CN104301042A - Sfp双发射光模块和光通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SFP双发射光模块，包括：信号分路模块，用于将一路输入信号转换成两路相同的输入信号；第一发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；第二发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的另一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；微控制器，与所述第一发射单元和第二发射单元连接，用于对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控，实现光模块数字检测监控功能。本发明可实现单路信号源分成两路相同信号进行发射的功能，同时可对SFP双发光模块参数信息进行实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及光模块领域，特别涉及一种SFP双发射光模块和光通信***。
背景技术
传统的光收发模块采用单发单收的技术，模块一侧进行发射，另一侧进行接收。如SFP封装的收发一体光模块，电路端口采用金手指连接，可以实现热插拔。但SFP收发一体光模块只能实现一路信号发射和一路信号接收，在只需要信号发射的应用场合其接收一侧只能闲置，因此在只需要发射不需要接收的应用场合，使用传统SFP光收发模块会造成接收侧的浪费，因此出现了双发射光模块的设计。现有的SFF双发射光模块采用的是将传统光收发模块的接收侧改成第二路发射端，这样可以实现两路独立的发射电路，但只能实现两路不同信号源的独立发射，不能实现单路信号源分成两路相同信号进行发射的功能，在需要使用单路信号源发射两路相同信号的场合无法使用。同时，由于采用SFF封装，现有的SFF双发射光模块技术无法支持热插拔，也无法实现对模块电源电压、工作温度、出光功率、偏置电流等信息的实时监控。
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SFP双发射光模块和光通信***，其可实现单路信号源分成两路相同信号进行发射的功能，在只需要信号发射的应用场合，使双发射光模块满足需要使用单路信号源发射两路相同信号的场合中的应用，同时可对SFP双发光模块参数信息进行实时监控。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种SFP双发射光模块，包括:
信号分路模块，用于将一路输入信号转换成两路相同的输入信号；
第一发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；
第二发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的另一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；
微控制器，与所述第一发射单元和第二发射单元连接，用于对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控，实现光模块数字检测监控功能。
优选的，所述信号分路模块为1:2扇出缓冲器。
优选的，所述输入信号为差分输入信号。
优选的，所述第一发射单元和第二发射单元均包括依次连接的激光器驱动器和光发射组件TOSA，所述TOSA还通过功率控制模块与所述激光器驱动器连接构成功率控制回路；所述激光器驱动器通过自动关断模块与所述微控制器连接；
所述微控制器用于根据外部关断信号或内部故障信号控制所述自动关断模块从而关断所述激光器驱动器；
和/或，所述微控制器还用于采样所述第一发射单元和第二发射单元的所述TOSA中的背光二极管的电流进而得到发射光功率。
优选的，所述微控制器元还通过ADC采集光模块电源电压信息。
优选的，还包括：
温度采集模块，与所述微控制器连接，用于实时采集模块工作温度；
所述微控制器用于接收所述温度采集模块输出的所述工作温度，根据当前的所述工作温度，提供给所述TOSA中的激光器对应当前温度下的偏置电流和调制电流；
和/或，所述微控制器还用于当检测到所述激光器的驱动电流大于设定的安全上限阈值时，控制所述激光器驱动器使所述驱动电流减小至小于或等于所述上限阈值。
优选的，该光模块采用符合SFP MSA协议的引脚定义，其引脚定义包括I2C总线通信管脚、激光器失效指示引脚和至少一个预留引脚。
优选的，所述微控制器内设置有按照预定方式定义的寄存器，从而使得所述微控制器可对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控。
进一步的，所述按照预定方式定义的寄存器具体为：
在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器重新定义设置，重新定义设置后的寄存器去除SFF-8472协议定义的接收单元功率检测及相关寄存器，维持电压检测以及温度检测寄存器不变，保留原发射单元相关寄存器为第一发射单元相关寄存器，新增对第二发射单元DDM监控相关寄存器。
