[发明专利]无源光网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种无源光网络系统。

背景技术

RS232/422/485总线具有结构简单、通信速率高、组网方便等优点，是工业现场总线一种重要的通信方式。由于自动化设备大多数工作环境恶劣，容易受到各种电磁干扰的影响，电缆作为传输介质，通信可靠性不高；同时电缆传输距离有限，无法实现几十公里的长距离传输。使用光纤作为传输介质，解决了串口数据的电磁干扰和长距离传输等问题。串口光纤组网方式有串口光猫、工业以太网和EPON无源光网络三种方式。

(1)串口光猫完成串口到光纤的转换，实现RS232/422/485串行数据通过光纤的远距离透明传输。串口光猫一般是“点对点”的组网方式，或多个串口光猫合成一个设备支持“星型”组网方式，对于较为复杂的网络，采用“串联”组网方式。三种方式共同点是每根光纤都需要一对串口光猫。

(2)工业以太网和串口光猫方案组网方式完全一样，也是“点对点”、“星型”或“串联”等组网方式；与串口光猫透传串口数据不同，工业以太网对串口数据进行以太网帧的封装，以TCP/IP协议传输。这样做的优势是网络传输的不仅仅是串口数据，也可以传输其它高带宽的以太网数据。

(3)一个典型的EPON(Ethernet Passive Optical Network)系统由OLT、ONU、ODN组成。局端设备OLT放在中心机房；终端设备ONU放在用户设备端附近；ODN是光配线网，包括无源分光器和光纤，连接OLT和ONU设备，实现一点对多点的网络传输。EPON技术按照电信运营商高带宽要求设计，并在FTTC/FTTB/FTTH领域成功大规模商用，这几年在电力自动化领域应用也越来越广泛，ONU设备通过RS485接口连接电力设备，把串口数据封装成以太网帧传输到OLT设备。与电信运营商高带宽需求不同的是，电力应用对EPON技术的成本和功耗要求极高。

通过对现有技术方案研究，很容易总结出现有方案存在以下缺点：(1)对于串口光猫和工业以太网方案，每根光纤都需要一对光模块，成本和功耗较高，不适合“树型”等复杂的组网方式，“串联”组网方式增加了系统的故障点和维护成本，工业环境取电也是难题。(2)对于EPON在电力应用方案，由于EPON技术为高带宽业务需求定制的，在电力系统的应用带宽利用率极低，追求高带宽带来了成本和功耗的增加，不符合电力的业务需求。(3)EPON系统在接入Uart接口时，把Uart数据封装成以太网数据帧，对于业务数据量非常小的RS232/422/485业务，封装为以太网帧需要增加大量“帧头”、“帧尾”、“填充”等字节，网络传输效率非常低

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无源光网络系统，既可以实现串口数据通过无源光网络进行点对多点的传输，也可以满足低成本和低功耗的业务需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种无源光网络系统，其基于串口通信协议及系统透传串口协议，无源光网络系统包含：无源光网络ODN、多个终端设备ONU以及局端设备OLT。无源光网络ODN包含光纤和无源分光器；多个终端设备ONU用户侧通信接口为串口，支持Uart数据透传，且多个终端设备ONU采用低速光模块；以及局端设备OLT采用低速光模块，且局端设备OLT的网络侧接口支持Uart数据透传，局端设备OLT通过光纤向无源光网络ODN发送下行数据或接受来自用户侧多个终端设备ONU的上行数据。其中，无源分光器的输入端口通过光纤与局端设备OLT连接，且无源分光器的多个输出端口分别通过光纤与多个终端设备ONU连接，并且其中无源光网络系统中的数据以原始的帧格式进行传输而不进行封装。

优选地，上述技术方案中，多个终端设备ONU的低速光模块及局端设备OLT的低速光模块均为2M低速光模块。

优选地，上述技术方案中，发送下行数据是采用广播模式，接收上行数据是采用时分多址模式。

优选地，上述技术方案中，无源分光器最大支持1:512分光比。

优选地，上述技术方案中，发送下行数据的工作流程包含：在下行数据的工作时间窗口内，局端设备OLT利用无源分光器将下行数据推送到多个终端设备ONU，多个终端设备ONU都打开接收电路，接收下行数据并从串口转发出去；在下行数据的休眠时间窗口内，局端设备OLT不进行转发下行数据，且多个终端设备ONU都关闭接收电路。