专利名称：一种光纤网络系统及采用该系统进行异步通信数据传输的方法
技术领域：
本发明公开一种光纤网络系统及数据传输方法，特别是一种光纤网络系统及采用该系统进行异步通信数据传输的方法。
背景技术：
随着光纤技术的发展，光纤传输技术在人们日常生活中应用越来越广泛，目前，在 电力光纤通信系统里，采用的一种光纤通信方案是将局端设备(比如集中器)与多块终端设备(比如电表)通过光模块和光纤串行连接构成环路，形成光纤网络系统。其中的局端设备(比如集中器)和每个终端设备(比如电表)上都带有光发送模块和光接收模块，通信时，异步通信的命令数据是经过电光转换后从局端设备(比如集中器)的光发送模块发出，光信号被光纤传送到相邻的终端设备(比如电表)的光接收模块，此时数据在被传给终端设备(比如电表)的同时，还被该终端设备的光发送模块传送给下一个终端设备(比如电表)，经过整个光纤网络串行环路，数据最后返回到局端设备(比如集中器)，而终端设备(比如电表)应答的数据也要通过这条串行环路发送给局端设备(比如集中器)。由于光发送模块的光发射单元具有拖尾现象，传输数据中二进制的逻辑高电平信号经过光接收模块和光发射模块的传输后难免会有脉宽变化的现象，如果采用上述的异步通信数据直接在多级光纤节点环路上传输的方式，数据逻辑电平信号每被传输一组光接收模块和光发射模块，脉宽就会变化一次，当经过一定数量的光接收模块和光发射模块之后，数据逻辑电平信号脉宽将会有较大偏差异常，很容易导致误码，以致信息错误。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的异步通信数据通过串行光纤直接传输，容易引起误码的现象，本发明提供一种新的光纤网络系统及采用该系统进行异步通信数据传输的方法，其采用特殊结构的光纤网络及数据传输方法，其将接收到的数据先取反再转发，可有效避免脉宽展宽的现象。本发明解决其技术问题采用的技术手段为一种光纤网络系统，该系统包括局端设备和一个以上的终端设备，局端设备和各个终端设备通过光纤连接成单环或双环串行光纤网络，所述的局端设备和各个终端设备上分别连接有光通信模块，光通信模块上带有一个或两个光接收端子和一个或两个光发送端子，光纤连接在光接收端子和光发送端子上。一种采用上述的光纤网络系统进行异步通信数据传输的方法，该方法为终端设备中的光通信模块将接收到数据信号取反后，发送给下一个终端设备。本发明采用的技术手段进一步还包括
所述的光通信模块包括处理器控制单元、逻辑单元和电源单元，光接收端子连接在逻辑单元的输入接口上，处理器控制单元的一个I/o 口连接在逻辑单元的另一个接口上，光发送端子连接在逻辑单元的输出接口上，光接收端子同时连接在处理器控制单元的另一个I/O 口上，处理器控制单元控制逻辑单元工作，电源单元给其他单元供电。所述的光通信模块包括一组或两组逻辑单元。所述的逻辑单元为逻辑门电路。所述的光通信模块通过UART接口连接在局端设备和终端设备上。所述的局端设备为集中器，所述的终端设备为电表、水表、煤气表或燃气表。所述的局端设备和终端设备对接收到的数据信号进行分析，从而进行数据转发方式选择和数据使用方式选择。所述的数据信号分析方法为通过检测数据信号空闲状态时的电平情况对其进行 分析，如果空闲状态时的电平为高电平，则数据转发方式为反向转发方式，数据直接使用；如果空闲状态时的电平为低电平，则数据转发方式为正向转发方式，数据取反后使用。所述的数据信号分析方法为通过检测数据信号一个数据位的高低电平的占空比来确定自身的工作模式，如果数据位中的高电平比低电平宽，则数据转发方式为反向转发方式，数据直接使用；如果数据位中的高电平比低电平窄，则数据转发方式为正向转发方式，数据取反后使用。本发明的有益效果是本发明提出了一种新的光纤网络系统以及通过该系统解决电力通信系统中采用异步通信传输数据出现误码的方法，解决了电力光纤通信中的异步数据传输的关键问题，有利于推动电力光纤高速通信网络的发展。下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图I为本发明中B、Y、T、R各信号示意图。图2为本发明中电力抄表光纤网络系统示意图。图3为本发明中的光模块结构示意图。图4为本发明中采用A、B模式传输过程示意图。
