CN102725973B - 光功率控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种光功率控制方法，包括：监控光源的输出光功率，并判断是否接收到预设测试控制信号；在未接收到所述预设测试控制信号时，将数据信号调制至所述光源的输出光，并根据所述光源的输出光功率监控结果调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；在接收到预设测试控制信号时，启动测试并将测试信号叠加至数据信号并调制到所述光源的输出光，且在测试期间忽略所述光源的输出光功率监控结果，将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。本申请还进一步提供一种光功率控制装置。

Description

光功率控制方法和装置
技术领域
本申请主要涉及光通信技术，特别地，涉及一种无源光网络的光功率控制方法和装置。
背景技术
随着“光进铜退”逐渐成为网络技术的主流接入方式，光接入技术的应用得到蓬勃发展。无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是一种基于点到多点(Point to Multi Point，P2MP)的光接入技术，通常来说，无源光网络系统主要包括位于中心局的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、多个位于用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)以及用于分发或复用光线路终端和光网络单元之间数据信号的光分配网络。
为了保证网络链路的功率预算，光线路终端的数据发送部分通常采用自动光功率控制(Auto Power Control，APC)环路实现发送光功率稳定，具体地，光线路终端在发送下行数据时，所述APC环路实时监控光源的输出光功率，并根据功率监控结果调整光源的偏置电流，从而实现自动光功率控制。
另一方面，在无源光网络中，光时域反射仪(Optical Time DomainReflectometer，OTDR)被广泛应用在光纤网络测试和故障定位等方面。
在OTDR测试期间，为避免影响正常业务，通常需要无源光网络维持工作状态，因此，OTDR测试信号被叠加到正常通信数据进行发送。但是，所述OTDR测试信号被叠加到通信数据之后将导致所述光线路终端的输出光功率出现波动，在这种情况下，所述APC环路将根据输出光功率监控结果自动降低光源的偏置电流。由于所述OTDR测试信号的光信号强度通常比较弱，比如为通信数据的5％～30％，所述输出光功率的自动调节可能会使得OTDR测试信号的强度被明显减弱甚至导致所述OTDR测试信号被淹没，从而导致所述OTDR无法正常地进行测试和故障定位。
发明内容
为解决上述自动功率控制导致测试信号被减弱甚至淹没的问题，本申请提供一种光功率控制方法和装置，其中所述光功率控制装置可以具体为光源驱动器、光收发模块或者光线路终端。
一种光功率控制方法，其包括：监控光源的输出光功率，并判断是否接收到预设测试控制信号；在未接收到所述预设测试控制信号时，将数据信号调制至所述光源的输出光，并根据所述光源的输出光功率监控结果调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；在接收到预设测试控制信号时，启动测试并将测试信号叠加至数据信号并调制到所述光源的输出光，且在测试期间忽略所述光源的输出光功率监控结果，将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
一种光源驱动器，其包括：控制器、偏置电流调整单元和光功率监测单元，所述偏置断流调整单元和所述光功率监测单元均连接至所述控制器；所述光功率监测单元用于监控光源的输出光功率并将输出光功率监控结果提供给所述控制器；所述控制器用于检测是否接收预设测试控制信号，在未接收到所述预设测试控制信号时，根据所述输出光功率监控结果，控制所述偏置电流调整单元调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；而在接收到所述预设测试控制信号时忽略所述输出光功率监控结果，控制所述偏置电流调整单元将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
