CN106330323B - Olt光模块及olt - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种OLT光模块及OLT，属于光通信领域。该OLT光模块包括：光信号接收端，光信号接收端与TIA的输入端相连，TIA的差分输出端与限幅放大器的输入引脚相连；限幅放大器的SD输出引脚与D触发器的CLK引脚CLK和MCU的输入引脚相连；D触发器的Q引脚Q与第一开关管的控制端相连，D触发器的CLR引脚CLR与MCU的输出引脚相连；镜像电流芯片的输入端与光信号接收端相连，且输出端与第一开关管的输入端相连；第一开关管的输出端与采样保持电路的输入端相连，采样保持电路的输出端与MCU的采样引脚相连。本发明能够在未接收到MAC_Triger信号时，对上行突发信号进行接收光功率强度检测。

Description

OLT光模块及OLT
技术领域
本发明实施例涉及光通信领域，特别涉及一种OLT光模块及OLT。
背景技术
PON(passive optical network，无源光网络)作为光接入***已经被广泛地部署，并成为了国际通信联盟的标准规范。
PON通常包括位于中心局的OLT(optical line termination，光线路终端)、多个位于用户端的ONU(optical Network Unit，光网络单元)和位于两者之间的光分配网络。当ONU向OLT发送上行突发信号时，多个ONU之间以时分复用的模式工作，OLT会控制每个ONU在不同的时间发送上行突发信号。由于光纤线路上还存在外界干扰，为了准确接收每个ONU发送的上行突发信号，OLT需要对ONU的上行突发信号进行基于RSSI(Received SignalStrength Indicator，接收信号强度指示)的光功率采样，对得到的接收光功率值进行判断。若接收光功率值位于恰当的阈值范围内，则认为是一段上行突发信号。由于每个ONU离OLT的远近不同，OLT还同时根据接收光功率值调整上行突发信号的接收门限。
OLT包括OLT***设备和OLT光模块。在ONU向OLT注册成功后，OLT***设备会控制ONU在分配的时隙中发送上行突发信号，同时OLT***设备中的MAC芯片在对应的时隙向OLT光模块发送MAC_Triger信号，OLT光模块根据MAC_Triger对上行突发信号进行光功率采样。但是，若ONU与OLT之间的光链路衰减较大或较小，会导致ONU无法在OLT上进行注册。在未注册成功时，OLT***设备不会向OLT光模块发送MAC_Triger信号，导致OLT光模块也无法对上行突发信号进行光功率采样。
发明内容
为了解决ONU未注册成功时，OLT***设备不会向OLT光模块发送MAC_Triger信号，导致OLT光模块也无法对上行突发信号进行光功率采样的问题，本发明实施例提供了一种OLT光模块及OLT。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种OLT光模块，所述OLT光模块包括：光信号接收端、跨阻放大器TIA、限幅放大器、D触发器、微控制单元MCU、第一开关管、镜像电流芯片和采样保持电路；
所述光信号接收端与所述TIA的输入端相连，所述TIA的差分输出端与所述限幅放大器的输入引脚相连；
所述限幅放大器的SD输出引脚与所述D触发器的时钟引脚CLK相连，所述限幅放大器的SD输出引脚与所述MCU的输入引脚相连；
所述D触发器的输出引脚Q与所述第一开关管的控制端相连，所述D触发器的复位引脚CLR与所述MCU的输出引脚相连；
所述镜像电流芯片的输入端与所述光信号接收端相连，所述镜像电流芯片的输出端与所述第一开关管的输入端相连；
所述第一开关管的输出端与所述采样保持电路的输入端相连，所述采样保持电路的输出端与所述MCU的采样引脚相连。
第二方面，提供了一种OLT，所述OLT包括：OLT***设备和OLT光模块，所述OLT***设备与所述OLT光模块通过总线相连；
