以太网光纤收发器故障指示技术 技术领域
本发明涉及一种以太网光纤收发器故障指示技术，属于构建以太网接入网时的网络维护技术，实现在网络链路的一侧对整条链路进行故障检测和定位，有效提高网络维护的效率和降低网络维护成本。
背景技术
以太网接入是随着宽带通信的发展而得到广泛应用的新兴接入网技术。由于基于电信号形式的以太网数据在非屏蔽5类双绞线中只能传输100米左右的距离，在通常的长距离组网应用中，常常采用以太网光纤收发器对以太网的传输距离进行拓展，如图1所示。以太网光纤收发器是一种将以太网的电信号和光信号相互转换的设备，可以将网络设备的RJ45双绞线接口转换为光纤接口，通过光纤实现长距离通信。然而以太网光纤收发器的应用也使得网络结构更加复杂，一条网络链路被分成三个物理链路段，一旦通信出现中断需要在整条链路上进行测试诊断，难以迅速发现故障原因和故障位置，网络维护很不方便。
【发明内容】
本发明的目的就是让光纤收发器自动检测和报告所在网络链路上的故障信息，使维护人员在网络链路的一侧就能判断链路是否发生故障以及故障的可能原因和地点，改善网络维护的效率和成本。
本发明的技术方案是：在光纤收发器设备中增加控制电路，控制电路用于对以太网的电气接口和光接口的工作状态进行检测和控制，实现故障指示功能。控制电路通过连接状态LINK信号与以太网电接口电路相连，通过光信号检测SD和禁止发送TX_DIS信号与以太网光接口电路相连，对RJ45接口的网络连接状态和光纤接口的光信号接收状态进行实时检测，并根据检测结果报告链路地工作状态。
所述的以太网光纤收发器故障指示技术，控制电路以单片机为主要部件，单片机的3个IO引脚P1.0、P1.1和P1.2分别与太网电接口电路的LINK脚、以太网光接口电路的禁止发送TX_DIS脚和光信号检测SD脚相连接，并通过显示电路对当前的故障状态进行显示。
所述的以太网光纤收发器故障指示技术，其控制电路工作方式为：若光纤接口接收不到光信号，则指示本设备接收光纤故障，并通过发送光纤报告本设备接收光纤故障信息，若RJ45接口无连接，则指示本设备电接口故障，并通过发送光纤报告本设备电接口故障信息，若从接收光信号中收到远端设备的接收光纤故障信息，则指示本设备发送光纤故障信息，若从接收光信号中收到远端设备的电接口故障信息，则指示远端设备电接口故障信息，若无上述故障，则指示正常工作状态，控制电路通过控制光纤发送电路的工作状态实现本设备故障信息向远端设备的报告。
所述的以太网光纤收发器故障指示技术，控制电路以单片机为主要部件，单片机的3个IO引脚P1.0、P1.1和P1.2分别与LINK、TX_DIS和SD相连接，并通过显示电路对当前的故障状态进行显示。
所述的以太网光纤收发器故障指示技术，采用检测优先级机制：本地接收光纤故障检测优于本地发送光纤故障检测，本地发送光纤故障检测优于远端电口故障检测，即若有多于一个故障发生，只检测最高优先级的故障。
所述的以太网光纤收发器故障指示技术，采用报告优先级机制：本地接收光纤故障的报告优于本地电口故障的报告，即若有多于一个故障需报告，只报告最高优先级的故障。
本发明的优点有：增加的控制电路比较简单，实现方便；发送电路报告故障信息只发生在链路有故障的情况下，不影响链路的正常工作，不占用链路的有效带宽；一旦整条链路的任一段出现故障，都能在相关的任一设备上及时告警，并确定最可能的故障位置，极大方便网络的维护工作；使用本发明的设备与未使用本发明的设备仍能正常通信，有利于网络的平滑升级。
【附图说明】
图1是以太网光纤收发器组网示意图。
图2是应用本发明的以太网光纤收发器总体逻辑框图。
图3是图2中控制电路的逻辑框图。
图4是图3中单片机软件的流程图。
【具体实施方式】
本发明是在光纤收发器设备中增加控制电路实现对RJ45接口的网络连接状态和光纤接口的光信号接收状态进行实时检测，并根据检测结果报告链路的工作状态。
图2是应用本发明的以太网光纤收发器总体逻辑框图。其中：RJ45插座是以太网电气接口的连接件，实现以太网电接口电路与外部网络电缆的电气连接；以太网电接口电路实现以太网数据基于双绞线电缆的发送和接收，可以产生LINK指示信号，LINK为1时表示电气连接正常，LINK为0时表示电气连接故障，本发明中LINK信号与控制电路相连接。
光收发模块是以太网光接口的连接件，并完成信号的光电转换功能，可以产生SD指示信号，SD为1时表示从接收光纤接收到光信号，SD为0时表示从接收光纤接收不到光信号，还接受TX_DIS控制信号对光发送电路进行控制，TX_DIS为1时表示禁止向发送光纤发送光信号，TX_DIS为0时表示允许向发送光纤发送光信号，本发明中SD和TX_DIS与控制电路相连接。
