光纤千兆以太网_光信号检测_电路硬件可靠性设计

光纤千兆以太网_光信号检测_电路硬件可靠性设计 "( 第 !+ 卷 第 %期 自然科学版Z>MU!+F [>U% 黑龙江工程学院学报 ’))% 年 !’ 月\>=D8AM >? ]56M>897A689 :8;<6=<<5 >? 15BC8>M>9E T./UF ’))% 文章编号#$%#&%#%$$ !!"!""’())))!")! 光纤千兆以太网 $光信号检测%电路硬件可靠性设计 !!!’ 李淼 &张雪兰 &张利萍 &姜峰 "!* 北京理工大学 计算机系&北京 !)))+!’’* 北京机械工业学院&北京 !)))+,( 摘要! 从实际工作出发& 通过对原有光纤千兆以太网$光信号检测% 典型电路的分析与测试&指出了原 有典型电路的缺陷和不合理的设计原因信号转换提出了添加 的改进电路的设计方 ) $ -./0$110 % 案&并通过理论分析和对改进电路的测试&证明该电路设计的优越性 ) 关键词千兆以太网信号检测信号丢失 !’’ 中图分类号!1-2)’*# 文献标识码!3 !"# "$%&$%( %()*$+)( &(,*-. /0 ,*-.$) &(1(21 ’ 2*%23*1 * 1 41*2$) *$+*1 51%1 6&641% ."(/--"(.(/ !!!’" $%&’ + 01%2’ + $04$25’ 6"+ 7825 !#()*-/(3*!*,.,, !"# $%&’! () *(+&’%- /0%1/% 2134 1501%%-0156 7%08150 91:’0’’% () %/<1(=(5>6 7%01805 "???@"6 *<012A ,.,; ’* 4567869 :8;<6<=<5 >? @ABC685DEF 4567869 !)))+,F /C68AG 7+,1%$218 1C5 HAH5D I5;BD6J5; ? ? ;698AM I5<5B< 68 HD =9C #$%%&#’ ? N5; =9C ;; >? ;698AM 能的特殊性&直接指示物理链路的通断状态&使该 引言( 部分电路的设计在整个系统的设计中有了比较重 要的意义) 随着通讯技术的迅猛发展&千兆以太网技术有 了广泛的应用&特别是光纤千兆以太网得到了普遍 本文主要针对光信号检测电路的设计&介绍了的重视)越来越多的设备供应商开始为自己的通讯 一种光信号检测电路硬件设计的新方法&该方法改 设备& 如以太网交换机* 路由器* 系统服务器等设 正了系统原有典型电路设计的缺陷&提高了整个系 备&提供光纤千兆以太网硬件适配器) 统设计的可靠性&并在系统实际的应用中取得了良 光纤千兆以太网适配器硬件设计中&有一部分 好的效果) 电路是光信号检测电路 所谓光信号检测电路是 )典型电路设计与分析 ! 指& 系统对于物理链路光信号检测信号& 即 ST S698AM 5<5B<信号的检测接收电路&用以判断物理 "I( !U! 典型电路设计 !" 黑龙江工程学院学报自然科学版# 年 $ 月 !" !""!# # %&()+(& 向 千 兆 以 太 网 &0() 11&%% P(& GQ4(1 R)3%1(&S& 相应管脚的噪声信号%如 ’*,""!.为 *’’’-./ - 图 ! 所示# 当噪声信号峰值小于 IJ EF 时%9 信 :/234’2++&’" 层 控 制 器 !5(6)*(4 748&’3&4 -./" 提 供 9: 信号# 例如比较常用的 6(6)*(4 748&’3&4 号 指 示 物 理 链 路 无 光 信 号 %5(6)*(4 748&’3&4 -./ 9&%0&%$ 安捷伦!.6(+&34"生产的 ;:-<$=>=.!以下 芯片负责使连接指示灯 @ABLM< 灭% 表示物理链的测试 均以 = 为例% 当输入的 <@ "7;:-./路连接失败# 但有时噪声信号峰值会大于 JJ EF% !接口的 差分输入信号!:ABC " 峰值大于 !D" EF 于是 9: 信号指示物理链路光信号正常# 但由于此 时% 输出 时实际物理链路断开%5(6)*(4 748&’3&4 芯片 -./ 99(63)+ 0&4&14"信号有效%输入到 5(6)*(4 748&’3&4 :!无法接收到链路自协商信息% 无法进行链路自协 的 @G9@2%% 2H %(63)+"信号%指示物理链路光 -./ !商%因此 5(6)*(4 748&’3&4 芯片认为光信号正 -./ 信号正常% 当 < ?=>=. 的 <7@ 接口的差分 ;:-/常%但物理链路依然连接失败%指示灯 @ABLM< 熄 输入信号峰值小于 IJ EF 时% 输出 9 信号无效% :灭# 输入到 5(6)*(4 748&’3&4 -./ 的 @G9 信号%指示物 在该电路设计的黑盒测试中% 经过多次测试% 理链路无光信号#这种设计方法%电路实现简单%只 均未发现异常% 而且在白盒测试中% 拔出光纤 9: 需将相对应的信号%(6)(4 748&3&4 9&%0&% 输出的 5*’信号可以正确反映物理链路光信号状态%指示灯也 9 信号% 与 5(6)*(4 748&’3&4 输入的 @G9 信 :-./ 可以正确指示链路状态% 但此

