CN102281101A - 突发模式发射光功率实时监测和保持的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现突发模式发射光功率实时监测和保持的方法和装置。采用本发明的技术方案，实现了光电模块标准规范和系统厂商对突发模式光电模块发端光功率的监测要求：当光电模块刚上电未发光时，监测不到有发射光功率值；当检测到光电模块发光后，光电模块实时监测当前的发射光功率值，当中若检测到光模块不发光，则保持为上一次发光时发射光功率的监测值。

Description

突发模式发射光功率实时监测和保持的方法和装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种实现突发模式发射光功率实时监测和保持的方法和装置。

背景技术

在宽带接入高速发展的今天，无源光网络（PON）技术以其公认的高速率、长距离、多业务、低成本、易维护等特点，成为当前各运营商首选的接入模式，进入到规模应用发展阶段，截至到2010年5月，国内PON发展规模已经接近5千万线。

无源光网络是一个点到多点系统，一个光线路终端（OLT）与多个光网络单元（ONU）或光网络终端（ONT）通过树形光纤链路连接，不仅共享了部分的光纤链路资源同时也分摊了光线路终端（OLT）成本，而且光线路终端（OLT）的成本中途不需要有源器件，大大降低了建网和维护成本。

在网络技术方面，无源光网络（PON）在上行方向从各光网络单元（ONU）或光网络终端（ONT）到光线路终端（OLT）的数据传输采用时分多址（TDMA）的方式,也是突发数据包的传输。

突发模式光电模块是光网络单元或光网络终端设备中的重要的物理层装置，其实现的主要功能是：发送端将光网络单元或光网络终端设备侧的突发电信号转换为突发光信号传送到远端光线路终端（OLT），接收端将接收自远端光线路终端（OLT）侧的光信号转换为电信号。突发模式光电模块发送端基本工作过程：突发模式光电模块发光与否由光网络单元或光网络终端设备MAC层装置提供的突发控制信号“Tx_Burst”进行控制，当“Tx_Burst”信号有效时（Tx_Burst ON），突发模式光电模块驱动激光器发光；当“Tx_Burst”信号无效时（Tx_Burst OFF），突发模式光电模块关闭激光器发光。

根据光电模块标准规范SFF-8472协议规定，光电模块需要支持数字诊断监测接口（DDMI）功能，即需要实时监测光电模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射和接收光功率。对于突发模式光电模块，由于其发端突发的特殊性能，系统厂商对发射端光功率的监测值一般做如下特殊要求：

1、若光电模块刚上电未发光时（即上电后“Tx_Burst”信号保持无效状态时），要保证不能监测到有发射光功率值。直到检测到光模块第一次发光后（“Tx_Burst”信号有效后），转入步骤2处理。

 2、当光电模块发光时（“Tx_Burst”信号有效），光电模块要实时监测当前的发射光功率值；当光电模块不发光时（“Tx_Burst”信号无效），光电模块发射光功率的监测值要保持为上一次发光时的发射光功率值。

在现有的光电模块方案中，一般会通过采样保持电路单元，将背光二极管上流经的背光电流转化为电压信号并进行短时间的保持，通过ADC转换单元将此电压信号转换为数字变量，然后和实际发射光功率值进行校准，以此实现对发端光功率的监测功能。这种处理方式普遍存在如下两个问题：

1、若光电模块刚上电未发光时，仍会监测到有发射光功率值。

 2、光电模块发光后，若随后有一段稍长时间的不发光状态，监测的发射光功率值不能保持为上一次发光时的值，而是有大幅度的跳变。

发明内容    

本发明的目的在于提出一种突发模式发射光功率实时监测和保持的方法及装置，以实现光电模块标准规范和系统厂商对突发模式光电模块发端光功率的监测要求：当光电模块刚上电未发光时，监测不到有发射光功率值；当检测到光电模块发光后，光电模块要实时监测当前的发射光功率值，当中若检测到光模块不发光，则要保持为上一次发光时发射光功率的监测值。

