專利名稱：一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸方法，特別是一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法。
背景技術(shù)：
隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖傳輸在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用越來越廣泛，目前，在電力光纖通信系統(tǒng)里，采用的一種光纖通信方案是將采集器與多塊電表通過光模塊和光纖串行連接構(gòu)成環(huán)路，形成光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中的采集器和每塊電表上都帶有光發(fā)送模塊和光接收模塊，抄表時，異步通信的抄表命令數(shù)據(jù)是經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換從采集器的光發(fā)送模塊發(fā)出，光信號被光纖傳送到相鄰的電表的光接收模塊，此時數(shù)據(jù)在被傳給電表的同時，還被光發(fā)送模塊傳送給下一塊電表，經(jīng)過整個電表串行環(huán)路，數(shù)據(jù)最后又回到采集器，而電表應(yīng)答的數(shù)據(jù)也要通過這條串行環(huán)路發(fā)送給采集器。由于光發(fā)送模塊的光發(fā)射單元具有拖尾現(xiàn)象，傳輸數(shù)據(jù)中二進制的邏輯高電平信號經(jīng)過光收發(fā)模塊的傳輸后難免會有脈寬的變化現(xiàn)象，如果采用上述的異步通信數(shù)據(jù)直接在多級光纖節(jié)點環(huán)路上傳輸?shù)姆绞?，?shù)據(jù)邏輯電平信號每被傳輸經(jīng)過一組光收發(fā)模塊，脈寬就會變化一次，當經(jīng)過一定數(shù)量的光收發(fā)模塊組之后，數(shù)據(jù)邏輯電平信號脈寬將會有較大偏差異常，這樣就會誤碼。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的異步通信數(shù)據(jù)通過光纖直接傳輸引起誤碼的現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種新的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，其在電表中加入光通信模塊，對數(shù)據(jù)邏輯電平信號進行檢測，以決定采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式還是非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，既可以保證速度，又可以有效降低誤碼。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括采集器和一個以上的載波電表，采集器和各個電表通過光纖連接成單環(huán)或雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)，所述的采集器和電表上分別連接有光通信模塊，光通信模塊上帶有一個或兩個光接收模塊FR和一個或兩個光發(fā)送模塊FT，光纖連接在FR和FT上。一種采用上述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，該方法為光通信模塊根據(jù)情況選擇直接轉(zhuǎn)發(fā)或非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他電表或米集器。上述的電表還能夠為水表、煤氣表或燃氣表。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進一步還包括
所述的光通信模塊包括處理器單元、邏輯控制單元和電源單元，F(xiàn)R連接在邏輯控制單元的輸入接口上，處理器單元的I/O 口連接在邏輯控制單元的另一個接口上，F(xiàn)T連接在邏輯控制單元的輸出接口上，F(xiàn)R同時連接在處理器單元的I/O 口上，處理器單元控制邏輯控制單元工作，電源單元給其他單元供電。
所述的光通信模塊包括兩組邏輯控制單元。所述的光通信模塊通過UART接口連接在采集器或電表上。所述的邏輯控制單元為L門。所述的電表通過檢測接收到的邏輯信號高低電平的脈寬寬度并對其進行比對分析，如果高低電平脈寬寬度比例達到一定閾值時，則選擇非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式，相反則采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式。所述的非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式為通信數(shù)據(jù)進行自同步編解碼方式，編解碼方法為，采用6個連續(xù)的‘I’作為起始標志符，采用7個連續(xù)的‘I’作為結(jié)束標志符，正常數(shù)據(jù)發(fā)送時，每5個連續(xù)的‘I’之后插入一個‘0’進行轉(zhuǎn)義，在下一個電表或采集器進行解碼時，每5個連續(xù)的‘I’之后刪除一個‘0’進行逆轉(zhuǎn)義，接收狀態(tài)機從空閑狀態(tài)開始接收到空閑碼，當接收 到起始標志符0x7E后，則進入不斷接收幀數(shù)據(jù)狀態(tài)，直到接收到結(jié)束標志符0x7F，則停止接收幀數(shù)據(jù)并且進入空閑狀態(tài)。