CN102624457B - 一种无线光通信控制装置及无线光通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线光通信控制装置，包括：千兆以太网接口PTN GE接口、信号选择器、系统控制模块、信号整形缓冲器以及光驱动模块，其中，所述PTN GE接口，用于将接收到的光信号转换为电信号；所述信号选择器，用于接收所述PTN GE接口转换得到的电信号，并根据所述系统控制模块提供的控制信号进行信号选择，并将所述电信号发送至所述光驱动模块；所述系统控制模块，用于生成控制信号提供给所述信号选择器；所述信号整形缓冲器，用于接收所述信号选择器选择的电信号，并将所述选择的电信号整形后发送给所述光驱动模块；所述光驱动模块，用于将所述信号整形缓冲器发送的电信号转换为光信号发送到空间。

Description

一种无线光通信控制装置及无线光通信设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线光通信控制装置及无线光通信设备。

背景技术

目前各种通信业务均向All IP化发展，移动运营商在建设传输网的过程中，PTN传输设备是必不可少的设备，但移动运营商在建设传输网时会遇到一些地方长期无法铺设光缆或短时间内无法铺设光缆如一些历史文物保护区或河流等，上述原因使得在建设PTN网时，无法构建PTN环路，也不能建设新站点开通需要的业务，导致PTN网络因一条光纤的中断，使得大部分站点无法通信的问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无线光通信控制装置及无线光通信设备，可利用一种无线光通信设备，该无线光通信设备在1Km使用距离下冗余度大于20dBm，使得该无线光通信设备满足PTN网络的传输要求，具有很强的社会效益。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无线光通信控制装置，包括：千兆以太网接口PTN GE接口、信号选择器、系统控制模块、信号整形缓冲器以及光驱动模块，其中，

所述PTN GE接口，用于将接收到的光信号转换为电信号；

所述信号选择器，其与所述PTN GE接口相连，用于接收所述PTN GE接口转换得到的电信号，并根据所述系统控制模块提供的控制信号进行信号选择，并将所述电信号发送至所述光驱动模块；

所述系统控制模块，其与所述信号选择器相连接，用于生成控制信号提供给所述信号选择器；

信号整形缓冲器，与所述信号选择器相连接，用于接收所述信号选择器选择的电信号，并将所述选择的电信号发送给所述光驱动模块；

所述光驱动模块，与所述信号整形缓冲器相连，用于将所述信号整形缓冲器发送的电信号转换为光信号发送到空间。

其中，所述光驱动模块为1.25Gbps光驱动模块，包括1到4个。

其中，还包括：

测试TEST生成模块，其与所述信号选择器相连接，用于当系统控制模块选择该信号输入时，生成一个与所述PTN GE接口形成的信号相同的幅度、速率的信号。

其中，还包括：

衰变VOA模块，其与所述系统控制模块相连接，用于根据所述系统控制模块接收的信号强度信息，对接收的信号的强度进行调整，以保障该接收到信号的稳定。

其中，包括：雪崩光电二极管APD模块、接收信号处理模块、时钟数据恢复CDR模块，其中，

所述APD模块，用于将接收到的光信号转换为电信号;

