专利名称：以太网光纤收发器及用于该收发器的数据收发方法
技术领域：
本发明涉及一种以太网光纤收发器以及用于该以太网光纤收发器的数据收发方法。
图1是一个简单的用户端到用户端通过两个以太网光纤收发器处理传输信号的示意图，计算机用户10发送的数据帧首先以电信号的形式在双绞线介质中传输到第一个以太网光纤收发器11，然后经过以太网光纤收发器11处理后，转换为光信号的形式在光纤介质上传输，第二个以太网光纤收发器12接收光信号后再做相反的处理转换为电信号的形式经双绞线介质传输到对端的计算机用户13，这样，对于短距离的靠近用户侧的信号传输采用双绞线传输介质用电信号的形式传输，中间的长距离网采用光纤传输介质用光信号的形式进行传输。
现有的以太网光纤收发器的功能模块组成参照图2，主要由光口装置22，电口装置23、交换装置21和监控装置20、光电模块24、隔离变压器25组成。
其中电口装置23中主要包含有编解码器和串并转换器，与交换装置21、隔离变压器25相互连接，一方面采用串行接口通过隔离变压器25驱动双绞线线路，来进行数据帧电信号的传输，另一方面采用并行接口与交换装置21连接，对通过隔离变压器25接收的数据帧电信号进行串并转换并解码后发送给交换装置21；并同时将从交换装置21发来的电信号数据帧进行编码、并串转换后通过隔离变压器25发送到双绞线线路上；光口装置22中也包括编解码器和串并转换器，与交换装置21、光电模块24相互连接，一方面采用串行接口和光电模块24相连，以通过光电模块24驱动光纤线路进行数据帧光信号的传输，另一方面采用并行接口与交换装置21连接，主要用于把从交换装置21发来的电信号数据帧进行编码、并串转换后通过光电模块24变换为光信号数据帧发送到光纤线路上；同时通过光电模块24把接收的光信号数据帧变换为电信号数据帧后再对其进行串并转换并解码后发送给交换装置21，其中光电模块24主要用于光信号数据帧和电信号数据帧的相互转换；交换装置21主要与光口装置22、电口装置23相互连接，该装置实质上是一个双端口的二层以太网交换控制器，当具有存储转发功能时，主要完成两侧连接网络的数据帧的存储转发、流量控制、数据帧过滤和网络流量隔离等功能，其内部具有数据缓冲存储器，可以消除如一侧是10M速率，而另一侧是100M速率造成数据帧传输速率不匹配而引起数据帧拥塞的问题，也可对连接两侧速率相同的数据帧进行上述处理，从而实现以太网光纤收发器两侧网络速率自适应；当只具有直接转发功能时，只对两侧连接网络速率相同的数据帧进行直接转发处理；监控装置20与光口装置22、电口装置23之间相互连接，主要监测光口装置22、电口装置23的工作状态，并对工作状态信息进行采集整理生成管理数据存储在自身的存储器中，控制光口装置22、电口装置23的使能/禁止以及工作方式配置等操作，它通常用单片机编程来实现。
上述以太网光纤收发器能够实现将从双绞线线路接收的电信号转换为相应的光信号通过光纤线路传输，以及将从光纤线路上接收的光信号转换成相应的电信号通过双绞线线路传输，实现数据帧的远距离传输，以扩展以太网的覆盖范围。
现有的以太网光纤收发器只能进行用户数据的转发，这样，以太网光纤收发器就无法获知对端以太网光纤收发器的运行状态，从而不便于设备的使用维护。由于运维费用很高，限制了以太网光纤收发器在宽带运营网环境中的大量应用。
本发明的另一目的在于，提供一种用于以太网光纤收发器的数据收发方法。