为实现以上目的，本发明提供一种突发模式发射光功率实时监测和保持的方法，包括如下步骤：

A、突发控制信号分别输入激光器驱动芯片的突发使能控制管脚和微处理机控制芯片的中断管脚；

B、采样保持电路单元采集激光器组件中的背光二极管上流经的背光电流，将该背光电流转化为电压信号，并进行保持；

C、将该电压信号输入模数转换单元，转换为数字变量；

D、将该模数转换单元输出的数字变量输出至该微处理机控制芯片；

E、该光电模块上电后首次发光前，该微处理机控制芯片中的存储区的发射光功率变量赋值为0；当突发控制信号为发光时，该微处理机控制芯片将该模数转换单元输出的数字变量并赋值到该发射光功率变量中；当突发控制信号为不发光时，该微处理机控制芯片不变更该发射光功率变量；

F、通过该微处理机控制芯片中的发射光功率变量，对该激光器组件的发射光功率进行监测。

在监测前，先行根据激光器组件的实际发射光功率及其对应的该微处理机控制芯片中的发射光功率变量进行校准；

监测时根据校准时确定的对应关系，通过测得的该微处理机控制芯片中的发射光功率变量得出对应的激光器组件的发射光功率。

微处理机控制芯片的中断管脚检测到突发控制信号输入时，先行判断是否为首次输入；

若为首次输入，则记录首次输入已经发生，关闭中断，触发一个屏蔽中断的时延，进入该A步骤；

若非首次输入，则先检测该屏蔽中断的时延是否已到；若已到，则再次关闭中断，触发一个屏蔽中断的时延，进入该A步骤；若未到，则不进行操作。

该屏蔽中断的时延，延长时间为1ms到1000ms。

本发明还提供一种突发模式发射光功率实时监测和保持的装置，包括：

一个激光器驱动芯片；和

一个包括发光二极管和背光二极管的激光器组件；

其特征在于，还包括：

一个微处理机控制芯片；

一个采样保持电路单元；和

一个模数转换单元；

突发控制信号同时输入该激光器驱动芯片以及该微处理机控制芯片的中断管脚；该背光二极管上流经的背光电流流经该采样保持电路单元的采样端；该采样保持电路单元的输出电压输入该模数转换单元的输入端；该模数转换单元的输出端输入该微处理机控制芯片。

采用了本发明的技术方案，可以实现光电模块标准规范和系统厂商对突发模式光电模块发端光功率的监测要求：当光电模块刚上电未发光时，监测不到有发射光功率值；当检测到光电模块发光后，光电模块要实时监测当前的发射光功率值，当中若检测到光模块不发光，则要保持为上一次发光时发射光功率的监测值。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的一种突发模式发射光功率实时监测和保持的装置的电路示意图；

图2是本发明具体实施方式中的突发模式发射光功率实时监测和保持的方法流程图；

附图中：U1、激光器驱动芯片；   D1、激光器组件；       U2、微处理机控制芯片；                Tx_Burst、激光器驱动芯片的突发控制管脚；       Interrupt、微处理机控制芯片的中断管脚；           PD、背光二极管；              Imd、流经背光二极管的背光电流。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式中的一种突发模式发射光功率实时监测和保持的装置的电路示意图。如图1所示，U1是光电模块内部所用的激光器驱动芯片。D1是光电模块所采用的激光器组件，包括一个激光二极管和一个背光二极管，本案例采用共阳激光器组件进行描述。U2是微处理机控制芯片，用来处理“突发控制信号”。图中的采样保持电路单元，用来实现将流经背光二极管的背光电流“Imd”按比例转换为电压值并进行短时间的保持。模数转换单元实现将“Imd”按比例转换的电压值转换成数字变量。U2是微处理机控制芯片，U2内部有一块存储发射光功率变量的区域，用来表示当前监测到的发射光功率值。图1中的采样保持电路单元和模数转换单元采用虚线框进行图示，表示这两个电路单元可以分别集成在U1激光驱动芯片或U2微处理机控制芯片内部，也可以采用外部电路来搭建。