具体实施例方式本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。请参看附图1，本发明中将光通信模块的接收信号称之为B信号，光通讯模块的发送信号称之为Y (驱动管处)信号，发送到终端设备(比如电表)的信号称之为T信号，终端设备(比如电表)发出的信号称之为R信号。本实施例中，光通信模块自身的工作模式定义为发送到终端设备(比如电表)一路，T信号等于B信号或者T信号等于B信号的反向信号；发送到下一级终端设备(比如电表)一路，正向模式即A模式时，Y信号等于T信号与上一个终端设备(比如电表)的R信号；而反向模式即B模式时，Y信号等于T信号与上一个终端设备(比如电表)的R信号的反向信号。请参看附图2和附图3，本发明中的光纤网络系统包括一个局端设备(本实施例中，以集中器作为局端设备为例进行具体说明)和一个以上的终端设备(本实施例中，以电表作为局端设备为例进行具体说明)，本实施例中，集中器和电表上分别连接有光通信模块(光通信模块可作为终端设备和局端设备的一部分，或可以单独外设)，本实施例中，光通信模块通过UART 口与集中器和电表连接，光通信模块上带有一个或两个光接收端子(本实施例中，简称FR)，光接收端子的数量视单环光纤网络还是双环光纤网络而定，使用单环光纤网络时，所有的电表终端通过串行光纤链路连接，数据则是沿着光纤链路传输，此时，光通信模块上连接一个光接收端子即可；而使用双环光纤网络时，其是一种冗余容错的方法，是在单环光纤网络的基础上，额外添加了一个类似的反向单环，可以防止单环光纤线路损坏而产生的通信中断，此时，光通信模块上连接有两个光接收端子。光通信模块上还带有一个或两个光发送端子(本实施例中，简称FT)光发送端子的数量视单环光纤网络还是双环光纤网络而定，当组建单环光纤网络时，就设置一个光接收端子，当组建双环光纤网络时，就设置两个光接收端子，光纤连接在FR和FT上，将集中器和各个电表通过光纤连接成单环或双环光纤网络。请参看附图3，本实例中，光通信模块包括处理器控制单元、逻辑单元(本实施例中，逻辑单元采用逻辑门电路)和电源单元，FR和FT分别连接在逻辑单元上，逻辑单元的数据端与同时通过UART接口与处理器控制单元直接连接，FR与处理器控制单元的I/O 口连接，FR将接收信号同时送入处理器控制单元进行电平分析，处理器控制单元控制逻辑单元工作，电源单元给其他单元供电，本实施例中，一个光通信模块中包括有两组逻辑单元，具体实施时，也可以仅设置一组逻辑单元。本实施例中，处理器控制单元，即MCU，主要负责检测接收到的电平情况，本实施例中，采用SI信号控制逻辑单元，以保证接收正确的信号； 另在发送时，同样依据检测接收信号电平情况，用S2信号控制逻辑单元，以实现不同模式的转发。上述实施例中，以将本发明的系统和方法应用于电表中为例进行具体说明，具体实施时，本发明还可以应用于水表、煤气表、燃气表等抄读系统中，用法相同。本发明中，利用异步通信发生误码的原理来解决误码的问题，由于光发射单元的拖尾现象造成了传输数据中二进制的逻辑高电平信号脉宽变宽的现象，在三级节点(即三个或三个以上的节点)串行链路中，第二个节点接收的数据信号发生了高电平脉宽展宽的现象，这个时候只需要将数据信号取反，则脉宽被缩窄的低电平取反后变为高电平，它经过下一级的脉宽展宽现象后将恢复正常，所以第三个节点将接收到准确的数据信号。利用这个原理，只需要在间隔的节点先对数据信号取反，则可以对脉宽展宽进行矫正，从而解决多级串联节点链路的数据传输误码现象。本实施例中，将不对数据信号取反的节点工作在正向转发模式，或称为A模式，此种模式下，如果数据信号中含有控制命令，则控制命令直接对本节点有效，即对本节点直接控制，而对数据信号先进行取反的节点工作在反向转发模式，或称为B模式，此种模式下，如果数据信号中含有控制命令，则控制命令取反后对本节点有效，即将控制命令信号取反后对本节点进行控制。本发明中，光通信模块通过分析接收的数据信号来自适应地选择工作模式，即A模式或者B模式，同时光通信模块具备数据选择性透传功能，即它会将自身发送的数据截断，而只透传链路里面别的模块发送的数据，从而避免了数据风暴的产生。本实施例中，光通信模块可以通过以下两种方式判别接收的数据信号一、光通信模块通过判断数据信号空闲状态时的电平来决定工作模式，具体原理是串口在空闲状态时是高电平，假如数据信号被取反后，则空闲状态将变为低电平，通过检测数据信号空闲状态时的电平可以判定数据在前一级是否被取反，从而判定上一个节点的工作模式，本节点的工作模式只要与上一个节点相反就可以达到脉宽矫正的，从而解决数据发送误码的问题。