CN102185658B - 可自动调整发射光功率的智能化光收发模块 - Google Patents

Abstract

一种可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，包括光接收单元和光发射单元，光接收单元和光发射单元均与光模块接口连接，智能化光收发模块还包括用以自动实现发射光功率调整的监控单元，光发射单元进行发射光功率的跳变，设定第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，其中，0＜α＜1，同时对端光接收模块在两个时刻进行接收功率的测量，得到两次测量到的接收光功率分别为P1，P2，得到光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt，通过光链路损耗Px对发射光功率进行调整。本发明能够测量光链路损耗和对端光模块发光功率，并根据实际情况进行发射光功率调整、提升通讯质量。

Description

可自动调整发射光功率的智能化光收发模块

技术领域

本发明涉及一种光收发模块。

背景技术

光收发模块在光纤通讯系统中扮演着举足轻重的角色。光收发模块主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅放大判决再生功能。光收发模块包括发射和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置放大器后输出相应码率的电信号。常用的光收发模块形式有：SFP、SFF、SFP+、GBIC、XFP、1x9等。目前部分厂家提供的光模块开始支持SFF-8472标准，模块内置数字怎段单元，可以对光模块的工作温度、电压、基电流、接收光功率、发射光功率进行测量。但由于缺乏有效的技术手段对通讯光链路的损耗进行测量，因此无法实现真正的光模块智能化，比如根据应用中实际光链路的情况进行发射光功率的调整，当接收光功率大于饱和光功率的时候直接导致接收端光功率过载，产生误码，不仅降低了通讯质量，而且减少了光收发模块的使用寿命。减少了光收发模块的使用寿命。另一方面，如果接收端接受功率过低，小于接收端的灵敏度，也会影响通讯的信号质量。

发明内容

为了克服已有光收发模块的无法根据实际情况进行发射光功率调整、通讯质量较差的不足，本发明提供了一种能够自动对光链路损耗和对端光模块的发光功率进行测量，并且能够根据实际情况进行发射光功率调整、提升通讯质量的可自动调整发射光功率的智能化光收发模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，包括光接收单元和光发射单元，所述光接收单元和光发射单元均与光模块接口连接，所述智能化光收发模块还包括用以自动实现发射光功率调整的监控单元，所述监控单元中，当光收发模块启动并与对端光模块成功建立链路后，光发射单元进行发射光功率的跳变，设定第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，其中，0＜α＜1，同时对端光接收模块在两个时刻进行接收功率的测量，得到两次测量到的接收光功率分别为P1，P2，得到光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt：

Px＝(α*P1-P2)/(1-α)    (3)

Pt＝(P1-P2)/(1-α)    (4)

通过所述光链路损耗对发射光功率进行调整，一般情况下光模块的最佳接收灵敏度在-20dBm左右，据此以使得对端光接收模块的接收值落在-20dBm附近为调整目标，而调整本端光发送功率到( )。

进一步，为提高测量精度，设置光发射单元进行n次发射光功率的跳变，即N组第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，得到n组两次测量到的接收光功率P1和P2，根据公式(3)和(4)，可求取相应的光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt，然后可对N组Px和Pt求平均值，得到和

进一步，考虑光模块发射光功率的可调范围限制，光模块必然存在最大发射光功率和最小发射光功率，当()落在最大发射光功率和最小发射光功率之间时，则调整光模块发射功率为( )，当()大于光模块最大发光功率时，则光模块以最大发射功率运行，当()小于光模块的最小发光功率时，则光模块以最小发射功率运行。

本发明的有益效果主要表现在：能够自动对光链路损耗和对端光模块的发光功率进行测量，并对发射光功率进行动态调整的光收发模块。这种光收发模块能够根据其使用的环境——通过测量光纤通讯链路中的光衰耗来调整其发射光功率，以使接收端达到较佳的光接收条件，获得更好的通讯质量。同时光模块可以把测得的对端光模块的发射光功率值和光链路损耗值保存在本地的存储器中，为上层模块提供对光链路和对端模块的监测和故障诊断依据。

附图说明

图1是可自动调整发射光功率的智能化光收发模块的原理框图。

图2是可自动调整发射光功率的智能化光收发模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，包括光接收单元和光发射单元，所述光接收单元和光发射单元均与光模块接口连接，所述智能化光收发模块还包括用以自动实现发射光功率调整的监控单元，所述监控单元中，当光收发模块启动并与对端光模块成功建立链路后，光发射单元进行发射光功率的跳变，设定第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，其中，0＜α＜1，同时对端光接收模块在两个时刻进行接收功率的测量，得到两次测量到的接收光功率分别为P1，P2，得到光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt：

Px＝(α*P1-P2)/(1-α)    (3)

Pt＝(P1-P2)/(1-α)    (4)

通过所述光链路损耗对发射光功率进行调整，一般情况下光模块的最佳接收灵敏度在-20dBm左右，据此以使得对端光接收模块的接收值落在-20dBm为调整目标，而调整本端光发送功率到( )。

为提高测量精度，设置光发射单元进行n次发射光功率的跳变，即N组第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，得到n组两次测量到的接收光功率P1和P2，根据公式(3)和(4)，可求取相应的光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt，然后可对N组Px和Pt求平均值，得到和