所述OLT光模块如上第一方面所述的OLT光模块。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在OLT光模块中提供D触发器、MCU、第一开关管和镜像电流芯片等器件所构成的检测电路；解决了ONU未注册成功时，OLT***不会向OLT光模块发送MAC_Triger信号，导致OLT光模块无法对上行突发信号进行光采样的问题；达到了即便OLT光模块未接收到MAC_Triger信号，限幅放大器上的SD信号也能触发D触发器将第一开关管进行导通，使得采样保持电路和MCU能够对光信号接收端接收到的光信号进行光功率采样的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的PON的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的OLT光模块的结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的突发检测过程中的信号时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的PON的结构示意图。该PON包括：OLT和多个ONU。
OLT位于中心局，中心局可以是电信运行商所在的大楼。OLT包括有OLT***设备12和OLT光模块14。OLT***设备12与OLT光模块14之间通过总线相连，比如IIC总线。OLT***设备12用于实现对ONU的管理、维护和测距。OLT光模块14用于实现光信号和电信号的转换、光信号的发送、光信号的接收、与OLT***设备12的通信等功能。
OLT与ONU之间通过ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)相连。ONU为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配，ONU是有光纤光缆、光连接器和光分路器等无源光元件组成的无源光配线网。示意性的，ODN中包括光分路器，OLT通过光分路器与32个或64个或128个ONU相连。
ONU位于用户端，比如，ONU是位于用户家中的“光猫”。ONU用于处理光信号并为多个小企业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口，因此ONU需要有光/电和电/光转换功能。ONU通常与用户家中的电话、电视或路由器等设备相连。
新连接或者非在线的ONU需要向OLT注册，该注册过程由OLT发起完成。当ONU注册成功时，OLT会向ONU分配地址信息、发送下行数据、以及控制ONU向OLT发送上行数据。
当OLT向ONU发送下行数据时，OLT将下行数据广播到各个ONU；各个ONU根据自身的地址信息，接收与自身有关的下行数据。
当ONU向OLT发送上行数据时，由于上行数据往往数据量小且时间规律性不高，各个ONU以时分复用模式工作。也即，由OLT向各个ONU分配时隙，ONU在分配到的时隙中向OLT发送上行数据，该上行数据的具体体现形式为上行突发信号(光信号)。
请参考图2，其示出了本发明一个实施例提供的OLT光模块的结构示意图。该OLT光模块可以实现成为图1所示的OLT光模块。该OLT光模块包括：光信号接收端21、跨阻放大器TIA、限幅放大器LA、D触发器22、微控制单元MCU、第一开关管N1、镜像电流芯片23和采样保持电路24；
光信号接收端21是PIN型光电二极管或APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)。
光信号接收端21与跨阻放大器TIA(trans-impedance amplifier)的输入端TIA_IN相连。
跨阻放大器TIA具有两个差分输出端TIA_OUT。跨阻放大器TIA的两个差分输出端TIA_OUT与限幅放大器LA(Limiting Amplifer)的输入引脚DIN相连。可选地，跨阻放大器TIA的差分输出端通过耦合电容与限幅放大器LA的输入引脚DIN相连。也即，跨阻放大器TIA的一个差分输出端TIA_OUT通过耦合电容C1与限幅放大器LA的输入引脚DIN相连，跨阻放大器TIA的另一个差分输出端TIA_OUT通过耦合电容C2与限幅放大器LA的输入引脚DIN相连。可选地，耦合电容C1还通过电阻R1与限幅放大器LA的基准电压引脚Vref相连，耦合电容C1还通过电阻R2与限幅放大器LA的基准电压引脚Vref相连。