一种光收发模块，其包括：光源、光源驱动器和测试控制器，所述测试控制器连接至所述光源驱动器，用于在测试期间向所述光源驱动器提供测试信号；所述光源驱动器用于获取所述光源的输出光功率监控结果，在未接收到预设测试控制信号时将数据信号调制至所述光源的输出光，并根据所述输出光功率监控结果调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；而在接收到预设测试控制信号时启动测试并将测试信号叠加至数据信号并调制到所述光源的输出光，且在测试期间忽略所述光源的输出光功率监控结果，将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
一种光线路终端，其包括业务处理模块和光收发模块，所述光收发模块为如上所述的光收发模块，所述业务处理模块用于向所述光收发模块提供所述预设测试控制信号，并在测试完成之后收集测试数据并相对应地进行故障检测。
在本申请提供的技术方案中，在测试期间虽然测试信号被叠加至下行数据而可能导致光源的输出光功率发生波动，不过由于在测试期间自动光功率控制环路在预设测试控制信号的控制下被断开，所述输出光功率监控结果被忽略从而使得所述光源的偏置电流被维持在预设目标值，因此，相较于现有技术，本申请提供的技术方案可以有效避免测试信号由于自动光功率调整而导致信号强度减弱甚至被淹没的问题，从而保证OTDR测试和故障定位的正常进行。
附图说明
图1为无源光网络的结构示意图。
图2为本申请一种实施例提供的光线路终端的结构示意图，所述光线路终端包括光收发模块。
图3为图2所示光收发模块中光源驱动器的内部结构示意图。
图4为图3所示的光源驱动器的工作流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本申请提供的技术方案进行详细描述。
为解决现有技术由于采用APC环路进行输出光功率自动控制而导致OTDR测试信号被减弱甚至淹没的问题，本申请提出在光线路终端的光收发模块中采用APC环路开环/闭环无缝切换控制光源(比如激光器)的偏置电流，使得在OTDR测试期间所述光收发模块的光源偏置电流保持不变，从而保证OTDR测试信号在OTDR测试期间的信号强度，有效解决所述OTDR测试信号由于自动功率控制而可能出现的被明显减弱甚至淹没的问题。
为更好理解本发明，以下首先介绍本申请提供的光功率控制方法可以适用的无源光网络(PON)系统的结构。请参阅图1，所述无源光网络系统100可以包括至少一个光线路终端110、多个光网络单元120和一个光分配网络130。所述光线路终端110通过所述光分配网络130以点到多点的形式连接到所述多个光网络单元120。其中，从所述光线路终端110到所述光网络单元120的方向定义为下行方向，而从所述光网络单元120到所述光线路终端110的方向为上行方向。
所述无源光网络系统100可以是不需要任何有源器件来实现所述光线路终端110与所述光网络单元120之间的数据分发的通信网络，比如，在具体实施例中，所述光线路终端110与所述光网络单元120之间的数据分发可以通过所述光分配网络130中的无源光器件(比如分光器)来实现。并且，所述无源光网络系统100可以为ITU-T G.983标准定义的异步传输模式无源光网络(ATM PON)系统或宽带无源光网络(BPON)系统、ITU-T G.984标准定义的吉比特无源光网络(GPON)系统、IEEE 802.3ah标准定义的以太网无源光网络(EPON)、或者下一代无源光网络(NGA PON，比如XGPON或10G EPON等)。上述标准定义的各种无源光网络系统的全部内容通过引用结合在本申请文件中。
所述光线路终端110通常位于中心位置(例如中心局Central Office，CO)，其可以统一管理所述多个光网络单元120，并在所述光网络单元120与上层网络(图未示)之间传输数据。具体来说，该光线路终端110可以充当所述光网络单元120与所述上层网络之间的媒介，将从所述上层网络接收到的数据转发到所述光网络单元120，以及将从所述光网络单元120接收到的数据转发到所述上层网络。所述光线路终端110的具体结构配置可能会因所述无源光网络100的具体类型而异，比如，在一种实施例中，所述光线路终端110可以包括光收发模块，其用于向所述光网络单元120发送下行光信号，并接收来自所述光网络单元120的上行光信号，其中所述下行光信号和上行光信号可通过所述光分配网络进行传输。并且，在具体实施例中，所述光收发模块可以独立配置成一个可插拔的光模块。