为实现上述目的，本发明提出一种以太网光纤收发器，用于承接光线路和电线路的以太网数据帧传输，包括与所述电线路相连的隔离变压器，用于驱动电线路；与所述隔离变压器相连的电口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置相连的交换装置，用于对数据帧进行存储转发处理；与所述光线路相连的光电模块，用于驱动光线路并对数据帧进行光/电信号转换；与所述光电模块相连的光口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置和光口装置相连的监控装置，用于监测电口装置和光口装置的工作状态，控制电口装置和光口装置的工作方式，并将监控结果生成管理数据；与所述光口装置、交换装置和监控装置相连的管理数据处理装置，用于保存监控装置写入的管理数据，并将管理数据插替到从交换装置发来的数据帧中，以及将该数据帧分别通过所述光口装置、光电模块发送到光线路；同时用于对从光口装置接收的数据帧中分离出管理数据，并恢复数据帧的完整性，以及保存分离出的管理数据，并通知监控装置来读取管理数据。
还提出一种以太网光纤收发器，用于承接光线路和电线路的以太网数据帧传输，包括与所述电线路相连的隔离变压器，用于驱动电线路；与所述隔离变压器相连的电口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置相连的交换装置，用于对数据帧进行直接转发处理；与所述光线路相连的光电模块，用于驱动光线路并对数据帧进行光/电信号转换；与所述光电模块相连的光口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置和光口装置相连的监控装置，用于监测电口装置和光口装置的工作状态，控制电口装置和光口装置的工作方式，并将监控结果生成管理数据；其特征在于，所述以太网光纤收发器还包括与所述光口装置、交换装置和监控装置相连的管理数据处理装置，用于保存监控装置写入的管理数据，并将管理数据插替到从交换装置发来的数据帧中，以及将该数据帧分别通过所述光口装置、光电模块发送到光线路；同时用于对从光口装置接收来的数据帧中分离出管理数据，并恢复数据帧的完整性，以及保存分离出的管理数据，并通知监控装置来读取管理数据。
为实现上述目的，本发明还提出一种用于以太网光纤收发器的数据发送方法，包括步骤从电线路接收数据帧；对数据帧进行串并转换，解码并存储转发或直接转发；将管理数据插替到数据帧前导码的中间字节部分；对数据帧进行编码，并串转换处理；对数据帧进行电/光信号转换发送到光线路。
为实现上述目的，本发明还提出一种用于以太网光纤收发器的数据发送方法，包括步骤从光线路接收数据帧进行光/电信号转换；对数据帧进行串并转换，解码处理；从数据帧相应的前导码部分分离出管理数据；恢复数据帧被插替字节的前导码；对数据帧进行存储转发或直接转发，编码和并串转换后发送到电线路。
采用本发明的有益效果可以使用标准数据帧同时传输管理数据和用户数据，不会占用用户业务数据带宽，同时可以根据接收到的管理数据使设备之间能够相互监控到彼此的运行状况，降低了网络维护的成本。依据上述传输管理数据的方法而制造的以太网光纤收发器可以实现本端和对端之间形成虚拟管理数据通道，使两个以太网光纤收发器之间能够相互监控对方的工作状态，使一端的以太网光纤收发器出现故障时能够及时通知另一端的以太网光纤收发器，以便快速查找到故障路段及时修复，增加网络系统运行的可靠性，同时不会增加网络系统的运行负荷和维护成本。
图3是城域网采用以太网光纤收发器的组网拓扑图；图4是能收发管理数据的以太网光纤收发器的内部功能模块组成框图；图5是管理数据处理装置的内部功能模块组成框图；图6是符合IEEE802.3协议的物理层标准数据帧格式；图7是数据帧插替管理数据后的帧格式；图8是使用本发明的以太网光纤收发器发送管理数据的过程流程图；图9是使用本发明的以太网光纤收发器接收管理数据的过程流程图；图10是没有数据帧可插替管理数据时管理数据的传输流程图。