具体连接关系是：

由光电模块管脚接入的突发控制信号分别接到激光器驱动芯片U1的突发控制管脚“Tx_Burst”和微处理机控制芯片U2的中断管脚“Interrupt”；微处理机控制芯片U2的通信接口与激光器驱动芯片U1的通信单元相连接，通过通信总线，微处理机控制芯片U2实现对激光器驱动芯片U1寄存器的访问控制；激光器组件D1中的背光二极管PD阴极“PD-”连接到VCCT，阳极“PD+”连接到激光器驱动芯片U1，“Imd”为流经背光二极管PD的背光电流；背光二极管上流经的背光电流“Imd”通过采样保持电路单元，将此背光电流转按比例化为电压信号并进行短时间的保持，再通过模数转换单元将此电压信号转换为数字变量。整个工作过程是：由光电模块管脚接入的突发控制信号输入到激光器驱动芯片U1的突发控制管脚“Tx_Burst”,当“Tx_Burst”信号有效时（ON），激光器组件D1处于发光状态；当“Tx_Burst”信号无效时（OFF），激光器组件D1处于关闭状态。微处理机控制芯片U2会根据输入的突发控制信号进行相关的程序处理(见图2的详细说明)，当光电模块刚上电未发光时，微处理机控制芯片U2将存储区的发端光功率变量固定赋值为0。当检测到光电模块处于发光状态时，采样保持电路单元将流经背光二极管的背光电流“Imd”按比例化为电压信号，再通过模数转换单元将此电压信号转换为数字变量，微处理机控制芯片U2会根据此数字变量，刷新U2存储区的发端光功率变量。从而实现对激光器发光状态实时的监测。当中若检测到光模块不发光时，微处理机控制芯片U2不会刷新存储区的发端光功率变量，从而保证监测到的发射光功率为上一次发光时的值。

本发明具体实施方式中的突发模式发射光功率实时监测和保持的方法流程图。如图2所示，该方式微处理机控制芯片对接收到的突发控制信号进行处理。微处理机控制芯片针对突发控制信号的处理采用中断方式，设置成当微处理机控制芯片采集到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平时触发中断。考虑到实际工程应用中突发控制信号跳变沿或有效电平会来的很频繁，这样会造成微处理机控制芯片一直频繁中断，来不及处理程序的其它事项，这样很容易出现问题。因此处理流程分为第一次沿跳变或有效电平检测及处理操作和第二次及以上沿跳变或有效电平检测及处理操作。针对第一次沿跳变或有效电平检测及处理操作，当检测到光电模块第一次发光后，要马上执行中断响应，这样才能保证第一时间准确上报监测到的发射光功率值。但两次中断不能太频繁，因此，进入中断处理后，先会关闭中断，然后触发一个屏蔽中断的时延处理操作，在这段时延期间内，此中断一直被关闭，超过该时延期间，再重新打开中断，响应第二次及以上沿跳变或有效电平中断。

整个工作过程是：

A、微处理机控制芯片先执行上电初始化操作；之后微处理机控制芯片会执行给存储区的发端光功率变量赋初值0，同时打开突发控制信号输入管脚所对应的中断，设置成当检测到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平后产生中断。

 B、通过Burst_first_flag标志位来判断突发控制信号是否是第一次有效，微处理机控制芯片给Burst_first_flag赋初值1，表示还没有检测到突发控制信号的第一次有效跳变或有效电平。

 C、微处理机控制芯片查询标志位Burst_first_flag是否为1，若是，则执行第一次沿跳变或有效电平检测及处理操作；若不是，则执行第二次及以上沿跳变或有效电平检测及处理操作。

 D、第一次沿跳变检测及处理操作是：判断是否检测到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平，若是，则立刻执行相应的中断处理操作，具体包括关闭中断，给Burst_first_flag赋值0，触发一个屏蔽中断的时延处理。微处理机控制芯片采集由模数转换单元转换的数字变量（此数字变量按比例反映流经背光二极管上的背光电流“Imd”），并根据此采样值，刷新微处理机控制芯片U2存储区的发端光功率变量，最后返回到操作C；若没有检测到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平，则直接返回到操作C。

