CN114764170A - 一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块,首先利用环境阈值设置模块,根据装置结构设置环境标准阈值。采集光模块内部不同功能块的环境信号,并将环境信号的模拟量转换为数字量,一方面将数字量进行缓存,另一方面,将采集到的环境数据与预设的环境标准阈值进行比较,并根据比较结果产生对应的标志值,对环境数据进行编码生产编码信息,将编码信息写入存储芯片。光模块发生异常后,可根据上位机中记录的异常时间,通过主控芯片将存储在存储芯片的编码信息读取,快速定位问题。解决了现有技术中因环境参数恢复正常后对模块异常的原因不好定位分析的问题。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块。
背景技术
光模块作为光纤通信的核心部件,承载了电信号与光信号相互转换的重任,真正实现了光设备与电设备之间的组网互联。同时,光模块的关键角色也决定了其多变的应用场景和广阔的应用范围,不同应用场景的环境差异也会比较大。模块正常工作时可能因为温度或湿度的较大变动导致产品性能异常甚至失效。
在现有光模块协议要求监控的参数中,只有模块温度、供电电压、偏置(驱动)电流、发送光功率和接收光功率等参数的实时监控,并没有对光模块的运行环境进行相关的记录,一旦产品出现异常无法查询光模块当时所处的状态,不利于失效分析。
发明内容
本申请提供了一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块,实现对光模块运行环境的记录。
为了解决上述技术问题,本申请实施例公开了如下技术方案:
第一方面,本申请实施例公开了一种具有健康记录功能的方法,包括:
设置环境标准阈值;
采集光模块内部不同功能块的环境信号;
主控芯片接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并对所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比,根据对比情况对所述环境数据进行编码生成编码信息,将所述编码信息写入存储芯片;
利用主控芯片读取所述存储芯片中的编码信息。
第二方面,本申请实施例公开了一种具有健康记录功能的装置,包括:环境阈值设置模块,用于输入环境标准阈值;
信息采集模块,用于采集光模块内部不同功能块的环境信号;
主控芯片,用于接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并对所述环境数据进行预存储,将所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比,根据对比情况对所述环境数据进行编码生成编码信息;
和存储芯片,与所述主控芯片通信连接,用于存储所述编码信息。
第三方面,本申请实施例公开了一种光模块,包括:电路板;
所述电路板上设置:
湿度芯片,靠近激光器设置,用于采集所述激光器的湿度值;
多个热敏电阻,设置于所述电路板不同位置,用于采集光模块内部的温度模拟量;
主控芯片,与所述湿度芯片通过IIC总线连接,
且所述主控芯片与所述热敏电阻通过ADC接口连接,将所述温度模拟量转换为温度值,并对所述温度值和所述湿度值进行预存储,将所述温度值和所述湿度值与环境标准阈值进行对比并对所述数字量进行编码生成编码信息;
存储芯片,与所述主控芯片通信连接,用于所述编码信息的写入与读出。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请公开了一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块,首先利用环境阈值设置模块,根据装置结构设置环境标准阈值。采集光模块内部不同功能块的环境信号,并将环境信号的模拟量转换为数字量,一方面将数字量进行缓存,另一方面,将采集到的环境数据与预设的环境标准阈值进行比较,并根据比较结果产生对应的标志值,对环境数据进行编码生产编码信息,将编码信息写入存储芯片。光模块发生异常后,可根据上位机中记录的异常时间,通过主控芯片将存储在存储芯片的编码信息读取,快速定位问题。解决了现有技术中因环境参数恢复正常后对模块异常的原因不好定位分析的问题。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,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为光通信终端连接关系示意图;
图2为光网络终端结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种光模块的分解结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种具有健康记录功能装置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,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他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输,利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输;而计算机等信息处理设备使用的是电信号,为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接,就需要实现电信号与光信号的相互转换。
