CN113206704A - 一种带有edc功能且能实时校准接收信号的光模块及方法 - Google Patents

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Abstract

一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块及方法，方法包括：MCU单元持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，然后根据分析结果进行最优化色散补偿。本发明不同于常规的25G产品直接对接收信号进行3R处理，而是根据接收信号质量进行一定的算法处理，对接收到的光依靠一定的算法进行色散补偿，以此延长模块的传输距离，传统靠纯硬件固定参数配置不能适应多种实际应用场合，采用本发明的方法不仅能根据不同使用场合进行参数校准以达到最优化参数配置，还能对参数进行实时调节，提高了***的适应性。

Description

一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块及方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块及方法。
背景技术
色散是不同频率的光在光纤传输中出现的脉冲展宽现象，随着光纤制造工艺的不断提高，光纤损耗对光通信***的传输距离不再起主要限制作用，色散上升为首要限制因素之一，当光纤的输入端光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时域上的展宽，这种现象即为色散。光纤的色散分为三种：模式色散、材料色散和波导色散，其中模式色散只发生在多模光纤。以单模光纤中的色散现象为例，色散将导致码间干扰，在接收端将影响光脉冲信号的正确判决，误码率性能恶化，严重影响信息传送。目前光纤通信使用的G.652标准光纤是针对已敷设的1310nm设计的，可以保证整条光纤线路的总色散近似为零，而对于DWDM***，由于***主要应用于1550nm窗口，如果使用G.652光纤，需要利用具有负频率色散的色散补偿光纤(DCF)，对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散，但是由于色散补偿光纤(DCF)损耗大，光纤的非线性强，而且用DCF很难实现大范围的色散斜率的补偿。因此，利用EDC(Electrical chirp dispersion compensation，电子色散补偿)从模块接收端对经过光纤传输产生色散的光信号进行色散补偿，以达到延长传输距离且成本低廉的有效方法。目前色散补偿的方法主要是电芯片直接进行信号补偿和通过特定算法进行色散补偿，但两种方法都有一定的局限性。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块及方法，具体方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，所述光模块包括光接收单元、MCU单元以及EDC芯片；
所述光接收单元用于接收另外的光模块发射来的光信号，并通过光接收次组件ROSA将光信号转变为对应的电信号；
所述MCU单元用于持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；
所述EDC芯片用于在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析计算，得到新的校准参数。
其中，所述光模块工作状态具有实时性，如果光小于判断阈值会自动停止工作，等待下次启动的条件。
所述光模块接收性能具有适应性，根据接收到信号质量进行自动参数调整，以最优化参数配置。
进一步地，所述EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿具体包括：
基于EDC芯片自身的校准算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，通过计算得到新的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新；
通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿，并根据最优化原理进行参数优化。
另外，由于取样电信号后EDC芯片会根据分析算出来一组配置参数，但是太过理想化，与实际还是有点区别，还要根据具体接收光情况微调一下参数，即对散补偿后的配置参数进行优化调整，以最小化计算误差。
本发明能对不同场合接收到的光信号进行实时参数校准以达到最优化参数配置，提升模块的灵敏度指标，提升***对不同使用环境的适应性。当光信号进入光模块且光功率稳定后，ROSA将光信号转换成稳定的电信号，EDC芯片开始对接收到的电信号进行校准，校准算法会对EDC芯片中的一些寄存器进行更改，算法会通过循环采样计算256*128*8次寻找到最优的配置参数，通过校准后的配置参数，对发生色散的光信号进行一定程度的补偿，从而达到优化灵敏度的目的。
进一步地，所述MCU单元具体用于：当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片进行初始化，使EDC芯片载入默认的初始寄存器配置值，从而使EDC芯片进入reference-mode的状态，并在EDC芯片校准完成并更新完寄存器配置值后，控制EDC芯片由reference-mode状态转变为master-mode状态；
所述EDC芯片在reference-mode状态基于EDC芯片自身的校准算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行校准，获得优化后的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新，在master-mode状态通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
进一步地，所述MCU单元还用于监控热电制冷器TEC的状态，在热电制冷器TEC稳定后，才控制EDC芯片的工作状态。
进一步地，所述光接收次组件ROSA为Linear ROSA。
作为本发明的第二方面，提供一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，所述方法包括：
步骤1，MCU单元持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，启动EDC芯片状态管理；
步骤2，EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，计算配置值并优化参数，达到最优色散补偿配置。
进一步地，所述EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿具体包括：
基于EDC芯片自身的校准算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，获得新的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新；
