CN201414128Y - 一种支持数字诊断功能的光网络单元 - Google Patents
一种支持数字诊断功能的光网络单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201414128Y CN201414128Y CN2009200246133U CN200920024613U CN201414128Y CN 201414128 Y CN201414128 Y CN 201414128Y CN 2009200246133 U CN2009200246133 U CN 2009200246133U CN 200920024613 U CN200920024613 U CN 200920024613U CN 201414128 Y CN201414128 Y CN 201414128Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- network unit
- laser
- optical network
- chip
- diagnostic function
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种支持数字诊断功能的光网络单元，包括激光器和激光驱动器；所述激光器产生的背光电流通过一高速储能电路连接一监控芯片的输入端，所述高速储能电路在数据突发传送期间对背光电流进行采样保持，并在数据传送结束后、两次突发传送期间将存储的电信号传输至监控芯片，以用于计算数据突发期间的平均光功率。与此同时，通过将光电接收器输出的响应电流经过一采样保持电路连接所述监控芯片的另外一路输入端，从而实现了对平均接收光功率的监控校准。本实用新型的光网络单元通过选用集成有激光驱动器和限幅放大器的收发一体芯片配合低成本的单片机构建光功率检测电路，从而降低了光网络单元的成本，满足了国内光网络铺设的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于光通讯技术领域，具体地说，是涉及一种可以支持数字诊断功能的光网络单元。
背景技术
以太无源光网络即EPON，是由IEEE 802.3工作小组在2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile)研究小组提出的，其标准IEEE 802.3ah已于2004年6月颁布。同其它PON技术相比，EPON技术同样采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。由于目前IP网络的普遍建设，基于以太网技术的元器件比较简单成熟，更易于大规模应用。
2008年年初电信运营商明确提出了“光进铜退”的发展策略，在包交换网络成为主流的今天，继承了以太网技术的EPON将发挥巨大的作用，将有力推动我国信息化建设进程。随着EPON解决方案在全球范围内的大规模部署，服务供应商也越来越注重能够让他们管理和维持其网络效率，降低OperatingExpenditure(运营性支出OPEX)，提高可靠性，与加强故障排除能力的性能。
时至今日，国内基于EPON的铺设越来越多，对成本和质量的要求越来越严格。因此，以极低成本实现EPON***光链路监控功能的ONU光网络单元对EPON***的推广具有重要的战略意义和巨大的市场前景。
在这种背景下，如何以极低的硬件成本实现以太无源光网络单元对数字诊断功能的支持是广大光网络单元开发商亟待解决的主要问题之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以支持数字诊断功能的光网络单元，以极低的成本实现对光功率检测功能的硬件支持。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种支持数字诊断功能的光网络单元，包括激光器和激光驱动器；所述激光器产生的背光电流通过一高速储能电路连接一监控芯片的输入端，所述高速储能电路在数据突发传送期间对背光电流进行采样保持，并在数据传送结束后、两次突发传送期间将存储的电信号传输至监控芯片，以用于计算数据突发期间的平均光功率。
进一步的，在所述高速储能电路中包含有一储能电容，其正极一方面连接所述监控芯片的输入端，另一方面通过一高速开关的开关通路连接激光器的背光电流输出端；所述高速开关的控制端连接激光驱动器，接收激光驱动器输出的发射使能信号，并在接收到有效的发射使能信号时控制其开关通路导通，将激光器产生的背光电流传输至储能电容，为所述储能电容充电。
又进一步的，所述激光器的背光电流输出端通过滤波电路连接所述的高速储能电路。
其中，所述滤波电路的滤波转换角频率应小于光信号的最小突发长度。
优选的，所述滤波电路由电阻和电容并联组成。