限幅放大器LA的SD输出引脚与D触发器22的时钟引脚CLK相连，限幅放大器的SD输出引脚还与MCU的输入引脚P0.2相连。可选地，限幅放大器LA的电源引脚与电源VCC相连，限幅放大器LA的两个输出引脚DOUT用于与OLT***设备相连。
D触发器22的输出引脚Q与第一开关管N1的控制端相连，D触发器22的复位引脚CLR与MCU的输出引脚P0.1相连。可选地，第一开关管N1是NMOS管。
镜像电流芯片23的输入端与光信号接收端21相连，镜像电流芯片23的输出端与第一开关管N1的输入端相连。镜像电流芯片23的另一端连接有高压发生器HV。
第一开关管N1的输出端与采样保持电路24的输入端相连，采样保持电路24的输出端与MCU的采样引脚ADC相连。
可选地，OLT光模块还包括：与第一开关管N1并联的第二开关管N2；
第二开关管N2的第一端与镜像电流芯片23的输出端相连，第二开关管N2的第二端与采样保持电路24的输入端相连。
可选地，采样保持电路24包括采样电容Cs和运算放大器U；
采样电容Cs的第一端与第一开关管N1的输出端相连，采样电容Cs的第一端还与第二开关管N2的输出端相连，采样电容Cs的第二端接地。运算放大器U的同相输入端+与采样电容Cs的第一端相连，运算放大器U的反相输入端-与运算放大器U的输出端相连，运算放大器U的输出端还与MCU的采样引脚ADC相连。
可选地，OLT光模块还包括采样电阻Rs。采样电阻Rs的第一端与镜像电流芯片23的输出端相连，采样电阻Rs的第二端接地。
可选地，MCU的电源引脚与电源VCC相连，MCU的接地引脚GND接地，MCU的另一输入引脚P0.0还与第二开关管N2的控制端相连，该输入引脚P0.0用于接收MAC_Triger信号。MAC_Triger信号是ONU注册成功后，由OLT***设备向OLT光模块发送的触发信号。
上述OLT光模块的工作过程包括两种不同的情况：一、ONU向OLT注册成功的情况；二、ONU向OLT注册失败的情况。在第一种情况下，第二开关管N2用于在光信号接收端21探测到光信号且OLT光模块接收到MAC_Triger信号时处于导通状态，从而实现采样过程；在第二种情况下，第一开关管N1用于在光信号接收端21探测到光信号且OLT光模块未接收到MAC_Triger信号时处于导通状态，从而实现采样过程；。
下面对这两种情况分别进行阐述：
一、ONU向OLT注册成功的情况。
新连接或未连接的ONU会向OLT注册。在ONU向OLT注册成功时，OLT会控制ONU的上行发送过程。OLT***设备会向ONU分配用于发送上行突发信号的时隙，当ONU向OLT发送上行突发信号后，OLT***设备中的MAC芯片会根据预设的时序关系向OLT光模块发送MAC_Triger信号。该MAC_Triger信号是低电平有效的信号。
OLT光模块中的第二开关管N2用于在接收到该MAC_Triger信号后处于导通状态。光信号接收端21用于在探测到光信号时，会产生响应电流Ipd。镜像电流芯片23用于根据响应电流Ipd产生镜像电流I，响应电流Ipd和镜像电流I之间呈预定比例。第二开关管N2用于将镜像电流I输出至采样保持电路24。具体来讲，采样电阻Rs用于将镜像电流I转换为充电电压，第二开关管N2用于将充电电压输出至采样电容Cs进行充电。
OLT***设备中的MAC芯片会在预定时长后将MAC_Triger信号置为高电平。第二开关管N2还用于在MAC_Triger信号结束(变为高电平)后处于截止状态，采样电容Cs停止充电。此时，采样保持电路24进入采样保持状态，采样电容Cs上的电压值经过运算放大器U的放大后，输出至MCU。由于MCU也会通过输入引脚P0.0接收到MAC_Triger信号，MCU用于在MAC_Triger信号变为高电平后对运算放大器U放大后的电压信号进行采样，对采样结果进行模数转换，并根据模数转换后的结果，得到本次采样的接收光功率值。采样完成后，采样保持电路24中的采样电容Cs放电，回到采样之前的状态。
