CN104270201A - 双通道紧凑型高速sfp光模块、***及其信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双通道紧凑型高速SFP光模块，包括第一收发通道单元、第二收发通道单元和用于对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的相关参数进行实时监控的微控制器，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元均包括依次连接的激光器驱动及限幅放大器单元和光收发组件BOSA。本发明同时公开了具有该SFP光模块的光通信***以及其相应的信号处理方法。本发明实现了在相同的模块体积下，相对于现有SFP光模块产品2倍的数据通信业务量提升，数据通信业务量大，且支持高速应用，满足了日益增长的数据业务的需求。
Description
技术领域
本发明涉及光模块领域，特别涉及一种双通道紧凑型高速SFP光模块、***及其信号处理方法。
背景技术
现如今光纤通讯领域朝着高密度，高速率领域发展。***设备商希望在最小的设备空间中实现最大的数据量传输来满足日益增长的业务需求。传统的SFP光模块已经不能满足客户的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种数据通信业务量大、支持高速应用的双通道紧凑型高速SFP光模块、***及其信号处理方法。
本发明提供一种一种双通道紧凑型高速SFP光模块，包括第一收发通道单元、第二收发通道单元和用于对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的相关参数进行实时监控的微控制器，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元均包括依次连接的激光器驱动及限幅放大器单元和光收发组件BOSA。
第一方面，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括物理介质关联层接口，所述物理介质关联层接口与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。
进一步的，所述物理介质关联层接口集成在所述光模块内或者连接在所述光模块外部。
第二方面，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括时钟数据恢复单元CDR，所述时钟数据恢复单元CDR与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。
进一步的，所述时钟数据恢复单元CDR集成在所述光模块内或者连接在所述光模块外部。
再进一步的，所述时钟数据恢复单元CDR支持的数据速率为6Gbps~25Gbps。
优选的，所述激光器驱动及限幅放大器单元支持的数据速率为6Gbps~25Gbps。
优选的，所述微控制器与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接，用于根据设定的预定数据传输速率控制所述激光器驱动及限幅放大器单元工作，使所述激光器驱动及限幅放大器单元在所述预定数据传输速率下工作。
优选的，所述微控制器还通过通讯接口与外部主机实时通讯，主动或被动上报光模块的相关参数；和/或，根据外部主机下发的指令，进行光模块的控制操作，所述控制操作至少与所述相关参数之一相关。
进一步的，所述相关参数至少包括光模块的温度、电压、偏置电流、发端光功率和收端光功率其中之一。
优选的，该光模块还包括用于为各个单元提供电源的电源管理模块。
优选的，所述微控制器还用于对所述光模块的状态标志位进行设定。
优选的，所述微控制器还用于根据外部输入的两路使能信号Tx_disable分别独立地控制所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的所述BOSA中的激光器的开启或关断。
优选的，所述微控制器还用于上报对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元信号接收端通路状态进行警示的两路LOS信号。
优选的，所述微控制器还用于输出Mod NR信号上报光模块是否在位或光模块是否有故障情况发生的信息。
优选的，该光模块还包括SFP连接器。
本发明还提供一种光通信***，包括光通信设备和上述任一所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，所述光通信设备与至少一个所述双通道紧凑型高速SFP光模块连接。
优选的，所述光通信设备为光线路终端OLT、无源光网络PON设备、光网络单元ONU设备、光纤交换机和波分复用器其中之一。
本发明还提供一种光模块的信号处理方法，应用于上述第一方面的双通道紧凑型高速SFP光模块，包括以下步骤：
外部差分输入电信号输入到所述物理介质关联层接口进行编码或加密处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器单元，由所述激光器驱动及限幅放大器单元驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出；
所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述物理介质关联层接口，由所述物理介质关联层接口进行对应的解码或解密处理后输出。
本发明还提供一种光模块的信号处理方法，应用于上述第二方面的双通道紧凑型高速SFP光模块，包括以下步骤：
外部差分输入电信号输入到所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器，由所述激光器驱动及限幅放大器驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出；
