一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置

摘要

本发明涉及通信传输领域，特别公开了一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置，其特征在于，所述装置包括，供电单元、检测电路单元、控制单元、锁存器、光开关驱动电路单元、储能单元和双稳态光开关。本发明解决了现有技术无法使用双稳态光开关实现单稳态功能的问题，使得现有网络可根据客户业务的不同需求，完成不同类型的保护，满足多种网络保护的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及通信传输领域，尤其涉及一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置。

背景技术

在光通信领域中，常用光开关来实现网络保护倒换功能。当主路径发生异常时，通过控制光开关，将业务切换到备路径，从而确保网络业务正常使用。目前光开关有两种类型，单稳态光开关和双稳态光开关。单稳态光开关工作原理是，当光开关的供电电源切断后，光开关的状态始终倒换到默认通道，比如备通道。双稳态光开关工作原理是，当光开关供电电源切断后，光开关的状态停留在断电前的通道。相对来说，单稳态光开关比双稳态光开关原理复杂，功耗大。

在网络保护中，有时需要单稳态类型的保护方式，有时需要双稳态类型的保护方式，不同类型的保护方式选用不用的光开关。现有技术为根据不同的应用场景，选用不同的光开关实现不同的保护类型。不同的应用场景具体为，运营商根据网络状态及客户需求，或使用单稳态类型的光开关，即，当光开关的供电电源切断后，光开关的状态始终倒换到默认通道；或使用双稳态类型的光开关，即，当光开关供电电源切断后，光开关的状态停留在断电前的通道。如何用同一个光开关既能实现双稳态功能又能实现单稳态功能，是当前技术方案不能解决的问题，从而给网络规划和维护等方面的带来了很多工作和成本。

发明内容

本发明提供了一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置，包括，

供电单元、检测电路单元、控制单元、锁存器、光开关驱动电路单元、储能单元和双稳态光开关。

供电单元：用于将接收到的高电压电源信号进行缓启和过滤，输出低电压电源信号给所述检测电路单元、控制单元、锁存器、储能单元和光开关驱动电路单元；

检测电路单元：用于检测供电单元中的高电压电源信号的电压是否正常，若高电压电源信号低于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压告警信号；若高电压电源信号大于等于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压正常信号；

控制单元：用于根据所述检测电路单元输出的电压告警信号和电压正常信号，以及存储于所述控制单元的光开关倒换真值表，输出控制信号和电源状态信号；

锁存器：用于根据接收到的控制信号和电源状态信号，锁存当前状态的所述控制信号，并将所述锁存的控制信号发送给光开关驱动电路单元；

储能单元：用于存储来自供电单元的电能，并在供电单元出现故障后，向光开关驱动电路单元和锁存器提供所述电能；

光开关驱动电路单元：用于根据接收到的锁存的控制信号，输出驱动电流信号；

双稳态光开关：用于根据所述驱动电流信号，倒换主用通道和备用通道。

由此可见，在本发明中，通过使用检测电路单元、控制单元、锁存器和光开关驱动电路单元，本发明实施例的双稳态光开关实现单稳态功能的装置，解决了现有技术要想实现光开关的单稳态的功能，光开关必须为单稳态的光开关，即双稳态光开关不能实现单稳态功能的问题，在不影响现有业务信号传输的情况下，可根据客户的需求，改变光开关的单稳态的功能或双稳态的功能，从而使得现有网络可根据客户业务的不同需求，完成不同类型的保护，满足多种网络保护的应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例的一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置示意图；

图2示示出了本发明实施例的供电单元的结构示意图；

图3示出了本发明实施例的检测电路单元结构示意图；

图4示出了本发明实施例的检测电路单元的另一结构示意图；

图5示出了本发明实施例的储能模块的结构示意图；

图6示出了本发明实施例的光开关倒换真值表(1)；

图7示出了本发明实施例的光开关倒换真值表(2)；

图8示出了本发明实施例的光开关倒换真值表(3)；

图9示出了本发明实施例的光开关倒换真值表(4)。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例的一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置示意图如图1所示。一种双稳态光开关实现单稳态功能的装置，包括：供电单元、检测电路单元、控制单元、锁存器、光开关驱动电路单元、储能单元和双稳态光开关。

