时间信息采用延时补偿技术输出相应的同步抽样脉冲。
[0018]优选地，在步骤S5中，所述插值模块中进行的插值运算为平均值法或拉格朗日插值法或阿基玛插值法或牛顿插值法或线性插值法。
[0019]优选地，在步骤S6中，所述0NU将所述插值结果发送至0NU本地处理器进行处理或将所述插值结果生成数据包通过以太网帧和接口发送至Ρ0Ν主机中进行处理，实现所述无源光网络的数据同步采集和传输。
[0020]通过本发明提供的基于二次抽样的无源光网络数据采集方法，能够带来以下至少一种有益效果:
[0021]1.在本发明中，以无源光网络Ρ0Ν作为通讯媒介，实现区域内0NU与Ρ0Ν主机之间的物理连接，使整个系统中具有统一精确的时间，并采用同步数据插值运算，不需要在多个无源光网络之间建立时间同步关系，各无源光网络可采用独立的抽样频率，获得稳定、可靠的同步采集数据，实现全网同步数据的抽样(采集)和数据包的传输。相比较以往的时间同步系统以GPS/北斗为基准时间的IRIG-B码对时、秒脉冲1PPS对时或基于以太网络的IEEE-1588对时，具有时间传递精度高，同步数据采集误差小(误差为ns级)的优点；尤其满足电力系统需要实现主备(冗余)同步采样通信网络的应用需求；
[0022]2.在本发明中，依托PON网络的高带宽，可实现系统中大量同步采样数据的实时传输，满足不断增长的带宽需求；同时，无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，降低数据交互的故障率，满足同步采样数据稳定可靠传输要求；再有，光纤/光缆低成本以及具有拓扑结构的无源光网络，具有维护简单，容易扩展，易于升级的特点，且无源光网络在传输中无需电源和机房，没有其他电子部件，光纤容易铺设，可很大程度上节省运营成本和管理成本。
【附图说明】
[0023]下面将以明确易懂的方式，结合【附图说明】优选实施方式，对本发明中基于二次抽样的无源光网络数据采集方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0024]图1是本发明中基于二次抽样的无源光网络数据采集方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]由于一般来说0NU端进行AD (Analog to Digital)转化的时钟是ONU各自的本地时钟，因此各个0NU端通过AD转化得到的采样数据是在不同时刻得到的，是不同步的，因此，在本发明中，为了使ONU端得到统一时刻的采样数据，我们通过OLT统一向各个ONU端下发时间信息，ONU端使用该统一的时间信息得到二次抽样时刻，这样ONU端得到该二次抽样时刻都是以OLT发送的时间信息为依据的，实现了各个ONU端的同步。具体来说，如图1所示为本发明中基于二次抽样的无源光网络数据采集方法流程示意图，包括以下步骤:
[0026]SI OLT根据第一本地时钟计数器周期性的产生同步时间信息。具体来说，这里OLT使用第一本地时钟计数器产生同步时间信息再进行处理得到统一下发的时间信息，在本发明中，0NU只有依据0LT统一下发的时间同步信息得到二次抽样时刻以实现同步数据的采集。当然，在这里，我们对0LT端的第一本地时钟计数器的实现方式不做具体限定，如，可以使用集成电路来实现，也可以使用单片机等处理器芯片来实现，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
[0027]S2 0LT通过对0NU进行测距得到环路时延，且根据得到环路时延对同步时间信息进行处理得到时间信息，并将环路时延和时间信息一起发送至0NU。具体来说，由于该时间信息从0LT中传输到0NU中时需要一定的时间，因此，0LT在对0NU进行了测距得到环路时延之后，0LT将同步时间信息减去环路时延的一半得到时间信息，随即将时间信息发送至0NU，这样就能保证各个0NU中接收到的时间信息是统一的，以作为各个0NU得到二次抽样时刻的时间基准。
[0028]S3 0NU接收到0LT发送的时间信息之后，随即根据接收到的时间信息输出同步抽样脉冲。具体来说，在这里，由于0NU在接收时间信息过程中需要一定的处理时间才能得到0LT下发的时间信息，因此，在本发明中，我们在0NU端中采用了延时补偿技术以保证各个0NU端在统一时刻输出同步抽样脉冲，即得到相同的二次抽样时刻。
[0029]以下对我们这里提及的延时补偿技术进行详细的描述:首先我们将环路时延分为下行路径时