二、ONU向OLT注册失败的情况。
若因为光链路的衰减太大或太小，导致ONU向OLT注册失败。OLT***设备会控制ONU重新尝试注册，ONU会再次向OLT发送上行突发信号。但是在ONU未注册成功时，OLT***设备并不会向OLT光模块发送MAC_Triger信号。
结合参考图3，ONU向OLT发送上行突发信号ONU Packet，该上行突发信号ONUPacket是由强光(代表1)和弱光(代表0)所组成的光信号。光信号接收端21用于在探测到光信号后产生响应电流Ipd，跨阻放大器TIA用于根据响应电流Ipd输出差分电信号，限幅放大器LA用于根据差分电信号输出SD信号。具体地，限幅放大器LA用于检测差分电信号的幅度是否大于预定门限，若差分电信号大于预定门限，则输出SD信号；若差分电信号不大于预定门限，则不输出SD信号。该SD信号会一路传输至D触发器，另一路传输至MCU的输入引脚P0.2。从图3中可知，SD信号的产生时间略晚于上行突发信号ONU Packet的接收时间。SD信号是高电平有效的信号。
D触发器用于根据SD信号控制第一开关管N1处于导通状态。具体地，D触发器的时钟引脚CLK在接收到SD信号后，SD信号由低电平变为高电平所对应的上升沿会触发D触发器，D触发器用于将输出引脚Q的输出信号由低电平变为高电平，该高电平会输出至第一开关管N1的控制端。第一开关管N1用于在接收到高电平时处于导通状态。
MCU用于根据SD信号开始计时。也即，MCU在输入引脚P2.0接收到SD信号后开始计时。
另一方面，光信号接收端21产生响应电流Ipd后，镜像电流芯片23用于根据响应电流Ipd产生镜像电流I，响应电流Ipd和镜像电流I之间呈预定比例。第一开关管N1用于将镜像电流I输出至采样保持电路24。具体来讲，采样电阻Rs用于将镜像电流I转换为充电电压，第一开关管N1用于将充电电压输出至采样电容Cs进行充电。
MCU用于在计时时间达到阈值t时向D触发器发送复位信号，如图3中的输出信号MCU_P0.1，D触发器的复位引脚CLR会接收该复位信号。D触发器用于根据复位信号控制第一开关管处于截止状态。具体地，由于该复位信号是低电平有效的信号，D触发器用于在接收到复位信号后，进行复位操作，将输出引脚Q的输出信号由高电平变为低电平，如图3中输出信号Q。第一开关管N1用于在接收到低电平时处于截止状态，采样电容Cs停止充电。此时，采样保持电路24进入采样保持状态，采样电容Cs上的电压值经过运算放大器U的放大后，输出至MCU。其中，采样电容Cs的电压值如图3中的电压值Cs_V所示。
此外，MCU用于在计时时间达到阈值t后，对运算放大器U放大后的电压信号进行采样(Sample)，对采样结果进行模数转换，并根据模数转换后的结果，得到本次采样的接收光功率值。采样完成后，采样保持电路24中的采样电容Cs放电，回到采样之前的状态。
可选地，ONU与OLT注册所使用的上行突发信号的时长较短，MCU在计时时的阈值设置为300ns。
综上所述，本实施例提供的OLT光模块，通过在OLT光模块中提供D触发器、MCU、第一开关管和镜像电流芯片等器件所构成的检测电路，由D触发器在接收到SD信号后控制第一开关管处于导通状态，同时MCU根据SD信号进行计时且在计时达到阈值后进行采样；解决了ONU未注册成功时，OLT***不会向OLT光模块发送MAC_Triger信号，导致OLT光模块无法对上行突发信号进行光采样的问题；达到了即便OLT光模块未接收到MAC_Triger信号，限幅放大器上的SD信号也能触发D触发器将第一开关管进行导通，使得采样保持电路和MCU能够对光信号接收端接收到的光信号进行光功率采样的效果。
另外，由于MCU能够在ONU未注册成功时，计算得到ONU发送的上行突发信号的接收光功率值，从而一定程度上能够判断出ONU的注册失败原因是否由光链路的衰减较大或较小造成，也即能够快速定位ONU不能向OLT注册的原因，提高了光链路的故障检测能力。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种OLT光模块，其特征在于，所述OLT光模块包括：光信号接收端、跨阻放大器TIA、限幅放大器、D触发器、微控制单元MCU、第一开关管、镜像电流芯片和采样保持电路；