通过更新后的寄存器配置值，基于优化原则对参数优化，达到对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号最大化色散补偿。
进一步地，MCU单元控制EDC芯片的工作状态具体为：当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片进行初始化，使EDC芯片载入默认的初始寄存器配置值，从而使EDC芯片进入reference-mode的状态，并在EDC芯片校准完成并更新完寄存器配置值后，控制EDC芯片由reference-mode状态转变为master-mode状态；
所述EDC芯片在reference-mode状态基于EDC芯片自身的校准算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样处理和计算，获得优化后的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新，在master-mode状态通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿
进一步地，实时监控热电制冷器TEC的状态，在热电制冷器TEC稳定后，才对EDC芯片进行初始化。
本发明具有以下有益效果：
本发明除了具有常规25G DWDM产品功能外，在接收部分内置了信号取样分析单元，通过计算和优化，对接收到的光依靠一定的算法进行色散补偿，以此延长模块的传输距离，使其由常规的10KM延长到20KM，甚至30KM。该EDC设计电路可以依靠一定的算法补偿光传纤后的色散容限，传统靠固定参数配置不能适应多种实际应用场合，软件也仅能在硬件基础上做出优化，采用实时校准的方法不仅能根据不同使用场合进行参数校准以达到最优化参数配置，还省去了繁琐的软件计算，提高了***的适应性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块的EDC部分相关原理图；
图3-7为图2所示的原理中的各部分的局部图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，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。
参见图1，作为本发明的第二实施例，提供一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，所述方法包括：
步骤1，MCU单元持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；
步骤2，EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，通过计算得到色散补偿参数并优化。
作为本发明的第二实施例，还提供一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，所述光模块包括光接收单元、MCU单元以及EDC芯片；
所述光接收单元用于接收光信号，并通过光接收次组件ROSA将光信号转变为对应的电信号；
所述MCU单元用于持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；
所述EDC芯片用于在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
其中，本发明实施例所述的具有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块在处于工作模式前首先要等待模块TEC温度稳定，TEC温度稳定后，MCU单元会对模块进行初始化，并完成EDC芯片的reset和初始化，光模块会发出稳定的设定波长的光信号，不同通道的TOSA器件对应不同的波长，通过设置Vea和Ibias以及LDR的相关寄存器值，来调整模块的发射眼图的优劣，通过热电制冷器TEC来调整波长到准确的值。当EDC芯片进入reference-mode后，MCU单元开始监控接收光功率的大小，若接收光功率大于设定的最小校准值时(最小校准值一般设置为-25dBm左右，可根据实际情况进行调整设置)，EDC芯片开始自动化校准。在校准过程中，程序算法会支持EDC芯片对接收到的电信号眼图进行循环采样分析，根据所采样部分的信号点分布情况，经过计算后，对初始化配置的相关参数进行修改，优化电眼图，以此达到补偿因色散导致的信号失真的目的。校准完成后，MCU单元将EDC芯片的状态由reference-mode转换为master-mode，使EDC芯片进入正常工作模式。
其中，MCU单元会持续监控接收光功率的大小，当接收光功率小于设置的最小校准值，EDC芯片将退出工作模式，等待MCU监控到光功率大于设定的最小校准值时，MCU将再次对EDC芯片进行初始化，并重复上述色散补偿操作。
本发明提供的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，包括常规DWDM模块所具有的光收发功能，能支持-40℃～85℃的工业工作温度，当温度过高时，波长会改变，频率、效率和长度会下降，此时激光器需要通过主动冷却和温度控制保持规定的信号和数据速率，热电制冷器TEC是唯一能够实现光学组件所需冷却程度和精度的冷却技术，根据TOSA反馈的DAC值与MCU中设定的DAC值进行对比，进行单片机调节，从而选择加热或者制冷，能对不同场合接收到的光信号进行实时参数校准以达到最优化参数配置，提升模块的灵敏度指标，提升***对不同使用环境的适应性，可进行自发自收测试，发射的光信号波长为1528.77nm～1563.05nm区间的43个通道可选，光功率大小为0～5dBm,速率为25.78Gb/s，可应用于数据中心和5G前传等场景，且符合SFF-8431协议的电接口要求，可支持热插拔，体积小；符合SFF-8432协议的模块结构尺寸要求，符合SFF-8472协议的DDM(digitaldiagnostic monitoring)要求，允许使用者实时访问该模块的运行参数，能支持20KM到30KM的光纤传输距离，常规的DWDM模块在灵敏度要求范围内只能接受传纤10KM，而具有EDC功能的光模块可以针对经过光纤传输后发生色散的光信号进行色散补偿，将失真的信号进行一定程度的恢复，从而延长模块在灵敏度范围内可接受的传纤距离。
本发明能对不同场合接收到的光信号进行实时参数校准以达到最优化参数配置，提升模块的灵敏度指标，提升***对不同使用环境的适应性。当光信号进入模块且光功率稳定后，ROSA将光信号转换成稳定的电信号，EDC芯片开始对接收到的电信号进行校准，校准算法会对EDC芯片中的一些寄存器进行更改，算法会通过循环采样计算256*128*8次寻找到最优的配置参数，通过校准后的配置参数，对发生色散的光信号进行一定程度的补偿，从而达到优化灵敏度的目的。
参见图2-7，本发明实施例所述的具有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块在设计EDC部分相关原理图时需要外置一个能够提供644.53125MHz时钟频率的晶振，选用的ROSA为LinearAPD ROSA，经过对比测试发现，LinearAPD ROSA比LimitedAPD ROSA拥有更强的与EDC芯片配合的能力。
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 (10)