再进一步的，所述激光驱动器接收用户发出的接收或者发送指令信号，进而生成相应电平状态的发射使能信号，输出至所述的高速开关，控制高速开关通断。
更进一步的，所述激光器的背光电流输出端通过自动功率控制回路连接激光驱动器，以调节激光驱动器输出至激光器的偏置电流，以保持稳定的平均光功率。
为了使本实用新型的光网络单元能够进一步实现对下行接收光功率的检测，在所述光网络单元中还包含有一光电接收器和一采样保持电路，所述光电接收器根据接收到的光信号产生与之对应的响应电流，并将所述响应电流通过采样保持电路连接所述监控芯片的另外一路输入端，以用于计算平均接收光功率。
进一步的，所述采样保持电路采用一电阻和电容并联组成。
为了进一步达到节约硬件成本的设计目的，采用一颗集成有所述激光驱动器和限幅放大器的收发一体芯片设计所述的光网络单元，所述收发一体芯片通过隔直电容连接光电接收器的差分数据输出端，对接收到的差分信号的幅值进行放大处理后输出至后续电路。而所述监控芯片则优选采用一颗低成本的单片机实现。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的光网络单元一方面通过增设高速储能电路，对突发模式下的光信号进行采样保持，进而在数据发送结束后将储能电路电压传送至监控芯片，以实现对上行突发模式下每个突发信号包的平均光功率进行监控和精确测量；另一方面，通过在接收端增设采样保持电路，对接收端转换输出的响应电流进行采样保持，进而传输至监控芯片进行监控和校准，从而可以实现对下行接收光功率的有效检测，进而完成精确计算。通过对这些监控量进行实时检测，可以帮助网络管理员找出光纤链路中发生故障的位置，进而简化维护工作，提高***的可靠性。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是实用新型所提出的光网络单元的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
本实用新型的光网络单元对于突发模式下发射部分光功率监测，出于低成本考虑，优选采用将激光驱动器和限幅放大器集成于一体的收发一体芯片配合低成本的监控芯片(比如单片机MCU)来搭建突发发送光功率检测电路；并根据EPON***最短工作包选用高速开关并搭建高速储能电路(或者直接选用高速储能电路)，来对于突发模式下的光信号进行采样保持，在激光器关闭发送时，将储能电路保存的电压(与激光器产生的背光电流大小相对应)传送至监控芯片，以实现突发模式下平均发送光功率的精确测量；对于接收光功率，选择带有光信号幅度支持的接收光器件，对于线性指示的信号引脚进行滤波整形后再传送至所述的专用监控芯片，以完成对接收光信号的监控与校准，从而实现了对接收光功率的准确监控。由此，以简单的硬件电路结构彻底解决了现有以太无源光网络单元EPON ONU所存在的两大技术难题，即：1、对于上行突发模式下每个突发信号包的平均光功率实现精确的监控和计算；2、对于下行接收光功率实现精确的检测；从而促进了光网络技术的发展。
下面以一个具体的实施例来详细阐述所述光网络单元的具体组成结构及其工作原理。
实施例一，对于通常的以太无源光网络单元来说，在连续模式应用中，常常需要对激光器的背光电流进行低通滤波，得到与平均发送光功率相对应的平均电流值。然而，在突发模式下，激光器仅仅在相对较短的时间周期内导通，而且每次突发时间的长短也不一样。因此，经过低通滤波输出的背光电流就不能很好的反映光功率。
为了解决这一问题，本实施例提出了一种适用于突发模式的发送光功率监控电路，包括激光驱动器LD DRIVER、限幅放大器LA、激光器LD、监控芯片、高速开关电路和高速储能电路等主要组成部分。在本实施例中，出于降低成本的考虑，所述激光驱动器和限幅放大器采用一颗集成有二者功能的收发一体芯片U1实现；监控芯片可以采用一颗低成本的单片机MCU实现；高速开关电路可以具体采用一颗开关芯片K实现，而高速储能电路则可以选用一颗电解电容C4来实现对电荷的存储，如图1所示。
图1中，收发一体芯片U1的两个差分信号输入端通过匹配电路连接数据接收端DATA，接收客户发出的发送或者接收控制指令，进而转换成高电平或者低电平的脉冲信号，作为发射使能信号传输至开关芯片K的控制端，以触发高速储能电路。当用户需要发送数据时，将发射使能信号切换至有效状态，比如高电平状态，进而通过收发一体芯片U1内部的激光驱动器产生偏置电流Ibias，作用于激光器LD中的发光二极管，驱动发光二极管发光。与此同时，客户发出的数据信号DATA通过匹配电路输入到激光驱动器，进而生成电流Imod调制到偏置电流Ibias上，通过控制激光器LD中发光二极管的导通程度来改变其发光强弱，以将客户发出的数据信号转变成光信号通过光纤传输出去。
