CN102546000B - 一种epon olt节能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPON OLT节能控制系统，包括：激光驱动器、时钟数据恢复电路、限幅放大器、APD升压电路、APD镜像电路、微处理器、电吸收激光器温度控制电路和电源控制电路，通过检测收端和发端数据状态，控制相关电路的供电状态，可有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗和发热量，并且保证系统正常通信不受影响，不仅有利于系统稳定降低系统设计成本，也有利于环境保护。

Description

一种EPON OLT节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种EPON OLT节能控制方法及系统。

背景技术

随着光纤接入（FTTx，Fiber-to-the-x）技术，特别是光纤到户技术的推广和普及，高速宽带业务逐步改变着人们的生活和工作方式，家居办公（SOHO，Small Office Home Office）将非常容易实现，家庭高清晰互动影视节目、远程医疗、远程教育等已逐渐开始进入人们的生活，人们对带宽的需求不断增加，使目前的1G以太网无源光网络（EPON，Ethernet Passive Optical Network） 技术所提供的带宽逐渐不能满足宽带业务的需求。因此，能够提供更高带宽的EPON 技术成为非常有吸引力的解决方案，如10G EPON 技术，其中10G EPON OLT光模块是该系统的重要组成部分，其中OLT指光缆终端设备，英文全称为optical line terminal。但是，由于10G 激光器、10G激光器驱动电路和APD接收电路（其中APD指雪崩光电二极管，英文全称为Avalanche Photo Diode）都需要工作在大电流条件下，使光模块功耗大于1瓦，所以在无源光纤网络PON（Passive Optical Network）系统应用中，即使部分10G光模块处于闲置即无通信或等待通信状态也会产生和正常工作相同能耗，造成较大的能源浪费和系统散热问题。

因此，在保证系统正常通信不受影响的情况下，如何有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗，成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种EPON OLT节能控制方法及系统，解决现有技术中因高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下能耗大而造成的能源浪费和系统散热问题，可有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗和发热量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种EPON OLT节能控制系统包括：激光驱动器、时钟数据恢复电路、限幅放大器、APD升压和镜像电路、微处理器、电吸收激光器温度控制电路和电源控制电路，其中：所述微处理器根据所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息，控制电源控制电路关断或开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。

其中，所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源；当收端信号恢复时，微处理器根据检测到的APD镜像电流信号恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压。

优选的，所述系统还包括连接在所述APD镜像电路和所述微控制器之间的跨阻放大器。

优选的，所述微处理器预留有发端寄存器和收端寄存器，所述发端寄存器和收端寄存器中均存储有节能控制信息，所述微处理器根据所述节能控制信息控制电源控制电路状态。

优选的，所述微处理器预留有逻辑I/O口，微处理器根据检测到的逻辑I/O口的TTL电平变化，自动切换电源控制电路状态。

其中，所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息包括：失锁信息和锁定信息；当所述微处理器读取到所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息为失锁信息时，所述微处理器控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；当所述微处理器读取到所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息为锁定信息时，所述微处理器控制电源控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。

其中，所述时钟数据恢复电路用于锁定PON系统发端输入数据信息，当PON系统无发端输入数据信息时，所述时钟数据恢复电路输出失锁信息；当PON系统有发端输入数据信息时，所述时钟数据恢复电路输出锁定信息。

其中，所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测收端无信号输入步骤进一步包括：微处理器采用上升沿触发并保存的方式读取限幅放大器输出信号，若连续多次读取未发现有输入信号，则判定出光模块处于闲置状态，收端无信号输入。

优选的，所述激光驱动器为10G激光驱动器，所述时钟数据恢复电路为10G时钟数据恢复电路，所述限幅放大器为10G限幅放大器。

优选的，所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压到10V。

相应的，本发明还提出了一种EPON OLT节能控制方法，包括：检测发端数据状态；根据所述发端数据状态控制控制电源控制电路关断或开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。

其中，所述方法还包括：检测收端是否有信号输入，若检测到收端无信号输入，则降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源；若检测到收端恢复信号输入，则恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压。

优选的，所述方法还包括：根据发端寄存器和收端寄存器中均存储有节能控制信息控制电源控制电路状态。

优选的，所述方法还包括：逻辑I/O口的TTL电平变化，自动切换电源控制电路状态。

其中，所述发端数据状态包括：有数据输入状态和无数据输入状态；

当检测到发端数据状态为无数据输入状态时，控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；当检测到发端数据状态为有数据输入状态时，控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。其中，所述检测发端数据状态具体为：用时钟数据恢复电路锁定发端输入数据信息，若锁定到数据则判断出发端数据状态为有数据输入状态；若数据失锁，则判断出发端数据状态为无数据输入状态。

优选的，在若检测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压到10V。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

通过检测收端和发端数据状态，控制相关电路的供电状态，可有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗和发热量。

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为本发明实施例中10G EPON OLT节能控制系统结构示意；