在采用以太网方式的城域网建设中，交换网络侧和接入网络侧需要各配置一台以太网光纤收发器，其城域网采用以太网光纤收发器后组建的网络拓扑图参见图3，城域网由交换网络1和接入网络2两大部分组成，交换网络1中包含用于交换数据帧的交换机5和路由数据帧到相应目的服务器的路由器4，经路由器4路由后的数据帧发到IP骨干网3上，即在Internet上传送数据帧到目标服务器。经交换机5交换后的数据帧要发往远端的接入网络2的用户时，要先将数据帧发送到和交换网络1中交换机5相连的以太网光纤收发器6，以太网光纤收发器6的电口装置接收数据帧，经转换处理后，从以太网光纤收发器6的光口装置中输出后经光电模块作用将用电信号表示的数据帧转化为用光信号表示的数据帧发送到光线路，光线路的传输介质是光纤，由于光纤具有容量大，传输速度快等优点，所以广泛应用于长距离的传输。由于交换网络1和接入网络2之间一般距离比较远，所以选用光纤做传输介质。远端的接入网络2中包括以太网光纤收发器7，接入交换机8和各个计算机用户9，首先以太网光纤收发器7从光纤线路接收以光信号表示的数据帧，经光电模块转换为用电信号表示的数据帧，以太网光纤收发器7对转换后的数据帧做进一步的处理后，从电口装置发送到接入交换机8中，然后接入交换机8再进一步把数据帧发送到相应的计算机用户9中。
从上述的城域网拓扑图中发现，由于在交换网络侧和接入网络侧各采用一个以太网光纤收发器，把整条路径的传输信号经过电到光、光到电的两次信号转换后，使中间的信号传输可以采用光纤介质进行光信号的传输，使信号的传输速度增加，容量增大，建网成本降低。最重要的是使以太网的覆盖范围增大，将以太网传输极限由100米扩展120公里，使网络组网模式更加灵活方便，适于目前城域网、宽带接入，智能建筑，大型数据网络，多媒体传输，校园网络，实时监控，抗恶劣等环境的建设。
为了使所述的交换网络侧和接入网络侧的以太网光纤收发器之间能够相互传送自身的管理数据，对目前以太网光纤收发器进行改进的内部模块组成参见图4，主要由监控装置50、管理数据处理装置51、交换装置52、电口装置53、光口装置54、光电模块55和隔离变压器56组成其中光口装置54中主要包括串/并转换器和编解码器，主要用于对从光线路接收的数据帧先经串/并转换器做串并转化，再经编解码器解码后，交付给管理数据处理装置51；同时对从管理数据处理装置51接收的数据帧先经编解码器编码，再经串/并转换器做并串转化后再通过光电模块发到光线路上；光电模块55与所述光口装置54相连，用于对光线路和光口装置54之间的数据帧进行光/电信号的相互转换，即把从光线路接收的数据帧光信号转换为数据帧电信号发给光口装置54，同时把从光口装置54送来的数据帧电信号转换为数据帧光信号发到光线路；
电口装置53中也主要包括串/并转换器和编解码器，主要用于对从电线路接收的数据帧先经串/并转换器做串并转化，再经编解码器解码后，交付给交换装置52；同时对从交换装置52接收的数据帧先经编解码器编码，再经串/并转换器做并串转化后再通过隔离变压器56发到电线路上，隔离变压器56具有稳压的作用，能够对电口装置52起到保护作用，不会因电线路的电压过大而毁坏电口装置52，同时能够驱动电线路；交换装置51与所述电口装置53相连进行数据帧交互，并对数据帧进行存储转发、流量控制和直接转发处理，交换装置51是一个双端口的二层以太网交换控制器，当具有存储转发功能时，主要完成数据帧的存储转发、流量控制、数据帧过滤和网络流量隔离等功能，其内部含有数据缓冲存储器，可以消除光线路和电线路数据传输速率不同而造成的数据传输速率不匹配问题，同样也可对两侧连接网络速率相同的数据帧进行存储转发处理；当交换装置51只具有直接转发功能时，只能对两侧连接网络速率相同的数据帧进行直接转发处理；监控装置50与所述光口装置54和电口装置53相连，主要用于监测、控制和交换管理数据等功能，监测