CN102420653B - 一种onu光模块发端光功率监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ONU光模块发端光功率监测方法，通过结合激光器组件的发光状态来判断发端光功率监测值，将MCU中的监测值初始赋值为0，而后遇到监测电路传来的采样值，若激光器组件发光则将刷新存储新监测值，若激光器组件未发光则仍保留上一次的监测值；如此能够彻底解决环境光导致的光功率误报和现有采样保持电路无法长期保持光功率采样值的问题，低成本高效率的满足了工程应用的要求。

Description

一种ONU光模块发端光功率监测方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种对ONU中突发光模块中发端光功率的监测方法。

背景技术

光通信网络连接到用户终端的接入网，按照是否接入了有源器件可分为AON(Active Optical Network,有源光网络)和PON(Passive Optical Network，无源光网络)。由于PON具有维护简便，便于安装和拓展的特点，得到了广泛的使用，并成为了国际通信联盟的标准规范。PON通常由一个位于中心局的OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)，数个位于用户端的ONU(Optical Network Unit,光网络单元)和位于两者之间的光配线网络构成。当数据下行的时候，OLT将下行数据包广播到各个ONU，各ONU根据下行数据包中的地址信息各自进行匹配。当数据上行的时候，由于上行数据往往量小且时间规律性不高，现行的做法是让各个ONU以时分多址模式工作。

ONU突发光模块一般由驱动芯片、激光器组件、激光器发光检测电路、MCU组成，其具体工作过程如下：PON系统设备向各ONU的突发光模块发送突发控制信号Tx_Burst；当Tx_Burst有效时，驱动芯片驱动激光器组件向OLT发送突发光信号作为上行数据，接着激光器发光检测电路检测到突发光信号后向PON系统设备反馈发光指示信号TX_SD，TX_SD高电平则表示激光器组件处于发光状态；当Tx_Burst无效时，激光器组件关闭，激光器发光检测电路低电平的TX_SD，表示激光器组件处于不发光状态。

在实际工程应用中，很多系统厂商都要求光模块满足SFF-8472协议规定，即光模块需要准确实时给系统设备提供当前工作温度、供电电压、激光偏置电流以及发射光功率和接收光功率这5个监控量的监测值，供系统设备及时了解光模块的当前工作状态。对于ONU的突发光模块而言，由于其发端具有突发性，故系统厂商普遍对其发端光功率的监测有如下要求：若光模块刚上电未发光时，要保证光模块上报给系统设备的光功率监测值为0；光模块要实时监测当前的光功率值，当光模块不发光时，光功率的监测值要保持为上一次发光时的光功率值。

现有的发端光功率监测电路，一般由激光器组件、采样保持电路单元、ADC和MCU组成。通过激光器组件中的PD(激光器组件一般包含两个部分，一个是将电信号转变为光信号的激光二极管LD(Laser Diode)，和将光信号转变为电信号的光电二极管PD(Photo Diode))将LD发出的光信号转换为与该光信号强度成线性关系的背光电流I_md，而后通过采样保持电路单元将I_md转化为电压信号并进行保持，接着通过ADC将此电压信号转换为数字信号，该数字信号作为发端光功率监测值存储到MCU的存储区最后上报给PON系统设备。

现有技术普遍存在无法切实满足工程应用要求的问题：受环境光的影响，激光器组件中的PD即使当LD没有发光时，也会有微弱的暗电流，导致光模块没有发光时仍会错误的上报一个微弱的光功率监测值。采样保持电路内部的电容随时间会缓慢放电，无法一直保持采样值，导致光模块不发光时的光功率监测值无法长期保持为上一次发光时的光功率值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够满足工程应用要求的ONU光模块发端光功率监测方法。

为实现以上目的，本发明提供、一种ONU光模块发端光功率监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：TX_SD连接步骤：将激光器发光检测电路的TX_SD管脚连接到MCU的中断管脚；

S20：初始化步骤：ONU光模块上电初始化，MCU将存储区的发端光功率监测值赋值为0；

S30：采集步骤：发端光功率监测电路采集发端光功率监测值；

S40：MCU判断处理步骤：

S401：若当前TX_SD无效，则保持存储区中的监测值不变；

S402：若当前TX_SD有效，则将监测电路采集的监测值实时刷新存储到MCU存储区中；

S50：校验步骤：对MCU存储区的监测值进行校准，将校准后的监测值上报给系统设备；

S60：结束步骤：回到步骤S30开始执行，直到光模块停止工作。

进一步的，所述步骤S20中，还包括初始化后MCU打开中断管脚的步骤；所述步骤S30与步骤S40之间，还包括步骤S35：中断判断步骤：MCU判断中断管脚是否打开，若中断管脚打开则执行步骤S40；若中断管脚未打开，则继续判断中断屏蔽时延是否已满，若时延已满则打开中断管脚然后重复执行步骤S35，若时延未满则直接重复执行步骤S35；所述步骤S402中，在判断TX_SD有效之后刷新存储监测值之前，还包括MCU进入中断处理，关闭中断管脚，触发中断屏蔽时延处理。由于在实际工程应用中，TX_SD高低电平跳变非常频繁，容易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，出现处理错误的情形。因此，本方法中加入了MCU中断保护，能够有效防止因TX_SD高低电平跳动频繁而产生的问题。

