CN104244116A - 一种共享光模块的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共享光模块的方法、装置和系统，在OLT与ONU之间设置有光模块共享装置；在下行，所述光模块共享装置将下行通用可编程串行接口信号Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；在上行，多个ONU发送的上行Serdes信号被光模块共享装置分时向上行发送。本发明提供了多个ONU共享光模块的技术，能够实现多个ONU共用一个光模块，提高了光模块的利用率，减少光模块的使用数量，同时去掉了二级分光器，减少了光路损耗，有效延长了PON的接入距离，降低了PON的成本。

Description

一种共享光模块的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种共享光模块的方法、装置和系统。

背景技术

随着多媒体业务的不断丰富，对接入网带宽的需求越来越大，在这种情况下，无源光网络(Passive Optics Network，PON)的应用越来越广，它可以提供长距离、大带宽的接入，这是传统的非对称数字用户线(ADSL)做不到的。

PON是指由作为局端设备的光线路终端(Optics Line Terminate，OLT)和作为终端设备的光网络单元(Optics Network Unit，ONU)以及光分配网络(Optics Distribution Network，ODN)组成的无源电子设备系统。

PON中，对于OLT的一个PON口下的多个ONU，下行时OLT进行连续的广播发送，ONU只提取发送给自身的帧，将其他ONU的帧丢弃；上行分时突发发送，各个ONU只在被分配的时隙发送数据。在实际应用中，OLT采用1级分光，到用户处采用二级分光，每个ONU对应使用一个光模块，光模块通过光纤和分光器连接，如图1所示。

在整个PON中，分光器和光模块的使用量巨大，价格昂贵；同时由于二级分光的损耗，造成ONU的接入距离缩短，远端的接入必须要重新布点，增加了大量设备和线缆。这些因素都造成了PON的成本居高不下。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种共享光模块的方法、装置和系统，以实现多个ONU共用一个光模块。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种共享光模块的方法，在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置光模块共享装置；该方法包括：

在下行，所述光模块共享装置将下行通用可编程串行接口信号Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；和/或，

在上行，多个ONU发送的上行Serdes信号被光模块共享装置分时向上行发送。

所述OLT与所述光模块共享装置之间连接有用于共享的第一光模块；

所述下行，包括：所述OLT发送的下行光信号在被所述第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号后，由所述光模块共享装置将单路下行Serdes信号转化为相同的多路下行Serdes信号，并分别发送给相应的多路ONU；和/或，

所述上行，包括：所述光模块共享装置将多个ONU的多路上行Serdes信号分时传递给所述第一光模块的上行Serdes信号通路

所述光模块共享装置包括IIC总线；所述方法还包括：所述光模块共享装置控制多个ONU通过所述IIC总线分时访问所述第一光模块的寄存器。

访问所述第一光模块的寄存器时，所述光模块共享装置根据所述ONU输出的指示信号对所述ONU和第一光模块的IIC总线分时选通；所述ONU通过IIC总线读取所述第一光模块的寄存器。

所述光模块共享装置包括译码器；

当所述ONU使用IIC总线访问所述第一光模块的寄存器时，ONU通过自身的CPU输出的I/O管脚控制所述光模块共享装置的译码器的译码信号，所述译码器将该ONU的IIC信号与所述第一光模块的IIC信号连通，该ONU读取第一光模块的相关信息；此时，其他ONU的IIC总线处于截止状态。

该方法还包括：

所述ONU输出译码信号，由所述光模块共享装置完成译码后，多个ONU获取所述第一光模块的各个电平式晶体管-晶体管逻辑电路LVTTL电平信号。

所述光模块共享装置分时向上行发送所述上行Serdes信号，通过多路Serdes电子开关实现；或，采用带有多路Serdes接口的现场可编程门阵列FPGA实现。

所述光模块共享装置分时向上行发送所述ONU的上行Serdes信号时，所述第一光模块的发送使能信号同步打开。

所述发送使能信号由多个ONU的突发发送信号相或并延迟后生成。

本发明还提供了一种共享光模块的装置，该装置位于OLT与ONU之间；所述装置包括下行Serdes驱动模块、上行Serdes转换模块；其中，

所述下行Serdes驱动模块，用于将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

所述上行Serdes转换模块，用于将多个ONU发送的上行Serdes信号分时向上行发送。

所述OLT与所述装置之间连接有用于共享的第一光模块；

所述下行Serdes驱动模块，用于在所述OLT发送的下行光信号在被所述第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号后，将单路下行Serdes信号转化为相同的多路下行Serdes信号，并分别发送给相应的多路ONU；

