基于DS2431的ODN智能管理系统

董俊岭　吴蓬勃　张金燕　杨斐

摘 要：文章针对ODN中光纤信息化问题，提出了一种基于电子标签的智能光纤标识系统。基于单总线EEPROM芯片DS2431设计电子标签，通过在光纤连接器上安装电子标签，在光纤活动连接器上安装通信插座；基于STM32控制器，实现多个电子标签的识别、读写操作。实现了光纤连接的信息化管理，降低了手工记录所引起的数据错误和操作时间的增加，提高了ODN的智能化管理水平。

关键词：ODN；光纤；DS2431；智能管理

传统光配线网络（Optical Distribution Network，ODN）网络通常由光缆、光连接器、光分路器、光纤配线架以及安装连接这些器件的配套设备组成[1]。随着光纤的海量增长，对于这些没有ID的海量“哑资源”建设管理问题越来越突出：网络建设和业务开通时间长、施工结果无校验、资源管理效率低、光纤网络维护无保障等[1]。

随着运营商对高效稳定、方便管理维护的网络需求日益迫切，智能ODN的理念应运而生。目前国内厂家主要采用“智能标签”实现ODN的智能化管理。“智能标签”的实现方式主要包括：二维码、RFID（射频识别）和eID（电子标签）3种。其中，eID方式以接触式电子标签为核心，具有体积小、可靠性高、方便批量读取、效率和准确性高等特点[2]，逐渐成为ODN智能标签的主流。

本系统基于单总线EEPROM芯片DS2431设计eID方式的电子标签，具有体积小、触点少、可实时读写等优点。通过在光纤连接器上安装eID标签，在光纤熔配一体化托盘（以下简称光纤托盘）的活动连接器上安装eID标签插座，光纤托盘内部布放存有内部光纤连接信息的数据采集电路板，实现了对光纤托盘每路活动连接器两端光纤信息的数据采集，从而实现了ODN的数字化和智能化管理。

1 系统总体规划

图1是智能光纤配线架（ODF）的系统架构图。一个智能光纤配线架包括若干个智能光纤托盘，多个智能的光纤托盘通过485总线连接单元控制器，单元控制器通过蓝牙连接手机。手机可通过蓝牙实时采集每一个智能光纤托盘活动连接器上的光纤信息，并将采集的数据通过Internet上传到远程计算机；也可以接收远程计算机下发的任务，并通过蓝牙下发到智能光纤配线架的每一路智能光纤托盘，智能光纤托盘通过LED指示灯指引操作人员完成光纤跳接任务。从而实现ODN光纤数据的远程采集和工作指引。

2 硬件设计

每个智能光纤托盘可连接12路光纤，12路由DS2431组成的eID电子标签分别安装在12路光纤连接器上，eID通过两根针脚与活动连接器连通，最后连接到智能光纤托盘内部的控制电路板。图2是智能光纤托盘光纤eID安装示意图，a和b为光纤一体化托盘原有配件，其他为加装部分。

图3为智能光纤托盘架构图，主要包括：MCU单元、12路DS2431、12路LED指示灯、485通信单元和地址设置开关。DS2431安装在光纤连接器上方；LED指示灯安装在智能光纤托盘活动连接器的下方；其余部分作为控制电路板，安装在智能光纤托盘的内部面板。多个智能光纤托盘通过485总线连接单元控制器，单元控制器将485数据转换为蓝牙信号，传送到操作人员手机。从而实现智能光纤配线架上多个智能光纤托盘光纤数据的采集。

本系统以MAXIM公司的1024位单总线（1-Wire）EEPROM芯片DS2431为eID芯片，存储每根光纤的连接信息。DS2431内部有4个存储器页，每页256位。DS2431只需要一根带有上拉电阻（0.3～2.2 kΩ）的数据线DQ和一根GND线，即可与MCU正常通信；数据的读写遵循1-Wire协议。

LED指示灯部分采用SK6812MINI实现，SK6812MINI是一款集成控制电路与发光电路的智能LED光源，其外形与一个3535LED灯珠相同，采用单线进行数据传输，多个SK6812MINI可以串联使用[3]。

3 软件设计

软件部分主要包括光纤连接信息采集、智能光纤托盘与单元控制器的485数据传输、485数据到蓝牙数据的转换以及手机端APP设计等。本文重点对光纤连接信息采集进行介绍。

光纤连接信息数据采集部分，通过DS2431作为eID标签，标识每根插入光纤活动连接器的光纤的连接信息；内部的MCU单元存储光纤托盘内部每路光纤的连接信息。智能光纤托盘内部的MCU单元通过循环扫描各路光纤活动连接器，识别哪路光纤活动连接器上已经连接了光纤，并获取光纤的eID信息。同時通过光纤活动连接器下方的LED灯的亮灭，实现光纤操作的指引。

3.1 光纤连接信息编码

为标识每路光纤所连接的设备信息，设计了编码表[4-5]，如表1所示。主要包括：eID芯片的厂家ID号、光纤所连接设备的ID号、类型、位置、端口号等信息。其中，芯片ID为DS2431由工厂光刻写入的全球唯一的64位ROM地址码。

3.2 eID的读写设计

图4为eID芯片DS2431的页写数据操作流程。主要包括3个步骤：首先，通过写暂存器命令“Write Scratchpad”，将数据写入暂存器；然后，通过“Read Scratchpad”命令，将数据从暂存器读出，进行数据校验；最后，通过“Copy Scratchpad”命令，将数据从暂存器写入到EEPROM，如果返回的复制状态为0xAA，则表示数据写入成功[6-7]。

eID芯片DS2431的页读操作与页写操作类似，不过只需一个步骤，通过发送“Read Memory”命令，读取相应页地址内的数据。

4 结语

为实现ODN中光纤的信息化，本文提出了一种基于DS2431电子标签的智能化光纤标识系统。通过在光纤连接器上安装电子标签，在光纤活动连接器上安装通信插座；基于STM32控制器，实现多个电子标签的识别、读写操作。实现了光纤连接信息的智能化采集，降低了手工记录所带来的数据错误，提高了ODN的智能化管理水平，具有很好的实用和推广价值。