所述的非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式采用4B5B編解碼或采用8B10B編解碼。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出了一種新的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以及通過該系統(tǒng)解決電力通信系統(tǒng)中采用異步通信數(shù)據(jù)光纖傳輸出現(xiàn)誤碼錯誤的方法，解決了電力光纖通信中的異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵問題，有利于推動電力光纖高速通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。下面將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。


圖I為本發(fā)明中電力抄表系統(tǒng)光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中的光模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中采用的曼徹斯特編解碼過程示意圖。
具體實施例方式本實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實施例相同或近似的，均在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。請參看附圖I和附圖2，本發(fā)明中的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括采集器和一個以上的載波電表(本實施例中，以電表為例進行具體說明，具體實施時，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也可以應(yīng)用于水表、煤氣表等中)，采集器和電表上分別連接有光通信模塊，即PFoP模塊，本實施例中，光通信模塊通過UART 口與采集器和電表連接，光通信模塊上帶有一個或兩個光接收模塊(簡稱FR，光接收模塊的數(shù)量視單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)還是雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)而定，使用單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)時，所有的電表終端通過串行光纖鏈路連接，數(shù)據(jù)則是沿著光纖鏈路傳輸；而使用雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)是一種冗余容錯的方法，是在單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，額外添加了一個類似的反向單環(huán)，可以防止單環(huán)光纖線路損壞而產(chǎn)生的通信中斷。當組建單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)時，光通信模塊就設(shè)置一個光接收模塊，當組建雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)時，就設(shè)置兩個光接收模塊)和一個或兩個光發(fā)送模塊(簡稱FT，光發(fā)送模塊的數(shù)量視單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)還是雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)而定，當組建單環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)時，就設(shè)置一個光接收模塊，當組建雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)時，就設(shè)置兩個光接收模塊)，光纖連接在FR和FT上，將采集器和各個電表通過光纖連接成單環(huán)或雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)。請結(jié)合附圖2，本實施例中，光通信模塊包括處理器單元、邏輯控制單元和電源單元，F(xiàn)R和FT分別連接在邏輯控制單元上，邏輯控制單元的數(shù)據(jù)端與處理器單元連接，F(xiàn)R連接在處理器單元上，處理器單元控制邏輯控制單元工作，電源單元給其他單元供電，光通信模塊包括兩組邏輯控制單元。