CN101789824A - 一种在线获取光网络单元光功率的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线获取光网络单元(ONU)光功率的装置，还同时公开了一种在线获取ONU光功率的方法，包括：在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线：还包括：EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。运用该装置和方法可在线测量EPON系统中任一ONU准确的光功率，便于光网络的诊断和维护。

Description

一种在线获取光网络单元光功率的装置和方法
技术领域
本发明涉及以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Networks，EPON)系统中的光功率检测技术，尤其涉及一种在线获取光网络单元(Optical Network Unit，ONU)光功率的装置和方法。
背景技术
现有EPON系统的组成结构示意图如图1所示，该系统为单纤双向系统，由局侧的光缆局端设备(Optical Line Terminal，OLT)、用户侧的ONU和光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)组成。在下行方向，OLT所发的信号通过ODN到达各个ONU；在上行方向，各个ONU所发的信号只能通过ODN到达OLT，而不能到达其它ONU。EPON系统这种从单点到多点的组成架构中使用无源光分路器，而不需要任何有源设备，因此，大大降低了光网络的安装、管理和维护成本，使得EPON系统广泛应用于光纤到户(FTTH)、光纤到楼(FTTB)以及光纤到驻地(FTTP)等领域。
现有EPON系统中，ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，为OLT和ONU间的数据传输提供光通道。EPON系统中各个ONU只能在规定的时隙内发出光信号，即：只能在OLT为每个ONU分配的时隙内发出光信号，下一个时隙就由另一个ONU发送光信号，其中，所述时隙具体是由OLT内的OLT MAC控制模块分配的。现有OLT内部的OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间，一般连接有并串行与串并行转换(SerDes)接口信号线和两线式串行总线(I2C)接口信号线，或两模块之间只有SerDes接口信号线，其中，所述SerDes接口信号线用于EPON系统运行过程时，OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间通信数据的传输。
在EPON系统中，上行光信号是突发模式的，不同于普通的连续光信号，而传统的获取光功率的方法是测量采样周期内的平均光功率，又由于ONU所用光模块的型号和ONU与OLT间的光路距离等因素的影响，使得现有的测量平均光功率的方法不能测得EPON系统中任一ONU正确的光功率，也就是说，现有的光功率测量方法所测得的平均光功率不能真实反映每个ONU的实际光功率，给光网络的诊断和维护带来很大困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在线获取ONU光功率的装置和方法，可在线测量EPON系统中任一ONU准确的光功率，便于光网络的诊断和维护。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种在线获取光网络单元ONU光功率的装置，该装置包括：光缆局端OLT MAC控制模块和OLT侧光模块，OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线；其中，
所述OLT MAC控制模块，用于在以太网无源光网络EPON系统运行过程中，通过控制信号线触发OLT侧光模块检测ONU光功率；
所述OLT侧光模块，用于在EPON系统运行过程中，在OLT MAC控制模块的触发下，在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
其中，所述OLT侧光模块包括：光探测器、前置放大器、信号整形电路、AD转换电路和E2PROM；其中，
所述光探测器，用于从光纤链路中探测并接收光信号，将接收的光信号转换为光电流信号输送到前置放大器；
所述前置放大器，用于将光探测器产生的光电流信号转换成模拟电压信号，并输出至信号整形电路；
所述信号整形电路，用于对前置放大器所发的模拟电压信号进行整形滤波，将去除杂波的模拟电压信号发送到AD转换电路；
所述AD转换电路，用于在OLT MAC控制模块的控制下，将信号整形电路所发的模拟电压信号转换成数字信号，再将数字信号转换成光功率值，将光功率值存入E2PROM；
所述E2PROM，用于存储AD转换电路转换所得的光功率值。
其中，所述OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间还连接有并串行与串并行转换SerDes接口信号线和两线式串行总线I2C接口信号线。
其中，所述OLT MAC控制模块，进一步用于AD转换电路得到光功率值后，判断ONU是否已结束光信号的发送，确定未结束时，通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值；
