一種數據傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種數據傳輸裝置，包括：用于處理網絡通訊協議和電力通訊協議的DTU協議處理模塊、用于數據傳輸的多組ONU模塊和根據DTU協議處理模塊發送的指令來完成數據傳輸線路交換的交換模塊，ONU模塊包括相連的ONU單元和光電轉換單元；DTU協議處理模塊一側與多組ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；交換模塊一側分別與多組ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；光電轉換單元與外部OLT設備相連；DTU協議處理模塊與交換模塊相連。本實用新型通過多組ONU模塊能夠實現多路數據傳輸線路的切換，可以提高通訊的安全性和可靠性。
【專利說明】一種數據傳輸裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通訊【技術領域】，特別涉及一種數據傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]DTU (Data Transfer Unit，數據傳輸單元)一般安裝在常規的開閉所(站)、戶外小型開閉所、環網柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關設備的位置信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量等數據的采集與計算，對開關進行分合閘操作，實現對饋線開關的故障識別、隔離和對非故障區間的恢復供電。
[0003]目前使用較多的是GPRSDTU，在國內實際上對GPRS DTU具有更加明確的約定:GPRS DTU是專門用于將串口數據通過GPRS網絡進行傳送的GPRS無線設備。其有四個核心功能:內部集成TCP/IP協議棧；提供串口數據雙向轉換功能；支持自動心跳，保持永久在線；支持參數配置，永久保存。
[0004]其中，GPRS DTU工作過程描述如下:
[0005]GPRS DTU上電后，首先讀出內部FLASH中保存的工作參數(包括GPRS撥號參數，串口波特率，數據中心IP地址等等，事先已經配置好)。
[0006]GPRS DTU登陸GSM網絡，然后進行GPRS PPP撥號。撥號成功后，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處于移動內網中，而且其內網IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。
[0007]GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。由于GPRSDTU處于移動內網，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連接數據中心，而不能由數據中心主動連接GPRS DTU0這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內，以便GPRS DTU —旦上電撥號成功，就可以主動連接到數據中心。
[0008]對于DTU來說，只要建立了與數據中心的雙向通信，完成用戶串口數據與GPRS網絡數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據，DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包里，發送給數據中心。反之，當DTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時，從中取出數據內容，立即通過串口發送給用戶設備。
[0009]GPRS DTU數據傳輸速率較高，但是存在以下幾個方面的不足:1)不能長時間傳輸大量的數據；2)在一些信號不好的地方諸如地下室、大樓內部等，通信效果不能充分保證，會出現連接中斷的情況；3)GPRS的運營成本較高。
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的是公開一種數據傳輸裝置，以解決DTU通訊效果不佳的問題，可以提高通訊的穩定性和可靠性。
[0011]本實用新型的一種數據傳輸裝置，其特征在于，包括:
[0012]用于處理網絡通訊協議和電力通訊協議的DTU協議處理模塊、用于數據傳輸的多組ONU模塊和根據DTU協議處理模塊發送的指令來完成數據傳輸線路交換的交換模塊，ONU模塊包括相連的ONU單元和光電轉換單元；DTU協議處理模塊一側與多組ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；交換模塊一側分別與多組ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；光電轉換單元與外部OLT設備相連；DTU協議處理模塊與交換模塊相連。
[0013]優選的，數據傳輸裝置還包括:連接器模塊；
[0014]DTU協議處理模塊和交換模塊通過連接器模塊與客戶端相連。
[0015]優選的，數據傳輸裝置還包括:電源轉換模塊；
[0016]電源轉換模塊與客戶端相連，并將客戶端提供的電源電壓轉換為裝置內部器件所需的工作電壓。
[0017]優選的，電源轉換模塊將客戶端提供的電源電壓轉換為1.0V、2.5V和3.3V工作電壓。
[0018]優選的，DTU協議處理模塊與連接器模塊之間的通訊接口包括:GP10接口、UART接口和I2C接口。
[0019]優選的，光電轉換單元通過SC接口與外部OLT設備相連。
[0020]本實用新型提供的一種數據傳輸裝置，具有多組ONU模塊，當正在用于數據傳輸的一組ONU模塊發生故障時，DTU協議處理模塊控制交換模塊，將數據傳輸的線路切換至另一路正常的ONU模塊，從而保證通訊不中斷，可以有效避免通訊因ONU模塊故障而斷開。通過采用“手拉手”保護方式，能夠實現兩路數據傳輸線路的切換，進而保證客戶端的業務不受影響，提高系統的安全性和可靠性。該數據傳輸裝置可以改變傳統DTU通過GPRS完成通訊的通訊方式，采用光纖通訊從而避免通訊信號不好的問題，可以保證通訊效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型一種數據傳輸裝置的第一結構示意圖；
[0022]圖2是本實用新型一種數據傳輸裝置的第二結構示意圖；
[0023]圖3是本實用新型數據傳輸的物理拓撲圖；
[0024]圖4是本實用新型采用手拉手保護倒換組網方式的物理拓撲圖。
[0025]結合附圖在其上標記以下附圖標記:
[0026]I1-DTU協議處理模塊，12-第一 ONU模塊，13-第二 ONU模塊，14-交換模塊，15-電源轉換模塊，16-連接器模塊；
[0027]121-第一 ONU單元，122-第一光電轉換單元，131-第二 ONU單元，132-第二光電轉換單元。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖，對本實用新型的幾個【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本實用新型的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0029]在本實用新型實施例中，采用光纖作為通訊介質,利用EPON (Ethernet PassiveOptical Network,基于以太網的無源光網絡)完成數據傳輸。EPON是一種新型的光纖接入網技術，它采用點到多點結構、無源光纖傳輸，在以太網之上提供多種業務，光信號在OLT(Optical Line Terminal,光線路終端)和 ONU (Optical Network Unit,光網絡單兀)之間傳輸。它在物理層采用了 PON (Passive Optical Network,無源光網絡)技術,在鏈路層使用以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入，因此，它綜合了 PON技術和以太網技術的優點:低成本；高帶寬；擴展性強，靈活快速的服務重組；與現有以太網的兼容性；
方便的管理等等。
[0030]本實用新型實施例提供的一種數據傳輸裝置，包括:用于處理網絡通訊協議和電力通訊協議的DTU協議處理模塊、用于數據傳輸的多個ONU模塊和根據DTU協議處理模塊發送的指令來完成數據傳輸交換的交換模塊，其中，ONU模塊包括相連的ONU單元和光電轉換單元。如圖1所示，本實施例以兩個ONU模塊為例，該數據傳輸裝置包括:DTU協議處理模塊11、第一 ONU模塊12、第二 ONU模塊13、交換模塊14，其中，第一 ONU模塊12包括相連的第一 ONU單元121和第一光電轉換單元122，第二 ONU模塊13包括相連的第二 ONU單元131和第二光電轉換單元132。
[0031]DTU協議處理模塊11 一側與第一 ONU模塊12中的第一 ONU單元121和第二 ONU模塊13中的第二 ONU單兀131相連,另一側與客戶端相連；交換模塊14 一側分別與第一ONU模塊12中的第一 ONU單元121和第二 ONU模塊13中的第二 ONU單元131相連，另一側與客戶端相連；第一光電轉換單元122和第二光電轉換單元132與外部OLT設備相連；DTU協議處理模塊11與交換模塊14相連。