光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能,光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接,主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等;采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式,以此为基础,金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。
图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示,光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接;
光纤101的一端连接远端服务器,网线103的一端连接本地信息处理设备,本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成;而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。
光模块200的光口对外接入光纤101,与光纤101建立双向的光信号连接;光模块200的电口对外接入光网络终端100中,与光网络终端100建立双向的电信号连接;在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换,从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接;具体地,来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中,来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。
光网络终端具有光模块接口102,用于接入光模块200,与光模块200建立双向的电信号连接;光网络终端具有网线接口104,用于接入网线103,与网线103建立双向的电信号连接;光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接,具体地,光网络终端将来自光模块的信号传递给网线,将来自网线的信号传递给光模块,光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。
至此,远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线,与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。
常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等;光网络终端是光模块的上位机,向光模块提供数据信号,并接收来自光模块的数据信号,常见的光模块上位机还有光线路终端等。
图2为光网络终端结构示意图。如图2所示,在光网络终端100中具有电路板105,在电路板105的表面设置笼子106;在笼子106内部设置有电连接器,用于接入金手指等光模块电口;在笼子106上设置有散热器107,散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
光模块200***光网络终端中,具体为光模块的电口***笼子106内部的电连接器,光模块的光口与光纤101连接。
笼子106位于电路板上,将电路板上的电连接器包裹在笼子中,从而使笼子内部设置有电连接器;光模块***笼子中,由笼子固定光模块,光模块产生的热量传导给笼子106,然后通过笼子上的散热器107进行扩散。
图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图,图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示,本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300及光收发器件。
上壳体201盖合在下壳体202上,以形成具有两个开口的包裹腔体;包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体,具体地,下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板;上壳体包括盖板,盖板盖合在上壳体的两个侧板上,以形成包裹腔体;上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁,由两个侧壁与两个侧板结合,以实现上壳体盖合在下壳体上。