功能主要是完成光口装置54和电口装置53的工作状态信息以及工作环境、温度信息等参数的监测和采集，并把采集的信息生成管理数据保存在自身含有的存储器中；控制功能主要完成光口装置54和电口装置53的使能/禁止以及工作方式配置等，交换管理数据功能指完成把管理数据写入到管理数据处理装置51中，并从管理数据处理装置51中读出管理数据；管理数据处理装置51用于把从监控装置50中接收的管理数据插替到从交换装置52接收的数据帧中，并把插替后的数据帧发送到光口装置54中；同时用于把从光口装置54接收的数据帧进行分离管理数据、并恢复分离管理数据后的数据帧为完整帧格式的处理，并把分离出的管理数据保存、通知监控装置50来读取，同时把恢复的完整数据帧发送到交换装置52中。
参照图5，管理数据处理装置51中进一步包括先入先出FIFO(First in/First out)存储器40，宽带控制器41，插替处理器42、流量统计处理器43，分离处理器44和单片机接口45，单片机接口45中进一步包括第一寄存器46和第二寄存器47其中先入先出FIFO(First in/First out)存储器40主要用于消除接收和发送两端时钟相位和频率的差异，在电口装置到光口装置的方向上，接收到数据帧经过FIFO处理后能够按照光口装置的时钟发送，而在光口装置到电口装置的方向上，接收到数据帧经过FIFO处理后能够按照电口装置的时钟发送；宽带控制器41主要控制数据帧的输入速率，在管理数据处理装置51中上下行数据链路上(下行数据链路指由电线路到光线路的方向，上行数据链路指由光线路到电线路的方向)各有一个宽带控制器41，能够同时控制上下行数据链路的数据帧传输速率；插替处理器42主要用于从单片机接口45的第一寄存器46中读取管理数据，并把管理数据插替到每个数据帧的前导码的相应字节位置中，它具有替换数据帧的某些字节数据为其他数据的作用；流量统计处理器43用于对通过该装置的数据帧的字节进行计数，并将计数的字节数发送到单片机接口45，在管理数据处理装置51中上下行数据链路上(下行数据链路指由电线路到光线路的方向，上行数据链路指由光线路到电线路的方向)各有一个流量统计处理器43，能够同时计数上下行数据链路的数据帧的流量；分离处理器44用于检测每个接收的数据帧是否插替有管理数据，如果此数据帧没有插替管理数据，则该数据帧正常通过，如果此数据帧插替了管理数据，就将管理数据分离出来，并将分离后的字节位置恢复为原码字，同时把分离出的管理数据寄存到单片机接口45的第二寄存器47中；
单片机接口45用来提供一个管理接口，其中包含的第一寄存器46用于存储监控装置写入的管理数据，用于后续插替管理数据的操作；同时当分离处理器44分离后的管理数据存储在第二寄存器47中时，单片机接口45发送触发信号给监控装置，监控装置响应发来的触发信号后，就到第二寄存器47中读取分离出的管理数据。
在城域网、宽带接入网和智能网络等数据网络中传输的一般都是符合IEEE802.3标准的以太网数据帧，该数据帧在物理层的标准帧格式参见图6，主要由用于数据帧同步作用的7字节的前导码、标识真正数据开始的1字节的分隔位、标识数据帧要到达的目的地址的6字节的目的地址、标识数据帧发送源头的6字节的源地址、标明数据帧是什么类型数据的2字节的类型字段、数据段和4字节的效验位组成，其中数据段的长度是不固定的，取值范围通常为46-1500字节，但其上限值1500字节不是固定不变的，可以被超过。7字节的前导码和1字节的分隔位主要用于数据链路层的介质访问控制MAC子层的数据帧的同步，分别用二进制数101010101010......和10101011来填充。1字节的分隔位用于标识下面跟着的是真正的数据，而不再是同步信息，当识别到这个分隔位时，数据链路层的介质访问控制MAC子层可以意识到下面接收的数据为真正有用的用户数据，据此它可以分离出真正的数据进行进一步的处理。由数据链路层的介质访问控制MAC子层处理的数据帧是从目的地址位开始的真正数据帧。而在物理层数据帧的同步只关心7字节前导码的第一字节，对于7字节前导码的剩余字节将不关心。也就是说，在物理层数据帧7字节前导码中除第一字节外其余字节可以是任何数据，不非得是二进制数101010101010......。