所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述时钟数据恢复单元CDR，由所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理后输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果： 本发明的SFP光模块包括第一收发通道单元、第二收发通道单元和用于对所述第一收发单元和第二收发单元的相关参数进行实时监控的微控制器，所述第一收发通道单元和第二收发单元均包括依次连接的激光器驱动及限幅放大器单元和光收发组件BOSA。本发明实现了在相同的模块体积下，相对于现有SFP光模块产品2倍的数据通信业务量提升，数据通信业务量大，支持高速应用，满足了日益增长的数据业务的需求。
附图说明：
图1是本发明实施例1的SFP光模块示意图；
图2是本发明实施例2的光通信***示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明为了提高现有SFP光模块的数据通信业务量，支持其高速应用，提出了一种双通道紧凑型高速SFP光模块，其在相同的模块体积下，相对于现有SFP光模块产品具有2倍的数据通信业务量，数据通信业务量显著提高，并支持高速应用，满足了日益增长的数据业务的需求，下面结合附图具体说明。
如图1所示为本发明实施例1的双通道紧凑型高速SFP光模块，包括第一收发通道单元（即通道1）、第二收发通道单元（即通道2）和用于对所述第一收发单元和第二收发单元的相关参数（如温度，电压，偏置电流，发端光功率和收端光功率等）进行实时监控的微控制器，所述第一收发通道单元和第二收发单元均包括依次连接的激光器驱动及限幅放大器单元(即LDD/LA)和光收发组件BOSA。本发明采用现有SFP封装，在相同的模块体积下，相对于现有SFP光模块产品具有2倍的数据通信业务量，数据通信业务量显著提高。
具体的，在一个示例中，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括物理介质关联层接口PMD（Physical Media Dependent），所述物理介质关联层接口与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。工作时，发送端外部差分输入电信号输入到所述物理介质关联层接口进行编码或加密（当然也可是其他码形处理操作），处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器单元，由所述激光器驱动及限幅放大器单元驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出。对应的接收端对信号进行解码或解密处理。所述物理介质关联层接口集成在所述光模块内，或者为独立器件，连接在所述光模块外部，可根据客户不同的需要具体选择，增加了模块具体应用的灵活性。
在又一个示例中，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括时钟数据恢复单元CDR，所述时钟数据恢复单元CDR与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。工作时，发送端：外部差分输入电信号输入到所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器单元，由所述激光器驱动及限幅放大器单元驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出；接收端：所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述时钟数据恢复单元CDR，由所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理后输出。所述时钟数据恢复单元CDR集成在所述光模块内或者作为独立器件连接在所述光模块外部，可根据客户不同的需要具体选择，增加了模块具体应用的灵活性。
所述时钟数据恢复单元CDR支持的数据速率为6Gbps~25Gbps。同样的，所述激光器驱动及限幅放大器支持的数据速率为6Gbps~25Gbps，该激光器驱动及限幅放大器单元内集成限幅放大器LA和激光二极管驱动器LDD，减少模块内的占用空间。优选的，所述微控制器与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接（如通过控制接口连接），用于根据设定的预定数据传输速率（如6Gbps~25Gbps之间任意值）控制所述激光器驱动及限幅放大器单元工作，使所述激光器驱动及限幅放大器单元在所述预定数据传输速率下工作，支持高速应用。所述预定数据传输速率可根据客户要求来设定，本领域技术人员可根据具体情况设定，这样可扩大光模块的应用范围。
在一个优选示例中，所述微控制器还通过通讯接口（如IIC接口）与外部主机实时通讯，主动或被动上报光模块的相关参数；和/或，根据外部主机下发的指令，进行光模块的控制操作，所述控制操作至少与所述相关参数之一相关。所述相关参数至少包括光模块的温度、电压、偏置电流、发端光功率和收端光功率其中之一。例如，外部主机通过下发发射功率调节指令到光模块内的微控制器，微控制器根据该指令进行控制操作调整发射光功率（可通过调节激光器驱动及限幅放大器的驱动电流实现）。再例如，光模块被动地根据外部主机下发的指令访问微控制器的存储单元，读取至少一个所述相关参数（如温度）上报给外部主机，或主动间隔一定时间上报至少一个所述相关参数。
在一个优选示例中，该光模块还包括用于为各个单元提供电源的电源管理模块，电源管理模块与外部电源连接，可根据各个单元工作情况合理供电，节省用电。