[0032]其中，光電轉換單元通過SC接口與外部OLT設備相連，SC接口插拔操作方便、介入損耗波動小且抗壓強度高。由ONU單元和光電轉換單元組成的ONU模塊與外接的OLT設備共同構成完整的EPON通訊系統。
[0033]在正常工作狀態時，只使用數據傳輸裝置中的一組ONU模塊進行數據傳輸，另一組ONU模塊處于空閑狀態。例如，當前第一 ONU模塊12用于數據傳輸，第二 ONU模塊13處于空閑狀態；在下行數據傳輸時，OLT設備以廣播消息的形式向第一 ONU模塊12發送光信號，第一光電轉換單元122通過SC接口與外部OLT設備相連，第一光電轉換單元122接收該光信號，并將光信號轉換為電信號，同時發送給第一 ONU單兀121,第一 ONU單兀121選擇性接收該電信號并通過交換模塊14和DTU協議處理模塊11將電信號發送到客戶端；在上行數據傳輸時，客戶端發送的數據通過DTU協議處理模塊11和交換模塊14發送給第一 ONU模塊12，利用第一光電轉換單元122將該數據轉換為光信號，并將該光信號發送給外部OLT設備，從而完成雙向數據傳輸過程。當第一 ONU模塊12出現故障時，數據傳輸裝置將數據傳輸線路切換到第二 ONU模塊13上，利用第二 ONU模塊13同樣可以完成上述數據傳輸過程。
[0034]DTU協議處理模塊11和交換模塊14共同完成傳輸線路切換的功能。其中，DTU協議處理模塊11包括一個ARM處理器及其附屬電路，主要用于完成網絡通信協議及電力通訊協議的處理，其中支持的網絡包括TCP client (支持2個連接)，支持的電力通信協議包括DL/T634.5101-2002、DL/T634.5104-2002、DNP3、SC1801 和 MODBUS。同時，DTU 協議處理模塊11還用于對交換模塊進行配置，當檢測到其中一組ONU模塊出現故障時，DTU協議處理模塊11向交換模塊14發送交換指令，指示交換模塊14進行數據傳輸線路交換，從而將數據傳輸線路切換至另一組ONU模塊上。DTU協議處理模塊11分配有一個動態或靜態IP，而每一組ONU模塊都具有唯一的MAC地址，DTU協議處理模塊11通過控制交換模塊14，可以控制本地IP與多組ONU模塊MAC地址之間映射關系的轉換，從而實現單IP非主從工作模式的切換。
[0035]交換模塊14包括多接口的交換芯片及其附屬電路。交換模塊14在DTU協議處理模塊11的管理下工作，根據DTU協議處理模塊11發送的指令完成不同的交換功能。交換模塊14還用于實現不同網口之間的隔離、鏡像以及保護切換的功能。
[0036]本實用新型實施例提供的一種數據傳輸裝置，具有多組ONU模塊，當正在用于數據傳輸的一組ONU模塊發生故障時,DTU協議處理模塊控制交換模塊,將數據傳輸的線路切換至另一路正常的ONU模塊，從而保證通訊不中斷，可以有效避免通訊因ONU模塊故障而斷開。通過采用“手拉手”保護方式，能夠實現兩路數據傳輸線路的切換，進而保證客戶端的業務不受影響，提高系統的安全性和可靠性。該數據傳輸裝置可以改變傳統DTU通過GPRS完成通訊的通訊方式，采用光纖通訊從而避免通訊信號不好的問題，可以保證通訊效果。
[0037]優選的，參見圖2所示，數據傳輸裝置還包括:電源轉換模塊15和連接器模塊16。其中，電源轉換模塊15與客戶端相連，并將客戶端提供的電源電壓轉換為裝置內部器件所需的工作電壓，為數據傳輸裝置內部器件供電。具體的，電源轉換模塊15將客戶端提供的電壓轉換為1.0V、2.5V和3.3V工作電壓，其中1.0V電壓供給ONU模塊的內核芯片等，2.5V電壓供給ONU模塊內置的IO接口等，3.3V電壓為光電轉換模塊等供電。利用客戶端提供的電源為數據傳輸裝置供電，不需要外置額外的電源模塊，精簡裝置結構，同時可以降低成本。
[0038]DTU協議處理模塊11和交換模塊14通過連接器模塊16與客戶端相連。具體的，連接器模塊16包括網口信號接口、GPIO信號接口以及多路UART接口和I2C信號接口。其中DTU協議處理模塊11與連接器模塊16之間的接口包括GPIO信號接口、UART接口和I2C信號接口，利用多接口可以使DTU協議處理模塊11靈活的與客戶端實現通訊。電源轉換模塊15也可以通過連接器模塊16與客戶端相連。
[0039]DTU協議處理模塊11等通過連接器模塊16與客戶端相連，可以減少DTU協議處理模塊11等接口的插拔次數，從而有效保護其接口 ；同時將接口集中于連接器模塊16上，方便與客戶端進行接線連接，可以提高接線效率。
[0040]以上詳細介紹了數據傳輸裝置的結構，下面以電力系統為例，介紹具有兩組ONU模塊的數據傳輸裝置利用EPON完成數據傳輸的過程。