所述接收信号处理模块，其与所述APD模块相连，用于根据所述APD模块转换的电信号，对该转换的电信号进行处理；

所述CDR模块，其与所述接收信号处理模块相连接的，用于对所述接收信号处理模块提供的处理后的电信号进行时钟和数据恢复，并将恢复形成的数据发送给信号选择器。

其中，还包括：

模数转换A/D模块，其与所述系统控制模块相连接，用于接收所述APD模块发送的电信号，并转变为数字信号发送至所述系统控制模块。

其中，还包括：

指示模块，其与所述系统控制模块相连接，用于接收所述系统控制模块根据所述A/D模块送出的数值而形成的信号强度信息。

相应地，本发明实施例还提供了一种无线光通信设备，包括如权利要求1-7任一项所述的无线光通信控制装置，还包括与所述无线光通信控制装置相连接的混合发射装置，其中，

所述混合发射装置包括发射镜头、接收镜头以及发射板；并且，所述混合发射装置中的发射镜头的数量与所述无线光通信控制装置中光驱动模块的数量相同。

其中，所述无线光通信控制装置承载在无线光通信板卡上，其中，

所述无线光通信板卡的构成包括：电源接口板，与所述电源接口板相连的第一电源板，与所述电源接口板相连的第二电源板，系统控制板、接口板和接收板，所述电源接口板、电源板、系统控制板、接口板和接收板是通过背板实现相互间的联系，其中，所述系统控制板、接口板和接收板用于承载并构成所述的无线光通信控制装置。

本发明实施提供一种无线光通信控制装置及无线光通信设备，可利用一种无线光通信设备，该无线光通信设备在1Km使用距离下冗余度大于20dBm，使得该无线光通信设备满足PTN网络的传输要求，同时该设备不需要任何调节就可以用于50至2Km，具有很强的社会效益。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无线光通信控制装置的第一例结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种无线光通信控制装置的第二例结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种无线光通信设备的第一例结构示意图；

图4 是本发明实施例提供的无线光通信设备中的混合发射装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的无线光通信设备中无线光通信板卡结构示意图。

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。

图1是本发明实施例提供的一种无线光通信控制装置的第一例结构示意图，

如图1所示，包括：PTN GE接口10、系统控制模块20、信号选择器30、信号整形缓冲器40以及光驱动模块50，其中，所述PTN GE接口10，用于将接收到的光信号转换为电信号，所述信号选择器30，其与所述PTN GE接口相连，用于接收所述PTN GE接口10转换得到的电信号，并根据所述系统控制模块20提供的控制信号进行信号选择，并将所述电信号发送至所述光驱动模块50，所述系统控制模块20，其与所述信号选择器30相连接，用于生成控制信号提供给所述信号选择器30，所述信号整形缓冲器40，与所述信号选择器30相连接，用于接收所述信号选择器30选择的电信号，并将所述选择的电信号发送给所述光驱驱动模块50，所述光驱动模块50，与所述信号整形缓冲器40相连，用于将所述信号整形缓冲器40发送的电信号转换为光信号发送到空间。

具体的，PTN GE接口10接收来自分组传送网络PTN或者IP网络的光信号，并将所述光信号转变成电信号，并发送至信号选择器30，所述信号选择器30根据系统控制模块20提供的控制信号进行操作，对接收的电信号进行1路选择，并将所述选择的一路电信号发送至于信号整形缓冲器1:4buffer 模块40，所述信号整形缓冲器1:4buffer模块40将接收到的1路电信号转变成4路相同的电信号，并分别发送至光驱动模块50，所述光驱动模块50将接收的电信号转变成850/1550nm的光信号，并通过直接耦合或者光纤耦合将所述850/1550的光信号通过发射系统发送到空间。

需要说明的是，所述光驱动模块50为1.25Gbps光驱动模块，包括1到4个光驱动模块50，本发明优选4个1.25Gbps光驱动模块。

本发明提供的无线光通信设备，通过PTN GE接口10获取分组传输网PTN网络或IP网络的光信号，将该光信号转换为电信号，并发送给信号选择器30，所述信号选择器30根据系统控制模块20的控制信号选择一路电信号送给信号整形缓冲器40，所述信号整形缓冲器40将该路电信号变成四路相同的电信号，并发送给光驱动模块40，由所述光驱动模块40将该四路电信号转换成四路850/1550nm的光信号，并通过发射系统发送到空间，实现四路光信号混合发射，使得在相同的距离下，由于发散的角度不同，能量的损失就不同，发散的角度越小，能量的损失越小，从而提供了冗余度，确保无线光通信设备在较长距离的通信中保持通信的可靠性，使得该无线光通信设备满足了PTN网络的传输要求。