在一个优选示例中，该光模块还包括SFP连接器（如20 PIN SPF+连接器），所述电源管理模块、微控制器以及所述第一收发单元和第二收发单元的所述时钟数据恢复单元CDR或物理介质关联层接口分别与所述SFP连接器连接。所述微控制器和所述时钟数据恢复单元CDR或物理介质关联层接口均通过SFP连接器实现相关电信号的输入或输出。
在一个示例中，所述微控制器还用于对所述光模块的状态标志位进行设定，通过设置自身内部寄存器实现状态标志位设定(可参考SFF-8472，SFF-8431协议的相关定义)。另外，所述微控制器还用于根据外部输入的两路使能信号Tx_disable(Tx_disable1、Tx_disable2)分别独立地控制所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的所述BOSA中的激光器的开启或关断。所述微控制器还用于上报对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元信号接收端通路状态进行警示的两路LOS（LOS1、LOS2）信号。在多个光模块与外部设备通信时，所述微控制器还用于输出Mod NR信号上报光模块是否在位或光模块是否有故障情况发生的信息。以上可根据需要具体应用环境选择设定，完善增强光模块的功能。
本发明的双通道紧凑型的高速SFP光模块在现有的SFP光模块中实现两路独立的双向数据链接，也就是说在同样的速率，相同的空间范围内实现双倍的通信业务量。同时其支持的数据速率为6Gbps~25Gbps，极大的增加了单位体积单位时间的通信业务量，提高了产品的性能。
本发明实施例2提供一种光通信***，如图2所示，包括光通信设备和上述实施例1任一双通道紧凑型高速SFP光模块，所述光通信设备与至少一个所述双通道紧凑型高速SFP光模块连接（如电插接或光纤连接等）。所述光通信设备为光线路终端OLT、无源光网络PON设备、光网络单元ONU设备、光纤交换机和波分复用器其中之一，当然也可以是其他任何可进行光纤通信的设备，本发明对此不作限定。
本发明的光通信***具有双通道紧凑型的高速SFP光模块，其在现有的SFP光模块中实现两路独立的双向数据链接，也就是说在同样的速率，相同的空间范围内实现双倍的通信业务量。同时其支持的数据速率为6Gbps~25Gbps，极大的增加了单位体积单位时间的通信业务量，提高了产品的性能，即提高了光通信***的通信业务量。
本发明实施例3提供一种光模块的信号处理方法，应用于上述实施例1的具有时钟数据恢复单元CDR的双通道紧凑型高速SFP光模块，包括以下步骤：发送端：外部差分输入电信号输入到所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复及整形处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器，由所述激光器驱动及限幅放大器驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出。
接收端：所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述时钟数据恢复单元CDR，由所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复及整形处理后输出。
所述SFP光模块的相关描述请参考实施例1中的相关描述，这里不再详述。上述步骤在两个收发通道单元内可同时进行，使得本发明SFP光模块实现两路独立的双向数据链接，也就是说在同样的速率，相同的空间范围内实现双倍的通信业务量。同时其支持的数据速率可为6Gbps~25Gbps，极大的增加了单位体积单位时间的通信业务量，满足日益增长的业务需求。
本发明实施例4提供一种光模块的信号处理方法，应用于上述实施例1中具有物理介质关联层接口的双通道紧凑型高速SFP光模块，包括以下步骤：发送端：外部差分输入电信号输入到所述物理介质关联层接口进行编码或加密（当然也可是其他码形处理操作等）处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器单元，由所述激光器驱动及限幅放大器单元驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出。
接收端：所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述物理介质关联层接口，由所述物理介质关联层接口进行对应的解码或解密处理后输出。
所述SFP光模块的相关描述请参考实施例1中的相关描述，这里不再详述。上述步骤在两个收发通道单元内可同时进行，使得本发明SFP光模块实现两路独立的双向数据链接，也就是说在同样的速率，相同的空间范围内实现双倍的通信业务量。同时其支持的数据速率可为6Gbps~25Gbps，极大的增加了单位体积单位时间的通信业务量，满足日益增长的业务需求。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
Claims (20)
1.一种双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，包括第一收发通道单元、第二收发通道单元和用于对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的相关参数进行实时监控的微控制器，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元均包括依次连接的激光器驱动及限幅放大器单元和光收发组件BOSA。
2.根据权利要求1所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括物理介质关联层接口，所述物理介质关联层接口与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。