方案

气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载

的可靠性较差% 号直接连接起来%无需任何外加电路%便可以使用# 无法保证拔出光纤后%:ABC线路上的噪声信号峰 值均小于 J EF%导致无法保证 9 信号正确反映 I: 物理链路光信号状态# 添加 信号转换的改进 ! <7/@TRR@ 电路设计与分析 !K? 改进电路的设计图 $ 典型电路 该 电 路 由 光 信 号 收 发 器 !P(*&’ GQ4(1 R’)3N ?K! 典型电路测试 %1(&S&’"的 9: 信号向 5(6)*(4 748&’3&4 -./ 提供光 在实际测试中%经过反复插拔光纤%使物理链 信号检测信号# 例如比较常用的 P(*&’ GQ4(1 R’)3N 路反复通断的测试%未出现异常# 但在随后的白盒 %1(&S&’$ 安 捷 伦 !.6(+&34" 生 产 的 ;PUVI>:I ! 以 下 测试中%发现在拔掉光纤后%无物理链路光信号时% 的测试均以 ;PUVI>:I 为例"%当物理链路无光信 链路连接指示灯 @ABLM< 熄灭% 表示物理链路连 号时%;PUVI>:I 的 9: 信号无效%指示无光信号% 接失败%但此时用示波器测试 5(6)*(4 748&’3&4 9&%N 通知 5(6)*(4 748&’3&4 -./ 物理链路无光信号# 当 0&% 的 9 信号%如图 ! 所示%发现 9 有时指示无 ::PUV> 的 物 理 链 路 有 光 信 号 时 %PUV> IIII;:;:光信号!低电平"%物理链路连接失败%而有时指示 的 9 信号有效%指示有光信号%通知 (6)(4 748N 5*: 光信号正常!高电平"%处于一种不稳定状态%不能 &’3&4 -./ 物理链路光信号正常# 由 于 P(*&’ GQ4(1 R’)3%1(&S&’ 提 供 的 9: 信 号 正确反映物理链路光信号的状态# 为 <7@ 信号%而 (6)(4 748&3&4 的 @G9 输 5*’/-./ 入信号是 RR@ 信号%必须进行信号电平转换%需要 外加电路实现%如图 > 所示%P(& GQ4(1 R)3%1(&S& *’’’ 物理链路无光信号情况 图 ! 典型电路 9%ABC信号测试图 :: ?K> 问题分析 当光纤拔掉后%;:-=. 的 <7/@ 接口的 差分输入信号ABO无差分信号输入%实际输入 !:"图 > <7@TRR@ 信号转换电路 / !"# 第 ! 期 李 淼等光纤千兆以太网光信号检测电路硬件可靠性设计$"## 的 "# 信号与 $%$$& 的分压% 经比较器输出% 将 78 的 *" 信号输入低电平%指示物理链路有光 ): 信号转换为 ++* 信号%提供给 -0-1 123 信号%通知 -0-1 1245641 8 光信号正常图 D ’()*./(./(7)’,, 45641 的 输入信号& 为 电路匹 中%物理链路中无光信号%E 信号为低电平%-3 789 *"$; ’(9*"./:, 配电阻%$< 为电流平衡电阻%*7&=& 为比较器& 0-1 1245641 78 的 *" 信号输入高电平%指示无 (): %>% 改进电路分 析 光信号%通知 -./0-1 (1245641 78) 物理链路光信 , 号丢失& ( 注! 典型电路设计与改进电路设计的 该电路直接检测 ?-045 :@-A1 +5/6BA-4C45 提供 的 信号%而对物理链路光信号的检测%由 ?-045 "# *" 信号逻辑相反% 实际应用中%-./0-1 1245641 :,(@-A1 +5/6BA-4C45 芯片在内部处理% 这样使检测结 78 中可以通过相应寄存器设置%设定输入 *" :):果受干扰的可能性减小%准确性更高%避开了典型 信号的逻辑规则& ) 电路设计中对 接口的差分输入信号检测问 ’()*&>% 测试结果分析 题%使 ’()* 接口的差分输入信号的噪音问题不再 改进后电路的 "E 信号相对于原典型设计电 影 响 ?-045 :@-A1 +5/6BA-4C45 的 "# 信 号 的 输 出 稳 路% 在测试中没有出现在物理链路无光信号状态 定 性 & 使 得 在 每 次 拔 出 光 纤 时 %-0-1 1245641 ./(,下%"E 信号高低电平不稳定变化的状态%即如图 % 8 的 信号输入总能保持一个稳定的状态% 7)*":的情况& 改进后电路的 "E 信号状态%随物理链路 不再出现高低电平波动的情况& 有无光信号的状态%稳定变化%正确的反映了物理 链路光信号的状态%如图 $图 D 的情况& 而原典型 ; 设计电路中的物理链路无光信号状态下%不能够正 确的反映物理链路光信号的状态&存在物理链路无 光信号的状态下%电路错误的报告是有光信号状态 改进电路测试分析& 的情况& 在改进的电路中此情况得以纠正%不再存 改进电路测试 在& &>< 实际测试如图 $图 D 所示& 图 中%光纤链路 ;; 中光信号正常%"E 信号为高电平%-./0-1 1245641 ,( ; 结论 在光纤千兆以太网适配器的 *光信号检测#硬 件电路设计中%原系统电路设计可靠性不高%不应 在设计中使用& 相比之下%改进后的电路设计比较 可靠&在实际应用中应该使用改进后的电路设计进 行光信号检测#部分电路的设计%以达到电路的可 * 靠设计%使系统获得较高的可靠性& 改进后的电路 设 计 已 经 运 用 在 清 华 比 威 网 络 设 备 公 司 的 物理链路光信号正常情况FGHDIJ 路由器产品设计中%并取得良好的效果& 图 ; 改进电路 *:"%"# 信号测试图 参考文献 K