基于上述的原理，可以在物理层把以太网数据帧的前导码字节的相关部分替换为其他有用的数据，封装成新的数据帧，替换的原则是前导码第1字节不能占用，因为该第1字节仍需保留前导码，用于数据帧的物理层同步作用。基于这个宗旨，本发明的以太网光纤收发器可以把自身生成的管理数据插替到每个数据帧前导码的第2字节至第7字节的相关位置中，使管理数据和用户数据通过相同的数据帧一并进行传输，以致不占用用户数据传输带宽。
其中管理数据分插到数据帧中，以及从封装了管理数据的数据帧中分离管理数据的过程如下在发送端把数据帧前导码中第2字节至第7字节位置的任意连续字节的数据插替为管理数据进行发送，因为每个数据帧的前7字节的前导码位置中都可以用二进制101010101010......来填充，那么可以把第2字节至第7字节前导码位置的任意连续字节的二进制101010101010......插替为管理数据的二进制，然后将插替了管理数据的整个数据帧发送；接收端接收到相应封装了管理数据的数据帧后，从数据帧前导码相应的连续字节中分离出在发送端被插替的管理数据，同时恢复被插替字节位置的前导码，即把管理数据分离出后，再把插替管理数据的前导码字节部分恢复为用二进制101010101010......来填充，再次恢复成插替管理数据前数据帧的标准格式。
插替管理数据后的数据帧的格式如图7所示，数据帧的7字节前导码由原来的全前导码变换为前导码和管理数据的组合，7字节前导码中的首字节必须传送前导码，用于整个数据帧的同步作用，从第2字节开始到第7字节部分可以替换为管理数据。如可以用第1前导字节传送前导码，第2字节至第7字节传送管理数据；也可以用第1、2字节传送前导码，第3字节至第6字节传送管理数据，第7字节依然传送前导码；这样的组合方式有多种，只要保证管理数据占用连续的前导码字节的中间字节部分即可，可以根据实际要求来确定管理数据占用前导码字节位置的最佳方式。
为了保障以太网光纤收发器运行的性能，保证数据帧能够准确无误的传输，下面采取将管理数据插替到每个数据帧前导码的第3字节到第6字节为例进行说明以太网光纤收发器发送和接收管理数据的过程。预先在以太网光纤收发器内部设置这个插替属性，即使插替处理器和分离处理器在每个数据帧的第3字节开始插替/分离管理数据，在第6字节结束插替/分离管理数据，同时在这里只针对以太网光纤收发器两端连接的网络速率不同的情况进行说明，也就是以太网光纤收发器中的交换装置对收发的数据帧要进行速率适配后再存储转发。
发送管理数据的流程参见图8，步骤60中，从电线路接收的数据帧传输到电口装置，电口装置中的串/并转换器先对每个数据帧进行串并转换，再经解码器进行解码处理后，发送到交换装置中；步骤61中交换装置中的数据缓冲存储器对数据帧进行存储转发、流量控制后发送到管理数据处理装置中；同时步骤62中监控装置随时监控着光口装置和电口装置的工作状态，把以太网光纤收发器目前工作的电压状态、链路状态、工作方式等管理信息生成管理数据保存在自身的存储器中；步骤63中监控装置把随时生成的管理数据写入到管理数据处理装置的第一寄存器中，因为监控装置和第一寄存器所在的单片机接口都是由单片机编程控制的，所以监控装置和第一寄存器、第二寄存器之间的管理数据的交互都是通过监控装置对第一寄存器、第二寄存器存储数据的读写完成的；步骤64中，管理数据处理装置对每个数据帧进行速率控制、流量统计的同时，插替处理器不断从第一寄存器中读取管理数据插替到每个数据帧前导码的第3字节到第6字节的位置中，如每个数据帧前导码的第3字节到第6字节的位置上原为前导码1010101010......