專利名稱：基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于無(wú)源光纖接入網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸終端的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡。
背景技術(shù)：
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是在點(diǎn)到多點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渖蠈?shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的接入，主要完成用戶與匯聚網(wǎng)或者廣域網(wǎng)絡(luò)的多種業(yè)務(wù)的接入工作。通常情況下，PON系統(tǒng)配置由光線路終端(OLT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，以及位于OLT和ONU之間的無(wú)源光配線網(wǎng)絡(luò)(ODN)組成?，F(xiàn)有應(yīng)用的業(yè)務(wù)模式主要在光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)提供多種業(yè)務(wù)的接入工作。由于在接入側(cè)的業(yè)務(wù)種類有多樣化，復(fù)雜化的趨勢(shì)，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)提出了很高的要求——不僅需要完成PON網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，還要完成復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理功能(如VoIP和IPTV的編解碼工作)，同時(shí)要提供傳統(tǒng)的CATV功能，直接導(dǎo)致硬件復(fù)雜度增高，制作困難，成本高。
在這種情況下，推出一種基于PON的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，是有必要的。它能夠利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，完成多種業(yè)務(wù)的接入?，F(xiàn)在基于PON的FTTx(光纖到戶)網(wǎng)絡(luò)有各種模式FTTC、FTTB、FTTO、FTTH、FTTD。除FTTD外，其它技術(shù)在接入層都不是完全的光傳輸，總有一段采用傳統(tǒng)的銅纜傳輸，這樣不能完全體現(xiàn)光傳輸高帶寬，低干擾的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種基于PON接入技術(shù)在計(jì)算機(jī)上直接實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和有線電視信號(hào)接入的以太網(wǎng)卡，它使計(jì)算機(jī)和光網(wǎng)絡(luò)更緊密的結(jié)合在一起，不僅具有高帶寬，低干擾的特點(diǎn)，而且具有系統(tǒng)簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝維護(hù)，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下設(shè)置一個(gè)基于PON系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)單元的、并與計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI接口相連的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路通過(guò)光纖收發(fā)器、單纖三向器件與接入光纖相聯(lián)，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路另一端經(jīng)由千兆以太網(wǎng)MAC控制器與計(jì)算機(jī)PCI接口相聯(lián)接。
按上述方案，所述的光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路由ONU芯片及其外圍電路組成；在光纖收發(fā)器與光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路之間串接串并并串轉(zhuǎn)換模塊；在千兆以太網(wǎng)MAC控制器與光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路之間可串接PHY芯片。所述的光無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，包括EPON、GPON、WPON等。
上述方案中，單纖三向器件完成下行光信號(hào)的分波，并將CATV信號(hào)轉(zhuǎn)化為同軸的模擬信號(hào)，通過(guò)同軸接口輸出的CATV信號(hào)，可以用線纜輸出至計(jì)算機(jī)顯卡或者電視卡的有線電視接口，進(jìn)行有線電視的播放；光纖收發(fā)器為突發(fā)光模塊，它完成下行方向的光電轉(zhuǎn)換，將收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，也完成上行方向的電光轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并根據(jù)協(xié)議和數(shù)據(jù)處理模塊的控制，進(jìn)行突發(fā)式光信號(hào)發(fā)送。光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路為協(xié)議和數(shù)據(jù)處理模塊主要完成與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的協(xié)議和數(shù)據(jù)處理，在下行方向光網(wǎng)絡(luò)單元模塊提取傳送給自己的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的傳送；在上行方向按照PON有關(guān)協(xié)議采用時(shí)分或者波分方式，即將各光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)承載于相互獨(dú)立不同的時(shí)隙或者波長(zhǎng)發(fā)出，到達(dá)ODN進(jìn)行匯聚，該匯聚信號(hào)經(jīng)由同一根光纖傳輸至OLT；同時(shí)該模塊完成與PON有關(guān)協(xié)議的處理合配置工作。干兆以太網(wǎng)MAC控制器為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊，在下行方向接收由無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)處理模塊傳送過(guò)來(lái)的幀，并將幀重新組合成數(shù)據(jù)，發(fā)送到所在計(jì)算機(jī)中；在上行方向?qū)⒂?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)封裝成幀，并通過(guò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上去。在計(jì)算機(jī)接受到數(shù)據(jù)后，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同，調(diào)用不同的應(yīng)用程序來(lái)完成各種業(yè)務(wù)的處理。針對(duì)VoIP業(yè)務(wù)，可以調(diào)用Skype或者M(jìn)SN massager來(lái)進(jìn)行處理，并可以同時(shí)支持視頻電話功能。針對(duì)IPTV業(yè)務(wù)，可以調(diào)用IPTV view(可支持視頻點(diǎn)播)，PPlive(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻播放)等軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)IP視頻業(yè)務(wù)。