本實施例中，處理器單元，即MCU負責(zé)處理同步編解碼以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，MCU通過控制邏輯控制單元可以選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式，即直接轉(zhuǎn)發(fā)和非直接轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明中，光通信模塊上可帶有一個或兩個光接收模塊以及一個或兩個光發(fā)送模塊，本實施例中，以兩個為例進行具體說明，即設(shè)有兩組邏輯控制單元，邏輯控制單元的核心部件為邏輯單元L，邏輯單元L的一個輸入端b與FR連接，邏輯單元L的另一個輸入端a與MCU的I/O 口連接，MCU輸出控制信號連接在邏輯單元L的控制端S上，邏輯單元L的輸出端與FT連接，MCU控制邏輯單元L的S1/S2的值來實現(xiàn)選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式，當采用直接轉(zhuǎn)發(fā)的方式時，MCU控制邏輯單元L的S1/S2使得邏輯單元L的bl/b2線路與輸出端導(dǎo)通，從FR接收的數(shù)據(jù)將直接通過邏輯單元L經(jīng)由FT發(fā)送出去；當采用非直接轉(zhuǎn)發(fā)的方式時，控制MCU控制邏輯單元L的S1/S2使得邏輯單元L的bl/b2線路不導(dǎo)通，從FR接收的數(shù)據(jù)將先被發(fā)送給MCU進行編解碼處理后，再經(jīng)由邏輯單元L的al/a2線路后，經(jīng)邏輯單元L向FT發(fā)送出去。本實施例中，兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式將相互結(jié)合起來使用，直接轉(zhuǎn)發(fā)方式轉(zhuǎn)發(fā)速度快，但是由于沒有經(jīng)過MCU同步編解碼處理，數(shù)據(jù)邏輯信號會有脈寬變化的現(xiàn)象，當經(jīng)過一定數(shù)量的光纖節(jié)點后，脈寬變化會加劇從而產(chǎn)生誤碼錯誤；而非直接轉(zhuǎn)發(fā)由于利用MCU自同步編解碼消除邏輯信 號脈寬變化現(xiàn)象，對數(shù)據(jù)信號波形進行整形，可以解決誤碼的錯誤。缺點是轉(zhuǎn)發(fā)速度慢。本發(fā)明中將兩種方式結(jié)合起來，每間隔若干個采用直接轉(zhuǎn)發(fā)的光纖節(jié)點后，部署一個采用非直接轉(zhuǎn)發(fā)的光纖節(jié)點進行邏輯電平修復(fù)，這樣在提高轉(zhuǎn)發(fā)速度的同時又能有效避免誤碼的發(fā)生，最終達到異步通信數(shù)據(jù)高速可靠地在光纖進行傳輸?shù)哪繕?。本實施例中，兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式的選擇切換是由光通信模塊自動識別實現(xiàn)的，其原理是通過檢測邏輯信號高低電平的脈寬寬度并對其進行比對分析，如果高低電平脈寬寬度比例達到一定閾值，例如6 :5，則通過MCU控制S1/S2來選擇非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式，相反則繼續(xù)采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式。本發(fā)明中，采用非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式時，異步通信數(shù)據(jù)在MCU內(nèi)進行自同步編解碼進行調(diào)制解調(diào)，從而解決異步通信數(shù)據(jù)直接進行多級光纖節(jié)點級聯(lián)傳輸時引起的數(shù)據(jù)信號脈寬的異常并導(dǎo)致誤碼的問題。具體的編解碼方法為，采用6個連續(xù)的‘I’作為起始標志符，采用7個連續(xù)的‘I’作為結(jié)束標志符，正常數(shù)據(jù)發(fā)送時，每5個連續(xù)的‘I’之后插入一個‘0’進行轉(zhuǎn)義，在下一個電表或采集器進行解碼時，每5個連續(xù)的‘I’之后刪除一個‘0’進行逆轉(zhuǎn)義，在沒有數(shù)據(jù)傳輸時則傳輸空閑碼，空閑碼字為‘0’，空閑碼同樣要經(jīng)過同步編解碼，在對空閑碼進行解碼時可以檢測出同步周期T，所以空閑碼編碼可以用于同步周期的檢測及光線路通信正常與否的檢測。接收狀態(tài)機(即電表或采集器中的接收模塊)從空閑狀態(tài)開始接收到空閑碼，每個空閑碼的同步編碼由兩個同步周期的邏輯電平表示，所以從空閑碼中可以檢測并不斷修正同步周期T，當接收到起始標志符0x7E后，則進入不斷接收幀數(shù)據(jù)狀態(tài)，直到接收到結(jié)束標志符0x7F，則停止接收幀數(shù)據(jù)并且進入空閑狀態(tài)。在接收幀數(shù)據(jù)過程中，根據(jù)同步周期T不斷地進行數(shù)據(jù)的曼徹斯特解碼，每個曼徹斯特碼都由兩個同步周期T組成，將接收到的新的曼徹斯特編碼的同步周期與存儲的同步周期進行平均得到新的同步周期，通過這種方式可以達到動態(tài)調(diào)整同步周期T的目的，從而減小周期T因為信號干擾引起的誤差。在數(shù)據(jù)接收過程中，如果邏輯信號高低電平脈寬寬度的比值超出有效閾值區(qū)間外時，則判定存在脈寬變化超標現(xiàn)象，在接收完數(shù)據(jù)幀后，要通過設(shè)置S1/S2控制信號動態(tài)調(diào)整模塊工作方式為非直接轉(zhuǎn)發(fā)，從而避免數(shù)據(jù)因脈寬變化導(dǎo)致的誤碼。發(fā)送狀態(tài)機(即電表或采集器中的發(fā)送模塊)也是從空閑狀態(tài)開始并且不斷檢測MCU中的發(fā)送緩沖區(qū)是否為空，當發(fā)現(xiàn)不為空時，則插入起始標志符0x7E并且發(fā)送，然后開始從發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼后發(fā)送，直到發(fā)送緩沖區(qū)為空，插入結(jié)束標志符0x7F并轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)。本實施例中，自同步編解碼采用的是曼徹斯特編碼方式，具體實施時，還可以采用5B6B編碼、9B10B編碼等多種方式進行編解碼。上述實施例中，以將本發(fā)明的系統(tǒng)和方法應(yīng)用于電表中為例進行具體說明，具體 實施時，本發(fā)明還可以應(yīng)用于水表、煤氣表、燃氣表等抄讀系統(tǒng)中，用法相同。