图2是本发明实施例提供的一种无线光通信控制装置的第二例结构示意图，如图2所示，所无线光通信控制装置除包括上述第一实施例中无线光通信控制装置中的PTN GE接口10、信号选择器30、系统控制模块20、信号整形缓冲器40，光驱模块50外，还包括TEST生成模块100、VOA模块60、APD模块70、接收信号处理模块80、CDR模块90、模数转换A/D模块110、指示模块00，其中，所述TEST生成模块100，其与所述信号选择器30相连接，用于当系统控制模块20选择该信号输入时，生成一个与所述PTN GE接口10形成的信号相同的幅度、速率的信号，以便进行现场调试。所述VOA模块60，其与所述系统控制模块20相连接，用于根据所述系统控制模块20接收的信号强度信息，对接收的信号的强度进行调整，以保障该接收到信号的稳定。所述雪崩光电二极管APD模块70，能够使接收到的光信号成倍地增加，并用于将所述接收到的光信号转换为电信号。所述接收信号处理模块80，其与所述APD模块70相连，用于根据所述APD模块70转换的电信号，对该转换的电信号进行处理。所述CDR模块90，其与所述接收信号处理模块80相连接，用于对所述接收信号处理模块80提供的处理后的电信号进行时钟和数据信号恢复，并将恢复形成的数据发送给信号选择器30。所述指示模块00，其与所述系统控制模块20相连接，用于接收所述系统控制模块20根据所述模数转换A/D模块110送出的数值而形成的信号强度信息的。

具体的，本发明提供的无线光通信设备，通过接收光学系统接收到空间850/1550nm的光信号，并将所述850/1550nm的光信号汇聚到光纤上，然后发送至雪崩光电二极管APD(Avalanche Photo Diode)模块70上或者直接将所述850/1550nm的光信号发送至APD模块70，所述APD模块70将接收到的光信号转变成电信号，并所述转变后的电信号发送至接收信号处理模块80和A/D模块110，所述接收信号处理模块80对接收的电信号进行整形和放大处理，并所述处理后的电信号发送至时钟数据恢复CDR模块（Clock and date Recovery）90，所述CDR模块90采用锁相环PLL（Phase Locked Loop）从数据流中恢复时钟，然后采用所述恢复的时钟采样输入的数据，并减少数据流的抖动，将新形成的数据发送至信号选择器30，所述信号选择器30根据系统控制模块20提供的控制信号进行操作，选择1路电信号信号发送至PTN GE接口10，所述PTN GE接口10将所述接收到的1路电信号转变成光信号，所述A/D模块110用于接收所述APD模块70发送的电信号，并对所述接收到的电信号转变为数字信号发送至系统控制模块20。

本发明实施例中的衰变模块VOA (Variable Optical Attenuator)模块60用于保证接收到的信号的稳定性，所述系统控制模块20通过定时读取A/D模块110送出的数值，形成接收信号强度的信息，并根据形成的接收信号的强度信息控制所述VOA模块60调整信号的强度，若所述系统控制模块20接收的信号太强，则控制所述VOA模块60衰减变大，若所述系统控制模块20接收的信号太弱，控制所述VOA模块60衰减变小，使得所述无线光通信设备在不需要任何的调节就可以用于50至2Km的任何距离。

本发明实施例中，当系统控制模块20选择TEST信号输入时，所述TEST生成模块100生成一个与所述PTN GE接口10形成的信号具有相同幅度、速率的信号，以便进行现场调试，判断所述PTN GE接口10是否发出正常的信号或者网管发出关断激光器的发射指令时，所述系统控制模块20输出关断激光器发射的控制信号至所述光驱驱动模块50，进行现场调试。

