基于DS2431的ODN智能管理系統

董俊嶺　吳蓬勃　張金燕　楊斐

摘 要：文章針對ODN中光纖信息化問題，提出了一種基于電子標簽的智能光纖標識系統?；趩慰偩€EEPROM芯片DS2431設計電子標簽，通過在光纖連接器上安裝電子標簽，在光纖活動連接器上安裝通信插座；基于STM32控制器，實現多個電子標簽的識別、讀寫操作。實現了光纖連接的信息化管理，降低了手工記錄所引起的數據錯誤和操作時間的增加，提高了ODN的智能化管理水平。

關鍵詞：ODN；光纖；DS2431；智能管理

傳統光配線網絡（Optical Distribution Network，ODN）網絡通常由光纜、光連接器、光分路器、光纖配線架以及安裝連接這些器件的配套設備組成[1]。隨著光纖的海量增長，對于這些沒有ID的海量“啞資源”建設管理問題越來越突出：網絡建設和業務開通時間長、施工結果無校驗、資源管理效率低、光纖網絡維護無保障等[1]。

隨著運營商對高效穩定、方便管理維護的網絡需求日益迫切，智能ODN的理念應運而生。目前國內廠家主要采用“智能標簽”實現ODN的智能化管理?！爸悄軜撕灐钡膶崿F方式主要包括：二維碼、RFID（射頻識別）和eID（電子標簽）3種。其中，eID方式以接觸式電子標簽為核心，具有體積小、可靠性高、方便批量讀取、效率和準確性高等特點[2]，逐漸成為ODN智能標簽的主流。

本系統基于單總線EEPROM芯片DS2431設計eID方式的電子標簽，具有體積小、觸點少、可實時讀寫等優點。通過在光纖連接器上安裝eID標簽，在光纖熔配一體化托盤（以下簡稱光纖托盤）的活動連接器上安裝eID標簽插座，光纖托盤內部布放存有內部光纖連接信息的數據采集電路板，實現了對光纖托盤每路活動連接器兩端光纖信息的數據采集，從而實現了ODN的數字化和智能化管理。

1 系統總體規劃

圖1是智能光纖配線架（ODF）的系統架構圖。一個智能光纖配線架包括若干個智能光纖托盤，多個智能的光纖托盤通過485總線連接單元控制器，單元控制器通過藍牙連接手機。手機可通過藍牙實時采集每一個智能光纖托盤活動連接器上的光纖信息，并將采集的數據通過Internet上傳到遠程計算機；也可以接收遠程計算機下發的任務，并通過藍牙下發到智能光纖配線架的每一路智能光纖托盤，智能光纖托盤通過LED指示燈指引操作人員完成光纖跳接任務。從而實現ODN光纖數據的遠程采集和工作指引。

2 硬件設計

每個智能光纖托盤可連接12路光纖，12路由DS2431組成的eID電子標簽分別安裝在12路光纖連接器上，eID通過兩根針腳與活動連接器連通，最后連接到智能光纖托盤內部的控制電路板。圖2是智能光纖托盤光纖eID安裝示意圖，a和b為光纖一體化托盤原有配件，其他為加裝部分。

圖3為智能光纖托盤架構圖，主要包括：MCU單元、12路DS2431、12路LED指示燈、485通信單元和地址設置開關。DS2431安裝在光纖連接器上方；LED指示燈安裝在智能光纖托盤活動連接器的下方；其余部分作為控制電路板，安裝在智能光纖托盤的內部面板。多個智能光纖托盤通過485總線連接單元控制器，單元控制器將485數據轉換為藍牙信號，傳送到操作人員手機。從而實現智能光纖配線架上多個智能光纖托盤光纖數據的采集。

本系統以MAXIM公司的1024位單總線（1-Wire）EEPROM芯片DS2431為eID芯片，存儲每根光纖的連接信息。DS2431內部有4個存儲器頁，每頁256位。DS2431只需要一根帶有上拉電阻（0.3～2.2 kΩ）的數據線DQ和一根GND線，即可與MCU正常通信；數據的讀寫遵循1-Wire協議。

LED指示燈部分采用SK6812MINI實現，SK6812MINI是一款集成控制電路與發光電路的智能LED光源，其外形與一個3535LED燈珠相同，采用單線進行數據傳輸，多個SK6812MINI可以串聯使用[3]。

3 軟件設計

軟件部分主要包括光纖連接信息采集、智能光纖托盤與單元控制器的485數據傳輸、485數據到藍牙數據的轉換以及手機端APP設計等。本文重點對光纖連接信息采集進行介紹。

光纖連接信息數據采集部分，通過DS2431作為eID標簽，標識每根插入光纖活動連接器的光纖的連接信息；內部的MCU單元存儲光纖托盤內部每路光纖的連接信息。智能光纖托盤內部的MCU單元通過循環掃描各路光纖活動連接器，識別哪路光纖活動連接器上已經連接了光纖，并獲取光纖的eID信息。同時通過光纖活動連接器下方的LED燈的亮滅，實現光纖操作的指引。

3.1 光纖連接信息編碼

為標識每路光纖所連接的設備信息，設計了編碼表[4-5]，如表1所示。主要包括：eID芯片的廠家ID號、光纖所連接設備的ID號、類型、位置、端口號等信息。其中，芯片ID為DS2431由工廠光刻寫入的全球唯一的64位ROM地址碼。

3.2 eID的讀寫設計

圖4為eID芯片DS2431的頁寫數據操作流程。主要包括3個步驟：首先，通過寫暫存器命令“Write Scratchpad”，將數據寫入暫存器；然后，通過“Read Scratchpad”命令，將數據從暫存器讀出，進行數據校驗；最后，通過“Copy Scratchpad”命令，將數據從暫存器寫入到EEPROM，如果返回的復制狀態為0xAA，則表示數據寫入成功[6-7]。

eID芯片DS2431的頁讀操作與頁寫操作類似，不過只需一個步驟，通過發送“Read Memory”命令，讀取相應頁地址內的數據。

4 結語

為實現ODN中光纖的信息化，本文提出了一種基于DS2431電子標簽的智能化光纖標識系統。通過在光纖連接器上安裝電子標簽，在光纖活動連接器上安裝通信插座；基于STM32控制器，實現多個電子標簽的識別、讀寫操作。實現了光纖連接信息的智能化采集，降低了手工記錄所帶來的數據錯誤，提高了ODN的智能化管理水平，具有很好的實用和推廣價值。