控制电路工作方式为：若光纤接口接收不到光信号，则指示本设备接收光纤故障，并通过发送光纤报告本设备接收光纤故障信息；若RJ45接口无连接，则指示本设备电接口故障，并通过发送光纤报告本设备电接口故障信息；若从接收光信号中收到远端设备的接收光纤故障信息，则指示本设备发送光纤故障信息；若从接收光信号中收到远端设备的电接口故障信息，则指示远端设备电接口故障信息；若无上述故障，则指示正常工作状态。控制电路通过控制光纤发送电路的工作状态实现本设备故障信息向远端设备的报告。
控制电路的逻辑框图如图3所示。电路以MCS51单片机为主要部件进行实现，MCS51的3个IO引脚P1.0、P1.1和P1.2与上文提到的LINK、TX_DIS和SD相连接，并通过显示电路对当前的故障状态进行显示。为了便于理解本发明的实现机制，下面进行一些详细的说明：
LINK逻辑信号由通用的以太网电接口器件产生，具体的产生机制不在本文说明范围之内，LINK为1时表示电口正常，LINK为0时表示电口故障，可能为网络电缆断损或接触不良引起。
SD逻辑信号由通用的以太网光收发模块产生，具体的产生机制不在本文说明范围之内，SD为1时表示接收光纤上有光信号，SD为0时表示接收光纤上没有光信号，由于以太网正常工作时无论有无数据都会发送光信号，所以SD为0可以认为是接收光纤断损或远端设备光发送电路不工作等故障引起。
TX_DIS逻辑信号可以用来控制以太网光收发模块的光发送电路是否工作，TX_DIS为0时表示允许光发送电路工作，TX_DIS为1时表示禁止光发送电路工作。
由对SD和TX_DIS的描述可知，本地设备与远端设备通过光纤相连接，在其它部件均正常的情况下，若本地(或远端)的TX_DIS为0，会引起远端(或本地)的SD为1；若本地(或远端)的TX_DIS为1，会引起远端(或本地)的SD为0；若本地(或远端)的TX_DIS为以f为频率的低频脉冲，会引起远端(或本地)的SD为以f为频率的低频脉冲。本发明正是基于此原理来实现设备间的故障检测和报告。
本地设备可以检测到的故障和检测方法如表1所示。
表1本地设备可检测故障及检测方法可检测的故障检测方法本地电口故障LINK信号为0本地接收光纤故障(即远端发送光纤故障)SD信号连续为0本地发送光纤故障(即远端接收光纤故障)SD信号为10Hz脉冲远端电口故障SD信号为5Hz脉冲
本地设备能够向远端设备报告的故障和报告方法如表2所示。
表2本地设备可报告故障及报告方法可报告的故障报告方法本地电口故障驱动TX_DIS为5Hz脉冲本地接收光纤故障(即远端发送光纤故障)驱动TX_DIS为10Hz脉冲
由于在光口上只能同时检测本地接收光纤故障、本地发送光纤故障和远端电口故障3种故障中的一种，所以采用了检测优先级机制：本地接收光纤故障检测优于本地发送光纤故障检测，本地发送光纤故障检测优于远端电口故障检测。即若有多于一个故障发生，只检测最高优先级的故障。
由于通过光口只能向远端设备同时报告本地电口故障、本地接收光纤故障2种故障中的一种，所以采用了报告优先级机制：本地接收光纤故障的报告优于本地电口故障的报告。即若有多于一个故障需报告，只报告最高优先级的故障。
控制电路的工作流程如图4的流程图所示，叙述如下：
(1)程序开始；
(2)当前故障清零，采集LINK和SD的信号波形；
(3)若LINK为连续0，则转记录本地电口故障4，否则转记录本地
电口正常5；
(4)记录本地电口故障，转SD信号波形判断6；
(5)记录本地电口正常，即无故障；
(6)SD若为连续0，则转记录本地接收光纤故障7，若为5Hz脉冲，则转记录远端电口故障8，若为10Hz脉冲，则转记录本地发送光纤故障9，若为连续1，则转驱动TX_DIS连续0即15；
(7)记录本地接收光纤故障，即远端发送光纤故障，转本地发送光纤故障判断10；
(8)记录远端电口故障，转本地发送光纤故障判断10；
(9)记录本地发送光纤故障，即远端接收光纤故障，转本地发送光纤故障判断10；
(10)若本地发送光纤故障，则转驱动TX_DIS连续0即15，否则转本地接收光纤故障判断11；
(11)本地接收光纤故障判断，是则转驱动TX_DIS为10Hz脉冲13，否则转本地电口故障判断12；
(12)若本地电口故障，则转驱动TX_DIS为5Hz脉冲14，否则转驱动TX_DIS连续0即15；
(13)驱动TX_DIS为10Hz脉冲，向远端报告本地发送光纤故障，转显示当前故障状态16；
(14)驱动TX_DIS为5Hz脉冲，向远端报告本地电口故障，转显示当前故障状态16；
(15)驱动TX_DIS连续为0，即不报告故障；
(16)显示当前故障状态(即显示设备是正常工作还是有故障发生，若有故障发生则同时指示故障类型和故障位置)，转故障清零2，采集LINK和SD的信号波形，进入下一轮循环。
控制电路为本发明的核心模块，控制电路用于对以太网的电气接口和光接口的工作状态进行检测和控制，实现故障指示功能；通过LINK信号与以太网电接口电路相连，通过SD和TX_DIS与以太网光接口电路相连，实现故障检测和指示功能。因此凡是采用本方法，无论其具体技术方案如何变化均属于本发明的保护范围。