所述光网络单元120可以分布式地设置在用户侧位置(比如用户驻地)。所述光网络单元120可以为用于与所述光线路终端110和用户进行通信的网络设备，具体而言，所述光网络单元120可以充当所述光线路终端110与所述用户之间的媒介，例如，所述光网络单元120可以将从所述光线路终端110接收到的数据转发到所述用户，以及将从所述用户接收到的数据转发到所述光线路终端110。应当理解，所述光网络单元120的结构与光网络终端(Optical Network Terminal，ONT)相近，因此在本申请文件提供的方案中，光网络单元和光网络终端之间可以互换。
所述光分配网络130可以是一个数据分发系统，其可以包括光纤、光耦合器、光分路器和/或其他设备。在一个实施例中，所述光纤、光耦合器、光分路器和/或其他设备可以是无源光器件，具体来说，所述光纤、光耦合器、光分路器和/或其他设备可以是在所述光线路终端110和所述光网络单元120之间分发数据信号是不需要电源支持的器件。另外，在其他实施例中，该光分配网络130还可以包括一个或多个处理设备，例如，光放大器或者中继设备(Relay device)。另外，所述光分配网络130具体可以从所述光线路终端110延伸到所述多个光网络单元120，但也可以配置成其他任何点到多点的结构。
请一并参阅图2，在一种实施例中，所述光线路终端110可以包括业务处理模块111、光收发模块112和光耦合器113。其中，所述光收发模块112可以包括发送子模块121和测试子模块122，所述发送子模块121和所述测试子模块122通过所述光耦合器113耦合至所述光分配网络130的主干光纤。所述光耦合器113一方面可将所述发送子模块121发出的光信号输出至所述主干光纤，在具体实施例中，所述发送子模块121发出的光信号通常可以包括所述光线路终端110发送给所述光网络单元120的下行数据，并且，在所述光线路终端进行测试期间，所述发送子模块121发出的光信号还可以同时包括用于进行光线路检测的测试信号，其中所述测试信号可以被叠加至所述下行数据。另一方面，在测试期间，所述光耦合器113还可以将所述OTDR测试信号在所述无源光网络100的光纤链路发生反射而返回的反射信号提供给所述测试子模块122。
当然，应当理解，所述光收发模块112还可以包括接收子模块(图未示)，所述光耦合器113还可以将所述多个光网络单元120发送的上行光信号提供给所述接收子模块，且所述接收子模块可对所述上行光信号进行光电转换并输出给所述业务处理模块111进行信号处理。
在一种实施例中，如图2所示，所述发送子模块121可以包括光源123、光源驱动器124和光电探测器125，其中所述光源123可以为激光器(Laser Diode，LD)，所述光源驱动器124可以为激光驱动器(Laser Diode Driver，LDD)，所述光电探测器125可以为监控光电探测器(Monitor Photodiode Detector，mPD)。所述光源驱动器124连接在所述业务处理模块111和所述光源123之间，其可将所述业务处理模块111提供的下行数据调制到所述光源123的输出光，并且，在测试期间，所述光源驱动器124还可以将所述测试子模块124提供的OTDR测试信号叠加至所述下行数据并将叠加信号调制到所述光源123的输出光。所述光源123连接在所述激光驱动器124和所述光耦合器113之间，其可以通过所述光耦合器113将承载有所述下行数据或者所述叠加信号的输出光输出至所述光分配网络130。
另外，所述光电探测器125可以连接在所述光源123和所述光源驱动器124之间，其可以用于检测所述光源123的输出光，并通过光电转换将所述输出光转换成对应的光电流并提供给所述光源驱动器124，以供所述光源驱动器124获取到所述光源123的输出光功率的监控结果。在正常通信时段，所述光源123的输出光未承载所述测试子模块122提供的OTDR测试信号，所述光源驱动器124可以根据所述输出光功率监控结果调整所述光源123的偏置电流，从而实现所述光源123的自动光功率控制；而在测试期间，所述光源123的输出光承载所述下行数据和所述OTDR测试信号的叠加信号，所述光源驱动器124可以忽略所述输出光功率监控结果，并控制所述光源123的偏置电流保持不变。