图2为图1中10G EPON OLT 光模块节能设计原理框图。

具体实施方式

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。

本发明系统是在保证系统正常通信不受影响的情况下，为高宽带EPON OLT设计的节能系统，能有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗和热量，解决现有技术中因高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下能耗大而造成的能源浪费和系统散热问题。本发明实施例中以高宽带EPON OLT为10G EPON OLT为例结合图1、图2进行说明。

参见图1和图2，分别为本发明实施例中10G EPON OLT节能控制系统结构示意，及光模块节能设计原理框图，如图，所述系统包括：10G激光驱动器、10G时钟数据恢复电路、10G限幅放大器、APD升压和镜像电路、微处理器、电吸收激光器温度控制电路和电源控制电路，所述10G时钟数据恢复电路用于锁定PON系统发端输入数据信息，当PON系统无发端输入数据信息时，所述10G时钟数据恢复电路输出失锁信息；当PON系统有发端输入数据信息时，所述10G时钟数据恢复电路输出锁定信息。所述系统还包括连接在所述APD镜像电路和所述微控制器之间的跨阻放大器。

本系统可由系统厂商根据不同需要在光模块的控制寄存器中设置自动模式和手动模式两种模式。

在自动模式下：发端电路的节能设计是通过10G 时钟数据恢复电路输出的数据状态锁定信号触发，所述10G 时钟数据恢复电路根据是否锁定输入数据将发端数据状态信息上报微处理器MCU，所述微处理器根据所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息，控制电源控制电路关断或开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路TEC（半导体致冷器，Thermoelectric Cooler）和EML激光器（Electlro-absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器）的电源，实现发端节能与状态恢复，具体的：当PON系统无有效电信号输入时，10G 时钟数据恢复电路就不能锁定10G电信号，表示PON系统无发端通信信息送出，此时微处理器读取到所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息为失锁信息，所述微处理器控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源，发端电路进入节能模式的同时，微处理器进入发端信息寻检状态，即微处理器每1ms读取一次锁定状态信息，当发现10G 时钟数据恢复电路锁定输入数据时，表示发端数据恢复，此时微处理器读取到的发端数据状态信息应该为锁定信息，所述微处理器控制电源控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源，恢复发端各部分电路供电，实现光模块发端功能的快速恢复。

在自动模式下，收端电路的节能和状态恢复设计有两部分不同的电路实现，其中节能部分电路设计为：所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源，APD的偏置电压优选通过微处理器的数模转换器从30V~50V调整到10V，降低APD升压电路功耗。当收端无光信号送入时，10G 限幅放大器将信号丢失信号送入微处理器，微处理器在多次寻检并确认无ONU（Optical Network Unit，光节点）突发信号送入后，将收端10G限幅放大器电源关断，进入收端节能模式，微处理器优选采用上升沿触发并保存的方式读取10G限幅放大器输出信号，并且在读取该信息后，清除记录等待下一次触发，若连续多次（（可设定为10~20次））读取未发现有输入信号，则判定出光模块处于闲置状态，收端无信号输入。收端信号状态的恢复由微处理器的数模转换功能块（ADC1）定时监控APD升压电路镜像电流源的APD电流变化来监控，具体的监控原理为：光模块在生产时会得到一组APD电压，在10V时，ADC1采样电压和输入光功率的对应关系即查找表（如输入功率从-10dBm到-39dBm），所查的表体现的是采样电压和输入光功率的对应关系。当进入节能模式后，微处理器将APD电压通过升压电路设置为10V，这时APD的增益因子M，接近于1，如果无光信号送入，则镜像电流源无电流送入跨阻放大器（TIA），其中TIA将APD的电流信号转换成电压信号，微处理器的数模转换功能块寻检的电压接近大增益跨阻放大器的参考电压2.5V；如果有光信号送入，微处理器的数模转换功能块采样到与输入光功率成正比关系的电压，并通过查找表找到其对应功率，如果该功率在光模块接收功率范围内（比如大与-33dBm）。因此当收端信号恢复时，微处理器根据检测到的APD镜像电流信号恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压到正常状态，光模块收端恢复正常工作。由于OLT光模块的接收光信号为突发模式光信号，该设计采用了快速响应和采样电路，能够对最短1微秒的输入光信号进行采样，并得到相应的功率值。

手动模式下，可根据需要选择软件或是硬件实现收端和发端功能块的节能和状态恢复。对于软件方式，微处理器分别预留了发端寄存器和收端寄存器，所述发端寄存器和收端寄存器中均存储有节能控制信息，所述微处理器根据所述节能控制信息控制电源控制电路状态。例如：当需要实现节能功能时，只需要通过光模块的IIC总线接口将固定寄存器置位（如，通过IIC接口将固定地址为置1或0），微处理器就会自动设置电源控制电路，其中IIC总线是光模块与外部终端的通信接口，外部终端可通过IIC接口设置光模块内部寄存器，实现节能和状态恢复。对于硬件方式，微处理器分别预留了逻辑I/O口以分别实现收端和发端电路的节能和快速恢复，当微处理器检测到逻辑I/O口的TTL电平发生变化时，就自动切换电源控制电路状态时间发端和收端电路的节能。