所述上行Serdes转换模块，用于将多个ONU的多路上行Serdes信号分时传递给所述第一光模块的上行Serdes信号通路。

所述装置还包括IIC总线转换模块，用于控制多个ONU通过IIC总线分时访问所述第一光模块的寄存器。

访问所述第一光模块的寄存器时，所述IIC总线转换模块，用于根据所述ONU输出的指示信号对所述ONU和第一光模块的IIC总线分时选通。

所述装置包括译码器；

当所述ONU使用IIC总线访问所述第一光模块的寄存器时，所述译码器，用于根据ONU输出的I/O管脚，将该ONU的IIC信号与所述第一光模块的IIC信号连通；此时，其他ONU的IIC总线处于截止状态。

所述装置还包括光模块状态获取模块，用于实现多个ONU获取所述第一光模块的各个LVTTL电平信号。

所述装置包括多路Serdes电子开关，用于分时向上行发送所述上行Serdes信号；或，

所述装置包括带有多路Serdes接口的FPGA，用于分时向上行发送所述上行Serdes信号。

本发明又提供了一种共享光模块的系统，包括位于OLT与ONU之间的光模块共享装置、用于共享的第一光模块；其中，

所述光模块共享装置，用于：

在下行，将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

在上行，将多个ONU发送的上行Serdes信号分时向上行发送；

所述第一光模块，用于实现包括光电转换在内的光通信。

所述第一光模块，用于在所述光模块共享装置分时向上行发送所述ONU的上行Serdes信号时，同步打开发送使能信号。

打开所述发送使能信号时，所述第一光模块与触发装置相连，该触发装置包括或门、延时器。

本发明提供了多个ONU共享光模块的技术，能够实现多个ONU共用一个光模块，提高了光模块的利用率，减少光模块的使用数量，同时去掉了二级分光器，减少了光路损耗，有效延长了PON的接入距离，降低了PON的成本。

附图说明

图1为现有技术的PON结构图；

图2为本发明实施例的PON结构图；

图3为本发明实施例共享光模块的流程简图；

图4为本发明实施例的光模块共享装置结构图；

图5为本发明实施例的下行通用可编程串行接口信号(Serializer/deserializer，Serdes)驱动模块的原理示意图；

图6为本发明实施例的上行Serdes转换模块结构图；

图7为本发明实施例的Serdes信号选择器的原理示意图；

图8为本发明实施例的发送使能信号的生成原理示意图；

图9为本发明实施例的光模块状态获取模块的原理示意图。

具体实施方式

在进行光通信时，可以由多个ONU共享PON中的一个光模块，可以将该光模块称为第一光模块。这样，在不改变PON的网络架构的基础上，使得OLT的一个PON口下的多个ONU只使用一个光模块，提高了光模块的利用率，减少了整个PON中光模块的使用数量，降低了设备成本；并且，去掉了二级分光器，减少了建网成本，降低了光路损耗，有效延长了PON的接入距离。

光模块的数据和控制接口如表1所示：

表1

通常，ONU与光模块之间需要实现的功能包括：光模块与ONU之间的光电信号转换与传输；ONU通过IIC总线读取光模块的寄存器信息，了解光模块的型号、偏置电流等信息；ONU读取光模块的LVTTL信号，获取光模块的工作状态。多个ONU共享一个光模块时，也必须保证每个ONU能实现上述功能。

基于图2，在进行光通信时，可以执行如图3所示的操作，包括：

在OLT与ONU之间设置光模块共享装置；

在下行，光模块共享装置将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

另外，在上行，多个ONU发送的上行Serdes信号被光模块共享装置分时向上行发送。

具体而言，当OLT需要与ONU之间进行通信时，首先由第一光模块完成上下行信号的光电转换，然后光模块共享装置将下行的Serdes电信号转换为多路Serdes信号(如：多路相同的Serdes信号)传递给多个ONU，ONU进行处理，同时，多个ONU发送的上行Serdes电信号也经过光模块共享装置分时发送给第一光模块。