考虑光模块发射光功率的可调范围限制，光模块必然存在最大发射光功率和最小发射光功率，当()落在最大发射光功率和最小发射光功率之间时，则调整光模块发射功率为()，当()大于光模块最大发光功率时，则光模块以最大发射功率运行，当()小于光模块的最小发光功率时，则光模块以最小发射功率运行。

光接收单元包括主放大器和ROSA组件，主放大器采用限幅放大器，ROSA组件集成了光电探测器、互阻放大器、一级电压放大器、接受光信号强度指示器，完成信号光电转换、放大和信号强度指示功能。

光发送单元包括激光调制器和TOSA模块，激光调制器为常用直调式驱动器，TOSA模块为内置有背光探测器的直调式注光器件。

监控单元包括一个微处理器，两个模数转换器，一个数模转换器，一个存储器。

本实施例中，当光收发模块启动并与对端光模块成功建立链路后，光发送模块进行一次发射光功率的跳变，比如第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的90％。同时对端光接收模块在这两个时刻进行接收功率的测量，假如两次测量到的接收光功率分别为P1，P2。则有以下两个关系式：

Pt-Px＝P1    (1)

α*Pt-Px＝P2    (2)

其中Px为光链路总损耗，Pt为对端光模块的发光功率，P1和P2是本端光模块测量所得的接收光功率。

从上面两式中可以求得光链路损耗Px和对端光模块发光功率Pt：

Px＝(α*P1-P2)/(1-α)    (3)

Pt＝(P1-P2)/(1-α)    (4)

为提高接收光功率测量结果的可操作性和可靠性，设计本端光模块与对端光模块在成功建立链路后的1秒钟内进行10次周期性发射光功率跳变，同时接收模块进行10次接收光功率测量值(即同样以0.1秒为周期进行接收光功率的测量)。假设光模块初始发光功率为P0，那么0.1s时光模块发光功率为P0，0.2秒时调整发光功率为初始发光功率的90％，0.3s时再恢复为初始发光功率P0，0.4s时再调整为初始发光功率的90％……。综合发射光功率和接收光功率测量值如下表：

周期t	发光功率	接收功率
			0.1s	P0	P1
0.2s	0.9*P0	P2
			0.3s	P0	P3
0.4s	0.9*P0	P4
			0.5s	P0	P5
0.6s	0.9*P0	P6
			0.7s	P0	P7
0.8s	0.9*P0	P8
			0.9s	P0	P9
1s	0.9*P0	P10

考虑无效值(两端光模块的发送和测量可能失步)，可在接收光功率10个测量值中取其中三组值，既对应P0和0.9*P0的接收测量值各三个，然后分别求其平均值。代入前面(3)、(4)式中，可得到光链路损耗及对端模块发射光功率

据此可以进行发射光功率的调整，一般情况下最佳的接收光功率为-15dBm到-25dBm之间。参考通过计算所得的光链路损耗对本端的光发射模块的发光功率进行调整，可以使对端光接收模块的接收值落在-15dBm到-25dBm之间。如此，当光链路损耗较大时，可以提高本端的光发射功率以提高接收端的接收信号质量。当光链路损耗较小时，可以降低本端光模块的发射光功率，使对端光接收模块的接收光功率低于接收饱和光功率，提高接收信号质量和光模块寿命。

同时光模块可以把所得的对端光模块的发射光功率值和光链路损耗值保存在本地的存储器中，为上层模块提供对光链路和对端模块的监测和故障诊断依据。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，包括光接收单元和光发射单元，所述光接收单元和光发射单元均与光模块接口连接，其特征在于：所述智能化光收发模块还包括用以自动实现发射光功率调整的监控单元，所述监控单元中，当光收发模块启动并与对端光模块成功建立链路后，光发射单元进行发射光功率的跳变，设定第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，其中，0＜α＜1，同时对端光接收模块在两个时刻进行接收功率的测量，得到两次测量到的接收光功率分别为P1,P2，得到光链路损耗Px和本端光模块发光功率Pt：

Px＝(α*P1–P2)/(1–α)    (3)

Pt＝(P1–P2)/(1–α)    (4)

通过所述光链路损耗Px对发射光功率进行调整，以使得对端光接收模块的接收值落在-20dBm附近为调整目标，进而调整本端光发送功率到(Px–20dBm)。

2.如权利要求1所述的可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，其特征在于：光发射单元进行N次发射光功率的跳变，即N组第一时刻发射光功率为P0，第二时刻调整发射光功率为第一时刻的α*P0，得到N组两次测量到的接收光功率P1和P2，根据公式(3)和(4)，可求取相应的光链路损耗Px和本端光模块发光功率Pt，然后可对N组Px和Pt求平均值，得到光链路损耗平均值和本端光模块发光功率平均值

3.如权利要求2所述的可自动调整发射光功率的智能化光收发模块，其特征在于：所述光模块发射光功率的可调范围的上限为最大发射光功率，下限为最小发射光功率，当(–20dBm)落在最大发射光功率和最小发射光功率之间时，则调整光模块发射功率为(–20dBm)，当(–20dBm)大于光模块最大发射光功率时，则光模块以最大发射功率运行，当(–20dBm)小于光模块的最小发射光功率时，则光模块以最小发射功率运行。