3.根据权利要求2所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述物理介质关联层接口集成在所述光模块内或者连接在所述光模块外部。
4.根据权利要求1所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述第一收发通道单元和第二收发通道单元分别还包括时钟数据恢复单元CDR，所述时钟数据恢复单元CDR与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接。
5.根据权利要求4所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述时钟数据恢复单元CDR集成在所述光模块内或者连接在所述光模块外部。
6.根据权利要求4所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述时钟数据恢复单元CDR支持的数据速率为6Gbps~25Gbps。
7.根据权利要求1所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述激光器驱动及限幅放大器单元支持的数据速率为6Gbps~25Gbps。
8.根据权利要求7所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器与所述激光器驱动及限幅放大器单元连接，用于根据设定的预定数据传输速率控制所述激光器驱动及限幅放大器单元工作，使所述激光器驱动及限幅放大器单元在所述预定数据传输速率下工作。
9.根据权利要求1-8任一项所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器还通过通讯接口与外部主机实时通讯，主动或被动上报光模块的相关参数；和/或，根据外部主机下发的指令，进行光模块的控制操作，所述控制操作至少与所述相关参数之一相关。
10.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述相关参数至少包括光模块的温度、电压、偏置电流、发端光功率和收端光功率其中之一。
11.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，该光模块还包括用于为各个单元提供电源的电源管理模块。
12.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器还用于对所述光模块的状态标志位进行设定。
13.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器还用于根据外部输入的两路使能信号Tx_disable分别独立地控制所述第一收发通道单元和第二收发通道单元的所述BOSA中的激光器的开启或关断。
14.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器还用于上报对所述第一收发通道单元和第二收发通道单元信号接收端通路状态进行警示的两路LOS信号。
15.根据权利要求9所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，所述微控制器还用于输出Mod NR信号上报光模块是否在位或光模块是否有故障情况发生的信息。
16.根据权利要求9任一项所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，该光模块还包括SFP连接器。
17.一种光通信***，其特征在于，包括光通信设备和上述权利要求1-16任一项所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，所述光通信设备与至少一个所述双通道紧凑型高速SFP光模块连接。
18.根据权利要求17所述的光通信***，其特征在于，所述光通信设备为光线路终端OLT、无源光网络PON设备、光网络单元ONU设备、光纤交换机和波分复用器其中之一。
19.一种光模块的信号处理方法，应用于上述权利要求2-3任一所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，包括以下步骤：
外部差分输入电信号输入到所述物理介质关联层接口进行编码或加密处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器单元，由所述激光器驱动及限幅放大器单元驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出；
所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述物理介质关联层接口，由所述物理介质关联层接口进行对应的解码或解密处理后输出。
20.一种光模块的信号处理方法，应用于上述权利要求4-6任一所述的双通道紧凑型高速SFP光模块，其特征在于，包括以下步骤：
外部差分输入电信号输入到所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理，处理后的信号输出到所述激光器驱动及限幅放大器，由所述激光器驱动及限幅放大器驱动所述BOSA，实现电信号到光信号的转换输出；
所述BOSA将接收到的光信号转化成电信号后输入到所述激光器驱动及限幅放大器单元进行限幅放大处理，处理后输出信号到所述时钟数据恢复单元CDR，由所述时钟数据恢复单元CDR进行时钟数据恢复整形处理后输出。
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Application publication date: 20150107 |