CN102025417A - 一种无源光网络的光功率检测方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PON的光功率检测方法、设备和系统，所提供的方法包括：光线路终端OLT接收来自用户终端设备的光信号；所述OLT用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据所述光信号所承载的前导码的频率成分确定。本发明提供的光功率检测方法、设备和系统，可以提高光功率检测的准确性，还能减少检测时间。

Description

一种无源光网络的光功率检测方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及无源光网络的光功率检测方法、设备和系统。

背景技术

PON(Passive Optical Network，无源光网络)是一种P2MP(Point to Multipoint，点到多点)的网络结构，主要由三部分构成，即OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、ODN(Optical Distribution Network，光分布网)和ONU(Optical Network Unit，光网络单元)组成，其中OLT位于局端，ONU位于用户端。OLT到ONU方向为下行方向，反之为上行方向，和常规的点到点的光接入方式不同，PON的上行方向采用时分多址的方式传送数据，OLT侧的光模块必须采用突发光技术。

而对于PON系统，接收端和发送端的一些重要参数都需要得到监控，其中，有五个基本值是需要被监控的，这五个值为：发送光功率、接收光功率、温度、发送偏置电流和电源电压。对于ONU端，由于其接收是连续的，在检测时间上没有很高要求，对接收光功率的检测采用传统模拟滤波器即可，但对于局端的OLT而言，由于其接收的是突发数据信号，对接收的光功率上报的准确性和快速性有待进一步完善。

现有的在OLT上检测接收光功率的电路如图1所示，其中，接收前端100接收光信号，电流采样单元102和电容104对电流信号进行检测，输出表征光信号功率的电压信号，由模数转换器108对电压信号进行转换，输出表征功率的数字信号，这种方式下，电流采样单元102和电容104的乘积是固定的，这样，在检测突发光的功率时，需要很长的时间才能得到稳定的采样值，加上检测连续光的功率的时间，一般时间要在μs数量级。

发明内容

本发明实施例提供一种PON的光功率检测方法、设备和系统，所提供的光功率检测方法、设备和系统能对接收到的光信号的功率进行检测。

本发明一个实施例提供一种PON的光功率检测方法，包括步骤：

光线路终端OLT接收来自用户终端设备的光信号；

所述OLT用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据所述前导码的频率成分确定。

本发明一个实施例提供一种PON的光功率检测电路，包括：

接收前端，用于接收来自用户终端设备的光信号；

时间常数单元，用于对所述光信号所承载的前导码进行检测，输出电压信号；

时间常数控制单元，用于根据所述前导码的频率成分确定第一时间常数，控制所述时间常数单元用所述第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测；

模数转换单元，用于将所述电压信号转换成数字信号，从而获取光信号的功率。

本发明一个实施例提供一种PON的局端设备，所述局端设备包括光功率检测电路，

所述光功率检测电路包括：

接收前端，用于接收来自用户终端设备的光信号；

时间常数单元，用于对所述光信号所承载的前导码进行检测，输出电压信号；

时间常数控制单元，用于根据所述前导码的频率成分确定第一时间常数，控制所述时间常数单元用所述第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测；

模数转换单元，用于将所述电压信号转换成数字信号，从而获取光信号的功率。

本发明一个实施例提供一种PON的光功率检测系统，所述系统包括局端设备和用户终端设备，

所述用户终端设备，用于向所述局端设备发送光信号；

所述局端设备，用于接收所述光信号，用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据所述前导码的频率成分确定。

本发明实施例提供的光功率检测方法、设备和系统，考虑了前导码和有效数据的差异性，在对接收的光信号的功率进行检测时，采用第一时间常数对接收的光信号的前导码进行检测，可以提高光功率检测的准确性，还能减少检测时间；采取第二时间常数对接收的光信号的有效数据进行检测，满足长时间检测的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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OLT现有的检测光功率的电路结构的示意图；

图2为本发明实施例一提供的光功率检测方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的光接收电路的结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的时间常数单元的第一实施例的示意图；