两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205),也可以是在不同方向上的两处开口;其中一个开口为电口204,电路板的金手指从电口204伸出,***光网络终端等上位机中;另一个开口为光口205,用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件;电路板300、光收发器件等光电器件位于包裹腔体中。
采用上壳体、下壳体结合的装配方式,便于将电路板、光收发组件等器件安装到壳体中,由上壳体、下壳体形成模块最外层的封装保护壳体;上壳体及下壳体一般采用金属材料,利用实现电磁屏蔽以及散热,一般不会将光模块的壳体做成一体部件,这样在装配电路板等器件时,定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装,也不利于生产自动化。解锁部件500位于包裹腔体/下壳体202的外壁,用于实现光模块与上位机之间的固定连接,或解除光模块与上位机之间的固定连接。
解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件;拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动;光模块***上位机的笼子里,由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里;通过拉动解锁部件,解锁部件的卡合部件随之移动,进而改变卡合部件与上位机的连接关系,以解除光模块与上位机的卡合关系,从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。电路板上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如主控芯片、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。
电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起,以实现供电、电信号传输及接地等电功能。
电路板一般为硬性电路板,硬性电路板由于其相对坚硬的材质,还可以实现承载作用,如硬性电路板可以平稳的承载芯片;当光收发组件位于电路板上时,硬性电路板也可以提供平稳的承载;硬性电路板还可以***上位机笼子中的电连接器中,具体地,在硬性电路板一侧末端表面形成金属引脚/金手指,用于与电连接器连接;这些都是柔性电路板不便于实现的。
部分光模块中也会使用柔性电路板,作为硬性电路板的补充;柔性电路板一般与硬性电路板配合使用,如硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。
光收发组件包括光发射器件及光接收器件两部分,分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射器件一般包括激光器、透镜与光探测器,且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧,激光器的正反两侧分别发射光束,透镜用于会聚激光器正面发射的光束,使得激光器射出的光束为会聚光,以方便耦合至外部光纤;光探测器用于接收光发射器反面发射的光束,以检测激光器的光功率。具体地,激光器发出的光经透镜会聚后进入光纤中,同时光探测器检测激光器的发光功率,以保证激光器发射光功率的恒定性。
图5为本申请实施例提供的一种具有健康记录功能装置示意图,如图5所示,本申请实施例提供了一种具有健康记录功能的装置,包括:
环境阈值设置模块,用于输入环境标准阈值。该模块可根据光模块类型的不同,设置环境标准阈值。进一步,在一些实施例中,环境标准阈值包括:上极限电压阈值、下极限电压阈值、上极限温度阈值、下极限温度阈值和湿度阈值。
信息采集模块,用于采集光模块内部不同功能块的环境信号。在一些实施例中,信息采集模块包括:湿度采集单元,被配置为采集光模块内部的湿度模拟量,并将湿度模拟量传送至所述主控芯片。温度采集单元,被配置为采集光模块内部的温度模拟量,并将温度模拟量传送至所述主控芯片。电压采集单元,被配置为采集光模块内部的电压值,并将所述电压值传送至所述主控芯片。主控芯片,用于接收所述环境信号,将环境信号转换为环境数据,并对环境数据进行预存储,将环境数据与环境标准阈值进行对比,根据对比情况对所述环境数据进行编码生成编码信息。以及,存储芯片,与主控芯片通信连接,用于存储编码信息。
在一些实施例中,电路板上可设置多个湿度芯片,用于采集不同位置的湿度信号。因激光器的性能直接影响光模块的光功率,湿度芯片可设置在靠近激光器位置,用于采集激光器运行环境的湿度。主控芯片通过IIC总线与湿度芯片连接,接收湿度芯片采集的湿度值。湿度芯片采集到的可以是湿度模拟量,也可转换为湿度值。
在一些实施例中,电路板上可设置多个热敏电阻,分别设置于电路板不同位置。通常,可分别设置于光发射组件、光接收组件、激光驱动芯片、数据处理芯片的一旁,采集光发射组件、光接收组件、激光驱动芯片、数据处理芯片的温度信号。
为了实现信号的追溯,主控芯片在进行数据接收时,同时记录数据采集的时间。通常情况下每隔一定的时间进行一次数据采集,为了避免数据间隔时间过长,可将间隔时间设置为3~5秒。