需要说明的是，系统控制模块20通过RS-232接口与外界的计算机相连接，形成网络管理，所述系统控制模块20根据控制按钮输出2位控制信号给信号选择器30，2位控制信号为“00”时：送给信号整形缓冲器模块40的信号为PTN GE接口10形成的信号，PTN GE接口10接收的信号为CDR模块90送出的信号；2位控制信号为“01”时：送给信号整形缓冲器模块40的信号为Test生成模块100形成的信号，PTN GE接口10接收的信号为CDR模块90送出的信号；2位控制信号为“10”时：送给信号整形缓冲器模块40的信号为Test生成模块100形成的信号，PTN GE接口10接收的信号为PTN GE接口10发送的信号；2位控制信号为“11”时：送给信号整形缓冲器40的信号为CDR模块90送出的信号，PTN GE接口10接收的信号为CDR模块90送出的信号。当系统控制模块20发现PTN GE接口10没有正常信号流或网管发出关断激光器发射指令时，系统控制模块20输出控制信号给光驱动模块50，所述光驱动模块50将关断激光器发射，同时系统控制模块20通过定时读取A/D模块110送出的数值，形成接收信号强度信息，一方面输出给告警、接收信号强度指示模块00进行显示，另一方面控制VOA模块60，当接收信号太强时，指示VOA模块60衰减变大，当接收信号太弱时，指示VOA模块60衰减变小，保证接收信号的稳定性，从而使得设备不需要任何调节就可以用于50-2Km的任何距离。

需要说明的是，本发明实施例中的APD模块70采用了大面积探测面的APD模块70，采用所述大面积探测面的APD模块70是为了提高系统的冗余度，使得所述APD模块70接收的光信号98％以上能够汇聚到探测面上，本发明实施例中的1.25Gbps光驱动模块50中的激光器采用了12mw的垂直腔面发射激光器Vcsel(Vertical Cavity Surface Emitting Laser），但是所述激光器在携带高速信号时，边缘的光不稳定，因此在调试激光器光斑的过程中，需要将所述激光器调整到发射镜头焦点正中心。

需要说明的是，在本发明实施例中可选的还包括如图2所述的升压模块120、电源模块130、2芯接口、控制按钮150、RS232接口150。

图3是本发明实施例提供的一种无线光通信设备的第一例结构示意图，如图3所述，所述无线光通信设备包括：无线光通信控制装置200、混合发射装置300，所述混合发射装置300与所述无线光通信控制装置200相连接，其中，

所述混合发射装置300包括发射镜头、接收镜头以及发射板；并且，所述混合发射装置中的发射镜头的数量与所述无线光通信控制装置200中光驱动模块的数量相同。

具体的，本发明实施例中的无线通信控制装置200中的光驱动模块包括1到4块，本发明实施例优选四块光驱动模块，故所述混合发射装置300中的发射镜头的数量与所述无线光通信控制装置200中光驱动模块的数量相同，也就是说在本发明实施例中混合发射装置200中的发射镜头包括四个。所述混合发射装置300通过实现光信号的混合发射，使得在相同的距离下，由于各路的光信号发射的角度不同，能量的损失就不同，其中发散的角度越小，其能量的损失越小，本发明实施例中优先采用四路光信号的混合发射，所述四路光信号能够实现多种不同的发送角度的发射方案，使得光信号在传输到远距离时，中心的信号比较强，同时边缘也存在信号，保证正常接收信号强，即使偏远时，所述光通信设备也能够接收到相对较弱的信号，从而可以提高所述无线光通信设备的冗余度，确保所述无线光通信设备在较长距离的通信中保持信号的可靠性，使得所述无线光通信设备能够满足PTN网络的传输要求。

本发明提供的无线光通信设备，同时具有接收功能，一台设备中有多路发送，但发送的信号相同，只有一路接收，所述无线光通信设备的接收功能具体表现为APD模块70通过接收光学系统接收到空间850/1550nm的光信号转换成电信号，并将所述电信号发送接收信号处理模块80，所述接收信号处理模块80对该电信号进行整形和放大处理，并将所述整形和放大处理的电信号发送给CDR模块90，所述CDR模块90对所述接收信号处理模块处理后的电信号进行时钟和数据恢复，以便将恢复形成的数据送给信号选择器30，所述信号选择器30根据系统控制模块20提供的信号控制信息，选择一路信号发送给PTN GE接口10，由所述PTN GE接口10将该电信号转换为光信号，本发明所述例的无线光通信设备同时具有接收功能，确保无线光通信设备在较长距离的通信中保持通信的可靠性，使得该无线光通信设备满足了PTN网络的传输要求。

