基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置，为解决现有技术实时带道能力和传输效率差问题，其中地震数据采集记录系统由主机、交叉节点XU、电源节点PU和采集单元AU四部分组成；采集单元采用以太网物理层收发器的地震数据传输技术完成野外数据采集和传输，并实现电源节点之间的接力传输；电源节点同步接收采集链的数据，并通过以太网物理层收发器实现电源节点之间的高速异步数据包传输；交叉节点与电源节点之间是建立在光纤上的千兆数据传输；主机则实现与交叉节点的千兆互联，对交叉站进行问询及命令管理，并且对回收的数据进行管理。具有不仅提高负载能力和传输距离，而且也能提高数据传输的通讯速度和通信可靠性，显著提高地震仪器的实时带道能力和传输效率的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震勘探数据传输技术，特别是涉及一种基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置。
技术介绍
I、地震勘探仪器数据传输技术发展现状及对地震勘探仪器的相关要求地震数据采集记录系统是地震勘探开发中最重要的核心设备之一。它是集数据传感、采集、传输、处理和控制于一体的高精度复杂系统，其采集精度、数据传输方式直接影响地震勘探开发的精度和效率。同其它设备一祥，随着电子和通讯技术的不断发展，地震勘探仪器由于不断采用先进、成熟的技术也得到了很大地发展，在数据传输方面也有了很大的发展。目前地震仪 器中常用的有线传输技术主要是低速的串行通讯技术，如RS-232、RS-485等通讯技术。随着通讯技术的发展，高速的串行通讯技术，如LVDS、网络通讯(譬如WLAN)等技术也越来越广泛地应用到地震仪器的数据传输和控制中。而以太网络通信经过多年的发展，其传输速率已经从最早的IOMbps到100Mbps，以及现在的1000Mbps，传输也从最早的同轴电缆，双绞线发展到现在的光纤，其技术已经发展得相当成熟。由此，提出一个基于以太网物理层(Phy)的数据传输的新用法。以太网物理层收发器具有连接的节点数和传送范围不受限制、传输速度快(达到100Mb/S或更高)、错误冲突处理机制全面和传输介质多样化的特点，具备满足地震仪器提高数据传输率、灵活的扩展性和远程应用的多种条件，成为网络地震仪器最佳的数据传输解决方案。2、目前常用地震仪的数据传输的相关处理现状对物探技术进步引发的采集规模和生产效率急剧提高的需求，地震勘探仪器实现了以计算机软件控制和处理为核心的网络化采集。加拿大ARAM24仪器率先引入了网络化思想，以网络数传替代了传统数据链的传输。而传统的数据链的传输主要包括低速的串行技术和高速的串行技术。低速的串行技术包括RS-232、RS485等通讯技术；高速的串行技术包括LVDS、网络通讯(譬如WLAN)。ー些地震仪器在数据传输的部分通路中尝试使用现成计算机以太网传输数据，如428XL仪器的交叉站传输，但均未开发用以太网物理层收发器进行数据传输的专用电路。3、目前地震仪器网络的传输标准和发展当前地震仪器网络就是采用0SI/RM标准，以传统的数据链传输经验为基础形成的专用协议来协调进程间通讯，从而完成地震数据的传输。因此当前网络地震仪器不仅没有采用统一的网络标准，而且更重要的是由于0SI/RM模型过于庞大和复杂，导致其网络性能不高，主要表现在数据传输率低(一般不超过36Mb/s)和对数传电缆的性能要求较高等。所以对更高速度和应用效率高有了需求。4、以太网物理层收发器发展现状以太网是当今应用最广泛、最为常见的网络技术，其发展经历了 IOMbps标准以太网、IOOMbps快速以太网、千兆以太网和万兆以太网，而以太网物理层收发器也跟发展起来了。产生了大量的高性能和低功耗的产品
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能提高地震仪器的实时带道能力和传输效率的基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置。为实现相这目的，本专利技术基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置是基于以太网物理层收发器PHY的地震数据传输设备，其中地震数据采集记录系统由主机、交叉节点 XU (Cross Unit)、电源节点 PU (Power Unit)和米集单兀 AU (Acquisition Unit)四部分组成；采集链由若干个采集単元通过两对双绞线连接而成；采集单元采用以太网物理层收发器的地震数据传输技术完成野外数据采集和传输，并实现电源节点之间的接力传输；电源节点同步接收采集链的数据，并通过以太网物理层收发器实现电源节点之间的高速异步数据包传输；交叉节点与电源节点之间是建立在光纤上的千兆数据传输；主机则实现与交叉节点的千兆互联，对交叉站进行问询及命令管理，并且对回收的数据进行管理。所述以太 网物理层收发器不仅传输速度可达到IOOMbps或更高，而且具有错误冲突处理机制全面和传输介质多样化的特点，连接节点数也可任意多，应用于地震数据采集记录系统的数据传输中，具备满足地震仪器提高数据传输率、灵活的扩展性和远程应用的多种条件。