相应的，所述AD转换电路，进一步用于得到ONU光功率值后通知OLTMAC控制模块。
本发明还提供了一种在线获取ONU光功率的方法，在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线：该方法还包括：
EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
其中，所述测量ONU的光功率的过程，具体为：
OLT侧光模块首先将ONU所发的光信号转换成光电流信号；再将光电流信号转换成模拟电压信号，对该模拟电压信号进行整形滤波，去除杂波后发送给AD转换电路；AD转换电路被OLT MAC控制模块触发后，开始将模拟电压信号转换成数字信号；之后将数字信号转换成光功率值，并将光功率值存入E2PROM。
其中，所述OLT给ONU分配的时隙长度需大于AD转换电路进行AD转换所需的时间。
其中，所述OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间还连接有SerDes接口信号线和I2C接口信号线。
该方法还包括：
ONU光功率检测完毕后，OLT判断ONU是否已结束光信号的发送，确定未停止发送光信号时，OLT MAC控制模块通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值。
本发明提供的在线获取ONU光功率的装置和方法，在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线，EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块，在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。本发明在OLT给ONU分配的时隙内完成光功率检测的，达到了在线检测的目的，不影响OLT和ONU之间的正常通信，且OLT在各ONU被分配的时隙内均可测量相应ONU的光功率，使OLT可在线测量其对应的每个ONU。
本发明在OLT MAC控制模块和OLT侧光模块之间增设控制信号线即可实现，设计简单；且可利用原有SFP封装的OLT侧光模块上空闲的引脚作为控制信号的接口，实际应用过程中，可根据实际需求确定是否选择使用所述空闲的引脚，而不需重新设计OLT侧硬件电路，设计成本低廉。
附图说明
图1为现有EPON系统的组成结构示意图；
图2为本发明在线获取ONU光功率的装置结构示意图；
图3为OLT侧光模块的内部结构示意图；
图4为本发明在线获取ONU光功率的方法实现流程示意图；
图5为本发明一实施例的实现流程示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线，EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
本发明中，假设OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间已有SerDes接口信号线和I2C接口信号线。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图2为本发明在线获取ONU光功率的装置结构示意图，如图2所示，该装置包括：OLT MAC控制模块和OLT侧光模块，OLT MAC控制模块和OLT侧光模块之间连接有SerDes接口信号线、I2C接口信号线和控制信号线三条连接线；其中，
所述OLT MAC控制模块，用于在EPON系统运行过程中，通过控制信号线触发OLT侧光模块检测光功率；
所述OLT侧光模块，用于在EPON系统运行过程中，在OLT MAC控制模块的触发下，在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
图3为所述OLT侧光模块的内部结构示意图，如图3所示，OLT侧光模块包括：光探测器、前置放大器、信号整形电路、AD转换电路和E2PROM；其中，
所述光探测器，用于从光纤链路中探测并接收光信号，将接收的光信号转换为光电流信号输送到前置放大器；
所述前置放大器，用于将光探测器产生的光电流信号转换成模拟电压信号，并输出至信号整形电路；
所述信号整形电路，用于对前置放大器所发的模拟电压信号进行整形滤波，将去除杂波的模拟电压信号发送到AD转换电路；
所述AD转换电路，用于在OLT MAC控制模块的控制下，将信号整形电路所发的模拟电压信号转换成数字信号，再将数字信号转换成光功率值，将光功率值存入E2PROM；
所述E2PROM，用于存储AD转换电路转换所得的光功率值。
所述OLT MAC控制模块，进一步用于AD转换电路得到光功率值后，判断ONU是否已结束光信号的发送，确定未结束时，通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值；相应的，
所述AD转换电路，进一步用于得到ONU光功率值后通知OLT MAC控制模块。
图4为本发明在线获取ONU光功率的方法实现流程示意图，如图3所示，该流程的实现步骤如下：
步骤401：在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线；
其中，在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间已有SerDes接口信号线和I2C接口信号线两条连接线，本发明在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线。