同时，本发明还提出了一种EPON OLT节能控制方法，自动模式下，发端节能与状态恢复具体包括：检测发端数据状态，所述发端数据状态包括：有数据输入状态和无数据输入状态；根据所述发端数据状态控制控制电源控制电路关断或开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源，具体的为：当检测到发端数据状态为无数据输入状态时，控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；当检测到发端数据状态为有数据输入状态时，控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。其中，所述检测发端数据状态具体为：用时钟数据恢复电路锁定发端输入数据信息，若锁定到数据则判断出发端数据状态为有数据输入状态；若数据失锁，则判断出发端数据状态为无数据输入状态。而自动模式下收端节能与状态恢复包括：检测收端是否有信号输入，若检测到收端无信号输入，则降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源，APD的偏置电压优选通过微处理器的数模转换器从30V~50V调整到10V；若检测到收端恢复信号输入，则恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压。手动模式下，发端和收端节能与状态恢复均可以根据发端寄存器和收端寄存器中均存储的节能控制信息控制电源控制电路状态。手动模式下，发端和收端节能与状态恢复还可以根据逻辑I/O口的TTL电平变化，自动切换电源控制电路状态。由于本发明实施例方法与前述系统工作原理基本相同，故不再详细赘述。

本发明实施例，通过检测收端和发端数据状态，控制相关电路的供电状态，可有效的降低高宽带下 EPON OLT光模块闲置状态下的能耗和发热量，并且保证系统正常通信不受影响，不仅有利于系统稳定降低系统设计成本，也有利于环境保护，另外，本系统由于具有自动及手动多种模式，不仅能适应各种工作环境，还能提高系统冗余，在自动模式发生故障的情况下，可采用手动模式进行节能控制。

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（包括任何附加权利要求、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。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (14)

1.一种EPON OLT节能控制系统，其特征在于，包括：激光驱动器、时钟数据恢复电路、限幅放大器、APD升压电路、APD镜像电路、微处理器、电吸收激光器温度控制电路和电源控制电路，其中：

当PON系统无发端输入数据信息时，所述微处理器根据所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息，控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；

当PON系统有发端输入数据信息时，所述微处理器根据所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息，控制电源控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；

所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源；

当收端信号恢复时，微处理器根据检测到的APD镜像电流信号恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器预留有发端寄存器和收端寄存器，所述发端寄存器和收端寄存器中均存储有节能控制信息，所述微处理器根据所述节能控制信息控制电源控制电路状态。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器预留有逻辑I/O口，微处理器根据检测到的逻辑I/O口的TTL电平变化，自动切换电源控制电路状态。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接在所述APD镜像电路和所述微控制器之间的跨阻放大器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息包括：失锁信息和锁定信息； 

当所述微处理器读取到所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息为失锁信息时，所述微处理器控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；

当所述微处理器读取到所述时钟数据恢复电路输出的发端数据状态信息为锁定信息时，所述微处理器控制电源控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述时钟数据恢复电路用于锁定PON系统发端输入数据信息，当PON系统无发端输入数据信息时，所述时钟数据恢复电路输出失锁信息；当PON系统有发端输入数据信息时，所述时钟数据恢复电路输出锁定信息。

7.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测收端无信号输入步骤进一步包括： 微处理器采用上升沿触发并保存的方式读取限幅放大器输出信号，若连续多次读取未发现有输入信号，则判定出EPON OLT光模块处于闲置状态，收端无信号输入。

8.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述激光驱动器为10G激光驱动器，所述时钟数据恢复电路为10G时钟数据恢复电路，所述限幅放大器为10G限幅放大器。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述微处理器根据所述限幅放大器输出信号探测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压到10V。

10.一种EPON OLT节能控制方法，其特征在于，包括：检测发端数据状态，所述发端数据状态包括：有数据输入状态和无数据输入状态；当检测到发端数据状态为无数据输入状态时，控制电源控制电路关断激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；当检测到发端数据状态为有数据输入状态时，控制电源控制电路开启激光驱动器、电吸收激光器温度控制电路和EML激光器的电源；

检测收端是否有信号输入，若检测到收端无信号输入，则降低APD的偏置电压并控制电源控制电路关断限幅放大器的电源；若检测到收端恢复信号输入，则恢复限幅放大器供电，并恢复APD的偏置电压。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据发端寄存器和收端寄存器中存储的节能控制信息控制电源控制电路的状态。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据逻辑I/O口的TTL电平变化，自动切换电源控制电路状态。

13.如权利要求10至12之一所述的方法，其特征在于，所述检测发端数据状态具体为：用时钟数据恢复电路锁定发端输入数据信息，若锁定到数据则判断出发端数据状态为有数据输入状态；若数据失锁，则判断出发端数据状态为无数据输入状态。

14. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，在检测到收端无信号输入时，降低APD的偏置电压到10V。