本发明还提供一种光通信***，包括光通信设备和上述所述的SFP双发射光模块，所述光通信设备与至少一个所述SFP双发射光模块通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的SFP双发射光模，其中信号分路模块将一路输入信号转换成两路相同的输入信号；第一发射单元接收所述两路相同的输入信号中的一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；第二发射单元接收所述两路相同的输入信号中的另一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；微控制器对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控，实现光模块数字检测监控功能。由于内置了一分二的信号分路模块，实现了单路信号源输入、双路信号输出，同时具有数字检测监控DDM功能，且可实现对现有SFP收发一体模块引脚定义的兼容，采用SFP封装支持热插拔功能。
附图说明：
图1是本发明实施例中的SFP双发射光模块示意图；
图2是本发明实施例中的SFP双发射光模块引脚定义示意图。
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。
如图1所示的SFP双发射光模块，包括：信号分路模块，用于将一路输入信号转换成两路相同的输入信号；第一发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；第二发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的另一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；以及微控制器，与所述第一发射单元和第二发射单元连接，用于对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控，实现光模块数字检测监控功能。
具体的，本实施例中所述信号分路模块为1:2扇出缓冲器。所述输入信号为差分输入信号。1:2扇出缓冲器将信号源的一对差分输入信号转换成两路相同的差分输入信号，用以驱动两路发射电路。所述第一发射单元和第二发射单元均包括依次连接的激光器驱动器和光发射组件TOSA，所述TOSA还通过功率控制模块与所述激光器驱动器连接构成功率控制回路；所述激光器驱动器通过自动关断模块与所述微控制器连接(图1未示出所述微控制器和自动关断模块之间的连接关系)；所述微控制器用于根据外部关断信号或内部故障信号控制所述自动关断模块(例如CMOS晶体管受控开关)从而关断所述激光器驱动器；和/或，所述微控制器还用于采样所述第一发射单元和第二发射单元的所述TOSA中的背光二极管的电流进而得到发射光功率。
该SFP双发射光模块的关断功能具有两种模式：外部关断信号Disable关断和内部故障信号Fault关断：
1)当外部(例如与光模块连接的外部通信设备)需要关断激光器时，外部给光模块Disable关断信号，微控制器控制自动关断模块工作关断两个通道的激光器驱动器。
2)当由于某种原因使某一通道激光器工作不正常时，微控制器检测到非正常工作状态，即故障状态，此时微控制器发出Fault信号给模块外部并关断相应通道的激光器驱动器。
本发明中外部关断信号Disable关断和内部故障信号Fault关断的区别在于：外部Disable关断是由模块外部发出关断信号，同时关断两个通道的激光器驱动器，而内部Fault关断则是当模块某通道激光器工作不正常时模块自主发出关断信号，并且只关断对应非正常工作的通道(即故障通道)的激光器驱动器，同时向外部输出Fault信号。需要说明的是，所述自动关断模块也可以省去，由所述微控制器直接控制激光器驱动模块实现激光器的关断或开启操作。
在一个示例中，所述微控制器还通过ADC采集光模块电源电压信息，可向外部输出电压信息，便于外部设备获取模块电压信息。
在一个示例中，该光模块还包括温度采集模块，与所述微控制器连接，用于实时采集模块工作温度；所述微控制器用于接收所述温度采集模块输出的所述工作温度，根据当前的所述工作温度，提供给所述TOSA中的激光器对应当前温度下的偏置电流和调制电流，进而调节激光器的功率和消光比参数。该光模块采用数字方式对激光器进行功率补偿和消光比补偿，即所述微控制器提供给激光器对应当前温度下的偏置电流和调制电流，简单方便易操作。同时微控制器监控模块的工作温度、模块电源电压、两路发射端发射功率、两路发射端偏置电流等参数。
在一个实施例中，除了完成上述功能，所述微控制器还用于当检测到所述激光器的驱动电流大于设定的安全上限阈值时，控制所述激光器驱动器使所述驱动电流减小至小于或等于所述上限阈值。对激光器驱动电流的上限进行了限制，这样就避免了使用传统自动功率控制技术在高温环境下由于补偿电流过大造成激光器失效的情况，同时可以大幅度降低模块功耗。由于在高温下对激光器的驱动电流进行了限制，在高温下激光器的出光功率会略有下降，但不影响光模块之间的通信，这样就可以显著扩大模块的工作环境温度上限。
优选的，参看图2，该光模块采用符合SFP MSA协议的引脚定义，其引脚定义包括I2C总线通信管脚、激光器失效指示引脚和至少一个预留引脚。作为一个示例，其引脚定义情况具体如表1所示。
表1
图2及表1对本发明的SFP双发射光模块的引脚定义进行了详细描述。与SFF双发射光模块相比，本发明的引脚定义包含了I2C总线、激光器失效指示以及部分预留引脚，可以完全兼容SFP模块多源协议，可直接替换现有的SFP收发一体模块以实现双路发射的功能，并且无需对现有基于SFP收发一体模块的应用***与光模块的接口进行改变。
在一个实施例中，所述微控制器内设置有按照预定方式定义的寄存器，从而使得所述微控制器可对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控。所述按照预定方式定义的寄存器具体为：在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器重新定义设置，重新定义设置后的寄存器去除SFF-8472协议定义的接收单元功率检测及相关寄存器，维持电压检测以及温度检测寄存器不变，保留原发射单元相关寄存器为第一发射单元相关寄存器，新增对第二发射单元DDM监控相关寄存器。