图5为本发明实施例提供的时间常数单元的第二实施例的示意图；

图6为本发明实施例提供的电流采样单元的第一实施例的示意图；

图7为本发明实施例提供的光功率检测电路的结构的示意图；

图8为本发明实施例提供的光功率检测系统的架构的示意图。

具体实施例

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实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一个实施例提供一种PON的光功率检测方法，所提供的方法能对突发光的功率进行检测，本实施例所提供的方法可以应用于PON系统的局端设备，以下实施例中将以OLT作为举例。

本实施例所提供的光功率检测方法的流程图如图2所示，包括：

步骤200，OLT接收用户终端设备发送的光信号。

用户终端设备可以是ONT或者ONU。由于PON系统上行方向采用时分多址的方式传送数据，用户终端设备在规定的时隙中发送数据，因此，用户终端设备所发送的光信号为突发光。

步骤202，OLT用第一时间常数对接收的光信号所承载的前导码进行检测。

用户终端设备发送的光信号所承载的信息包括前导码(preamble)和有效数据(Payload Data)两部分，其中，前导码的频率成分比较高，很多情况下会是“101010”的形式，而有效数据的频率成分相对要低，甚至会出现长“0”或者长“1”的情况，因此前导码中“0”和“1”的平衡性比有效数据中的“0”和“1”的平衡性要高很多，根据这个特点，在对前导码进行检测时，可以采用第一时间常数来检测，第一时间常数根据前导码的频率成分确定。本领域普通技术人员可以得知，时间常数为光功率检测电路中的电阻与电容的乘积，由于前导码的“0”和“1”的平衡性高，因此，可以采取较小的时间常数对收到的光信号进行检测，在获取光信号的功率后，将检测到的功率周期性上报。

步骤204，OLT用第二时间常数对接收到的光信号进行检测。

经过预设的时间后，比如50nS，这时候检测的信号可能为前导码后面的有效数据部分，由于有效数据的频率成分较低，可能会出现长“0”或者长“1”的现象，因此，对有效数据进行检测时需要较长的时间，在对有效数据进行光功率检测时，根据有效数据的频率成分确定一个较大的第二时间常数，采用第二时间常数来对接收到的光信号的功率进行检测，调整时间常数的方式可以是调整电阻和/或者调整电容等。

经过预设的时间后，检测的信号可能还是前导码，由于已经用第一时间常数对前导码的前一段进行了检测，获取了接收的光信号的功率，因此，采取第二时间常数对剩下的前导码进行检测也不影响检测结果。

当然，如果步骤202中对光信号所承载的前导码进行检测获取了光信号的功率后，也可以不需要对后面承载有效数据的光信号进行检测，因此，步骤204为可选步骤。

本实施例提供的光功率检测方法，在检测连续光信号时同样适用。

本实施例提供的光功率检测方法，考虑了前导码和有效数据的差异性，在对接收的光信号的功率进行检测时，根据前导码的频率成分，采用第一时间常数对接收的光信号的前导码进行检测，采取第二时间常数对接收的光信号的有效数据进行检测，第一时间常数小于第二时间常数，因此，可以提高光功率检测的准确性，还能减少检测时间。

本发明实施例二提供一种PON的光信号接收电路，所提供的光信号接收电路包括光功率检测电路和数据信号处理电路，其中，光功率检测电路可以对突发光的功率进行检测，如图3所示，包括：

接收前端100，用于接收来自用户终端设备的光信号。

接收前端100还用于将接收到的光信号转换成电流信号。

时间常数单元300，用于对接收前端100收到的光信号所承载的前导码进行检测，输出表征光功率的电压信号。

时间常数控制单元302，用于根据所述光信号所承载的前导码的频率成分确定第一时间常数，控制所述时间常数单元300用所述第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测。

模数转换单元308，用于将时间常数单元300输出的表征光信号功率的电压信号转换成数字信号，从而获取光信号的功率。

本实施例所提供的光功率检测电路还可以包括电流采样单元301，用于将电流信号转换成电压信号。

电流采样单元301可以由电阻组成，也可以由电流镜(Current Mirror)和电阻组成。

时间常数单元300对前导码进行检测时可以是对电流采样单元301输出的电压信号进行滤波，以获取表征光信号的功率的电压信号，这里的电压信号实际上表征光信号中的前导码信息。