本發(fā)明提出了一種新的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以及通過該系統(tǒng)解決電力通信系統(tǒng)中采用異步通信數(shù)據(jù)光纖傳輸出現(xiàn)誤碼錯誤的方法，解決了電力光纖通信中的異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵問題，有利于推動電力光纖高速通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
權(quán)利要求
1.一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)包括采集器和一個以上的載波電表，采集器和各個電表通過光纖連接成單環(huán)或雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)，所述的采集器和電表上分別連接有光通信模塊，光通信模塊上帶有一個或兩個光接收模塊FR和一個或兩個光發(fā)送模塊FT，光纖連接在FR和FT上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是所述的光通信模塊包括處理器單元、邏輯控制單元和電源單元，F(xiàn)R連接在邏輯控制單元的輸入接口上，處理器單元的I/O 口連接在邏輯控制單元的另一個接口上，F(xiàn)T連接在邏輯控制單元的輸出接口上，F(xiàn)R同時連接在處理器單元的I/O 口上，處理器單元控制邏輯控制單元工作，電源單元給其他單元供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是所述的光通信模塊包括兩組邏輯控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是所述的光通信模塊通過UART接口連接在采集器或電表上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是所述的邏輯控制單元為L門。
6.一種采用如權(quán)利要求I至5中任意一項所述的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，其特征是所述的方法為光通信模塊根據(jù)情況選擇直接轉(zhuǎn)發(fā)或非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他電表或采集器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，其特征是所述的電表通過檢測接收到的邏輯信號高低電平的脈寬寬度并對其進行比對分析，如果高低電平脈寬寬度比例達到一定閾值時，則選擇非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式，相反則采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，其特征是所述的非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式為通信數(shù)據(jù)進行自同步編解碼方式，編解碼方法為，采用6個連續(xù)的‘I’作為起始標志符，采用7個連續(xù)的‘I’作為結(jié)束標志符，正常數(shù)據(jù)發(fā)送時，每5個連續(xù)的‘I’之后插入一個‘0’進行轉(zhuǎn)義，在下一個電表或采集器進行解碼時，每5個連續(xù)的‘I’之后刪除一個‘0’進行逆轉(zhuǎn)義，接收狀態(tài)機從空閑狀態(tài)開始接收到空閑碼，當接收到起始標志符0x7E后，則進入不斷接收幀數(shù)據(jù)狀態(tài)，直到接收到結(jié)束標志符0x7F，則停止接收幀數(shù)據(jù)并且進入空閑狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，其特征是所述的非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式采用4B5B編解碼或采用8B10B編解碼。
10.權(quán)利要求I至權(quán)利要求9中任意一項所述的電表還能夠為水表、煤氣表或燃氣表。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的異步通信數(shù)據(jù)在光纖傳輸上調(diào)制解調(diào)的方法，系統(tǒng)包括采集器和一個以上的載波電表，采集器和各個電表通過光纖連接成單環(huán)或雙環(huán)光纖網(wǎng)絡(luò)，所述的采集器和電表上分別連接有光通信模塊，光通信模塊上帶有一個或兩個光接收模塊FR和一個或兩個光發(fā)送模塊FT，光纖連接在FR和FT上。光通信模塊根據(jù)情況選擇直接轉(zhuǎn)發(fā)或非直接轉(zhuǎn)發(fā)方式將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他電表或采集器。電表還能夠為水表、煤氣表或燃氣表替換。
文檔編號H04B10/12GK102820926SQ20121029676
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者彭斌, 況艷 申請人:深圳市開銳光通信技術(shù)有限公司