 E、第二次及以上沿跳变或有效电平检测及处理操作是：先判断中断屏蔽时延时间是否已到，若没有到，则直接返回操作C；若已经到了，则打开中断，响应突发控制信号有效沿或有效电平中断，判断是否检测到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平，若没有检测到突发控制信号有效的沿跳变或有效电平，则直接返回到操作C。若检测到有效的沿跳变或有效电平，则进入相应的中断处理操作，具体包括关闭中断，触发一个屏蔽中断的时延处理，微处理机控制芯片采集由模数转换单元转换的数字变量（此数字变量按比例反映流经背光二极管上的背光电流“Imd”），并根据此采样值，刷新微处理机控制芯片U2存储区的发端光功率变量，最后返回到操作C。

突发模式发射光功率实时监测和保持程序处理方式，最大的特点是能够检测到光电模块的第一次发光，并保证在第一时间准确上报监测到的发射光功率值。不过由于突发控制信号跳变太过频繁，进入中断之后，必须先关闭中断，然后设置一个中断屏蔽的时延，超过该中断屏蔽的时延时间之后，才能再次响应中断。实际的工程应用中，中断屏蔽的时延时间可以设置成ms级或s级。

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，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，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 (5)

1.一种突发模式发射光功率实时监测和保持的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、突发控制信号分别输入激光器驱动芯片的突发使能控制管脚和微处理机控制芯片的中断管脚；

B、采样保持电路单元采集激光器组件中的背光二极管上流经的背光电流，将所述背光电流转化为电压信号，并进行保持；

C、将所述电压信号输入模数转换单元，转换为数字变量；

D、将所述模数转换单元输出的数字变量输出至所述微处理机控制芯片；

E、所述光电模块上电后首次发光前，所述微处理机控制芯片中的存储区的发射光功率变量赋值为0；当突发控制信号为发光时，所述微处理机控制芯片将所述模数转换单元输出的数字变量并赋值到所述发射光功率变量中；当突发控制信号为不发光时，所述微处理机控制芯片不变更所述发射光功率变量；

F、通过所述微处理机控制芯片中的发射光功率变量，对所述激光器组件的发射光功率进行监测。

2.根据权利要求1所述的突发模式发射光功率实时监测和保持的方法，其特征在于，所述F步骤中通过所述微处理机控制芯片中的发射光功率变量，对所述激光器组件的发射光功率进行检测的实现方式，具体包括以下步骤：

在监测前，先行根据激光器组件的实际发射光功率及其对应的所述微处理机控制芯片中的发射光功率变量进行校准；

监测时根据校准时确定的对应关系，通过测得的所述微处理机控制芯片中的发射光功率变量得出对应的激光器组件的发射光功率。

3.根据权利要求1所述的突发模式发射光功率实时监测和保持的方法，其特征在于：

微处理机控制芯片的中断管脚检测到突发控制信号输入时，先行判断是否为首次输入；

若为首次输入，则记录首次输入已经发生，关闭中断，触发一个屏蔽中断的时延，进入所述A步骤；

若非首次输入，则先检测所述屏蔽中断的时延是否已到；若已到，则再次关闭中断，触发一个屏蔽中断的时延，进入所述A步骤；若未到，则不进行操作。

4.根据权利要求3所述的突发模式发射光功率实时监测和保持的方法，其特征在于：所述屏蔽中断的时延，延长时间为1ms到1000ms。

5.一种突发模式发射光功率实时监测和保持的装置，包括：

一个激光器驱动芯片；和

一个包括发光二极管和背光二极管的激光器组件；

其特征在于，还包括：

一个微处理机控制芯片；

一个采样保持电路单元；和

一个模数转换单元；

突发控制信号同时输入所述激光器驱动芯片以及所述微处理机控制芯片的中断管脚；所述背光二极管上流经的背光电流流经所述采样保持电路单元的采样端；所述采样保持电路单元的输出电压输入所述模数转换单元的输入端；所述模数转换单元的输出端输入所述微处理机控制芯片。

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