CN105471497A - 开环模式并行光模块寿命预测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种开环模式并行光模块寿命预测方法和装置,解决开环模式并行模块使用周期寿命无法预测的技术问题。方法包括:控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;在发射模块和接收模块上电后,控制并行光模块不传输数据或传输空闲码;每次上电时获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断并行光模块的使用寿命是否耗尽;其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流,忽略线路光纤衰减。
Description
技术领域
本发明涉及光模块技术领域,尤其涉及一种开环模式并行光模块寿命预测方法和装置。
背景技术
在光纤数字通信领域,为提高信息传输带宽,增强数据吞吐能力,目前所应用的光模块均为并行光模块,且现有的并行光模块均为开环工作模式,即,为了提高光模块整体封装密度和工作带宽,采用裸芯片COB(Chiponboard,将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互联基板上,然后进行引线键合实现其电气连接)封装工艺实现,激光器采用VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器)裸片阵列,探测器采用PIN裸片阵列,没有传统基于TO-CAN同轴封装电信用SFP/SFF模块的背光监控二极管MPD,无法实现闭环工作模式。
如图1所示的传统闭环模式工作光模块的框图所示,因为采用闭环模式工作,从而具备数字诊断监控功能,特别是加载激光器工作的偏置电流Ibias和背光检测的Impd电流。TOSA(TransmitterOpticalSubassembly,光发射次模块)组件中的背光监控二极管MPD监控激光器Laser发出的光功率,反馈到激光器驱动电路的自动功率控制单元APC,调节加载到激光器上的偏置电流大小,从而保证在整个寿命周期内的输出光功率P(t)=S(t)×Ibias(t)恒定;其中,P(t)为激光器输出光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
为了保持整个光链路在寿命周期内***能够稳定工作,需要激光器Laser输出光功率始终保持恒定值,然而半导体激光器随着使用寿命的增加,其性能越来越劣化,表现在参数上就是其斜效率S(t)越来越小,所以需要使加载到激光器上的偏置电流越来越大。当Ibias(tn)≥2×Ibias(t0)时,判断激光器寿命周期截止,即光模块的使用寿命为tn。
而对于开环模式并行模块,由于通道数量增多,模块密度增大,模块芯片封装尺寸越来越成为设计瓶颈,现有的解决方案均没有提供闭环自动功率控制工作模块,如图2所示的开环模式工作并行模块链路框图所示。这种基于COB工艺直接将多路并行裸片驱动芯片和多通道VCSEL阵列通过WireBonding方式键合实现连通,设计中缺省背光监控二极管,从而很难实现发射光功率的监控,所以无法直接从发射端模块进行使用周期寿命预测。
发明内容
本发明的目的是提供一种开环模式并行模块寿命预测方法和装置,解决开环模式并行模块使用周期寿命无法预测的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
提出一种开环模式并行光模块寿命预测方法,包括:每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;在发射模块和接收模块上电后,控制所述并行光模块不传输数据或传输空闲码;获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽;其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
提出一种开环模式并行光模块寿命预测装置,包括开环模式并行光模块,所述开环模式并行光模块包括接收模块和发射模块;还包括上电时序控制模块、传输控制模块、RSSI获取模块和判断模块;所述上电时序控制模块,用于每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;所述传输控制模块,用于在发射模块和接收模块上电后,控制所述并行光模块不传输数据或传输空闲码;所述RSSI获取模块,用于获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);所述判断模块,用于基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽;其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
