一种数据传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数据传输装置，包括：用于处理网络通讯协议和电力通讯协议的DTU协议处理模块、用于数据传输的多组ONU模块和根据DTU协议处理模块发送的指令来完成数据传输线路交换的交换模块，ONU模块包括相连的ONU单元和光电转换单元；DTU协议处理模块一侧与多组ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；交换模块一侧分别与多组ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；光电转换单元与外部OLT设备相连；DTU协议处理模块与交换模块相连。本实用新型通过多组ONU模块能够实现多路数据传输线路的切换，可以提高通讯的安全性和可靠性。
【专利说明】一种数据传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通讯【技术领域】，特别涉及一种数据传输装置。
【背景技术】
[0002]DTU (Data Transfer Unit，数据传输单元)一般安装在常规的开闭所(站)、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。
[0003]目前使用较多的是GPRSDTU，在国内实际上对GPRS DTU具有更加明确的约定:GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。其有四个核心功能:内部集成TCP/IP协议栈；提供串口数据双向转换功能；支持自动心跳，保持永久在线；支持参数配置，永久保存。
[0004]其中，GPRS DTU工作过程描述如下:
[0005]GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数(包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好)。
[0006]GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。
[0007]GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于GPRSDTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU0这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU —旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。
[0008]对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。
[0009]GPRS DTU数据传输速率较高，但是存在以下几个方面的不足:1)不能长时间传输大量的数据；2)在一些信号不好的地方诸如地下室、大楼内部等，通信效果不能充分保证，会出现连接中断的情况；3)GPRS的运营成本较高。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的是公开一种数据传输装置，以解决DTU通讯效果不佳的问题，可以提高通讯的稳定性和可靠性。
[0011]本实用新型的一种数据传输装置，其特征在于，包括:
[0012]用于处理网络通讯协议和电力通讯协议的DTU协议处理模块、用于数据传输的多组ONU模块和根据DTU协议处理模块发送的指令来完成数据传输线路交换的交换模块，ONU模块包括相连的ONU单元和光电转换单元；DTU协议处理模块一侧与多组ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；交换模块一侧分别与多组ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；光电转换单元与外部OLT设备相连；DTU协议处理模块与交换模块相连。
[0013]优选的，数据传输装置还包括:连接器模块；
[0014]DTU协议处理模块和交换模块通过连接器模块与客户端相连。
[0015]优选的，数据传输装置还包括:电源转换模块；
[0016]电源转换模块与客户端相连，并将客户端提供的电源电压转换为装置内部器件所需的工作电压。
[0017]优选的，电源转换模块将客户端提供的电源电压转换为1.0V、2.5V和3.3V工作电压。
[0018]优选的，DTU协议处理模块与连接器模块之间的通讯接口包括:GP10接口、UART接口和I2C接口。
[0019]优选的，光电转换单元通过SC接口与外部OLT设备相连。
[0020]本实用新型提供的一种数据传输装置，具有多组ONU模块，当正在用于数据传输的一组ONU模块发生故障时，DTU协议处理模块控制交换模块，将数据传输的线路切换至另一路正常的ONU模块，从而保证通讯不中断，可以有效避免通讯因ONU模块故障而断开。通过采用“手拉手”保护方式，能够实现两路数据传输线路的切换，进而保证客户端的业务不受影响，提高系统的安全性和可靠性。该数据传输装置可以改变传统DTU通过GPRS完成通讯的通讯方式，采用光纤通讯从而避免通讯信号不好的问题，可以保证通讯效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型一种数据传输装置的第一结构示意图；
[0022]图2是本实用新型一种数据传输装置的第二结构示意图；
[0023]图3是本实用新型数据传输的物理拓扑图；
[0024]图4是本实用新型采用手拉手保护倒换组网方式的物理拓扑图。
[0025]结合附图在其上标记以下附图标记:
[0026]I1-DTU协议处理模块，12-第一 ONU模块，13-第二 ONU模块，14-交换模块，15-电源转换模块，16-连接器模块；