針對(duì)客戶需要的其他在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)，也可以安裝不同的客戶端來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明提供一種基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，將PON的光網(wǎng)絡(luò)單元處理和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送集成在一張PCI接口的卡中，并采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)的多業(yè)務(wù)處理，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備。本發(fā)明與現(xiàn)有的其他網(wǎng)卡(如無(wú)線網(wǎng)卡，同軸電纜網(wǎng)卡，雙絞線網(wǎng)卡)所區(qū)別的特點(diǎn)是它是一種基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)卡，其與上層服務(wù)器的接入方式使用了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，延長(zhǎng)了接入的距離，降低了FTTD的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本；2、對(duì)于現(xiàn)有的OLT設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以把PON三網(wǎng)合一的網(wǎng)卡作為一種ONU設(shè)備，由于PC的強(qiáng)大功能，只需要把PON三網(wǎng)合一的網(wǎng)卡作為普通網(wǎng)卡來(lái)驅(qū)動(dòng)，而沒(méi)有其它的配置要求；3、可以充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)CPU的強(qiáng)大運(yùn)算能力，支持各種基于IP的應(yīng)用(如無(wú)需IAD即可以支持VoIP功能，直接支持IPTV功能等)和CATV功能；本發(fā)明使計(jì)算機(jī)和光網(wǎng)絡(luò)更緊密的結(jié)合在一起，不僅具有高帶寬，低干擾的特點(diǎn)，而且具有系統(tǒng)簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝維護(hù)，節(jié)省空間，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)；4、現(xiàn)有的用戶端設(shè)備ONU的芯片集成度已經(jīng)很高，單Gbe接口的ONU可以做到兩個(gè)香煙盒大小，這使得可以輕易得將ONU作為網(wǎng)卡集成進(jìn)電腦；由于現(xiàn)有的ONU軟件驅(qū)動(dòng)已經(jīng)有嵌入式系統(tǒng)的uC和Linux版本，這樣在PC的windows和linux上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的移植也變得非常容易。
本發(fā)明是基于PON接入技術(shù)，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上直接實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和有線電視信號(hào)的接入。在下行方向，局端OLT設(shè)備處理的數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)ODN到達(dá)用戶端后，ONU網(wǎng)絡(luò)單元只提取自己的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)PCI總線提交給PC；在上行方向，PC將多業(yè)務(wù)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)提交給ONU網(wǎng)絡(luò)單元后，由ONU網(wǎng)絡(luò)單元負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信號(hào)上傳至局端OLT，OLT在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并上傳給匯聚網(wǎng)或者核心網(wǎng)。同時(shí)，對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行分波，將下行的CATV信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出。相對(duì)于其他三網(wǎng)合一網(wǎng)卡(如同軸電纜三合一網(wǎng)卡)，基于PON的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡有以下優(yōu)勢(shì)傳輸距離長(zhǎng)，同軸線的傳輸距離最大為800米，雙絞線為100米，而EPON的光信號(hào)允許的最大距離是20公里；干擾小，由于光信號(hào)自身的特性決定，在光纖中傳輸時(shí)，其受外界的干擾要比電信號(hào)在電纜中傳輸小的多；另外，在成本上，光纖也比電纜便宜。而相對(duì)于無(wú)線網(wǎng)卡，基于PON的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡又有高帶寬，高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于同是光接入設(shè)備的光網(wǎng)卡，由于PON系統(tǒng)特有的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的特點(diǎn)，能夠節(jié)約光纖的數(shù)量。
隨著接入網(wǎng)逐步向?qū)拵Щ⒕C合化、多元化和光纖化發(fā)展，有線接入的最終發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)光纖到戶/辦公室(FTTH/O)，以提供統(tǒng)一的綜合業(yè)務(wù)接入平臺(tái)。PON技術(shù)是可以實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)綜合接入的技術(shù)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的不斷發(fā)展，PON已成為傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商和新興電信運(yùn)營(yíng)商共同關(guān)注的熱點(diǎn)，其發(fā)展是大勢(shì)所趨。這種基于PON的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡利用PON技術(shù)規(guī)劃和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，更好的與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)融合，市場(chǎng)前景無(wú)限。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電路框圖。
圖2是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電路框圖。