这里，对于小型可插拔(SFP)封装的OLT侧光模块，其引脚定义符合SFP多源协议(MSA)规范，其中的7号引脚定义的是速率选择，但现有的OLT侧光模块不需要使用这个引脚，因此，本发明中，可利用这个空闲的7号引脚作为控制信号的接口。这样，如果不需在线获取ONU光功率，则SFP封装的OLT侧光模块中的7号引脚不被使用；如果需要在线获取ONU光功率，则将所述SFP封装的OLT侧光模块中的7号引脚作为控制信号的接口，增设控制信号线，这里，也可采用OLT侧光模块中其它的空闲引脚，OLT侧光模块中的引脚是可以重新定义的，所述7号引脚为本发明的最佳应用方案；另外，所述OLT侧光模块甚至可不用SFP封装，一般情况下，OLT侧光模块是SFP封装的。
本发明所述支持在线获取ONU光功率的OLT侧光模块只需在现有不支持在线获取ONU光功率的OLT侧光模块的基础上，增设控制线号线即可被触发测量。在实际应用过程中，可根据实际需求确定是否选择使用7号引脚，而不需重新设计OLT侧硬件电路，可见本发明的实现方法简单，成本低廉。
步骤402：EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块在OLT给各ONU分配的时隙内测量该ONU的光功率；
具体为：EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块内部的AD转换电路，在OLT给各ONU分配的时隙内测量该ONU的光功率。整个光功率的测量过程为：OLT侧光模块先将ONU所发的光信号转换成光电流信号；再将光电流信号转换成模拟电压信号，对该模拟电压信号进行整形滤波，去除杂波后发送给AD转换电路；AD转换电路被OLT MAC控制模块触发后开始将模拟电压信号转换成数字信号，之后将数字信号转换成光功率值，并将光功率值存入E2PROM，这里，所述E2PROM中所存储的光功率值为OLT当前所获得的对应ONU的光功率值，也就是说，将所获取的光功率值存入E2PROM时，将覆盖上次E2PROM中存储的光功率值。
其中，AD转换电路是在OLT MAC控制模块的触发下开始测量ONU光功率的，也就是说，AD转换的开始时间是由OLT MAC控制模块控制的，以便OLT MAC控制模块了解所测得的光功率是哪个ONU所发光信号的光功率，而AD转换所需的时间为Tc，也可称为AD转换电路的采样时间，所述Tc在OLT侧光模块出厂前已定，可存储于OLT侧光模块内部的E2PROM中。
这里，所述光功率的检测须在OLT给ONU分配的时隙内完成，如果超出该时隙，则所得的检测结果不准确，因为如果超出给某ONU分配的时隙，则进入OLT给另一ONU分配的时隙。其中，所述OLT给ONU分配的时隙表示为Tonu，那么，Tc需小于Tonu；又由于环路时延(RTT)的存在，因此Tc需小于Tonu-RTT，即Tc＜Tonu-RTT，这样，才能保证OLT检测到的ONU光功率准确。
进一步地，ONU光功率检测完毕后，OLT判断ONU此时是否已结束光信号的发送，确定未停止发送光信号时，则证明此次光功率检测成功，OLT MAC控制模块可通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值；确定已停止发送光信号时，也就是Tonu-RTT＜Tc，那么，此次光功率检测所得的结果不正确。
本发明是在OLT给ONU分配的时隙内完成光功率检测的，达到了在线检测的目的，不影响OLT和ONU之间的正常通信，且OLT在各ONU被分配的时隙内均可测量相应ONU的光功率，使OLT可在线测量其对应的每个ONU。
下面结合一具体实施例对本发明进行详细描述。
在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线，图5为本实施例的实现流程示意图，如图5所示，该流程实现步骤如下：
步骤501：ONU在OLT发起发现授权(Discovery GATE)帧后，向OLT发送注册请求；
具体为：OLT向各ONU发送Discovery GATE帧，未注册的ONU将响应该Discovery GATE帧，即将注册请求帧REGISTER_REQ返回给OLT。
步骤502：OLT收到注册请求帧后，将普通GATE帧发送给ONU；
具体为：OLT收到ONU所发的注册请求帧REGISTER_REQ后，将普通GATE帧下发给请求注册的ONU，所述普通GATE帧中包括OLT给ONU分配的时隙和给ONU分配的唯一逻辑链路标识(LLID)，ONU收到普通GATE帧后，将注册应答帧REGISTER_ACK返回给OLT，向OLT确认ONU侧的注册已成功。
这里，OLT不仅在ONU注册过程中，通过发送普通GATE帧给ONU分配时隙。在正常的通信过程中，也会发送普通GATE帧给ONU分配时隙，每次分配的时隙可相同，也可能不同，时隙的长短是由OLT MAC控制模块控制的；OLT可在ONU注册后的任何一个时隙内测量ONU光功率。通信过程中，OLT确定ONU返回的应答帧已结束后，则证明当前时隙内OLT与ONU间的通信结束，也就是说，该时隙内ONU将不再发送光信号。
步骤503：OLT收到注册应答帧后，在ONU被分配的时隙内触发AD转换电路开始工作；
具体为：OLT收到ONU返回的注册应答帧REGISTER_ACK后，OLT内部的OLT MAC控制模块在OLT给ONU被分配的时隙内，通过与OLT侧光模块连接的控制信号线触发OLT侧光模块内部的AD转换电路开始工作。其中，OLT是从收到ONU返回的注册应答帧REGISTER_ACK的时刻，开始触发AD转换电路开始工作，直到ONU返回的注册应答帧REGISTER_ACK结束；也就是说，OLT侧光模块应在ONU返回的注册应答帧REGISTER_ACK的过程中，测量ONU的光功率。