又进一步的，所述步骤S40中判断TX_SD是否有效，是判断是否接收到TX_SD上升沿触发信号，若接收到则TX_SD有效，若未接收到则TX_SD无效。利用TX_SD上升沿来判断是否有效，好处是反应速度迅速灵敏，适合对速度要求较高的场合。

另进一步的，所述步骤S40中判断TX_SD是否有效，是判断TX_SD是否为高电平，若为高电平到则TX_SD有效，若为低电平则TX_SD无效。利用TX_SD电平状态来判读是否有效，好处是相对稳定可靠，适合环境干扰大对稳定性要求较高的场合。

再进一步的，步骤S50中所述校准过程为：首先让发端发光两次，并记录下两次发光时利用光功率计测量得到的实际光功率值m、n和MCU中的监测值M、N，根据公式K=(m-n)/(M-N)得到校准系数K；在此后的每次校准步骤中，直接用MCU中的监测值乘以校准系数K，得到校准后的监测值。利用校准系数K对监测值进行校准，能够得到更加准确的光功率值。

本发明的有益效果在于：本发明通过结合激光器组件的发光状态来判断发端光功率监测值，将MCU中的监测值初始赋值为0，而后遇到监测电路传来的采样值，若激光器组件发光则将刷新存储新监测值，若激光器组件未发光则仍保留上一次的监测值；如此能够彻底解决环境光导致的光功率误报和现有采样保持电路无法长期保持光功率采样值的问题，低成本高效率的满足了工程应用的要求。

附图说明

图1是本发明的具体实施例的采样保持电路内置时的电路模块示意图。

图2是本发明的具体实施例的采样保持电路外置时的电路模块示意图。

图3是本发明的具体实施例的大体流程图。

图4是本发明的具体实施例的具体流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。同时本说明书中对替代特征的描述是对等同技术特征的描述，不得视为对公众的捐献。

本说明书（包括任何权利要求、摘要和附图）中用语若同时具有一般含义与本领域特有含义的，如无特殊说明，均定义为本领域特有含义。

图1和图2分别是本发明的具体实施例的采样保持电路内置时和外置时的电路模块示意图。出于降低成本和节省布板空间的考虑，现有ONU光模块中的驱动芯片一般都集成有采样保持电路单元和ADC单元，如图1所示，采样保持电路单元和ADC单元集成在驱动芯片内部。内置时，监测电路采集到的采样值通过驱动芯片和MCU间的通信端口完成数据的传输。而如果驱动芯片没有集成这些部件，则需要在各芯片外部利用采样比较器和阻容器件来搭建采样保持电路单元，同时利用现有MCU必备的ADC单元来外置式的实现发端光功率监测，如图2所示，采样保持电路单元外置，ADC单元集成在MCU中。外置时，采样保持电路单元采集到的采样值直接通过MCU的管脚发送到MCU内部的ADC单元中去。因此，采样保持电路单元通过内置和外置都可以很方便的实现，器件间的通信也是成熟技术，下面不再区分讨论。

如图1和图2所示，本发明的具体实施例的电路模块由驱动芯片、激光器组件、激光器发光检测电路和MCU组成。驱动芯片接收来自PON系统设备的突发控制信号Tx_Burst，在Tx_Burst的控制下，驱动激光器组件发光。激光器组件由一个LD和一个PD组成，LD阳极和PD阴极同时连接到偏置电压VCCT，LD阴极输出偏置电流I_bias到驱动芯片偏置电流管脚BIAS。驱动芯片利用偏置电流I_bias控制LD发光状态，驱动芯片与LD之间有I_bias时，LD发光，没有I_bias时，LD不发光。当LD发光的时候，PD受到光照，产生与该光照强度成正线性比例的背光电流I_md。该背光电流I_md对采样保持电路单元中的电容充电，充电完毕后形成电压信号。而后该电压信号被ADC采集，ADC则将该电压模拟信号转换为数字信号，作为发端光功率监测值发送给MCU。在LD发光后，激光器发光检测电路将检测到的发光状态，以TX_SD信号的形式，发送给PON系统设备，同时还通过MCU的中断管脚interrupt发送给MCU。MCU则结合TX_SD的状态，来判断处理监测值，正常工作时，则将该监测值刷新存储到MCU存储区，作为新的发端光功率监测值。最后MCU用驱动芯片传来的通过计算偏置电流I_bias得出的发端光功率应发值与监测值进行校准，将校准后的监测值上报给PON系统设备。