图4 是本发明实施例提供的无线光通信设备中的混合发射装置300结构示意图，如图4所示，所述混合发射装置200包括发射镜头、接收镜头以及发射板；并且，所述混合发射装置200中的发射镜头的数量与所述无线光通信控制装置200中光驱动模块50的数量相同。

具体的，本发明实施例中混合发射装置的光学镜头主要由4个发射镜头和1个接收镜头以及固定件发射板构成，即发射镜头1、发射镜头2、发射镜头3、发射镜头4、接收镜头5、发射板6其中所述发射镜头1和发射镜头3采用小发散角度的光学镜头，所述发射镜头2和发射镜头4采用大发散角度的光学镜头，使得光信号在传输到远距离时，中心的信号比较强，同时边缘也有信号，保证正常接收时信号强，但有偏移时，设备也能接收到相对较弱的信号，提高设备在1Km使用距离下4dB的冗余度，同时采用将发射板6直接与光学镜头连为一体，减少设备内部的固定衰减3dB，从而大大提高设备冗余度，实现混合发射，以确保无线光通信设备在较长距离的通信中保持通信的可靠性。

需要说明的是，本发明实施例中为了实现在1Km距离下冗余度大于20dBm,本发明采用了混合发射的技术，所述混合发射技术是指采用小发射角和大发散角一并存在的方法，所述小发散角的几何衰减较少，增加冗余度，使光信号在传输一定的距离后能量更集中，这样在同样的距离下，由于发散角的不同，能量的损失就不同，发散角越小，能量的损失就越小，从而提升了冗余度，而且所述采用的大发散角能抗偏移和摇摆，所以本发明采用的混合发射技术既能够提高传输的距离和冗余度，又能够抗摇摆和偏移，另外采用了大面积的接收镜头，这样能够接收更大范围的空间光信号，使得接收的光信号更强。

图5是本发明实施例提供的无线光通信设备中的无线光通信板卡结构示意图，如图5所示，所述无线光通信板卡的构成包括：电源接口板204，与所述电源接口板相连的第一电源板203，与所述电源接口板204相连的第二电源板205，系统控制板202、接口板201和接收板206，所述电源接口板204、第一电源板203、第二电源板205、系统控制板202、接口板201和接收板206是通过背板207实现相互间的联系，其中，所述系统控制板202、接口板201和接收板206用于承载并构成所述的无线光通信控制装置200。

具体的，本发明实施例中无线通信控制装置的电路模块根据需要，被分配为以下几种模块，如图5所示，从右到左为电源接口板204，第一电源板203，第二电源板205，系统控制板202，接口板201和接收板206，后面为背板207，所述电源接口板用于将系统所需要的电源引入设备，该电源接口板204上有2路电源连接头，用于实现输入电源1+1保护。本发明实施例中的电源板采用了两块即第一电源板203和第二电源板205，所述第一电源板203和所述第二电源板205，用于将所述电源接口板204输入的电源转化成5V和3V电源，采用两块电源板的设置，用于实现电源板的1+1保护。所述系统控制板202用于实现接收功率显示，系统控制和告警收集，处理等。所述接口板201用于连接PTN GE信号，并将信号转变电信号，实现Test信号生成，信号选择和信号整形缓冲器1:4Buffer功能，所述接收板206将空间接收的光信号变成电信号，放大和整形，同时将信号送给系统控制板202，所述背板207实现所述电源接口板204、第一电源板203、第二电源板205、系统控制板202、接口板201和接收板206之间的连接，并将所述接口板201经信号整形缓冲器1:4Buffer形成的4路电信号连接到4组射频同轴连接器SMA连接头上，通过SMA连接线将所述四路电信号发送至所述发送板，并由所述发送板将电信号变成光信号。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种无线光通信控制装置，其特征在于，包括：千兆以太网接口PTN GE接口、信号选择器、系统控制模块、信号整形缓冲器以及光驱动模块，其中，