本发明实施例的技术方案,其具有的技术效果或者优点是:本发明实施例提出的开环模式并行光模块寿命预测方法和装置中,由于接收模块的接收光强指示信号的响应电流为接收探测到的光功率转换后的电流信号,此数值不仅反映了发射端激光器输出的光功率,同时还包括整个光网络链路的损耗和接收模块探测器的使用变化情况,反映的是一个全局的光网络寿命指标,表现为Irssi(t)=R×P(t),因为开环工作模式在同一工作温度下,加载在激光器上的电流是一个固定的数值,则随着使用时间的增加,激光器的斜效率减小,而加载的偏置电流又因为开环模式在同一温度下是固定数值,则其输出的光功率随着使用寿命的增加逐渐减小,从而接收模块接收探测到的光功率也越来越小,因此可以根据接收模块的接收光强指示信号的响应电流强度的变化来判断并行光模块的使用寿命,当接收光强度指示信号响应电流的强度减小到其首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例时,即可判断并行光模块的使用寿命终止;该设定比例可以根据统计和经验值设定。
由此,即使开环模式并行光模块因为不具备闭环模式的背光监控二极管而无法实现发射光功率的监控,也可以通过获取接收模块的接收光强度指示信号来判断光模块的寿命,解决了开环模式并行模块使用周期寿命无法预测的技术问题。
附图说明
图1为闭环模式光模块***框图;
图2为开环模式并行光模块链路框图;
图3为本发明实施例提出的开环模式并行光模块寿命预测装置框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的设计思路在于:单独仅从光模块的发射模块来看,因为开环模式缺省闭环模式中的背光监控二极管而无法对光模块的使用寿命进行监控与预测,但是,从***使用端综合考虑,因为接收模块的接收光强度指示信号RSSI的响应电流是发射模块经过整个光链路之后,由接收模块探测恢复后的信号,此接收信号不仅包括发射端激光器的使用寿命信息,还覆盖了整个光链路的损耗以及接收端探测器的使用寿命,反应的是一个全局的光网络寿命指标。因此,即使开环模式的光模块不具备背光监控二极管,也可以通过获取接收模块的接收光强度指示信号的响应电流的变化来分析光模块的使用寿命。
如图3所示,为本发明实施例提出的开环模式并行光模块寿命预测方法流程图,包括如下步骤:
步骤S11:每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;
步骤S12:在发射模块和接收模块上电后,控制并行光模块不传输数据或传输空闲码。
光模块在出厂后首次使用时,以及后续每次上电使用时,在光网络链路连通的条件下,先给发射模块和接收模块上电,但不传输数据或者仅发送空闲码,此为获取接收模块的接收光强度指示信号的先决条件。
步骤S13:获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t)。
步骤S14:记录每次上电后获取的接收模块的接收光强指示信号的响应电流。
光模块首次上电使用时,监控并获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t0),并将此数值保存作为光模块初始上电时的监控参量。在后续每次开机正常工作前,都重复上述步骤并记录保存下上电后获取的接收模块的接收光强指示信号的响应电流,作为光模块寿命预测的监控参量。
步骤S15:基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断并行光模块的使用寿命是否耗尽。其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流,忽略线路光纤衰减。
接收模块的接收光强度指示信号RSSI的响应电流是发射模块经过整个光链路之后,由接收模块探测恢复后的信号,此接收信号不仅包括发射端激光器的使用寿命信息,还覆盖了整个光链路的损耗以及接收端探测器的使用寿命,反应的是一个全局的光网络寿命指标,因此,接收模块的接收光强度指示信号的响应电流的变化也能反映出光模块的使用寿命信息。
具体的,在每次光模块上电后获取了接收模块的接收光强指示信号的响应电流之后,判断响应电流强度是否小于一定的数值,该数值为统计或者经验值,为一设定强度。若是,则可以初步判断整个光链路的链路预算用完,即光模块的使用寿命耗尽。响应电流Irssi(t)表现为:Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)为接收模块接收到的光功率,该光功率可以表示为P(t)=S(t)×Ibias(t),则Irssi(t)=R×S(t)×Ibias(t)。
设定强度为并行光模块首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例,也即Irssi(t0)的设定比例,该设定比例根据统计或者经验得到,例如当时,可近似判断整个光链路的链路预算用完,即光模块的使用寿命为tn。
基于上述开环模式并行光模块寿命预测方法,本发明实施例还提出一种开环模式并行光模块寿命预测装置,如图3所示,包括开环模式并行光模块41,开环模式并行光模块包括接收模块411和发射模块412;还包括上电时序控制模块42、传输控制模块43、RSSI获取模块44、存储模块45和判断模块46。
上电时序控制模块42用于在每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块412和接收模块411首先上电;传输控制模块43用于在发射模块和接收模块上电后,控制并行光模块不传输数据或传输空闲码;RSSI获取模块44用于获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);存储模块45用于记录每次上电后获取的接收模块的接收光强指示信号的响应电流;判断模块46用于基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断并行光模块的使用寿命是否耗尽;其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