圖3為光網(wǎng)絡(luò)單元及外圍電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明基于PON的計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)卡的軟件框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。第一個(gè)實(shí)施例如圖1、3、4所示，設(shè)置一個(gè)基于PON系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)單元的、并與計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI接口相連的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路一端通過(guò)串并并串轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)器和單纖三向器件與接入光纖相聯(lián)，串并并串轉(zhuǎn)換模塊完成并行信號(hào)和串行信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化；單纖三向器件完成下行光信號(hào)的分波(數(shù)據(jù)信號(hào)和有線電視信號(hào))，并將CATV信號(hào)轉(zhuǎn)化為同軸的模擬信號(hào)，通過(guò)同軸接口輸出到電腦的線卡或者電視卡的有線電視接口；光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路另一端經(jīng)由PHY芯片和千兆以太網(wǎng)MAC控制器與計(jì)算機(jī)PCI接口相聯(lián)接；一般情況下，干兆以太網(wǎng)MAC控制器只提供10/100 Base-Tx接口或者10/100/1000 Base-Tx接口，而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和數(shù)據(jù)處理模塊的用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)只提供的是GMII或TBI接口，要互聯(lián)則需要加一個(gè)PHY芯片。所述的光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路如圖5所示，包括有ONU芯片和外圍電路，外圍電路包括時(shí)鐘接ONU芯片的CLK接口，顯示器LED連接ONU芯片的通用輸入輸出口，快速存儲(chǔ)器SDRAM和閃存FLASHCPU連接CPU存儲(chǔ)總線，外快速存儲(chǔ)器SDRAM連接ONU芯片的外部存儲(chǔ)總線。此外ONU芯片經(jīng)SERDES接口與光纖收發(fā)器或串并并串轉(zhuǎn)換模塊相聯(lián)，UNI和HOSTMII為兩個(gè)不同模式的外電路模塊的連接接口。本發(fā)明軟件系統(tǒng)分為兩層，六大模塊。第一層包括bootload(啟動(dòng)程序)、OS kernrl(操作系統(tǒng)程序)和ONU的fireware(與PON底層功能相關(guān)的程序)，完成了軟件啟動(dòng)、驅(qū)動(dòng)功能，提供了上層應(yīng)用軟件運(yùn)行的平臺(tái)。第二層包括自定義OAM API(具體功能的實(shí)現(xiàn))、自定義OAM Event(具體事件處理)和相關(guān)功能協(xié)議(數(shù)據(jù)網(wǎng)有關(guān)的通信協(xié)議處理)，完成了應(yīng)用層的功能。設(shè)備驅(qū)動(dòng)屬于底層，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)儆谏蠈印?br> 第二個(gè)實(shí)施例如圖2所示，它與上一個(gè)實(shí)施例的不同處在于在光接收和發(fā)送端采用分波器和有線電視光電轉(zhuǎn)換器來(lái)替代單纖三向器件，其中分波器完成下行光信號(hào)的分波，有線電視光電轉(zhuǎn)換器完成將有線電視光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的功能，并將CATV信號(hào)通過(guò)同軸接口輸出到電腦的線卡或者電視卡的有線電視接口。其它同實(shí)施例一。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于設(shè)置一個(gè)基于PON系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)單元的、并與計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI接口相連的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路通過(guò)光纖收發(fā)器、單纖三向器件與接入光纖相聯(lián)，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路另一端經(jīng)由千兆以太網(wǎng)MAC控制器與計(jì)算機(jī)PCI接口相聯(lián)接。
2.按權(quán)利要求1所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于所述的光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路由ONU芯片及其外圍電路組成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于在光纖收發(fā)器與光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路之間串接串并并串轉(zhuǎn)換模塊。
4.按權(quán)利要求1或2所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于在千兆以太網(wǎng)MAC控制器與光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路之間串接PHY芯片。
5.按權(quán)利要求1或2所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于所述的光無(wú)源網(wǎng)絡(luò)包括EPON、GPON、WPON。
6.按權(quán)利要求1所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于所述的光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路包括有ONU芯片和外圍電路，外圍電路包括時(shí)鐘接ONU芯片的CLK接口，顯示器LED連接ONU芯片的通用輸入輸出口，快速存儲(chǔ)器SDRAM和閃存FLASHCPU連接CPU存儲(chǔ)總線，外快速存儲(chǔ)器SDRAM連接ONU芯片的外部存儲(chǔ)總線。此外ONU芯片經(jīng)SERDES接口與光纖收發(fā)器或串并并串轉(zhuǎn)換模塊相聯(lián)，UNI和HOSTMII為兩個(gè)不同模式的外電路模塊的連接接口。
7.按權(quán)利要求1所述的基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡，其特征在于在光接收和發(fā)送端采用分波器和有線電視光電轉(zhuǎn)換器來(lái)替代單纖三向器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無(wú)源光纖接入網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸終端的三網(wǎng)合一網(wǎng)卡。它是設(shè)置一個(gè)基于PON系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)單元的、并與計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI接口相連的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路通過(guò)光纖收發(fā)器、單纖三向器件與接入光纖相聯(lián)，光網(wǎng)絡(luò)單元及其外圍電路另一端經(jīng)由千兆以太網(wǎng)MAC控制器與計(jì)算機(jī)PCI接口相聯(lián)接。本發(fā)明與上層服務(wù)器的接入方式使用了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，延長(zhǎng)了接入距離，降低了FTTD的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本；本發(fā)明使計(jì)算機(jī)和光網(wǎng)絡(luò)更緊密結(jié)合在一起，支持各種基于IP的應(yīng)用和CATV功能；不僅具有高帶寬，低干擾的特點(diǎn)，而且具有系統(tǒng)簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝維護(hù)，節(jié)省空間，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L12/02GK101014054SQ200710051519
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者胡保民, 楊戰(zhàn)兵, 許巍, 鄭直 申請(qǐng)人:武漢長(zhǎng)光科技有限公司