[0041]具體的，數據傳輸的物理拓撲圖如圖3所示，OLT為光線路終端，OLT—般安裝在變電站內部，其中一個PON 口連接到數據傳輸裝置的一個ONU模塊；DTU客戶端一般安裝在常規的開閉所(站)、戶外小型開閉所、環網柜、小型變電站或箱式變電站中。OLT通過N個數據傳輸裝置與N個DTU客戶端完成N路數據傳輸，作為電力終端的DTU客戶端通過以太網口或RS 口與數據傳輸裝置相連。
[0042]其中，每路數據傳輸的原理相同，下面以第一路數據傳輸為例加以說明。參見圖3所示，數據傳輸裝置I具有兩組ONU模塊，每組ONU模塊分別具有唯一的MAC地址，分別為MACll和MAC12，MAC11和MAC12沒有主從的順序，兩個MAC工作時使用同一個IP地址。當MACll出現故障時，數據傳輸裝置I將數據傳輸通道切換到MAC12上，此時即使MACll恢復正常，也不會將數據傳輸通道切換到MACll上；只有在MACll恢復正常且MAC12出現故障時，才將數據傳輸通道切換到MACll上。通過采用“手拉手”保護方式，能夠實現兩路數據傳輸線路的切換，進而保證電力系統客戶端的業務不受影響，提高電力系統的安全性和可靠性。
[0043]優選的，參見圖4所示，采用雙OLT手拉手保護倒換組網方式，可以對ONU模塊和OLT的失效進行保護。
[0044]在這種組網方式下，當數據傳輸裝置的一個MAC出現故障時，可以將數據傳輸通道切換到另一個MAC上，從而保障電力終端的業務不受影響，能夠提高穩定性。同時，采用EPON技術，在光傳輸途中不需要電源，沒有電子部件，容易鋪設，可以節約長期維護成本和
管理成本。
[0045]本實用新型實施例提供的一種數據傳輸裝置，具有多組ONU模塊，當正在用于數據傳輸的一組ONU模塊發生故障時,DTU協議處理模塊控制交換模塊,將數據傳輸的線路切換至另一路正常的ONU模塊，從而保證通訊不中斷，可以有效避免通訊因ONU模塊故障而斷開。
[0046]本實用新型實施例提供的一種數據傳輸裝置，通過采用“手拉手”保護方式，能夠實現兩路數據傳輸線路的切換，進而保證客戶端的業務不受影響，提高系統的安全性和可靠性。同時，光纖通信有容量大、速率高、傳輸距離遠、抗干擾性強、絕緣性能好等優良特性，適用于變電所、高壓線路等高電壓強電磁干擾環境，并能夠增加系統的帶寬和網絡吞吐量。隨著光纖成本的不斷下降，也減少了整個系統的開通費用和維護費用。
[0047]以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種數據傳輸裝置，其特征在于，包括: 用于處理網絡通訊協議和電力通訊協議的DTU協議處理模塊、用于數據傳輸的多組ONU模塊和根據所述DTU協議處理模塊發送的指令來完成數據傳輸線路交換的交換模塊，所述ONU模塊包括相連的ONU單元和光電轉換單元； 所述DTU協議處理模塊一側與多組所述ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；所述交換模塊一側分別與多組所述ONU模塊中的ONU單元相連，另一側與客戶端相連；所述光電轉換單元與外部OLT設備相連；所述DTU協議處理模塊與所述交換模塊相連。
2.根據權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特征在于，還包括:連接器模塊； 所述DTU協議處理模塊和所述交換模塊通過所述連接器模塊與客戶端相連。
3.根據權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特征在于，還包括:電源轉換模塊； 所述電源轉換模塊與客戶端相連，并將客戶端提供的電源電壓轉換為所述裝置內部器件所需的工作電壓。
4.根據權利要求3所述的數據傳輸裝置，其特征在于，所述電源轉換模塊將客戶端提供的電源電壓轉換為1.0V、2.5V和3.3V工作電壓。
5.根據權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特征在于，所述DTU協議處理模塊與所述連接器模塊之間的通訊接口包括:GP10接口、UART接口和I2C接口。
6.根據權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特征在于，所述光電轉換單元通過SC接口與外部OLT設備相連。
【文檔編號】H04B10/032GK203659205SQ201320664632
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】陳雨新, 李明維, 汪波濤, 楊帥 申請人:國家電網公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司