在具体实施例中，当所述测试子模块122启动OTDR测试时，所述光源驱动器124可以从上层主控芯片接收到预设测试控制信号，所述预设控制信号可以是一个有效的OTDR测试控制信号(即OTDR_TEST控制信号)，而当所述OTDR测试未启动或者测试结束时所述光源驱动器124无法接收到所述预设测试控制信号，即相当于此时所述光源驱动器接收到一个无效的OTDR_TEST控制信号。因此，所述光源驱动器124可以通过检测所述OTDR_TEST控制信号是否有效来判断当前是否处于测试期间，进而判断是否需要忽略所述输出光功率监控结果。
所述测试子模块122可以包括OTDR测试控制器126和OTDR探测器127。其中，所述OTDR测试控制器126通过通信接口连接至所述业务处理模块111，并且进一步连接至所述光源驱动器124。所述OTDR探测器127连接在所述OTDR测试控制器126和所述光耦合器113之间。当测试启动时，所述OTDR测试控制器126可以通过所述通信接口接收到来自所述业务处理模块111的OTDR测试命令，并相对应地启动OTDR测试且向所述光源驱动器124提供OTDR测试信号。并且，如上所述，在测试期间，所述OTDR测试信号可以被调制到所述光源123的输出光并通过所述光耦合器113输出至所述光分配网络130，所述OTDR测试信号在光纤链路的各个测试点将发生反射且对应生成的反射信号可返回至所述光耦合器113。所述OTDR探测器127可以从所述光耦合器113收集到所述反射信号，并作为测试数据提供给所述OTDR测试控制器126。在测试完成之后，所述OTDR测试控制器126停止向所述光源驱动器124提供所述OTDR测试信号，所述业务处理模块111可以通过所述通信接口从所述OTDR测试控制器126提取所述测试数据并进行预设OTDR算法计算，进一步地，所述业务处理模块111或者所述光线路终端110的其他功能模块(比如上层软件模块)可以根据计算结果将对应的OTDR测试曲线呈现出来，以供进行故障检测和定位。
请一并参阅图3，其为本申请实施例提供的光源驱动器124的电路结构示意图，为更好地理解本实施例，图3还示意性表示出所述光源驱动器124与所述光源123和所述光电探测器125的连接关系。
所述光源驱动器124可以包括控制器131、光功率监测单元132、偏置电流调整单元133、调制电流调整单元134和调制电路135。其中，所述控制器131包括测试控制端136、光功率监测端137、偏置电流控制端138和调制电流控制端139。所述测试控制端136可以用于从上层主控芯片接收所述OTDR_TEST控制信号，当所述无源光网络100处于正常通信状态时，所述测试控制端136接收到的OTDR_TEST控制信号为有效信号，而当处于测试状态时，所述测试控制端136接收到的OTDR_TEST控制信号为无效信号。所述光功率监测端137、所述偏置电流控制端138和所述调制电流控制端139分别连接至所述光功率监测单元132、所述偏置电流调整单元133和所述调制电流调整单元134。
所述调制电路135可以连接在所述调制电流调整单元134和所述光源123之间，其可以通过差分开关对将所述下行数据或者所述测试信号与下行数据的叠加信号调制到所述光源123的输出光。所述调制电流调整单元134可以根据其从所述控制器131的调制电流控制端139接收到的调制电流控制信号调整所述光源123的调制电流。
所述光功率监测单元132可进一步连接至所述光电探测器125，其可以根据所述光电探测器125提供的与所述光源123的输出光相对应的光电流，获取到所述光源123的输出光功率，并通过所述光功率监测端137将输出光功率监控结果提供给所述控制器131。