供电单元：用于将接收到的高电压电源信号进行缓启和过滤，输出低电压电源信号给所述检测电路单元、控制单元、锁存器、储能单元和光开关驱动电路单元；

检测电路单元：用于检测供电单元中的高电压电源信号的电压是否正常，若高电压电源信号低于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压告警信号；若高电压电源信号大于等于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压正常信号；

控制单元：用于根据所述检测电路单元输出的电压告警信号和电压正常信号，以及存储于所述控制单元的光开关倒换真值表，输出控制信号和电源状态信号；

锁存器：用于根据接收到的控制信号和电源状态信号，锁存当前状态的所述控制信号，并将所述锁存的控制信号发送给光开关驱动电路单元；

储能单元：用于存储来自供电单元的电能，并在供电单元出现故障后，向光开关驱动电路单元和锁存器提供所述电能；

光开关驱动电路单元：用于根据接收到的锁存的控制信号，输出驱动电流信号；

双稳态光开关：用于根据所述驱动电流信号，倒换主用通道和备用通道。

进一步地，在本发明的另一实施例中，图2示出了本发明实施例的供电单元的结构示意图。供电单元可进一步包括，缓启电路单元和电源转换模块。缓启电路单元，用于对供电单元接收到的高电压电源信号进行延缓和过滤，产生延缓后的高电压电源信号。电源转换模块，用于将所述延缓后的高电压电源信号转换为低电压电源信号，然后将所述低电压电源信号输出给所述检测电路单元、控制单元、锁存器、储能单元和光开关驱动电路单元。一般地，在光开关控制领域中，高电压电源信号通常为36V-72V，低电压电源信号通常为1.8V-12V。在本发明实施中，高电压电源信号为48V，低电压电源信号为3.3V或5.0V。

进一步地，在本发明的另一实施例中，缓启电路单元具体包括保险管、缓启MOS模块和滤波模块。保险管，用于对接收到的高电压电源信号进行过流保护，输出被过流保护的高电压电源信号。缓启MOS模块，用于延缓所述保险管输出的被过流保护的高电压电源信号。缓启MOS模块通常由MOS场效应晶体管构成(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor，半导体金属氧化物)，该缓启MOS模块相当于一个延时开关，延缓导通缓启MOS模块中的缓启电路。滤波模块，用于过滤缓启MOS模块输出的高电压电源信号中的共模干扰信号和差模干扰信号，从而输出延缓后的高电压电源信号。一般地，在光开关控制领域中，高电压电源信号通常为36V-72V，低电压电源信号通常为1.8V-12V。

进一步地，在本发明的另一实施例中，供电单元还可以进一步包括合路模块。在实际应用中，为了提高供电单元的安全可靠性，通常会输入给供电单元两路高电压电源信号。本发明实施例中的高电压电源信号为48V，合路模块用于将两路高电压电源信号合为一路高电压电源信号，输入给缓启电路单元。

进一步地，为了提高供电单元的安全可靠性，在本发明的另一实施例中，有两个供电单元，一个为主用电源，一个为备用电源。备用电源的结构，可以与上述实施例中所描述的供电单元一致，也可以只包括一个缓启MOS模块和一个开关模块。该备用电源可不包括电源转换模块，直接接收低电压电源信号。