当采用这个方案时，多级节点的工作模式为ABABABABAB或者ABABABABABA。二、光通信模块通过检测数据信号一个数据位的高低电平的占空比来决定自身的工作模式。具体的原理是假如数据位高电平比低电平宽，则说明数据信号被正向展宽了，则本节点应该工作在反向透传模式(即B模式)以对数据信号进行矫正，相反的，假如数据位高电平与低电平宽度相同或高电平比低电平窄，则说明数据信号被反向展宽了，则本节点应该工作在正向透传模式(即A模式)。本发明提出了一种新的光纤网络系统，以及通过该系统解决电力通信系统中采用异步通信数据光纤传输出现误码的方法，解决了电力光纤通信中的异步数据传输的关键问 题，有利于推动电力光纤高速通信网络的发展。
权利要求
1.一种光纤网络系统，其特征是所述的系统包括局端设备和一个以上的终端设备，局端设备和各个终端设备通过光纤连接成单环或双环串行光纤网络，所述的局端设备和各个终端设备上分别连接有光通信模块，光通信模块上带有一个或两个光接收端子和一个或两个光发送端子，光纤连接在光接收端子和光发送端子上。
2.根据权利要求I所述的光纤网络系统，其特征是所述的光通信模块包括处理器控制单元、逻辑单元和电源单元，光接收端子连接在逻辑单元的输入接口上，处理器控制单元的一个I/O 口连接在逻辑单元的另一个接口上，光发送端子连接在逻辑单元的输出接口上，光接收端子同时连接在处理器控制单元的另一个I/O 口上，处理器控制单元控制逻辑单元工作，电源单元给其他单元供电。
3.根据权利要求I所述的光纤网络系统，其特征是所述的光通信模块包括一组或两组逻辑单元。
4.根据权利要求2或3所述的光纤网络系统，其特征是所述的逻辑单元为逻辑门电路。
5.根据权利要求I或2或3所述的光纤网络系统，其特征是所述的光通信模块通过UART接口连接在局端设备和终端设备上。
6.根据权利要求I或2或3所述的光纤网络系统，其特征是所述的局端设备为集中器，所述的终端设备为电表、水表、煤气表或燃气表。
7.一种采用如权利要求I至6中任意一项所述的光纤网络系统进行异步通信数据传输的方法，其特征是所述的方法为终端设备中的光通信模块将接收到数据信号取反后，发送给下一个终端设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是所述的局端设备和终端设备对接收到的数据信号进行分析，从而进行数据转发方式选择和数据使用方式选择。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是所述的数据信号分析方法为通过检测数据信号空闲状态时的电平情况对其进行分析，如果空闲状态时的电平为高电平，则数据转发方式为反向转发方式，数据直接使用；如果空闲状态时的电平为低电平，则数据转发方式为正向转发方式，数据取反后使用。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征是所述的数据信号分析方法为通过检测数据信号一个数据位的高低电平的占空比来确定自身的工作模式，如果数据位中的高电平比低电平宽，则数据转发方式为反向转发方式，数据直接使用；如果数据位中的高电平与低电平宽度相同或高电平比低电平窄，则数据转发方式为正向转发方式，数据取反后使用。
全文摘要
本发明公开一种光纤网络系统及采用该系统进行异步通信数据传输的方法，该系统包括局端设备和一个以上的终端设备，局端设备和各个终端设备通过光纤连接成单环或双环串行光纤网络，所述的局端设备和各个终端设备上分别连接有光通信模块，光通信模块上带有一个或两个光接收端子和一个或两个光发送端子，光纤连接在光接收端子和光发送端子上。终端设备中的光通信模块将接收到数据信号取反后，发送给下一个终端设备。本发明提出了一种新的光纤网络系统以及通过该系统解决电力通信系统中采用异步通信传输数据出现误码的方法，解决了电力光纤通信中的异步数据传输的关键问题，有利于推动电力光纤高速通信网络的发展。
文档编号H04B10/25GK102970078SQ201210446470
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者彭斌, 张志方 申请人:深圳市开锐光通信技术有限公司, 中国振华电子集团百智科技有限公司