所述PTN GE接口，用于将接收到的光信号转换为电信号；

所述信号选择器，其与所述PTN GE接口相连，用于接收所述PTN GE接口转换得到的电信号，并根据所述系统控制模块提供的控制信号进行信号选择，并将所述电信号发送至所述光驱动模块；所述系统控制模块，其与所述信号选择器相连接，用于生成控制信号提供给所述信号选择器；

所述信号整形缓冲器，与所述信号选择器相连接，用于接收所述信号选择器选择的电信号，并将所述选择的电信号整形后发送给所述光驱动模块；

所述光驱动模块，与所述信号整形缓冲器相连，用于将所述信号整形缓冲器发送的电信号转换为光信号发送到空间。

2.如权利要求1所述的无线光通信控制装置，其特征在于，所述光驱动模块为1.25Gbps光驱动模块，所述光驱动模块包括1个1.25Gbps光驱动模块，或者2个1.25Gbps光驱动模块，或者3个1.25Gbps光驱动模块，或者4个1.25Gbps光驱动模块。

3.如权利要求1所述的无线光通信控制装置，其特征在于，还包括：

测试TEST生成模块，其与所述信号选择器相连接，用于当系统控制模块选择该信号输入时，生成一个与所述PTN GE接口形成的信号相同的幅度、速率的信号。

4.如权利要求1所述的无线光通信控制装置，其特征在于，还包括：

衰变VOA模块，其与所述系统控制模块相连接，用于根据所述系统控制模块接收的信号强度信息，对接收的信号的强度进行调整，以保障该接收到信号的稳定。

5.如权利要求1所述的无线光通信控制装置，其特征在于，包括：雪崩光电二极管APD模块、接收信号处理模块、时钟数据恢复CDR模块，其中，

所述APD模块，用于将接收到的光信号转换为电信号；

所述接收信号处理模块，其与所述APD模块相连，用于根据所述APD模块转换的电信号，对该转换的电信号进行处理；

所述CDR模块，其与所述接收信号处理模块相连接，用于对所述接收信号处理模块提供的处理后的电信号进行时钟和数据的恢复，并将恢复形成的数据发送给信号选择器。

6.如权利要求5所述的无线光通信控制装置，其特征在于，还包括：

模数转换A/D模块，其与所述系统控制模块相连接，用于接收所述APD模块发送的电信号，并转变为数字信号发送至所述系统控制模块。

7.如权利要求5所述的无线光通信控制装置，其特征在于，还包括：

指示模块，其与所述系统控制模块相连接，用于接收所述系统控制模块根据所述A/D模块送出的数值而形成的信号强度信息。

8.一种无线光通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的无线光通信控制装置，还包括与所述无线光通信控制装置相连接的混合发射装置，其中，

所述混合发射装置包括发射镜头、接收镜头以及发射板；并且，所述混合发射装置中的发射镜头的数量与所述无线光通信控制装置中光驱动模块的数量相同。

9.如权利要求8所述的无线光通信设备，其特征在于，包括无线通信板卡，所述无线光通信控制装置承载在无线光通信控制板卡上，其中，

所述无线光通信板卡的构成包括：电源接口板，与所述电源接口板相连的第一电源板，与所述电源接口板相连的第二电源板，系统控制板、接口板和接收板，所述电源接口板、电源板、系统控制板、接口板和接收板是通过背板实现相互间的联系，其中，所述系统控制板、接口板和接收板用于承载并构成所述的无线光通信控制装置。