所述偏置电流调整单元133进一步连接至所述光源123，当所述无源光网络100处于正常通信状态时，所述控制器131接收到的OTDR_TEST控制信号无效，此时所述光功率监测单元132、所述控制器131和所述偏置电流调整单元134构成一个可用于实现所述光源123的输出光功率自动控制的APC环路。所述控制器131可以根据其从所述光功率监测单元132获取到的输出光功率监控结果，通过所述偏置电流控制端138向所述偏置电流调整单元133输出偏置电流控制信号，控制所述偏置电流调整单元133调整所述光源123的偏置电流，以实现自动光功率控制。具体地，当所述输出光功率监控结果表明所述输出光功率小于预设范围时，所述控制器131可控制所述偏置电流调整单元133可以增大所述光源123的偏置电流；当所述输出光功率监控结果表明所述输出光功率大于预设范围时，所述控制器131可控制所述偏置电流调整单元133可以减小所述光源123的偏置电流；而当所述输出光功率监控结果表明所述输出光功率落入所述预设范围时，所述控制器131可控制所述偏置电流调整单元133不调整所述光源123的偏置电流，使所述光源123保持当前输出光功率。通过上述方案自动光功率控制，所述光源123的输出光功率可以稳定在目标范围从而保证网络链路的功率预算。
而当所述无源光网络启动OTDR测试时，所述控制器131接收到有效的OTDR_TEST控制信号，此时所述控制器131在所述OTDR_TEST控制信号的控制下忽略所述输出光功率监控结果，即断开所述APC环路，并控制所述偏置电流调整单元133为所述光源123提供固定的偏置电流，将所述光源123的偏置电流保持在OTDR测试启动时(即所述APC环路断开时)的电流值，直至所述OTDR测试结束。也就是说，在OTDR测试期间，虽然所述OTDR测试信号被叠加至下行数据而导致所述光源123的输出光功率发生波动，不过此时所述光源驱动器124在所述OTDR_TEST控制信号的控制下停止所述APC环路对所述输出光功率的自动调整，从而有效避免OTDR测试信号的信号被明显减弱甚至被淹没的问题，保证OTDR测试和故障定位的正常进行。
在所述OTDR测试完成并进入正常通信状态之后，所述控制器131可以重新控制所述APC环路闭合，因此所述光源驱动器124可以恢复如上所述的光源123的输出光功率自动控制。
可见，在本申请实施例提供的方案中，在OTDR测试期间对所述光源123的偏置电流进行APC环路开环控制，而在测试完成之后进行APC闭环，并且在APC环路的闭环/开环切换时所述光源123的偏置电流稳定在预设目标值，从而可以有效避免在测试期间由于APC环路的自动光功率控制导致OTDR测试信号强度减弱而被淹没，从而保证OTDR测试和故障定位的正常进行。
下面结合图4所示的流程图，对上述光源驱动器124的工作过程简单总结如下：
在系统上电(步骤S0)之后，所述控制器131首先检测OTDR_TEST控制信号是否有效(步骤S1)。若所述OTDR_TEST控制信号有效，所述控制器131断开所述APC环路，并控制所述偏置电流调整单元133对所述光源123提供固定的偏置电流(步骤S2)。若所述OTDR_TEST控制信号无效，所述控制器131维持所述APC环路的闭合状态，并根据所述光功率监测单元132提供的输出光功率监控结果判断所述光源123的输出光功率是否达到预设范围(步骤S3)。如果所述输出光功率位于所述预设范围，则所述控制器131控制所述偏置电流调整单元133保持当前所述光源123的偏置电流(步骤S4)；如果所述输出光功率未位于所述预设范围，所述控制器131进一步继续判断所述输出光功率是否超出所述预设范围(步骤S5)。若超出所述预设范围，所述控制器131控制所述偏置电流调整单元133减小所述光源123的偏置电流(步骤S6)，如果小于所述预设范围，则所述控制器131控制所述偏置电流调整单元133提高所述光源123的偏置电流(步骤S7)。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，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 (14)

1.一种光功率控制方法，其特征在于，包括：
监控光源的输出光功率，并判断是否接收到预设测试控制信号；
在未接收到所述预设测试控制信号时，将数据信号调制至所述光源的输出光，并根据所述光源的输出光功率监控结果调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；