本发明实施例的检测电路单元的具体实现形式有多种，本发明无意于对具体的电路形式做限定。图3示出了本发明实施例的检测电路单元结构示意图，由一个运算放大器、一个光耦器件、五个分压电阻组成。运算放大器的负输入端为基准电压“V基准”的输入端。运算放大器的正输入端相连的分压电阻A端与待检测的供电单元相连接。在实际的应用中，检测电路单元检测的供电单元中的电源信号为高电压电源信号，而加在光耦器件另一端的电压通常为低电压电源信号。在本发明实施例中，比如，供电单元中的高电压电源信号为48V，加在光耦器件靠近控制单元一端的低电压电源信号为3.3V，基准电压V为1.27V，加在运算放大器与光耦器件之间的分压电阻R上的电压为27V。光耦器件的主要功能为，将光耦器件两侧的高电压与低电压相隔离。光耦器件的高电压一侧为与供电单元相连接的电路，光耦器件的低电压一侧为与控制单元相连接的电路。该检测电路单元用于检测供电单元中的高电压电源信号的电压是否正常，若高电压电源信号低于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压告警信号；若高电压电源信号大于等于检测电路单元中设定的基准电压，则向控制单元输出电压正常信号。若检测电路单元进一步地用于检测备用电源的状态，则可以在现有电路结构的基础上，直接增加分压检测电路如图4所示。B端用于与备用电源相连接。将主用电源和备用电源与基准电源做比较，可以看出，当主、备电源都为高电平时即为正常，若为低电平时则为不正常，说明主用电源或备用电源出现了故障。

需要说明的是，本发明实施例中的检测电路单元，一方面需要接收来自供电单元提供的低电压电源信号来作为检测电路单元自身的电路运作需要的电能，另一方面，又连接至供电单元的高电压电源信号，用以检测供电单元的电压状态是否正常。

进一步地，在本发明的另一实施例中，控制单元用于根据所述检测电路单元输出的电压告警信号和电压正常信号，以及存储于所述控制单元的光开关倒换真值表，输出控制信号和电源状态信号。本发明中的控制单元可以使用FPGA芯片(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等集成电路实现。本发明实施例中的控制单元，用于根据所述检测电路单元输出的电压告警信号和电压正常信号，以及存储于所述控制单元的光开关倒换真值表，输出控制信号和电源状态信号。在本发明的控制单元中，预先会根据客户的需求，定制各种类型的光开关倒换真值表。光开关倒换真值表的内容如图6、图7、图8和图9所示。

如果客户需要使用双稳态光开关实现双稳态功能，即，当光开关供电电源切断后，光开关的状态停留在断电前的通道，则可以使用光开关倒换真值表(1)(图6)。从光开关倒换真值表(1)的内容可以看到，在电源发生故障时，光开关是否倒换有两种可能，即倒换到备用通道或不倒换。当控制单元接收到检测电路单元输出的电压正常信号时，会根据内部的集成电路设定的程序，根据光开关倒换真值表(1)中电源为正常时的两种倒换方式，选择确定是否倒换到备用通道或不倒换。当控制单元接收到检测电路单元输出的电压告警信号时，说明当前的供电单元的电源出了故障，如断电、电压过低、电源波动较大等情况时，因为光开关倒换真值表(1)中电源为故障时有两种倒换方式，会根据内部的集成电路设定的程序，选择确定是否倒换到备用通道或不倒换，使光开关的导通状态与供电单元故障前的光开关的导通状态一致。

如果客户需要使用双稳态光开关实现单稳态功能，即，当光开关供电电源切断后，光开关的状态始终倒换到默认通道，则可以使用光开关倒换真值表(2)(图7)和光开关倒换真值表(3)(图8)。从光开关倒换真值表(2)的内容可以看到，在电源发生故障时，光开关是否倒换只有一种可能，即0-不倒换，停留在主用通道上。从光开关倒换真值表(3)的内容可以看到，在电源发生故障时，光开关是否倒换只有一种可能，即1-倒换到备用通道，停留在备用通道上。控制单元可以通过选择使用光开关倒换真值表(2)或光开关倒换真值表(3)，输出控制信号去控制锁存器，进而控制光开关驱动电路单元的驱动电流信号。本发明实施例可根据用户的需求，通过选择光开关倒换真值表，使光开关在供电单元出现故障时，能使业务信号传输在用户要求的主用通道或备用通道。

