CN101753220A - Xfp设备及其信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种XFP设备及其信号传输方法。该XFP设备主要包括:发送端CDR模块,用于输出NRZ数据信号和时钟信号给发送端NRZ到RZ转换模块;发送端NRZ到RZ转换模块,设置于XFP设备的发送端的CDR模块和LASER DIODE模块之间,接收所述发送端CDR模块输出的NRZ数据信号和时钟信号,对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大后,传输给发送端LASER DIODE模块;发送端LASER DIODE模块,用于接收NRZ到RZ转换模块输出的RZ信号,利用该RZ信号对LASER DIODE模块中的EA调制器进行调制,输出RZ光信号。利用本发明,实现了XFP设备输出RZ光信号,提升了XFP设备的传输性能,实现了XFP设备的远距离传输。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,尤其涉及一种以太网接口小型化可插拔光收发合一模块(Gigabit Small Form Factor Pluggable Module,XFP)XFP设备及其信号传输方法。
背景技术
目前业界的波分侧业务传输主要采用MSA 300Pin盒式模块(Transponder)和小型化模块XFP(比如10G)两种设备进行传输。从传输码型来看,盒式模块设备分为归零码(Return to Zero code,RZ)码型和非归零码(Non Return to Zero code,NRZ)码型两种码型进行传输,而XFP设备仅采用NRZ码型进行传输。
XFP设备通过NRZ数据信号直接驱动激光器组件输出NRZ光信号,受NRZ码型传输的性能限制,通常传输距离较短;而盒式模块设备一般采用铌酸锂调制器进行码型调制,通过数据和时钟两级调制产生RZ光信号并输出,因此其体积较大,但其传输距离较长。
随着通信业务量需求的攀升,光电传输设备的高速率、长距离、多路并行传输业务需求成为趋势;同时,可维护性也是新一代智能网概念中对通信设备提出的更高需求。因此,具备智能化,小型化,热插拔,低功耗等优势,同时又能满足高速、长距应用,成为了XFP设备新的发展趋势。
现有技术中的一种XFP设备的结构示意图如图1所示,该XFP设备中包括由LASER DIODE(激光器组件)模块、LASER DRIVER(激光驱动器)模块、时钟数据恢复(Clock Data Recovery,CDR)模块组成的发送单元,以及由PHOTO DIODE(光接收器组件)模块、TIA(Trans-ImpedanceAmplifier,跨导放大器)模块和CDR模块组成的接收单元。具体工作过程如下:
发送端CDR输出NRZ数据信号给LASER DRIVER,LASER DRIVER对该NRZ数据信号进行驱动放大后,再输出给LASER DIODE,利用该NRZ数据信号对LASER DIODE进行调制,输出NRZ光信号。
接收端PHOTO DIODE接收并检测发送端发送过来的NRZ光信号,将该NRZ光信号传输给TIA,该NRZ光信号经TIA放大后输出给接收端CDR,接收端CDR对该NRZ光信号重定时后输出。
在实现本发明的过程中,发明人发现上述现有技术中的XFP设备存在如下问题:该XFP设备采用NRZ码型进行传输,由于NRZ光信号受码型特征限制,其抗非线性能力较弱,因此传输距离受限,最大可传输距离只有1200km,从而限制了XFP设备的长距应用。
发明内容
本发明的实施例提供了一种XFP设备及其信号传输方法,以解决XFP设备的长距离传输的问题。
一种实现非归零码型NRZ到归零码型RZ转换的装置,包括:数据处理单元、时钟处理单元和驱动单元,其中,
数据处理单元,用于接收NRZ数据信号,对该NRZ数据信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元的接口的数据信号幅度要求,将调整后的NRZ数据信号发送给驱动单元;
时钟处理单元,用于接收时钟信号,对该时钟信号的幅度进行调整,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求,将调整后的时钟信号发送给驱动单元;
驱动单元,对数据处理单元发送过来的NRZ数据信号、时钟处理单元发送过来的时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,对该RZ信号进行驱动放大后输出。
一种小型化可插拔光收发合一模块XFP设备,包括:发送端时钟数据恢复模块、转换模块和激光器组件模块,其中,
发送端时钟数据恢复模块,用于输出NRZ数据信号和时钟信号给转换模块;
转换模块,用于接收所述发送端时钟数据恢复模块输出的NRZ数据信号和时钟信号,对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大后,传输给激光器组件模块;
激光器组件模块,用于接收所述转换模块输出的RZ信号,利用该RZ信号对激光器组件模块中的电吸收调制器进行调制,输出RZ光信号。
一种XFP设备的信号传输方法,包括:
对经过幅度调整后的NRZ数据信号与经过幅度调整后的时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,对该RZ信号进行驱动放大,对驱动放大后的RZ信号进行调制,输出RZ光信号。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出,本发明实施例通过在发送端的XFP设备中的CDR模块与Laser DRIVER间,加入NRZ到RZ转换模块,通过该NRZ到RZ转换模块对NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域将NRZ信号转换为RZ信号,从而实现了XFP设备输出RZ光信号,提升了XFP设备的传输性能,实现了XFP设备的远距离传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种XFP设备的结构示意图;
图2为本发明实施例一提供的引入了RZ码型的XFP设备的结构示意图;
图3为本发明实施例一提供的NRZ到RZ转换模块的工作原理示意图;
图4为本发明实施例二提供的NRZ到RZ转换模块的具体结构示意图;
图5为本发明实施例三提供的一种XFP设备的信号处理方法的处理流程图;
图6为本发明实施例三提供的在TIA模块和CDR模块之间加入了LPF模块的XFP设备的结构示意图。
具体实施方式
在本发明实施例中,在XFP设备的发送端的CDR模块和Laser DIODE模块之间设置NRZ到RZ的转换(NRZ-RZ convert)模块,该转换模块对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大后输出。
进一步地,发送端的LASER DIODE模块接收NRZ到RZ转换模块输出的RZ信号,利用该RZ信号对LASER DIODE模块中的EA(Electricity Absorb,电吸收)调制器进行调制,输出RZ光信号。
进一步地,在接收到RZ光信号的XFP设备的接收端,对所述RZ光信号进行光电转换得到RZ电信号,利用所述XFP设备的接收机组件的固有带宽限制特性或者利用在所述XFP设备的接收端增加的滤波电路,对所述RZ电信号进行滤波处理,得到NRZ信号。
进一步地,所述转换模块包括数据处理单元、时钟处理单元和驱动单元,其中,
数据处理单元,用于接收NRZ数据信号,对该NRZ数据信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元的接口的数据信号幅度要求,将调整后的NRZ数据信号发送给驱动单元;
时钟处理单元,用于接收时钟信号,对该时钟信号的幅度进行调整,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求,将调整后的时钟信号发送给驱动单元;
驱动单元,对数据处理单元发送过来的NRZ数据信号、时钟处理单元发送过来的时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,对该RZ信号进行驱动放大后输出。
进一步地,所述转换模块还包括:
算法控制单元,用于配置驱动单元的接口的幅度要求信息,根据驱动单元的接口的时钟信号幅度要求和数据信号幅度要求,分别向时钟处理单元和数据处理单元发送幅度调整控制信号;
所述的数据处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述NRZ数据信号的幅度进行调整
所述的时钟处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述时钟信号的幅度进行调整。
为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
RZ码型和NRZ码型相比,具有如下的三点优势:
1、RZ码自含时钟信息;
2、RZ类似于光孤子信号,抗非线性能力较强;
3、当RZ信号与NRZ信号平均光功率相同时,RZ信号的峰值光功率比NRZ信号高3dB,故RZ信号的光信噪比(OpticaI SignaI to Noise Ratio,OSNR)容限比NRZ信号高3dB。
因此,上述三点优势使RZ码型和NRZ码型相比,在远距传输上有很大优势,RZ码型可以实现长距离传输,在传输距离上相比NRZ码型有一倍增益。
本发明实施例将RZ码型引入XFP设备。该实施例提供的引入了RZ码型的XFP设备的结构示意图如图2所示,在该XFP设备中,在发送端的CDR模块和Laser DIODE模块之间加入了NRZ到RZ转换模块。
图2中的发送端CDR模块,用于向CDR模块输出NRZ数据信号和时钟信号;
图2中的发送端NRZ到RZ转换模块的工作原理示意图如图3所示,该NRZ到RZ转换模块接收发送端的CDR模块输出的NRZ数据信号和时钟信号,通过软件算法,对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大。然后,将该RZ信号传输给LASER DIODE模块。
图2中的发送端LASER DIODE模块,用于接收NRZ到RZ转换模块输出的RZ信号,利用该RZ信号对LASER DIODE模块中的EA调制器进行调制,输出RZ光信号。
实施例二
该实施例提供了上述图2中的NRZ到RZ转换模块的具体结构,其示意图如图4所示,包括如下单元:
数据处理单元401,用于接收发送端的CDR模块输出的NRZ数据信号,根据算法控制单元403传输过来的幅度调整控制信号,对该NRZ数据信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元402的接口的数据信号幅度要求,将调整后的NRZ数据信号发送给驱动单元402;
时钟处理单元404,用于接收发送端的CDR模块输出的时钟信号,根据算法控制单元403传输过来的幅度调整控制信号,对该时钟信号的幅度进行调整,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元402的接口的时钟信号幅度要求,将调整后的时钟信号发送给驱动单元402;
算法控制单元403,用于配置驱动单元402的接口的幅度要求信息,根据驱动单元402的接口的时钟信号幅度要求和数据信号幅度要求,分别向时钟处理单元404和数据处理单元401发送幅度调整控制信号。
驱动单元402,对数据处理单元401发送过来的NRZ数据信号、时钟处理单元404发送过来的时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号。然后,对上述RZ信号进行驱动放大后输出。
实施例三
该实施例提供的一种XFP设备的信号处理方法的处理流程如图5所示,包括如下处理步骤:
步骤51、在发送端,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号。
在XFP设备的发送端,CDR模块输出的NRZ数据信号和时钟信号给NRZ到RZ的转换模块。该转换模块对接收到的NRZ数据信号和时钟信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元的接口的数据信号幅度要求,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求。
然后,通过软件算法控制,上述转换模块对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号。
步骤52、发送端的LASER DIODE输出RZ光信号。
上述转换模块将得到的上述RZ信号传输给发送端的Laser DRIVER模块,发送端的LASER DRIVER对上述转换模块传输过来的RZ信号进行驱动放大后,再输出给发送端的LASER DIODE。
发送端的LASER DIODE利用接收到的上述RZ数据信号对其内部的EA调制器进行调制,输出RZ光信号。
步骤53、接收端的XFP设备对接收到的RZ光信号进行光电转换,并进行滤波处理,得到NRZ信号。
接收端的XFP设备接收到上述发送端的LASER DIODE输出的RZ光信号后,需要对接收到的RZ光信号进行光电转换,并对光电转换后的RZ电信号进行滤波处理,实现RZ-NRZ转换,得到NRZ信号。
上述对RZ电信号进行滤波处理可以通过接收端的XFP设备中的PHOTODIODE模块和TIA模块的固有特性来完成。具体处理过程为:
接收端的XFP设备的PHOTO DIODE模块接收到RZ光信号后,通过PHOTO DIODE模块进行光电转换得到RZ电信号,并利用其固有带宽限制对上述RZ电信号进行滤波处理,然后,将滤波作用后的上述RZ电信号传输给TIA模块,再通过TIA模块的固有带宽限制对上述RZ电信号进行滤波处理。
经过上述PHOTO DIODE模块和TIA模块的滤波处理后,可以实现RZ-NRZ转换,得到NRZ信号,该NRZ信号再经过接收端的CDR模块重定时后输出。
在实际应用中,如果依靠上述PHOTO DIODE模块和TIA模块的固有带宽限制,不能达到理想的滤波效果,还可以在接收端的XFP设备中的TIA模块和CDR模块之间加入滤波处理模块,在TIA模块和CDR模块之间加入了滤波处理模块的XFP设备的结构示意图如图6所示,滤波处理模块中的滤波组件可以根据NRZ信号的要求来设计。滤波处理模块对TIA模块输出的NRZ信号再进行滤波处理,得到符合要求的NRZ信号。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
综上所述,本发明实施例实现了XFP设备输出RZ光信号,利用RZ码型特点提升了XFP设备的传输性能,实现了XFP设备的远距离传输,最大可传输距离可达2000km,可解决XFP设备超长距传输的问题。
本发明实施例所述XFP设备在电域实现RZ码型产生,与业界采用铌酸锂调制器通过数据和时钟两级调制产生RZ光信号输出的方式相比,有实现电路相对简单,成本较低,节省空间,便于集成的优势,特别适合小型化模块的应用,因此引入XFP设备,实现RZ码型输出的RZ-XFP设备;同时利用RZ码型优势,最大可传输距离与传统NRZ-XFP相比,传输距离可提高一倍,可解决XFP设备超长距传输的问题。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种实现非归零码型NRZ到归零码型RZ转换的装置,其特征在于,包括:数据处理单元、时钟处理单元和驱动单元,其中,
数据处理单元,用于接收NRZ数据信号,对该NRZ数据信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元的接口的数据信号幅度要求,将调整后的NRZ数据信号发送给驱动单元;
时钟处理单元,用于接收时钟信号,对该时钟信号的幅度进行调整,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求,将调整后的时钟信号发送给驱动单元;