在一些实施例中,为方便数据的追溯,对不同位置的采集到的环境数据进行标记,以作区分。如:光发射组件的温度值标记为W1、光接收组件的温度值标记为W2、激光驱动芯片的温度值标记为W3、数据处理芯片的温度值位置标记为W4。湿度值、电压值的位置标记也可参照以上编码方式进行标记,本申请中各类数据的标记仅作为位置一种区分方式,具体标记方式不做限定,下文中其他标也可做此解释。
在一些实施例中,主控芯片包括:模数转换电路,用于接收所述环境信号的模拟量,将环境信号的模拟量转化为数字值。比较逻辑,被配置为根据环境测量值与环境标准阈值进行比较,并根据环境标准阈值进行编码生成编码信息。存储单元,用于对所述数字值进行预存储。接口,用于从所述存储芯片的位置写入或从所述存储芯片的位置读出。
将环境数据与环境标准阈值进行比较,并根据环境标准阈值进行编码生成编码信息包括:通过将采集到的环境数据与预设的环境标准阈值进行比较,并根据比较结果产生对应的标志值,对环境数据进行编码生产编码信息。通常情况下,某一组数据包括:采集时间、环境数据和标志值。其中标志值包括:温度标志、湿度标志和电压标志;环境数据包括:至少一个温度值、至少一个湿度值、至少一个电压值,此处的温度值、湿度值、电压值均为数字数值。
在一些实施例中,环境标准阈值包括:上极限电压阈值、下极限电压阈值、上极限温度阈值、下极限温度阈值和湿度阈值。如果采集到的温度值大于或等于上极限温度阈值,则产生Tg标志作为温度标志,表示光模块内部温度高警报;如果采集到的温度值小于或等于下极限温度阈值,则产生Td标志作为温度标志,表示光模块内部温度低警报;如果采集到的温度值小于上极限温度阈值,且大于下极限温度阈值,则产生Tz标志作为温度标志,表示光模块内部温度适宜。
如果采集到的湿度值大于或等于湿度阈值,则产生Hg标志作为湿度标志,表示光模块内部湿度高警报。如果采集到的湿度值小于湿度阈值,则产生Hd标志作为湿度标志,表示光模块内部湿度适宜。
电压采集单元采集的电压值包括激光驱动芯片的输入电压,如果采集到的电压值大于或等于上极限电压阈值,则产生Ug标志作为电压标志,表示光模块内部电压高警报;如果采集到的电压值小于或等于下极限电压阈值,则产生Ud标志作为电压标志,表示光模块内部电压低警报;如果采集到的电压值小于上极限电压阈值,且大于下极限电压阈值,则产生Uz标志作为电压标志,表示光模块内部电压适宜。
进一步,主控芯片包括:模数转换电路,用于接收环境信号的模拟量,将环境信号的模拟量转化为数字值。比较逻辑,被配置为根据所述数字值与所述环境标准阈值进行比较,并根据所述环境标准阈值进行编码生成编码信息。存储单元,用于对所述数字值进行预存储。和接口,用于从存储芯片的位置写入或从存储芯片的位置读出。
在一些实施例中,湿度芯片采集光模块内部的湿度模拟量,且通过IIC总线与主控芯片连接。主控芯片中的模数转换电路,将接收到的湿度模拟量转换为数字湿度值。热敏电阻通过ADC接口连接与主控芯片连接,将温度模拟量转换为数字温度值。转换后的数字值写入预存储单元,且在数字值的基础上增加数据采集时间。而后,通过比较逻辑将数值与提前设置的阈值进行比较,根据比较结果对环境数据进行标志,生成编码信息。存储芯片与主控芯片SPI通信连接,通过接口将编码信息写入存储芯片。
在一些实施例中,存储芯片为EEPROM,如光模块突然遭遇停电或其他异常,不影响存储芯片中的数据存储,便于后续查询。
在一些实施例中,主控芯片根据比较情况,将电压过小或过大,环境超过模块的正常工作温度、湿度范围的数据储存至存储芯片;也可以将全部的编码数据储存至存储芯片。当上位机记录光模块出现异常,如数据丢包、通信中断时,可根据上位机中记录的异常时间,调取存储芯片中对应的数据。
进一步,在一些实施例中,为实现光模块环境监控且根据监控记录及时控制光模块运行机制,保证产品的性能。主控芯片通过比较前后顺序收集的环境数据,如环境变化幅度过快,利用控制电路控制激光器的运行。其中,环境变化幅度过快是指:相邻两次温度数值差距超过10摄氏度。
具体的,如果光模块在现网使用中遇到电压过小或过大,环境超过模块的正常工作温度、湿度范围,集成了该健康记录的光模块就可以将此信息记录到EEPROM,并可以根据检测到的环境变化采取一定的防护措施保证产品的性能。如温度发生较快变化时,可以通过增大TEC的供电电流,提高TEC的控温能力,保证激光器自身温度稳定而不受模块环境温度的影响,从而保证模块的输出光信号质量稳定。另一方面,一旦光模块应用环境一段时间超出其规格范围而导致的模块功能异常,可根据上位机中记录的异常时间,通过主控芯片将存储在EEPROM的环境信息读取,快速定位问题。
本申请适用于TO封装的光模块,同样适用于硅光芯片结构的光模块。
综上,本申请提供了一种具有健康记录功能的光模块,模块内部集成HumidityIC可以对模块内部的湿度进行实时采集,另外模块集成Thermistor可以实现温度的实时采集,特别的,模块内部可以通过多个thermistor对模块内部不同功能块进行温度监控。主控芯片MCU通过IIC总线采集Humidity IC的数据,通过ADC接口将采集到的thermistor的模拟量转成数字量,最终将外部采集到数据与MCU内部集成的电压监控数据分别进行判断。如果数据变化超过一定范围则将当前数据按照一定的编码方式进行编码,再通过SPI通信将数据存储到EEPROM。