进一步地，在本发明的另一实施例中，当供电单元出现故障时，如断电、电压过低、电源波动较大等情况，检测电路单元，用于及时检测供电单元的状态，并向控制单元输出电压告警信号。当供电单元正常工作时，则向控制单元输出电压正常信号。当有两个供电单元，即主用电源和备用电源时，检测电路单元也可以检测备用电源的状态。将主用电源和备份电源与基准电源做比较。相应地，存储在控制单元中的光开关倒换真值表也可以相应地变为图9所描述的光开关倒换真值表(4)。本发明实施例可根据客户的需求，将光开关倒换真值表(4)中的“光开关是否倒换”一项的内容做相应的修改，以满足客户是需要双稳态光开关实现单稳态功能或双稳态功能。

进一步地，在本发明的另一实施例中，锁存器，用于接收控制信号和电源状态信号，锁存当前状态的所述控制信号，并将所述锁存的控制信号发送给光开关驱动电路单元。锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，只有在有锁存信号时，输入的控制信号的状态才被保存到输出，直到下一个锁存信号。通常只有0和1两个值。典型的逻辑电路是D触发器。本发明实施例并不限定具体的锁存器的类型。当锁存器接收到电源状态信号时，锁存器会将控制单元发送的控制信号发送给光开关驱动电路单元；当没有接收到电源状态信号时，锁存器会锁存当前状态的控制信号，并将所述锁存的当前状态的控制信号发送给光开关驱动电路单元。

光开关驱动电路单元，用于根据接收到的锁存的控制信号，输出驱动电流信号。光开关驱动电路单元可以由集成电路或由三极管组成的电路构成，其工作原理为，根据接收到的锁存器发送的锁存的控制信号，输出驱动电流信号给双稳态光开关。该驱动电流信号可分为正向电流和反向电流。当不同方向的电流流经双稳态光开关中的线圈时，线圈的吸合力会有不同的方向，从而改变光开关在主、备两条通道上的路径。

储能单元，用于存储来自供电单元的电能，并在供电单元出现故障后，向光开关驱动电路单元和锁存器提供所述电能。储能单元可以是电容，也可以是电池等其他可储存电能的器件。在实际使用中，可根据需求选择储能单元的容量。进一步地，由于供电系统都有最大容性负载限制，在本发明实施例中，如图5所示的储能模块的结构示意图，将储能单元划分成若干小的储能模块，并将所述若干小的储能模块并联。本发明实施例中，具体为，若干个电容器件，图中的小三角符号为接地端，电容的另一端为正向电源输入端。当供电单元正常工作时，供电单元分别给小的储能模块充电，以免同时充电损坏供电系统或导致供电系统不正常。

进一步地，在本发明的另一实施例中，在储能单元前面增加一个开关电路模块，比如，缓启MOS模块。当供电系统异常时，通过控制单元的控制，关闭储能单元前面的开关电路模块，使储能单元所储存的电能只提供给光开关驱动电路单元和锁存器，以便用最小的电能完成光开关倒换，同时，避免了储能单元储存的能量倒流而导致电能浪费的问题。

双稳态光开关，用于根据所述驱动电流信号，倒换主用通道和备用通道。双稳态光开关内的线圈会根据驱动电流信号的方向，产生不同方向的吸合力，从而将流经光开关上的业务信号倒换到主用通道或备用通道。

由此可见，在本发明中，通过使用检测电路单元、控制单元、锁存器和光开关驱动电路单元，本发明实施例的双稳态光开关实现单稳态功能的装置，解决了现有技术要想实现光开关的单稳态的功能，光开关必须为单稳态的光开关，即双稳态光开关不能实现单稳态功能的问题，在不影响现有业务信号传输的情况下，可根据客户的需求，改变光开关的单稳态的功能或双稳态的功能，从而使得现有网络可根据客户业务的不同需求，完成不同类型的保护，满足多种网络保护的应用。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。