所述光信号接收端用于在探测到光信号时输出响应电流，所述光信号接收端与所述TIA的输入端相连，所述TIA用于根据所述响应电流输出差分电信号，所述TIA的差分输出端与所述限幅放大器的输入引脚相连；
所述限幅放大器用于根据所述差分电信号输出SD信号，所述限幅放大器的SD输出引脚与所述D触发器的时钟引脚CLK相连，所述限幅放大器的SD输出引脚与所述MCU的输入引脚相连；
所述D触发器的输出引脚Q与所述第一开关管的控制端相连，用于根据所述SD信号控制所述第一开关管处于导通状态，所述D触发器的复位引脚CLR与所述MCU的输出引脚相连，所述MCU用于根据所述SD信号进行计时且在计时时间达到阈值时向所述D触发器发送复位信号，所述D触发器还用于根据所述复位信号控制所述第一开关管处于截止状态；
所述镜像电流芯片的输入端与所述光信号接收端相连，用于根据所述响应电流产生镜像电流，所述镜像电流芯片的输出端与所述第一开关管的输入端相连；
所述第一开关管的输出端与所述采样保持电路的输入端相连，用于将所述镜像电流输出至所述采样保持电路，所述采样保持电路的输出端与所述MCU的采样引脚相连，所述MCU还用于根据所述采样保持电路采样到的电信号进行采样。
2.根据权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，所述采样保持电路包括采样电容和运算放大器；
所述采样电容的第一端与所述第一开关管的输出端相连，所述采样电容的第二端接地；所述采样电容用于在所述第一开关管处于导通状态时进行充电；
所述运算放大器的同相输入端与所述采样电容的第一端相连，所述运算放大器的输出端与所述MCU的采样引脚相连，所述运算放大器用于对所述采样电容的电压进行放大后输出至所述MCU。
3.根据权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，所述OLT光模块还包括采样电阻Rs；
所述采样电阻Rs的第一端与所述镜像电流芯片的输出端相连，所述采样电阻Rs的第二端接地，所述采样电阻Rs用于将所述镜像电流转化为所述采样电容的充电电压。
4.根据权利要求1所述的OLT光模块，其特征在于，所述OLT光模块还包括：与所述第一开关管并联的第二开关管；
所述第二开关管的第一端与所述镜像电流芯片的输出端相连，所述第二开关管的第二端与所述采样保持电路的输入端相连；
所述第二开关管用于在控制端接收到MAC_Triger信号时处于导通状态，将所述镜像电流输出至所述采样保持电路。
5.根据权利要求1至4任一所述的OLT光模块，其特征在于，所述限幅放大器用于检测所述差分电信号的幅度是否大于预定门限，若所述差分电信号的幅度大于预定门限，则输出所述SD信号。
6.根据权利要求1至4任一所述的OLT光模块，其特征在于，所述TIA的差分输出端通过耦合电容与所述限幅放大器的输入引脚相连。
7.根据权利要求1至4任一所述的OLT光模块，其特征在于，
所述D触发器用于在接收到所述SD信号后，将所述输出引脚Q的输出信号由低电平变为高电平；所述第一开关管用于在接收到所述高电平时处于所述导通状态；
所述D触发器用于在接收到所述复位信号后，将所述输出引脚Q的输出信号由高电平变为低电平；所述第一开关管用于在接收到所述低电平时处于所述截止状态。
8.根据权利要求1至4任一所述的OLT光模块，其特征在于，
所述第一开关管，用于在所述光信号接收端探测到光信号且所述OLT光模块未接收到MAC_Triger信号时处于导通状态。
9.一种光线路终端OLT，其特征在于，所述OLT包括：OLT***设备和OLT光模块，所述OLT***设备与所述OLT光模块通过总线相连；
所述OLT光模块如权利要求1至8任一所述的OLT光模块。
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