因此成为网络地震仪器最佳的数据传输解决方案。所以具有能提高地震仪器的实时带道能力和传输效率的优点。这种传输方法不仅提高了负载能力和传输距离，而且也提高了数据传输的通讯速度和通信可靠性。作为优化，所述地震数据采集系统是网络一体化的遥测系统，交叉节点、采集链与电源节点仅由两对双绞线相连，其中一对实现同歩数据采集传输，速率要求不高，所以采用常规通讯方式(例如LVDS、RS485等)，则另ー对通过以太网物理层收发器相连接，实现高速异步电源节点和交叉节点之间的数据传输，速度可以达到100Mb/pS。这种设计兼顾了低功耗、低成本和高数据传输速率之间的平衡考虑。作为优化，以太网物理层收发器应用于通过采集单元连接的电源节点之间的数据传输，以提高传输速率，提高整条测线的实时带道能力。决定带道能力的主要是电源节点间的数据传输速率，为了提高采集链路和电源节点的数据速率，采用了以太网物理层收发器的数据传输方法。作为优化，由现场可编程门阵列FPGA和嵌入式CPU配合以太网物理层收发器完成高速数据传输。即其是基于以太网物理层收发器的地震数据传输技木，由FPGA(现场可编程门阵列)和嵌入式CPU配合完成数据传输。作为优化，在基于以太网物理层收发器的地震数据传输中，系统的数据链路层控制器用FPGA (可编程逻辑门阵列)实现，主要应用于数字信号处理和数据交换算法设计，而嵌入式CPU则主要是对PHY的工作状态进行配置。作为优化，使用以太网物理层接收器作为数据传输方向提高交叉节点的带道能力。电源节点之间的传送速度为100Mbps，则可实现ニ维数据传输具有每毫秒4000道以上的实时带道能力。而在数据传输方向若采用了以往的数据传输电路，电源节点之间的传送速度为16Mbps只能实现ニ维单线有线传输每毫秒1000道的实时带道能力。作为优化，采集单元由现场可编程门阵列FPGA和嵌入式CPU配合以太网物理层收发器完成的数据采集和传输；电源节点也是由嵌入式CPU和FPGA配合以太网物理层收发器实现电源节点之间和与交叉节点之间的高速异步数据传输，但是嵌入式CPU在电源节点的应用中还要接收交叉节点的命令，来控制采集単元。作为优化，采集链路主要负责把采集的数据向电源节点发送；当电源节点之间数据传输和电源节点向交叉节点发送收集好的数据时，野外采集单元的作用是过路转发。作为优化，在地震仪器的数据传输中，将以太网物理层收发器PHY看作两个独立的发送器和接收器，实现对下级节点的数据接收和对上级节点的数据发送，完成高数据速率方向的异步数据收发。作为优化，当以太网物理层收发器在收发数据过程中，必须考虑到收发时钟的差异问题。由于以太网芯片允许工作晶振有土 I. OX 10_4的频率误差，因此收发双方会有最大±2. OX 10_4的频率差异。而体现在FPGA的工程设计中，就是必须考虑PHY接收接ロ与PHY发送接ロ的工作频率差异。在接收时钟比发送时钟快的情况下，必须増大FIFO深度，以容纳接收的数据，一定程度上保证了接收数据的正确性。采用上述技术技术方案后，本专利技术基于以太网物理层收发器的地震数据传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于以太网物理层收发器的地震数据传输装置，其特征在于是基于以太网物理层收发器PHY的地震数据传输设备，其中地震数据采集记录系统由主机、交叉节点XU、电源节点PU和采集单元AU四部分组成；采集链由若干个采集单元通过两对双绞线连接而成；采集单元采用以太网物理层收发器的地震数据传输技术完成野外数据采集和传输，并实现电源节点之间的接力传输；电源节点同步接收采集链的数据，并通过以太网物理层收发器实现电源节点之间的高速异步数据包传输；交叉节点与电源节点之间是建立在光纤上的千兆数据传输；主机则实现与交叉节点的千兆互联，对交叉站进行问询及命令管理，并且对回收的数据进行管理。2.根据权利要求I所述传输装置，其特征在于所述地震数据采集系统是网络一体化的遥测系统，交叉节点、采集链与电源节点仅由两对双绞线相连，其中一对实现同歩数据采集传输，采用常规通讯方式；则另ー对通过以太网物理层收发器相连接，实现高速异步电源节点和交叉节点之间的数据传输，速度可以达到IOOMb/ps。3.根据权利要求I所述传输装置，其特征在于以太网物理层收发器应用于通过采集单元连接的电源节点之间的数据传输，以提高传输速率，提高整条测线的实时带道能力。4.根据权利要求I所述传输装置，其特征在于由现场可编程门阵列FPGA和嵌入式CPU配合以太网物理层收发器完成高速数据传输。5.根据权利要求4所述传输装置，其特征在于在基于以太网物理层收发器的地震数据传输中，系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建，罗维炳，蒋冬伟，孔银鸽，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，北京吉奥菲斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：