具体的,判断模块45判断接收光强指示信号的响应电流强度是否小于设定强度;若是,则判断并行光模块的使用寿命耗尽;其中,设定强度为并行光模块首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例。
开环模式并行光模块寿命预测装置的工作过程已经在上述开环模式并行光模块寿命预测方法中详述,此处不予赘述。
本发明实施例提出的开环模式并行光模块寿命预测方法和装置中,由于接收模块的接收光强指示信号的响应电流为接收探测到的光功率转换后的电流信号,此数值不仅反映了发射端激光器输出的光功率,同时还包括整个光网络链路的损耗和接收模块探测器的使用变化情况,反映的是一个全局的光网络寿命指标,表现为Irssi(t)=R×P(t),因为开环工作模式在同一工作温度下,加载在激光器上的电流是一个固定的数值,则随着使用时间的增加,激光器的斜效率减小,而加载的偏置电流又因为开环模式在同一温度下是固定数值,则其输出的光功率随着使用寿命的增加逐渐减小,从而接收模块接收探测到的光功率也越来越小,因此可以根据接收模块的接收光强指示信号的响应电流强度的变化来判断并行光模块的使用寿命,当接收光强度指示信号响应电流的强度减小到其首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例时,即可判断并行光模块的使用寿命终止;该设定比例可以根据统计和经验值设定。
由此,即使开环模式并行光模块因为不具备闭环模式的背光监控二极管而无法实现发射光功率的监控,也可以通过获取接收模块的接收光强度指示信号来判断光模块的寿命,解决了开环模式并行模块使用周期寿命无法预测的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.开环模式并行光模块寿命预测方法,其特征在于,包括:
每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;
在发射模块和接收模块上电后,控制所述并行光模块不传输数据或传输空闲码;
获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);
基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽;
其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
2.根据权利要求1所述的开环模式并行光模块寿命预测方法,其特征在于,所述基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽,具体为:
判断接收光强指示信号的响应电流强度是否小于设定强度;
若是,则判断所述并行光模块的使用寿命耗尽;
其中,设定强度为并行光模块首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例。
3.根据权利要求1或2所述的开环模式并行光模块寿命预测方法,其特征在于,在获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t)之后,所述方法还包括:
记录每次上电后获取的接收模块的接收光强指示信号的响应电流。
4.根据权利要求2所述的开环模式并行光模块寿命预测方法,其特征在于,所述设定比例为1/2。
5.开环模式并行光模块寿命预测装置,包括开环模式并行光模块,所述开环模式并行光模块包括接收模块和发射模块;其特征在于,还包括上电时序控制模块、传输控制模块、RSSI获取模块和判断模块;
所述上电时序控制模块,用于在每次上电时控制并行光模块的上电时序,使得并行光模块中的发射模块和接收模块首先上电;
所述传输控制模块,用于在发射模块和接收模块上电后,控制所述并行光模块不传输数据或传输空闲码;
所述RSSI获取模块,用于获取接收模块的接收光强指示信号的响应电流Irssi(t);
所述判断模块,用于基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽;
其中,Irssi(t)=R×P(t),R为接收模块探测器的响应度,P(t)=S(t)×Ibias(t)为接收模块接收到的光功率,S(t)为激光器的斜效率,Ibias(t)为加载到激光器上的偏置电流。
6.根据权利要求5所述的开环模式并行光模块寿命预测装置,其特征在于,所述判断模块基于接收光强指示信号的响应电流强度,判断所述并行光模块的使用寿命是否耗尽,具体为:
判断接收光强指示信号的响应电流强度是否小于设定强度;
若是,则判断所述并行光模块的使用寿命耗尽;
其中,设定强度为并行光模块首次上电时获取的接收光强度信号的响应电流强度的设定比例。
7.根据权利要求5所述的开环模式并行光模块寿命预测装置,其特征在于,所述装置还包括存储模块;
所述存储模块,用于记录每次上电后获取的接收模块的接收光强指示信号的响应电流。
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