1.一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，所述光模块包括光接收单元、MCU单元以及EDC芯片；
所述光接收单元用于处理接收到的光信号，并通过光接收次组件ROSA将光信号转变为对应的电信号；
所述MCU单元用于持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；
所述EDC芯片用于在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析，根据分析结果进行色散补偿。
2.根据权利要求1所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，所述EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿具体包括：
基于EDC芯片自身的信号处理单元对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行分析处理，获得新的配置参数，基于新的配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新；
通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
3.根据权利要求1所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，
所述EDC芯片还用于基于对色散补偿后的配置参数进行优化调整，以最小化计算误差。
4.根据权利要求2所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，所述MCU单元具体用于：当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片进行初始化，使EDC芯片载入默认的初始寄存器配置值，从而使EDC芯片进入reference-mode的状态，并在EDC芯片校准完成并更新完寄存器配置值，对寄存器配置值进行优化后，控制EDC芯片由reference-mode状态转变为master-mode状态；
所述EDC芯片在reference-mode状态基于EDC芯片自身的校准算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行校准，获得优化后的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新，在master-mode状态通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
5.根据权利要求1所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，所述MCU单元还用于监控热电制冷器TEC的状态，在热电制冷器TEC稳定后，才控制EDC芯片的工作状态。
6.根据权利要求1所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的光模块，其特征在于，所述光接收次组件ROSA为Linear ROSA。
7.一种带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，MCU单元持续监控光接收单元接收的光信号的光功率的大小，当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片的工作状态；
步骤2，EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行取样分析计算，根据算法进行色散补偿。
8.根据权利要求7所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，其特征在于，所述EDC芯片在MCU单元的控制下对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿具体包括：
基于EDC芯片自身的信号处理单元对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行分析处理，获得优化后的配置参数，基于所述配置参数对EDC芯片中的寄存器进行更新；
通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
9.根据权利要求8所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，其特征在于，MCU单元控制EDC芯片的工作状态具体为：当监控到光功率大于设定的最小校准值时，控制EDC芯片进行初始化，使EDC芯片载入默认的初始寄存器配置值，从而使EDC芯片进入reference-mode的状态，并在EDC芯片校准完成并更新完寄存器配置值后，控制EDC芯片由reference-mode状态转变为master-mode状态；
所述EDC芯片在reference-mode状态下对接收到的电信号进行取样分析，获得新的配置参数，根据得到的新的配置参数，更新寄存器到新的配置参数，在新配置参数下对接收信号进行优化处理，完成后，在master-mode状态通过更新后的寄存器配置值，基于自身的色散补偿算法对光接收次组件ROSA光电转换后的电信号进行色散补偿。
10.根据权利要求7所述的带有EDC功能且能实时校准接收信号的方法，其特征在于，实时监控热电制冷器TEC的状态，在热电制冷器TEC稳定后，才对EDC芯片进行初始化。
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