时间常数控制单元302还可以在经过预定时间后，控制所述时间常数单元300用第二时间常数对电流采样单元301输出的电压信号进行滤波，此时的电压信号可能表征光信号所承载的有效数据，也可能还是表征光信号所承载的前导码，其中，第二时间常数大于第一时间常数，且第二时间常数根据有效数据的频率成分确定。

所提供的光功率检测电路还可以包括缓冲放大单元304，用于对时间常数单元300输出的电压信号进行缓冲或者放大，将缓冲或者放大后的电压信号输出到模数转换单元308。

数据处理电路可以包括跨阻放大器106等，跨阻放大器106用于将电流信号转换成电压信号。

具体的，当电流采样单元301由电阻组成时，时间常数单元300的结构可以是如图4所示，包括电阻400、电阻402、开关404、电容406以及端子1和端子2，开关404也可以是MOS器件，其中，

端子1用于连接电流采样单元301。

端子2用于连接缓冲放大单元304，或者用于在没有缓冲放大单元304时连接数模转换单元308。

电阻402和开关404相连，电阻402的电阻可以远小于电阻400的电阻，开关404由时间常数控制单元302控制。当检测的信号为前导码时，时间常数控制单元302将开关404合上，电阻402和电阻400构成并联关系，由于电阻402的电阻远小于电阻400的电阻，因此并联后的电阻相当于电阻402的电阻，并联后的电阻R与电容406的电容C的乘积就很小，即时间长数很小，因此可以在短时间内获得稳定的电压信号；在对有效数据进行检测时，时间常数控制单元302将开关打开，此时，时间常数单元300的电阻为电阻400的电阻，电阻400的电阻R与电容406的电容就较大，即时间常数较大，这样，即使遇到长“0”或者长“1”的有效数据，较大的时间常数也能保证检测的准确性。

电阻400、电阻402和开关404也可以由可调电阻代替，可调电阻可以是滑动电阻等，由时间常数控制单元302调节可调电阻的电阻。当检测前导码时，时间常数控制单元302将可调电阻的电阻调小，经过设定时间后，时间常数控制单元302将可调电阻的电阻调大。

时间常数单元300的结构还可以如图5所示，包括端子1、端子2、电阻500、电容504、电容502和开关506，开关506可以用MOS器件代替。

其中，

端子1用于连接电流采样单元301。

端子2用于连接缓冲放大单元304，或者用于在没有缓冲放大单元304时连接数模转换单元308。

开关506由时间常数控制单元302控制，电容502的电容可以设置为远小于电容504的电容，当检测的信号为前导码时，时间常数控制单元302将开关506拨到电容502上，电阻500的电阻与电容502的电容的乘积就较小，可以短时间检测到接收的光信号的功率；当检测有效数据时，时间常数控制单元302将开关506拨到电容504上，电阻500的电阻与电容504的电容的乘积就较大，可以通过长时间检测来得到接收的光信号的功率。

当电流采样单元301为电流镜时，电流镜输出的为电流信号，这时需要在电流采样单元301中增加电阻600，电阻600用于将电流镜的电流信号转换为电压信号，增加电阻600后的电流采样单元301的内部结构如图6所示，包括端子3和端子4，端子3用于连接时间常数单元300，端子4用于连接接收前端100。

本实施例提供的光功率检测电路还可以如图7所示，从跨阻放大器106出来的为电压信号，光功率检测电路可以根据跨阻放大器106出来的电压信号对光功率进行检测，其中，时间常数单元300、时间常数控制单元302、缓冲放大单元306以及模数转换单元308的作用上面已经描述，在此不再阐述。

本实施例提供的光功率检测电路可以设置于PON的局端设备中，比如OLT等。

本实施例提供的光信号接收电路，能对连续光信号的功率和突发光的功率进行检测，在对光信号的前导码进行检测时，时间常数控制单元控制时间常数单元用较小的时间常数进行检测，这样可以大大减少检测的时间，在对有效数据进行检测时，时间常数控制单元控制时间常数单元用较大的时间常数进行检测，满足长时间检测的需求，并且能提高检测结果的准确性。