，经过插替处理器处理后，把第3字节到第6字节的位置上原为前导码1010101010......替换为管理数据的二进制码字，然后将插替了管理数据的数据帧经过FIFO处理成能按照光口装置的时钟发送的数据帧发送到光口装置中；步骤65光口装置对每个数据帧先用编码器进行编码处理，再经串/并转换器做并串转换后，发送到光电模块中；步骤66光电模块把从光口装置接收的电信号数据帧变换为光信号数据帧，发送到光线路上，即用光纤作为传输介质把管理数据和用户数据一起封装的数据帧用光信号形式传输到对端的以太网光纤收发器上。
对端的以太网光纤收发器接收到每个数据帧后其处理的流程图参见图9，步骤70中，光电模块首先对从光线路上接收的每个光信号数据帧转换为电信号数据帧发送到光口装置；步骤71中光口装置对每个数据帧先经串/并转换器进行串并转换后，再经解码器解码处理后，发送到管理数据处理装置；步骤72中管理数据处理装置对每个数据帧用带宽控制器进行速率控制、用流量统计处理器进行数据帧流量统计的同时，分离处理器还要判断每个数据帧中是否插替有管理数据，如果数据帧前导码字节中未插替管理数据，则插替处理器不对该数据帧进行分离处理，如果判断出数据帧的前导码字节中插替有管理数据，则插替处理器对该数据帧进行分离管理数据的操作，从该数据帧前导码的第3字节至第6字节中分离提取除被插替的管理数据，然后在第3字节至第6字节的位置上重新填充数据帧的前导码，使之成为标准的数据帧格式，如把管理数据分离出后，在前导码的第3字节至第6字节中填补10101010......，使数据帧同未插替管理数据前的标准格式，然后分离处理器把分离出的管理数据保存在单片机接口的第二寄存器中，单片机接口同时向监控装置发送一个触发信号，告知监控装置来读取保存的管理数据，并把恢复的标准格式的数据帧经过FIFO处理后发送到交换装置中；步骤73中监控装置收到单片机接口发来的触发信号后响应该触发信号，到单片机接口中的第二寄存器中读取分离出的管理数据并保存在自身的存储器中；同时步骤74交换装置接收到数据帧后经过数据缓冲存储器的速率适配和存储转发后以合适的速率发送到电口装置；步骤75中电口装置对数据帧先经编码器进行编码，再经串/并转换器进行并串转换作用后通过隔离变压器发送到电线路上，进而通过双绞线传输介质以电信号传输形式将数据帧传输到交换机端或计算机端上。
通过上述的管理数据的发送和接收处理过程，可以使在同一传输线路上的两个以太网光纤收发器能够发送自身的管理数据给对端，同时也能够接收对端以太网光纤收发器发来的管理数据，从而能够使两者之间相互监控对方的运行状态，一个以太网光纤收发器发生故障能够及时反应到另一个以太网光纤收发器中，这样可以更快查找到故障发生的原因，以便及时修复排除故障。
在某些特殊的情况下，如在一段时间内两个以太网光纤收发器之间没有数据帧传输，管理数据的传送过程参照图11，步骤79中监控装置首先将生成的管理数据写入到单片机接口中的第一寄存器，步骤80中管理数据处理装置中的插替处理器自动组建6字节的管理数据帧，其中第1字节和第2字节中填充前导码用于管理数据帧的同步作用，第3字节到第6字节部分填充管理数据，封装好的管理数据帧经过FIFO处理成按照光口装置时钟发送的数据帧发送到光口装置；步骤81中光口装置对管理数据帧先经编码器进行编码，再经串/并转换器进行并串转换处理后发送到光电模块；步骤82中光电模块把管理数据帧转换为光信号的形式发送到光线路，管理数据帧以光信号的形式在光纤的传输介质中传输到对端的以太网光纤收发