作为一个示例，该SFP双发射光模块在SFF-8472协议定义寄存器基础上的调整对照如表2所示。
表2
一般的带DDM功能的光模块均依据SFF-8472协议对模块的5个参数进行监控，这些参数为：温度(地址A2H，96～97字节)、电压(地址A2H，98～99字节)、激光器偏置电流(地址A2H，100～101字节)、光发射功率(地址A2H，102～103字节)、光接收功率(地址A2H，104～105字节)。与之对应的地址A2h00～39字节定义了这5个参数的警报和告警门限；地址A2H 112～117字节定义了这5个参数的警报和告警标志位。
现有寄存器设置能够满足一般带DDM收发一体模块的监控需求，但是对于具有双发DDM功能的光模块产品则不能满足对两路光发射功率的监控。因此，需要重新对寄存器进行设置，如表2所示，列出了新的寄存器设置与SFF-8472相比变化的部分。通过对寄存器的重新定义，去除了光接收功率监控功能，而增加了第二发射单元光发射功率、第二发射单元偏置电流监控功能，从而实现对两路光发射功率的监控。
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SFP双发射光模块，所述光通信设备与至少一个所述SFP双发射光模块通信连接。
该光模块具备DDM功能，可通过I2C总线与光通信设备通信，光通信设备对光模块可进行控制。在使用中，终端光通信设备(如光纤交换机、光线路终端OLT等)通过和多个光模块的通信，可以实时的获取各个光模块的工作状态信息，包括光模块两个发射单元的发射功率、偏置电流、供电电压值、模块内部的温度以及模块警告及警报信息等，这样可以及时发现出现异常的光模块。同时可以通过光通信设备实现对光模块的控制，对有异常的光模块及时进行处理。
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 (10)
1.一种SFP双发射光模块，其特征在于，包括:
信号分路模块，用于将一路输入信号转换成两路相同的输入信号；
第一发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；
第二发射单元，与所述信号分路模块连接，用于接收所述两路相同的输入信号中的另一路输入信号，将所述输入信号转换成光信号输出；
微控制器，与所述第一发射单元和第二发射单元连接，用于对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控，实现光模块数字检测监控功能。
2.根据权利要求1所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述信号分路模块为1:2扇出缓冲器。
3.根据权利要求1所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述输入信号为差分输入信号。
4.根据权利要求1至3任一项所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述第一发射单元和第二发射单元均包括依次连接的激光器驱动器和光发射组件TOSA，所述TOSA还通过功率控制模块与所述激光器驱动器连接构成功率控制回路；所述激光器驱动器通过自动关断模块与所述微控制器连接；
所述微控制器用于根据外部关断信号或内部故障信号控制所述自动关断模块从而关断所述激光器驱动器；
和/或，所述微控制器用于采样所述第一发射单元和第二发射单元的所述TOSA中的背光二极管的电流进而得到发射光功率。
5.根据权利要求4所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述微控制器元还通过ADC采集光模块电源电压信息。
6.根据权利要求4所述的SFP双发射光模块，其特征在于，还包括：
温度采集模块，与所述微控制器连接，用于实时采集模块工作温度；
所述微控制器用于接收所述温度采集模块输出的所述工作温度，根据当前的所述工作温度，提供给所述TOSA中的激光器对应当前温度下的偏置电流和调制电流；
和/或，所述微控制器还用于当检测到所述激光器的驱动电流大于设定的安全上限阈值时，控制所述激光器驱动器使所述驱动电流减小至小于或等于所述上限阈值。
7.根据权利要求4所述的SFP双发射光模块，其特征在于，该光模块采用符合SFP MSA协议的引脚定义，其引脚定义包括I2C总线通信管脚、激光器失效指示引脚和至少一个预留引脚。
8.根据权利要求4所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述微控制器内设置有按照预定方式定义的寄存器，从而使得所述微控制器可对所述第一发射单元和第二发射单元的相关参数进行监控。
9.根据权利要求8所述的SFP双发射光模块，其特征在于，所述按照预定方式定义的寄存器具体为：
在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器重新定义设置，重新定义设置后的寄存器去除SFF-8472协议定义的接收单元功率检测及相关寄存器，维持电压检测以及温度检测寄存器不变，保留原发射单元相关寄存器为第一发射单元相关寄存器，新增对第二发射单元DDM监控相关寄存器。
10.一种光通信***，其特征在于，包括光通信设备和权利要求1-9任一项所述的SFP双发射光模块，所述光通信设备与至少一个所述SFP双发射光模块通信连接。
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