在激光器LD中，光敏二极管根据发光二极管发出的光线强弱产生相应大小的背光电流Imd，通过滤波电路对背光电流Imd进行滤波整形后，一路通过自动功率控制回路APC LOOP反馈给激光驱动器，以便控制激光器LD的发光功率；另一路通过受控导通的开关芯片K的开关通路输出至储能电容C4，进行采样保持，进而通过MCU的ADC端口进行模数转换，以提供给MCU实现对突发模式下平均发送光功率的监控及准确计算。与偏置电流Ibias相当的电流信号Bias-MON经下拉电阻R1后，转换为电压信号传输至MCU的另外一路ADC端口，进行模数转换后，以实现对偏置电流Ibias的监控校准。
在本实施例中，所述滤波电路可以具体采用由电阻和电容并联组成的RC滤波网络实现，图中未示出。滤波转换的角频率需要估计最小的突发长度，使得激光器LD内部光敏二极管在突发周期结束之前能够达到稳定值，即通过选择电阻和电容的参数，使时间常数RC小于突发信号包的最小长度，通常不低于30nS。若要得到数据突发期间的平均光功率的精确值，那么在突发期间，应该在背光电流Imd到达其终值后(即激光器LD关闭前，背光电流Imd的值)，对背光电流Imd进行采样。
为了保持稳定的平均光功率，需要利用自动功率控制回路APC LOOP。所述自动功率控制回路APC LOOP利用激光器LD封装的背光二极管产生的背光电流Imd，调节激光驱动器产生的偏置电流Ibias，使得检测到的偏置电流Ibias与其内部预先设值得参考电流相当，即成一定的比例关系，以提供恒定的光输出功率。
在本实施例中，所述激光驱动器只有存在光输出时，即发射使能信号有效时，才驱动激光器LD发光，产生背光电流Imd，同时控制开关芯片K导通，通过储能电容C4对背光电流Imd进行采样保持；当发射使能信号无效时，背光电流Imd为零，说明激光器LD关闭。此时，开关芯片K关闭，储能电容C4将采样保持的电压传输至MCU的ADC端口，以进行突发平均光功率的监控和计算。
对于下行接收光功率的检测，本实施例的光网络单元将光电接收器PIN输出的响应电流Ipd通过一采样保持电路传输至MCU的另外一路ADC端口，如图1所示，以实现光网络单元在连续模式下对接收光功率的精确监控。
图1中，光电接收器PIN通过其内部的光敏二极管接收通过光纤输入的光信号，进而产生与之对应的响应电流Ipd。将所述响应电流Ipd通过由电阻R3和电容C3并联组成的采样保持电路转换为电压信号后，进行采样保持，进而传输至MCU的ADC端口转换成内部校准的数字量，以便实现对连续模式下平均接收光功率的监控校准。在所述采样保持电路中，电容C3同时对响应电流Ipd起到低通滤波的作用，以滤除干扰脉冲；电阻R3的阻值需要通过实验进行调整，以满足MCU的ADC端口所支持的输入电平范围，并充分考虑在整个光接收动态范围内满足SFF-8472规定的精度。
所述光电接收器PIN的差分数据输出端OUT、DOUT分别通过一路隔直电容C1、C2连接收发一体芯片U1中的限幅放大器LA，以对接收到的差分信号的幅值进行放大处理后，输出至后续电路。
另外，要符合SFF-8472标准，需要提供I2C总线访问的256字节的EEPROM，在本实施例中，采用内置有EEPROM且支持512字节传输的MCU实现，其主I2C总线(Master I2C)用于访问MCU和在线控制从I2C总线(Slave I2C)。
除此之外，为了使本实施例的光网络单元具有更多的监控功能，本实施例优选采用具有温度检测、供电电压检测和偏置电流检测功能的单片机MCU来组建光网络单元，从而实现了对模块的温度、供电电压、激光器偏置电流以及突发模式下发射光功率和连续模式下接收光功率的实时监控。与以往不带监控功能的光收发一体模块相比，这些监控量的检测可以帮助网络管理员找出光纤链路中发生故障的位置，进而简化维护工作，提高和改善FTTH EPON***的稳定性，提升EPON***在FTTH领域的竞争力。
应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1、一种支持数字诊断功能的光网络单元，包括激光器和激光驱动器；其特征在于：所述激光器产生的背光电流通过一高速储能电路连接一监控芯片的输入端，所述高速储能电路在数据突发传送期间对背光电流进行采样保持，并在数据传送结束后将存储的电信号传输至监控芯片，以用于计算数据突发期间的平均光功率。
2、根据权利要求1所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：在所述高速储能电路中包含有一储能电容，其正极一方面连接所述监控芯片的输入端，另一方面通过一高速开关的开关通路连接激光器的背光电流输出端；所述高速开关的控制端连接激光驱动器，接收激光驱动器输出的发射使能信号，并在接收到有效的发射使能信号时控制其开关通路导通，将激光器产生的背光电流传输至储能电容，为所述储能电容充电。
3、根据权利要求1或2所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述激光器的背光电流输出端通过滤波电路连接所述的高速储能电路。