器；步骤83中，对端的以太网光纤收发器中的光电模块接收管理数据帧，并对其进行光信号到电信号转换，将管理数据帧转换成电信号的形式发送到光口装置；步骤84中光口装置对管理数据帧进行串并转换、解码处理后发送到管理数据处理装置；步骤85中管理数据处理装置对管理数据帧进行速率控制、流量统计的同时，分离处理器对管理数据帧进行提取管理数据的操作，提取出的管理数据保存在单片机接口的第二寄存器中，同时单片机接口发一告知监控装置读取管理数据的触发信号给监控装置；步骤86中监控装置接收到该触发信号后响应该触发信号，到单片机接口的第二寄存器中读取分离出的管理数据并保存在自身的存储器中。
对于上述的自动生成管理数据帧的过程对于同一传输线路上的两个以太网光纤收发器来说是相互的，每个以太网光纤收发器都可以按照上述的过程把自身生成的管理数据发送到对端的以太网光纤收发器上，从而结合在通常情况下利用带有用户数据的数据帧传输管理数据的方案，可以实现在任何情况下都能够传输管理数据，使两个以太网光纤收发器能够随时监控到对方的运行状态。
采取对每个数据帧前导码的第3字节至第6字节插替管理数据是从以太网光纤收发器的工作稳定性和可靠性的角度考虑的，因为对于以太网光纤收发器采取管理数据插替到每个数据帧前导码的第3字节至第6字节中能够使其工作状态达到最佳。
如果不考虑以太网光纤收发器的工作稳定性和可靠性，当然也可以将管理数据插替到每个数据帧7字节前导码的其他连续字节中(除第1字节外)，只要保证发送端、接收端插替和分离管理数据的字节位置保持一致就可以。相应的插替/分离管理数据的字节位置如果发生变化，则在没有数据帧传送时，管理数据处理装置中的插替处理器自动组建相应长度的管理数据帧，用于存放前导码和管理数据。例如在每个数据帧前导码的第2字节至第7字节中插替管理数据，用于把用户数据报文和管理数据在同一数据帧中同时传输，这种情况下如果出现在一段时间内没有数据帧传输时，插替处理器则自动组建7字节长度的管理数据帧，第1字节填充前导码用于管理数据帧的同步，第2字节至第7字节填充管理数据，形成相应完整的管理数据帧，这样能够使两个以太网光纤收发器中的管理数据处理装置中的插替处理器和分离处理器都能够同步工作，保证在数据帧中传送的管理数据能够准确的收发，防止部分管理数据丢失现象的发生。
如果以太网光纤收发器两端连接的网络速率相同，则在以太网光纤收发器的交换装置中，对收发的数据帧不再需要进行上述的速率适配等处理，直接进行转发数据帧即可。
以上所述的数据帧均指在以太网中传输的标准以太网数据帧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种以太网光纤收发器，用于承接光线路和电线路的以太网数据帧传输，包括与所述电线路相连的隔离变压器，用于驱动电线路；与所述隔离变压器相连的电口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置相连的交换装置，用于对数据帧进行存储转发或直接转发处理；与所述光线路相连的光电模块，用于驱动光线路并对数据帧进行光/电信号转换；与所述光电模块相连的光口装置，用于对数据帧进行串/并转换和编/解码处理；与所述电口装置和光口装置相连的监控装置，用于监测电口装置和光口装置的工作状态，控制电口装置和光口装置的工作方式，并将监控结果生成管理数据；其特征在于，所述以太网光纤收发器还包括与所述光口装置、交换装置和监控装置相连的管理数据处理装置，用于保存监控装置写入的管理数据，并将管理数据插替到从交换装置发来的数据帧中，以及将该数据帧分别通过所述光口装置、光电模块发送到光线路；同时用于对从光口装置接收来的数据帧中分离出管理数据，并恢复数据帧的完整性，以及保存分离出的管理数据，并通知监控装置来读取管理数据。