在接收到预设测试控制信号时，启动测试并将测试信号叠加至数据信号并调制到所述光源的输出光，且在测试期间忽略所述光源的输出光功率监控结果，将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
2.如权利要求1所述的光功率控制方法，其特征在于，所述预设测试控制信号为有效的光时域反射计OTDR测试控制信号。
3.如权利要求2所述的光功率控制方法，其特征在于，在OTDR测试启动时，自动光功率控制环路在所述预设测试控制信号的控制下被断开以暂停所述自动光功率控制，且在所述OTDR测试期间，所述光源的偏置电流维持在所述OTDR测试启动时的电流值。
4.如权利要求3所述的光功率控制方法，其特征在于，还包括：在所述OTDR测试完成之后，重新闭合所述自动光功率控制环路，并恢复所述自动光功率控制。
5.一种光源驱动器，其特征在于，包括：控制器、偏置电流调整单元和光功率监测单元，所述偏置电流调整单元和所述光功率监测单元均连接至所述控制器；
所述光功率监测单元用于监控光源的输出光功率并将输出光功率监控结果提供给所述控制器；
所述控制器用于检测是否接收预设测试控制信号，在未接收到所述预设测试控制信号时，根据所述输出光功率监控结果，控制所述偏置电流调整单元调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；而在接收到所述预设测试控制信号时忽略所述输出光功率监控结果，控制所述偏置电流调整单元将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
6.如权利要求5所述的光源驱动器，其特征在于，所述预设测试控制信号为有效的光时域反射计OTDR测试控制信号。
7.如权利要求6所述的光源驱动器，其特征在于，在未启动OTDR测试时，所述光功率监测单元、所述控制器和所述偏置电流调整单元形成自动光功率控制环路；并且，所述控制器还用于在所述OTDR测试启动时在所述预设测试控制信号的控制下断开所述自动光功率控制环路，并控制所述偏置电流调整单元在所述OTDR测试期间将所述光源的偏置电流维持在所述OTDR测试启动时的电流值。
8.如权利要求7所述的光源驱动器，其特征在于，所述控制器还用于在所述OTDR测试完成之后重新闭合所述自动光功率控制环路，并恢复所述自动光功率控制。
9.如权利要求7所示的光源驱动器，其特征在于，还包括调制电路，其用于在未启动OTDR测试时将数据信号调制到所述光源的输出光，而在所述OTDR测试期间将测试信号叠加至所述数据信号并调制到所述光源的输出光。
10.一种光收发模块，其特征在于，包括光源、光源驱动器和测试控制器；
所述测试控制器连接至所述光源驱动器，用于在测试期间向所述光源驱动器提供测试信号；
所述光源驱动器用于获取所述光源的输出光功率监控结果，在未接收到预设测试控制信号时将数据信号调制至所述光源的输出光，并根据所述输出光功率监控结果调整所述光源的偏置电流以实现自动光功率控制；而在接收到预设测试控制信号时启动测试并将测试信号叠加至数据信号并调制到所述光源的输出光，且在测试期间忽略所述光源的输出光功率监控结果，将所述光源的偏置电流维持在预设目标值。
11.如权利要求10所述的光收发模块，其特征在于，所述预设测试控制信号为有效的光时域反射计OTDR测试控制信号。
12.如权利要求11所述的光收发模块，其特征在于，所述光源驱动器还用于在未启动OTDR测试时在其内部形成自动光功率控制环路，并在所述OTDR测试启动时在所述预设测试控制信号的控制下断开所述自动光功率控制环路，并且在所述OTDR测试期间将所述光源的偏置电流维持在所述OTDR测试启动时的电流值。
13.如权利要求11所述的光收发模块，其特征在于，还包括OTDR探测器，所述OTDR探测器用于在所述OTDR测试期间收集所述测试信号在光纤网络发生反射而返回的反射信号，并将所述反射信号作为OTDR测试数据提供给所述测试控制器。
14.一种光线路终端，其特征在于，包括业务处理模块和光收发模块，其特征在于，所述光收发模块为如权利要求10-13中任一项所述的光收发模块，所述业务处理模块用于向所述光收发模块提供所述预设测试控制信号，并在测试完成之后收集测试数据并相对应地进行故障检测。
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