[发明专利]一种工业以太网光纤通道断路故障实时检测处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统实时断路检测方法和装置，具体涉及一种工业以太网光纤通道断路故障实时检测处理方法和装置。

背景技术

现场总线已成为自动化技术的集成组件。在现场总线系统之上的层面中，以太网往往在某种程度上代表着技术发展的水平。经过近年的发展，以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。光纤的低损耗、高抗电磁性，使网络传输距离从100米扩展到几十公里，乃至上百公里的同时，也使数据通讯质量有了较大的提高，是最为可靠的物理层介质。因此被广泛应用于电力系统工业以太网布线中。

光纤通道首先在通信技术中得到广泛的应用，它是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段。光纤通道相对于其他传统通道(如：电缆、微波等)具有如下特点：1、传输质量高，误码率低。这种特点保证了光纤通道的透明度。2、光的频率高，所以频带宽，传输的信息量大。3、抗干扰能力强。由于光信号的特点，可以有效的防止雷电、系统故障时产生的电磁方面的干扰。4、高压场合下绝缘性能好，尤其适用于电力系统。因此，光纤通道在电力系统工业以太网布线通道选择上应为首选。

但是由于光缆的特点，抗外力破坏能力较差，当采用直埋或空中架设时，易于受到外力破坏，造成机械损伤。当线路或某一节点的设备出现故障时，可能导致部分系统甚至整个系统的瘫痪。在工业以太网中，要求实时地对故障作出判断和相应处理，将故障节点旁路掉，保持串行帧的完整性，从而提高整个系统的可靠性和网络生存能力。因此如何最快速度地对光纤通道断路故障作出判断并加以处理是工业以太网搭建时必须思考和解决的问题。

目前光纤通道常见搭建方案：

在选定光纤为工业以太网物理层介质后，物理层芯片(PHY)1与光纤收发器2之间的连接关系如图1所示。

图中箭头代表信号走向，其中：RX信号为接收数据；TX信号为发送数据；光纤收发器的SD信号送至物理层芯片的FXSD/FXEN管脚，用来表明物理层传输介质是否为光纤以及光纤输入信号是否正常；物理层芯片根据FXSD/FXEN管脚的状态产生Link信号告知MAC物理连接是否完好，MAC这样获得短路信号的时间可以比通过管理总线获得短路信号的时间短很多，但是依然不能满足应用中实时性(15微秒)要求。

当光纤通道断开时，光纤收发器通过SD信号传递给物理层芯片，物理层芯片的Link信号变为1；当光纤通道连通时，光纤收发器通过SD信号告知物理层芯片传输介质为光纤，待光纤输入有数据后，大多数物理层芯片的Link信号为周期性信号。

目前方案的缺陷在于：1、光纤输入有数据时，物理层芯片的Link信号不是稳定电平，而是周期性信号，而MAC由高低电平判定物理层连接是否完好，这将导致MAC识别状态出错，网络时断时续；2、当光纤短路发生时，物理层芯片对SD信号进行判断并结合内部时序操作，对自身运行状态进行改变，此时已经产生相当大的延时，并且LINK信号由周期信号转为短路的电平信号过程的时间很难确定，造成不能在最快的时间内关闭光纤通信链路，这将导致通信错误的时间加长。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的、用于工业以太网光纤通道断路故障实时检测及处理的方法和装置。

一种工业以太网光纤通道断路故障实时检测处理方法，包括以下步骤，

a)当光纤通道断开时，光纤收发器通过SD信号传递给物理层芯片，物理层芯片link_phy信号变为1。

b)当光纤通道连通时，光纤收发器通过SD信号告知物理层芯片传输介质为光纤并输入到硬件电路。

c)待光纤输入数据后，物理层芯片产生的link_phy信号传送给硬件电路。

d)硬件电路输入为光纤收发器的SD和物理层芯片的link_phy信号，输出为控制光纤收发器TX_signal的信号和MAC所需的link信号。

e)当link_phy信号和SD信号都正常时，输入正常link信号给MAC。

f)当link_phy信号和SD信号有至少一个不正常时，即输出关闭link信号，同时关闭TX_signal信号。

g)通信对端的硬件电路便会检测到电路故障，通知其MAC关闭链路。

本发明提供的所说方法的一种优选技术方案：所述步骤A及所述步骤B中SD信号送至物理层芯片的FXSD/FXEN管脚，用来表明物理层传输介质是否为光纤以及光纤输入信号是否正常。

本发明提供的所说方法的最优选技术方案：所述物理层芯片根据FXSD/FXEN管脚的状态产生link_phy信号传递给硬件电路。