[0027]121-第一 ONU单元，122-第一光电转换单元，131-第二 ONU单元，132-第二光电转换单元。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，对本实用新型的几个【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0029]在本实用新型实施例中，采用光纤作为通讯介质,利用EPON (Ethernet PassiveOptical Network,基于以太网的无源光网络)完成数据传输。EPON是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，光信号在OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)和 ONU (Optical Network Unit,光网络单兀)之间传输。它在物理层采用了 PON (Passive Optical Network,无源光网络)技术,在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入，因此，它综合了 PON技术和以太网技术的优点:低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；
方便的管理等等。
[0030]本实用新型实施例提供的一种数据传输装置，包括:用于处理网络通讯协议和电力通讯协议的DTU协议处理模块、用于数据传输的多个ONU模块和根据DTU协议处理模块发送的指令来完成数据传输交换的交换模块，其中，ONU模块包括相连的ONU单元和光电转换单元。如图1所示，本实施例以两个ONU模块为例，该数据传输装置包括:DTU协议处理模块11、第一 ONU模块12、第二 ONU模块13、交换模块14，其中，第一 ONU模块12包括相连的第一 ONU单元121和第一光电转换单元122，第二 ONU模块13包括相连的第二 ONU单元131和第二光电转换单元132。
[0031]DTU协议处理模块11 一侧与第一 ONU模块12中的第一 ONU单元121和第二 ONU模块13中的第二 ONU单兀131相连,另一侧与客户端相连；交换模块14 一侧分别与第一ONU模块12中的第一 ONU单元121和第二 ONU模块13中的第二 ONU单元131相连，另一侧与客户端相连；第一光电转换单元122和第二光电转换单元132与外部OLT设备相连；DTU协议处理模块11与交换模块14相连。
[0032]其中，光电转换单元通过SC接口与外部OLT设备相连，SC接口插拔操作方便、介入损耗波动小且抗压强度高。由ONU单元和光电转换单元组成的ONU模块与外接的OLT设备共同构成完整的EPON通讯系统。
[0033]在正常工作状态时，只使用数据传输装置中的一组ONU模块进行数据传输，另一组ONU模块处于空闲状态。例如，当前第一 ONU模块12用于数据传输，第二 ONU模块13处于空闲状态；在下行数据传输时，OLT设备以广播消息的形式向第一 ONU模块12发送光信号，第一光电转换单元122通过SC接口与外部OLT设备相连，第一光电转换单元122接收该光信号，并将光信号转换为电信号，同时发送给第一 ONU单兀121,第一 ONU单兀121选择性接收该电信号并通过交换模块14和DTU协议处理模块11将电信号发送到客户端；在上行数据传输时，客户端发送的数据通过DTU协议处理模块11和交换模块14发送给第一 ONU模块12，利用第一光电转换单元122将该数据转换为光信号，并将该光信号发送给外部OLT设备，从而完成双向数据传输过程。当第一 ONU模块12出现故障时，数据传输装置将数据传输线路切换到第二 ONU模块13上，利用第二 ONU模块13同样可以完成上述数据传输过程。
[0034]DTU协议处理模块11和交换模块14共同完成传输线路切换的功能。其中，DTU协议处理模块11包括一个ARM处理器及其附属电路，主要用于完成网络通信协议及电力通讯协议的处理，其中支持的网络包括TCP client (支持2个连接)，支持的电力通信协议包括DL/T634.5101-2002、DL/T634.5104-2002、DNP3、SC1801 和 MODBUS。同时，DTU 协议处理模块11还用于对交换模块进行配置，当检测到其中一组ONU模块出现故障时，DTU协议处理模块11向交换模块14发送交换指令，指示交换模块14进行数据传输线路交换，从而将数据传输线路切换至另一组ONU模块上。DTU协议处理模块11分配有一个动态或静态IP，而每一组ONU模块都具有唯一的MAC地址，DTU协议处理模块11通过控制交换模块14，可以控制本地IP与多组ONU模块MAC地址之间映射关系的转换，从而实现单IP非主从工作模式的切换。
[0035]交换模块14包括多接口的交换芯片及其附属电路。交换模块14在DTU协议处理模块11的管理下工作，根据DTU协议处理模块11发送的指令完成不同的交换功能。交换模块14还用于实现不同网口之间的隔离、镜像以及保护切换的功能。
[0036]本实用新型实施例提供的一种数据传输装置，具有多组ONU模块，当正在用于数据传输的一组ONU模块发生故障时,DTU协议处理模块控制交换模块,将数据传输的线路切换至另一路正常的ONU模块，从而保证通讯不中断，可以有效避免通讯因ONU模块故障而断开。通过采用“手拉手”保护方式，能够实现两路数据传输线路的切换，进而保证客户端的业务不受影响，提高系统的安全性和可靠性。该数据传输装置可以改变传统DTU通过GPRS完成通讯的通讯方式，采用光纤通讯从而避免通讯信号不好的问题，可以保证通讯效果。