本申请公开了一种具有健康记录功能的方法、装置及光模块,首先利用环境阈值设置模块,根据装置结构设置环境标准阈值。采集光模块内部不同功能块的环境信号,并将环境信号的模拟量转换为数字量,一方面将数字量进行缓存,另一方面,将采集到的环境数据与预设的环境标准阈值进行比较,并根据比较结果产生对应的标志值,对环境数据进行编码生产编码信息,将编码信息写入存储芯片。光模块发生异常后,可根据上位机中记录的异常时间,通过主控芯片将存储在存储芯片的编码信息读取,快速定位问题。解决了现有技术中因环境参数恢复正常后对模块异常的原因不好定位分析的问题。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明,不同实施例之间均具有相同的部分,本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是,在本说明书中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,有语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后,将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (10)
1.一种具有健康记录功能的方法,其特征在于,包括:
设置环境标准阈值;
采集光模块内部不同功能块的环境信号;
主控芯片接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并对所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比,根据对比情况对所述环境数据进行编码生成编码信息,将所述编码信息写入存储芯片;
利用主控芯片读取所述存储芯片中的编码信息。
2.根据权利要求1所述的具有健康记录功能的方法,其特征在于,主控芯片接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并对所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比包括:主控芯片接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并将所述环境数据进行预存储并对所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比。
3.根据权利要求1所述的具有健康记录功能的方法,其特征在于,所述环境标准阈值包括:上极限电压阈值、下极限电压阈值、上极限温度阈值、下极限温度阈值和湿度阈值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述环境信号包括:温度模拟量、湿度模拟量、供电电压和各信号对应采集时间。
5.一种具有健康记录功能的装置,其特征在于,包括:
环境阈值设置模块,用于输入环境标准阈值;
信息采集模块,用于采集光模块内部不同功能块的环境信号;
主控芯片,用于接收所述环境信号,将所述环境信号转换为环境数据,并对所述环境数据进行预存储,将所述环境数据与所述环境标准阈值进行对比,根据对比情况对所述环境数据进行编码生成编码信息;
和存储芯片,与所述主控芯片通信连接,用于存储所述编码信息。
6.根据权利要求5所述的具有健康记录功能的装置,其特征在于,所述信息采集模块包括:湿度采集单元,被配置为采集光模块内部的湿度模拟量,并将所述湿度模拟量传送至所述主控芯片;
温度采集单元,被配置为采集光模块内部的温度模拟量,并将所述温度模拟量传送至所述主控芯片;
电压采集单元,被配置为采集光模块内部的电压值,并将所述电压值传送至所述主控芯片。
7.根据权利要求5所述的具有健康记录功能的装置,其特征在于,所述主控芯片包括:
模数转换电路,用于接收所述环境信号的模拟量,将所述环境信号的模拟量转化为数字值;
比较逻辑,被配置为根据所述数字值与所述环境标准阈值进行比较,并根据所述环境标准阈值进行编码生成编码信息;
存储单元,用于对所述数字值进行预存储;
和接口,用于从所述存储芯片的位置写入或从所述存储芯片的位置读出。
8.一种光模块,其特征在于,包括:
湿度芯片,靠近激光器设置,用于采集所述激光器的湿度值;
多个热敏电阻,设置于所述光模块不同位置,用于采集光模块内部的温度模拟量;
主控芯片,与所述湿度芯片通过IIC总线连接,
且所述主控芯片与所述热敏电阻通过ADC接口连接,将所述温度模拟量转换为温度值,并对所述温度值和所述湿度值进行预存储,将所述温度值和所述湿度值与环境标准阈值进行对比并对所述温度值和所述湿度值进行编码生成编码信息;
存储芯片,与所述主控芯片通信连接,用于所述编码信息的写入与读出。
9.根据权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述存储芯片为EEPROM。
10.根据权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述存储芯片与所述主控芯片SPI通信连接。
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