4、根据权利要求3所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述滤波电路的滤波转换角频率小于光信号的最小突发长度。
5、根据权利要求4所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述滤波电路由电阻和电容并联组成。
6、根据权利要求3所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述激光驱动器接收用户发出的接收或者发送指令信号，进而生成相应电平状态的发射使能信号，输出至所述的高速开关。
7、根据权利要求3所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述激光器的背光电流输出端通过自动功率控制回路连接激光驱动器，以调节激光驱动器输出至激光器的偏置电流。
8、根据权利要求1或2所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：在所述光网络单元中还包含有一光电接收器和一采样保持电路，所述光电接收器根据接收到的光信号产生与之对应的响应电流，并将所述响应电流通过采样保持电路连接所述监控芯片的另外一路输入端，以用于计算平均接收光功率。
9、根据权利要求8所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述采样保持电路采用一电阻和电容并联组成。
10、根据权利要求1或2所述的支持数字诊断功能的光网络单元，其特征在于：所述激光驱动器内置于一颗收发一体芯片中，在所述收发一体芯片中还集成有一限幅放大器，通过隔直电容连接光电接收器的差分数据输出端；所述监控芯片为一单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200246133U CN201414128Y (zh) | 2009-05-04 | 2009-05-04 | 一种支持数字诊断功能的光网络单元 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200246133U CN201414128Y (zh) | 2009-05-04 | 2009-05-04 | 一种支持数字诊断功能的光网络单元 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201414128Y true CN201414128Y (zh) | 2010-02-24 |
Family
ID=41716007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009200246133U Expired - Lifetime CN201414128Y (zh) | 2009-05-04 | 2009-05-04 | 一种支持数字诊断功能的光网络单元 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201414128Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102299744A (zh) * | 2011-08-23 | 2011-12-28 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 具有强光保护功能的光模块 |
| CN103475406A (zh) * | 2013-08-12 | 2013-12-25 | 成都德浩科技有限公司 | Onu光模块突发发射光功率监控***及其监控方法 |
| CN104604050A (zh) * | 2014-06-30 | 2015-05-06 | 索尔思光电（成都）有限公司 | 一种激光器突发控制电路和方法 |
| CN106953696A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-07-14 | 福建亿芯源半导体股份有限公司 | 兼容8472协议、数字可编程的olt收发一体芯片 |
| CN112437360A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-02 | 福建中科光芯光电科技有限公司 | 通过背光实现调顶功能的方法 |
-
2009
- 2009-05-04 CN CN2009200246133U patent/CN201414128Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102299744A (zh) * | 2011-08-23 | 2011-12-28 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 具有强光保护功能的光模块 |