[0037]优选的，参见图2所示，数据传输装置还包括:电源转换模块15和连接器模块16。其中，电源转换模块15与客户端相连，并将客户端提供的电源电压转换为装置内部器件所需的工作电压，为数据传输装置内部器件供电。具体的，电源转换模块15将客户端提供的电压转换为1.0V、2.5V和3.3V工作电压，其中1.0V电压供给ONU模块的内核芯片等，2.5V电压供给ONU模块内置的IO接口等，3.3V电压为光电转换模块等供电。利用客户端提供的电源为数据传输装置供电，不需要外置额外的电源模块，精简装置结构，同时可以降低成本。
[0038]DTU协议处理模块11和交换模块14通过连接器模块16与客户端相连。具体的，连接器模块16包括网口信号接口、GPIO信号接口以及多路UART接口和I2C信号接口。其中DTU协议处理模块11与连接器模块16之间的接口包括GPIO信号接口、UART接口和I2C信号接口，利用多接口可以使DTU协议处理模块11灵活的与客户端实现通讯。电源转换模块15也可以通过连接器模块16与客户端相连。
[0039]DTU协议处理模块11等通过连接器模块16与客户端相连，可以减少DTU协议处理模块11等接口的插拔次数，从而有效保护其接口 ；同时将接口集中于连接器模块16上，方便与客户端进行接线连接，可以提高接线效率。
[0040]以上详细介绍了数据传输装置的结构，下面以电力系统为例，介绍具有两组ONU模块的数据传输装置利用EPON完成数据传输的过程。
[0041]具体的，数据传输的物理拓扑图如图3所示，OLT为光线路终端，OLT—般安装在变电站内部，其中一个PON 口连接到数据传输装置的一个ONU模块；DTU客户端一般安装在常规的开闭所(站)、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站或箱式变电站中。OLT通过N个数据传输装置与N个DTU客户端完成N路数据传输，作为电力终端的DTU客户端通过以太网口或RS 口与数据传输装置相连。
[0042]其中，每路数据传输的原理相同，下面以第一路数据传输为例加以说明。参见图3所示，数据传输装置I具有两组ONU模块，每组ONU模块分别具有唯一的MAC地址，分别为MACll和MAC12，MAC11和MAC12没有主从的顺序，两个MAC工作时使用同一个IP地址。当MACll出现故障时，数据传输装置I将数据传输通道切换到MAC12上，此时即使MACll恢复正常，也不会将数据传输通道切换到MACll上；只有在MACll恢复正常且MAC12出现故障时，才将数据传输通道切换到MACll上。通过采用“手拉手”保护方式，能够实现两路数据传输线路的切换，进而保证电力系统客户端的业务不受影响，提高电力系统的安全性和可靠性。
[0043]优选的，参见图4所示，采用双OLT手拉手保护倒换组网方式，可以对ONU模块和OLT的失效进行保护。
[0044]在这种组网方式下，当数据传输装置的一个MAC出现故障时，可以将数据传输通道切换到另一个MAC上，从而保障电力终端的业务不受影响，能够提高稳定性。同时，采用EPON技术，在光传输途中不需要电源，没有电子部件，容易铺设，可以节约长期维护成本和
管理成本。
[0045]本实用新型实施例提供的一种数据传输装置，具有多组ONU模块，当正在用于数据传输的一组ONU模块发生故障时,DTU协议处理模块控制交换模块,将数据传输的线路切换至另一路正常的ONU模块，从而保证通讯不中断，可以有效避免通讯因ONU模块故障而断开。
[0046]本实用新型实施例提供的一种数据传输装置，通过采用“手拉手”保护方式，能够实现两路数据传输线路的切换，进而保证客户端的业务不受影响，提高系统的安全性和可靠性。同时，光纤通信有容量大、速率高、传输距离远、抗干扰性强、绝缘性能好等优良特性，适用于变电所、高压线路等高电压强电磁干扰环境，并能够增加系统的带宽和网络吞吐量。随着光纤成本的不断下降，也减少了整个系统的开通费用和维护费用。
[0047]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种数据传输装置，其特征在于，包括: 用于处理网络通讯协议和电力通讯协议的DTU协议处理模块、用于数据传输的多组ONU模块和根据所述DTU协议处理模块发送的指令来完成数据传输线路交换的交换模块，所述ONU模块包括相连的ONU单元和光电转换单元； 所述DTU协议处理模块一侧与多组所述ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；所述交换模块一侧分别与多组所述ONU模块中的ONU单元相连，另一侧与客户端相连；所述光电转换单元与外部OLT设备相连；所述DTU协议处理模块与所述交换模块相连。
2.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，还包括:连接器模块； 所述DTU协议处理模块和所述交换模块通过所述连接器模块与客户端相连。
3.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，还包括:电源转换模块； 所述电源转换模块与客户端相连，并将客户端提供的电源电压转换为所述装置内部器件所需的工作电压。
4.根据权利要求3所述的数据传输装置，其特征在于，所述电源转换模块将客户端提供的电源电压转换为1.0V、2.5V和3.3V工作电压。
5.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述DTU协议处理模块与所述连接器模块之间的通讯接口包括:GP10接口、UART接口和I2C接口。
6.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述光电转换单元通过SC接口与外部OLT设备相连。
【文档编号】H04B10/032GK203659205SQ201320664632
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】陈雨新, 李明维, 汪波涛, 杨帅 申请人:国家电网公司, 北京南瑞智芯微电子科技有限公司