图3是本发明的具体实施例的大体流程图，如图3所示，大体的流程包括TX_SD连接步骤、初始化步骤、采集步骤、 MCU判断处理步骤、校验步骤和结束步骤。由于在实际的工程应用中，TX_SD高低电平跳变非常频繁，容易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，出现处理错误的情形。因此，本发明中加入了MCU中断保护，即MCU进入中断处理后，先屏蔽中断管脚，同时触发一个时延计数，该时延计数完毕之后再重新打来中断管脚，接收中断请求。为了能够准确上报第一次的光功率监测值，在光模块初始化的阶段，中断管脚的默认状态是打开的。

加入了中断保护之后的具体流程图如图4所示，整个具体工作流程如下。

S10：TX_SD连接步骤：将激光器发光检测电路的TX_SD管脚连接到MCU的中断管脚。这是个预先处理的步骤，必须先让MCU能够接收到TX_SD信号，之后才能结合TX_SD进行判断处理。

S20：初始化步骤：ONU光模块上电初始化，MCU将存储区的发端光功率监测值赋值为0，打开中断管脚。初始化之后，MCU将监测值赋值为0能够有效防止PD因环境光而产生的微弱光功率信号的干扰。同时将中断管脚默认为打开状态，能够不漏掉LD的第一次发光。

S30：采集步骤：发端光功率监测电路采集发端光功率监测值。采集过程如上所述，不再赘述。

S35：中断判断步骤：MCU判断中断管脚是否打开，若中断管脚打开则执行步骤S40；若中断管脚未打开，则继续判断中断屏蔽时延是否已满，若时延已满则打开中断管脚然后重复执行步骤S35，若时延未满则直接重复执行步骤S35。此步骤的作用是对MCU进行中断保护。

S40：MCU判断处理步骤：

S401：若当前TX_SD无效，则保持存储区中的监测值不变；

S402：若当前TX_SD有效，则MCU进入中断处理，关闭中断管脚，触发中断屏蔽时延处理，而后再将监测电路采集的监测值实时刷新存储到MCU存储区中。

此步骤中判断TX_SD是否有效，可以采用两种方法：一种是当工程环境良好，对反应速度要求较高时，可以判断是否接收到TX_SD上升沿触发信号，若接收到则TX_SD有效，若未接收到则TX_SD无效。另一种是当工程环境干扰较大，对稳定性要求较高时，可以判断TX_SD是否为高电平，若为高电平到则TX_SD有效，若为低电平则TX_SD无效。

判断TX_SD无效之后，保持监测值不变能够有效保持上一次的监测值，防止了监测值跌落的情形。判断TX_SD有效之后，先开启中断保护，而后将监测值实时刷新存储到存储区中。如此可以保证MCU不会因PD受环境光的影响而产生误报的情形。

S50：校验步骤：首先让发端发光两次，并记录下两次发光时利用光功率计测量得到的实际光功率值m、n和MCU中的监测值M、N，根据公式K=(m-n)/(M-N)得到校准系数K；在此后的每次校准步骤中，直接用MCU中的监测值乘以校准系数K，得到校准后的监测值。而后将校准后的监测值上报给PON系统设备。

S60：结束步骤：回到步骤S30开始执行，直到光模块停止工作。

通过以上流程处理，便能低成本，高效率实现标准规范和系统厂商对ONU光模块发端光功率的监测要求。 

Claims (4)

1.一种ONU光模块发端光功率监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：TX_SD连接步骤：将激光器发光检测电路的TX_SD管脚连接到MCU的中断管脚；

S20：初始化步骤：ONU光模块上电初始化，MCU将存储区的发端光功率监测值赋值为0；

S30：采集步骤：发端光功率监测电路采集发端光功率监测值；

S40：MCU判断处理步骤：

S401：若当前TX_SD无效，则保持存储区中的监测值不变；

S402：若当前TX_SD有效，则将监测电路采集的监测值实时刷新存储到MCU存储区中；

S50：校验步骤：对MCU存储区的监测值进行校准，将校准后的监测值上报给系统设备；

S60：结束步骤：回到步骤S30开始执行，直到光模块停止工作。

2.根据权利要求1所述ONU光模块发端光功率监测方法，其特征在于：

所述步骤S20中，还包括初始化后MCU打开中断管脚的步骤；

所述步骤S30与步骤S40之间，还包括步骤S35：中断判断步骤：MCU判断中断管脚是否打开，若中断管脚打开则执行步骤S40；若中断管脚未打开，则继续判断中断屏蔽时延是否已满，若时延已满则打开中断管脚然后重复执行步骤S35，若时延未满则直接重复执行步骤S35；

所述步骤S402中，在判断TX_SD有效之后刷新存储监测值之前，还包括MCU进入中断处理，关闭中断管脚，触发中断屏蔽时延处理。

3.根据权利要求2所述ONU光模块发端光功率监测方法，其特征在于：

所述步骤S40中判断TX_SD是否有效，是判断是否接收到TX_SD上升沿触发信号，若接收到则TX_SD有效，若未接收到则TX_SD无效。

4.根据权利要求2所述ONU光模块发端光功率监测方法，其特征在于：

所述步骤S40中判断TX_SD是否有效，是判断TX_SD是否为高电平，若为高电平到则TX_SD有效，若为低电平则TX_SD无效。