2.根据权利要求1所述的以太网光纤收发器，其特征在于，所述管理数据处理装置进一步包括插替处理器，用于将管理数据插替到数据帧中；分离处理器，用于从数据帧中分离出管理数据；单片机接口，用于通知监控装置来读取管理数据和接收并保存监控装置写入的管理数据。
3.根据权利要求2所述的以太网光纤收发器，其特征在于，所述的单片机接口进一步包括第一寄存器，用于存储监控装置写入的管理数据；第二寄存器，用于存储从数据帧中分离出的管理数据。
4.根据权利要求3所述的以太网光纤收发器，其特征在于，所述光口装置进一步包括用于对数据帧进行串/并转换的串/并转换器；和用于对数据帧进行编/解码的编/解码器；所述电口装置进一步包括用于对数据帧进行串/并转换的串/并转换器；和用于对数据帧进行编/解码的编/解码器。
5.根据权利要求4所述的以太网光纤收发器，其特征在于，所述交换装置进一步包括用于对数据帧进行存储转发处理的数据缓冲存储器。
6.根据权利要求5所述的以太网光纤收发器，其特征在于，所述监控装置进一步包括用于存储管理数据的存储器。
7.一种用于以太网光纤收发器的数据发送方法，其特征在于，包括从电线路接收数据帧；对数据帧进行串并转换，解码并存储转发或直接转发；将管理数据插替到数据帧前导码的中间字节部分；对数据帧进行编码，并串转换处理；对数据帧进行电/光信号转换发送到光线路。
8.根据权利要求7所述的发送方法，其特征在于，在将管理数据插替到数据帧前导码的中间字节部分的步骤之前还进一步包括生成管理数据并存储的步骤。
9.根据权利要求8所述的发送方法，其特征在于，没有数据帧用于插替管理数据时执行组建分别填充前导码和管理数据的管理数据帧；对所述管理数据帧进行编码，并串转换；对所述管理数据帧进行电/光信号转换并发送到光线路。
10.根据权利要求9所述的发送方法，其特征在于，所述将管理数据插替到数据帧前导码的中间字节部分的步骤指将管理数据插替到数据帧前导码的第3字节至第6字节部分。
11.根据权利要求10所述的发送方法，其特征在于，没有数据帧用于插替管理数据时执行组建在第1字节和第2字节部分填充前导码，在第3字节至第6字节部分填充管理数据的6字节管理数据帧；对所述6字节管理数据帧进行编码，并串转换；对所述6字节管理数据帧进行电/光信号转换并发送到光线路。
12.一种用于以太网光纤收发器的数据接收方法，其特征在于，包括从光线路接收数据帧进行光/电信号转换；对数据帧进行串并转换，解码处理；从数据帧相应的前导码部分分离出管理数据；恢复数据帧被插替字节的前导码；对数据帧进行存储转发或直接转发，编码和并串转换后发送到电线路。
13.根据权利要求12所述的接收方法，其特征在于，在从数据帧相应的前导码部分分离出管理数据之后还进一步包括将分离出的管理数据存储并读取存储的管理数据的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种以太网光纤收发器及用于该以太网光纤收发器的数据收发方法，所述以太网光纤收发器包括光口装置、光电模块、电口装置、交换装置、监控装置、隔离变压器和管理数据处理装置，其中管理数据处理装置用于对数据帧进行插替/分离管理数据操作，并与所述光口装置、交换装置和监控装置连接分别进行数据交互。采取对每个数据帧前导码的中间字节部分插替/分离管理数据来进行传输管理数据。采用本发明的以太网光纤收发器及用于该以太网光纤收发器的数据收发方法后，可以使以太网光纤收发器之间能够相互监控对方的运行情况，同时不会占用传输业务数据的带宽。
文档编号H04L12/26GK1479459SQ0314810
公开日2004年3月3日 申请日期2003年6月26日 优先权日2003年6月26日
发明者王剑铭, 程万翔 申请人:北京瑞斯康达科技发展有限公司