| CN102299744B (zh) * | 2011-08-23 | 2013-11-27 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 具有强光保护功能的光模块 |
| CN103475406A (zh) * | 2013-08-12 | 2013-12-25 | 成都德浩科技有限公司 | Onu光模块突发发射光功率监控***及其监控方法 |
| CN104604050A (zh) * | 2014-06-30 | 2015-05-06 | 索尔思光电（成都）有限公司 | 一种激光器突发控制电路和方法 |
| CN104604050B (zh) * | 2014-06-30 | 2019-06-11 | 索尔思光电（成都）有限公司 | 一种激光器突发控制电路和方法 |
| CN106953696A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-07-14 | 福建亿芯源半导体股份有限公司 | 兼容8472协议、数字可编程的olt收发一体芯片 |
| CN106953696B (zh) * | 2017-05-22 | 2023-03-14 | 厦门亿芯源半导体科技有限公司 | 兼容8472协议、数字可编程的olt收发一体芯片 |
| CN112437360A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-02 | 福建中科光芯光电科技有限公司 | 通过背光实现调顶功能的方法 |
| CN112437360B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-10-14 | 福建中科光芯光电科技有限公司 | 通过背光实现调顶功能的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101436902B (zh) | 一种光网络单元 | |
| CN102130720B (zh) | 无源光网络的光功率检测方法、***和装置 | |
| CN201414128Y (zh) | 一种支持数字诊断功能的光网络单元 | |
| CN102213806B (zh) | 温度控制型低功耗10G 80km SFP+光模块 | |
| EP2119060B1 (en) | Testing an optical network | |
| CN102299744B (zh) | 具有强光保护功能的光模块 | |
| CN202189170U (zh) | 一种低成本的插拔式光模块 | |
| CN202168086U (zh) | 具有强光保护功能的光模块 | |
| CN101594184A (zh) | 一种光线路终端 | |
| CN104753599B (zh) | 一种光模块 | |
| CN203554442U (zh) | 一种rssi监控电路 | |
| CN102868439A (zh) | 实现olt光模块管脚复用的控制*** | |
| CN103475406A (zh) | Onu光模块突发发射光功率监控***及其监控方法 | |
| CN103746452B (zh) | 配电信息采集***及其配电侧信息采集装置 | |
| CN104883632A (zh) | Pon远端***中实现vdsl均流反向馈电的装置及方法 | |
| CN102916746B (zh) | 无源光网络及其光网络单元光模块 | |
| CN102231651A (zh) | 温度控制型低功耗10G 40km SFP+光模块 | |
| CN102447511B (zh) | 光路测试仪 | |
| CN202404748U (zh) | 一种新型电力抄表的集中器及采用该集中器的电表*** | |
| CN201830410U (zh) | 一种无源光网络终端 | |
| CN201541332U (zh) | 激光器发光指示电路及带发光指示功能的光网络单元 | |
| CN102255661A (zh) | 一种用于智能电网的超小型可编程光通信模块 | |
| CN102761375A (zh) | 应用于吉比特无源光网络中的光线路终端光模块 | |
| CN103067078B (zh) | 光线路终端光模块及以太无源光网络断点检测*** | |
| CN201742409U (zh) | 一种用于无源光网络pon的光收发模块测试电路板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100224 |