这里，OLT是在ONU注册完成后的正常通信过程中，OLT所发的普通GATE帧所授权的时隙中进行的；此外，OLT也可在ONU注册过程中，在普通GATE帧所授权的时隙中测量ONU的光功率。
步骤504：AD转换结束后存储转换所得的光功率；
具体为：OLT侧光模块内的AD转换电路所进行的AD转换结束后，将所得结果存储于OLT侧光模块内的E2PROM中。
步骤505：OLT判断ONU当前时隙内返回的应答帧是否已结束，若未结束，则执行步骤506；若已结束，则执行步骤507；
具体为：OLT内的OLT MAC控制模块判断ONU返回的应答帧REGISTER_ACK是否已结束，确定未结束时，则执行步骤506；确定已结束时，则返回步骤507。
这里，如果ONU返回的应答帧REGISTER_ACK已结束，则证明OLT给ONU分配的时隙Tonu-RTT小于Tc，因此测得的光功率值不准确。
步骤506：读取光功率值；
具体为：OLT MAC控制模块通过与OLT侧光模块连接的控制信号线，读取E2PROM中存储的ONU的光功率值。
步骤507：OLT等待给当前ONU分配的下一个时隙，并返回到步骤503；
这里，所述下一个时隙是在后续正常的通信过程中，OLT重新给ONU分配的时隙，到下一时隙后OLT继续测量该ONU的光功率。
步骤508：光功率测量过程结束。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在线获取光网络单元ONU光功率的装置，其特征在于，该装置包括：光缆局端OLT MAC控制模块和OLT侧光模块，OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线；其中，
所述OLT MAC控制模块，用于在以太网无源光网络EPON系统运行过程中，通过控制信号线触发OLT侧光模块检测ONU光功率；
所述OLT侧光模块，用于在EPON系统运行过程中，在OLT MAC控制模块的触发下，在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
2.根据权利要求1所述的在线获取ONU光功率的装置，其特征在于，所述OLT侧光模块包括：光探测器、前置放大器、信号整形电路、AD转换电路和E2PROM；其中，
所述光探测器，用于从光纤链路中探测并接收光信号，将接收的光信号转换为光电流信号输送到前置放大器；
所述前置放大器，用于将光探测器产生的光电流信号转换成模拟电压信号，并输出至信号整形电路；
所述信号整形电路，用于对前置放大器所发的模拟电压信号进行整形滤波，将去除杂波的模拟电压信号发送到AD转换电路；
所述AD转换电路，用于在OLT MAC控制模块的控制下，将信号整形电路所发的模拟电压信号转换成数字信号，再将数字信号转换成光功率值，将光功率值存入E2PROM；
所述E2PROM，用于存储AD转换电路转换所得的光功率值。
3.根据权利要求1或2所述的在线获取ONU光功率的装置，其特征在于，所述OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间还连接有并串行与串并行转换SerDes接口信号线和两线式串行总线I2C接口信号线。
4.根据权利要求3所述的在线获取ONU光功率的装置，其特征在于，所述OLT MAC控制模块，进一步用于AD转换电路得到光功率值后，判断ONU是否已结束光信号的发送，确定未结束时，通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值；
相应的，所述AD转换电路，进一步用于得到ONU光功率值后通知OLTMAC控制模块。
5.一种在线获取ONU光功率的方法，其特征在于，在OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间设置控制信号线：该方法还包括：
EPON系统运行过程中，OLT MAC控制模块通过控制信号线控制OLT侧光模块在OLT给各ONU分配的时隙内，测量该ONU的光功率。
6.根据权利要求5所述的在线获取ONU光功率的方法，其特征在于，所述测量ONU的光功率的过程，具体为：
OLT侧光模块首先将ONU所发的光信号转换成光电流信号；再将光电流信号转换成模拟电压信号，对该模拟电压信号进行整形滤波，去除杂波后发送给AD转换电路；AD转换电路被OLT MAC控制模块触发后，开始将模拟电压信号转换成数字信号；之后将数字信号转换成光功率值，并将光功率值存入E2PROM。
7.根据权利要求6所述的在线获取ONU光功率的方法，其特征在于，所述OLT给ONU分配的时隙长度需大于AD转换电路进行AD转换所需的时间。
8.根据权利要求5至7任一项所述的在线获取ONU光功率的方法，其特征在于，所述OLT MAC控制模块与OLT侧光模块之间还连接有SerDes接口信号线和I2C接口信号线。
9.根据权利要求8所述的在线获取ONU光功率的方法，其特征在于，该方法还包括：
ONU光功率检测完毕后，OLT判断ONU是否已结束光信号的发送，确定未停止发送光信号时，OLT MAC控制模块通过I2C接口信号线读取E2PROM中的光功率值。
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