本发明实施例三提供一种PON的光功率检测系统，如图8所示，包括局端设备800和用户终端设备802，局端设备800可以是OLT，用户终端设备802可以是ONU或者ONT。

其中，

用户终端设备802，用于向所述局端设备800发送光信号；

局端设备800，用于接收所述光信号，用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据前导码的频率成分确定。

局端设备800还用于经过设定的时间后，用第二时间常数对所述光信号进行检测，获取所述光信号的功率，其中，所述第一时间常数小于所述第二时间常数且第二时间常数根据有效数据的频率成分确定。

本实施例提供的光功率检测系统，在对光信号中的前导码进行检测时，采用较小的时间常数进行检测，能大大减少检测的时间，还能提高对突发光功率检测结果的准确性，在对有效数据进行检测时，采用较大的时间常数进行检测，能满足长时间检测的需求。

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步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种无源光网络的光功率检测的方法，其特征在于，包括步骤：

光线路终端OLT接收来自用户终端设备的光信号；所述OLT用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据所述前导码的频率成分确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端设备为光网络终端ONT或光网络单元ONU。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

经过设定的时间后，所述OLT用第二时间常数对所述光信号进行检测，获取光信号的功率，所述第二时间常数根据所述光信号所承载的有效数据的频率成分确定，且大于所述第一时间常数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一时间常数和所述第二时间常数为电阻和电容的乘积。

5.一种无源光网络的光功率检测电路，其特征在于，包括：

接收前端，用于接收来自用户终端设备的光信号；

时间常数单元，用于对所述光信号所承载的前导码进行检测，输出电压信号；

时间常数控制单元，用于根据所述前导码的频率成分确定第一时间常数，控制所述时间常数单元用所述第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测；

模数转换单元，用于将所述电压信号转换成数字信号，从而获取光信号的功率。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述接收前端还用于将所述光信号转换成电流信号，所述电路还包括电流采样单元，

所述电流采样单元，用于将所述接收前端的电流信息转换成电压信号，所述电压信号用于检测所述光信号的功率。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电路还包括与所述时间常数单元相连的缓冲放大单元，用于对从所述时间常数单元输出的信号进行缓冲或放大。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述时间常数单元包括第一端子、第二端子、第一电阻、第二电阻、电容和开关，所述第一端子分别连接所述电流采样单元、第一电阻和第二电阻，所述第二端子分别连接所述电容、第一电阻和所述缓冲放大单元，或者所述第二端子分别连接所述电容、第一电阻和所述模数转换单元，所述开关连接所述第二电阻，其中，所述第二电阻的电阻小于所述第一电阻的电阻。

9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述时间常数单元包括第一端子、第二端子、电容和可调电阻，所述第一端子分别连接所述电流采样单元和所述可调电阻，所述第二端子分别连接所述电容、所述可调电阻和所述缓冲放大单元，或者所述第二端子分别连接所述电容、可调电阻和所述模数转换单元。

10.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述世间常数单元包括第一端子、第二端子、电阻、第一电容、第二电容和开关，所述第一端子分别连接所述电流采样单元和所述电阻，所述第二端子连接所述电阻和所述开关，所述开关连接所述第一端子或者连接所述第二端子，其中，所述第一电容的电容小于所述第二电容的电容。

11.一种无源光网络的局端设备，其特征在于，所述局端设备包括光功率检测电路，

所述光功率检测电路包括：

接收前端，用于接收来自用户终端设备的光信号；

时间常数单元，用于对所述光信号所承载的前导码进行检测，输出电压信号；

时间常数控制单元，用于根据所述前导码的频率成分确定第一时间常数，控制所述时间常数单元用所述第一时间常数对所述前导码进行检测；

模数转换单元，用于将所述电压信号转换成数字信号，从而获取光信号的功率。

12.一种无源光网络的光功率检测系统，其特征在于，所述系统包括局端设备和用户终端设备，

所述用户终端设备，用于向所述局端设备发送光信号；

所述局端设备，用于接收所述光信号，用第一时间常数对所述光信号所承载的前导码进行检测，获取光信号的功率，所述第一时间常数根据所述前导码的频率成分确定。

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