驱动单元,对数据处理单元发送过来的NRZ数据信号、时钟处理单元发送过来的时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,对该RZ信号进行驱动放大后输出。
2.根据权利要求1所述的实现NRZ到RZ转换的装置,其特征在于,所述装置还包括:
算法控制单元,用于配置驱动单元的接口的幅度要求信息,根据驱动单元的接口的时钟信号幅度要求和数据信号幅度要求,分别向时钟处理单元和数据处理单元发送幅度调整控制信号;
所述的数据处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述NRZ数据信号的幅度进行调整
所述的时钟处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述时钟信号的幅度进行调整。
3.一种小型化可插拔光收发合一模块XFP设备,其特征在于,包括:发送端时钟数据恢复模块、转换模块和激光器组件模块,其中,
发送端时钟数据恢复模块,用于输出NRZ数据信号和时钟信号给转换模块;
转换模块,用于接收所述发送端时钟数据恢复模块输出的NRZ数据信号和时钟信号,对接收到的NRZ数据信号和时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大后,传输给激光器组件模块;
激光器组件模块,用于接收所述转换模块输出的RZ信号,利用该RZ信号对激光器组件模块中的电吸收调制器进行调制,输出RZ光信号。
4.根据权利要求3所述的XFP设备,其特征在于,所述XFP设备还包括:光接收器组件模块、跨导放大器模块和接收端时钟数据恢复模块,其中
光接收器组件模块,用于接收RZ光信号,对该RZ光信号进行光电转换得到RZ电信号,并利用该模块的固有带宽限制对所述RZ电信号进行滤波处理,将滤波处理后的RZ电信号传输给跨导放大器模块;
跨导放大器模块,用于接收所述光接收器组件模块传输过来的RZ电信号,利用该模块的固有带宽限制对所述RZ电信号进行滤波处理,得到NRZ信号,将该NRZ信号传输给接收端时钟数据恢复模块;
接收端时钟数据恢复模块,用于接收所述跨导放大器模块传输过来的NRZ信号,对该NRZ信号进行重定时后输出。
5.根据权利要求3所述的XFP设备,其特征在于,所述的XFP设备还包括:
光接收器组件模块,用于接收RZ光信号,对该RZ光信号进行光电转换得到RZ电信号,并利用该模块的固有带宽限制对所述RZ电信号进行滤波处理,将滤波处理后的RZ电信号传输给跨导放大器模块;
跨导放大器模块,用于接收所述光接收器组件模块传输过来的RZ电信号,利用该模块的固有带宽限制对所述RZ电信号进行滤波处理,得到NRZ信号,将该NRZ信号传输给滤波处理模块;
滤波处理模块,用于接收所述跨导放大器模块输出的NRZ信号,对该NRZ信号进行滤波处理,将滤波处理后的NRZ信号传输给接收端时钟数据恢复模块;
接收端时钟数据恢复模块,用于接收所述滤波处理模块传输过来的NRZ信号,对该NRZ信号进行重定时后输出。
6.根据权利要求3、4或5所述的XFP设备,其特征在于,所述的转换模块具体包括:数据处理单元、时钟处理单元和驱动单元,其中,
数据处理单元,用于接收NRZ数据信号,对该NRZ数据信号的幅度进行调整,使调整后的NRZ数据信号的幅度符合驱动单元的接口的数据信号幅度要求,将调整后的NRZ数据信号发送给驱动单元;
时钟处理单元,用于接收时钟信号,对该时钟信号的幅度进行调整,使调整后的时钟信号的幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求,将调整后的时钟信号发送给驱动单元;
驱动单元,对数据处理单元发送过来的NRZ数据信号、时钟处理单元发送过来的时钟信号进行差分放大,实现对NRZ数据信号与时钟信号进行相与操作,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,并对该RZ信号进行驱动放大后输出。
7.根据权利要求6所述的XFP设备,其特征在于,所述的转换模块还包括:
算法控制单元,用于配置驱动单元的接口的幅度要求信息,根据幅度符合驱动单元的接口的时钟信号幅度要求和数据信号幅度要求,分别向时钟处理单元和数据处理单元发送幅度调整控制信号;
所述的数据处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述NRZ数据信号的幅度进行调整;
所述的时钟处理单元,根据算法控制单元传输过来的幅度调整控制信号,对所述时钟信号的幅度进行调整。
8.一种XFP设备的信号传输方法,其特征在于,包括:
对经过幅度调整后的NRZ数据信号与经过幅度调整后的时钟信号进行差分放大处理,在电域完成NRZ码型到RZ码型的转换,得到RZ信号,对该RZ信号进行驱动放大,对驱动放大后的RZ信号进行调制,输出RZ光信号。
9.根据权利要求8所述的XFP设备的信号传输方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述RZ光信号进行光电转换得到RZ电信号,利用所述XFP设备的接收机组件的固有带宽限制特性或者利用滤波电路,对所述RZ电信号进行滤波处理,得到NRZ信号。
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