在实际应用中，当ONU读取第一光模块的寄存器时，ONU的I/O管脚输出指示信号，由光模块共享装置对ONU和第一光模块的IIC总线分时选通，ONU通过IIC总线读取第一光模块的寄存器。

当ONU获取光模块状态时，ONU的I/O管脚输出译码信号，由光模块共享装置完成译码后，多个ONU通过各自的I/O管脚，获取第一光模块的各个LVTTL电平信号。

图2中的光模块共享装置可以如图4所示，图4中，光模块共享装置包括下行Serdes驱动模块、上行Serdes转换模块；其中，

所述下行Serdes驱动模块，用于将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

所述上行Serdes转换模块，用于将多个ONU发送的上行Serdes信号分时向上行发送。

具体而言，OLT通过广播发送的下行光信号，在被第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号后，由下行Serdes驱动模块将单路下行Serdes信号转化为多路下行Serdes信号(该多路下行Serdes信号为相同的多路下行Serdes信号)，再将这多路下行Serdes信号分别发送给相应的多路ONU；

上行Serdes转换模块用于将多个ONU的多路上行Serdes信号(如：上行突发的Serdes信号)分时传递给第一光模块的上行Serdes信号通路。

所述光模块共享装置还包括IIC总线转换模块、光模块状态获取模块；其中，

IIC总线转换模块，用于实现多个ONU通过IIC总线分时访问第一光模块的寄存器，了解第一光模块的一些基本信息，比如第一光模块的类型、偏置电流等；

光模块状态获取模块，用于实现各个ONU通过各自的I/O管脚读取第一光模块的LVTTL电平信号的状态，以便获取第一光模块的工作状态，确定第一光模块是否工作正常；

光模块共享装置中所包含的上述各个模块互相独立，共同实现多个ONU共享第一光模块时所需要实现的功能。

所述光模块共享装置中的下行Serdes驱动模块可以具有如图5所示的结构，由图5可见，作为下行Serdes驱动模块的Serdes信号驱动器包含多个并联的放大器。OLT广播发送的下行光信号在第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号，然后输出给Serdes信号驱动器，电信号形式的下行Serdes信号经过Serdes信号驱动器转化为多路相同的电信号，同时传送给多个ONU，ONU选择性接收。

所述光模块共享装置中的上行Serdes转换模块可以具有如图6所示的结构，由图6可见，各个ONU发出的上行Serdes信号到达Serdes信号选择器，作为Serdes信号选择器的输入。根据各个ONU只在被分配的时隙发送数据的特点，各个ONU控制上行Serdes信号发送的突发发送信号不会同时有效，一旦某个ONU的突发发送信号有效，这个ONU的上行Serdes信号立即被Serdes信号选择器连接到第一光模块的上行Serdes信号通路上，同时第一光模块的发送使能信号同步打开，第一光模块将该电信号形式的上行Serdes信号转化为光信号发送到OLT。此时其他的ONU的电信号形式的上行Serdes信号和突发发送信号处于截止状态。其它时隙的其他ONU发送原理相同。这样就实现了多个ONU的多路上行Serdes信号通过分时突发发送到第一光模块的上行Serdes信号通路上，并转化为光信号发送给OLT。

通常，ONU可以通过IIC总线分时读取第一光模块的寄存器信息，了解第一光模块的型号、偏置电流等信息。当ONU需要使用IIC总线访问第一光模块的寄存器时，ONU通过自身的CPU输出的I/O管脚控制译码器的译码信号，译码器将该ONU的IIC信号与第一光模块的IIC信号连通，该ONU就可以读取第一光模块的相关信息。此时，其他ONU的IIC总线处于截止状态。

另外，各个ONU可以通过各自的I/O管脚读取第一光模块的LVTTL电平信号的状态，以便获取第一光模块的工作状态。

在实际应用中，根据需要共享第一光模块的ONU的数量，可以选择不同路数的Serdes信号驱动器，比如8个ONU需要共享第一光模块，则可以选择1驱8的驱动器将1路Serdes信号转化为8路Serdes信号。

下面以8个ONU共享第一光模块为例，结合图7的Serdes信号选择器原理框图来说明8路上行Serdes信号如何通过第一光模块分时发送出去：根据各个ONU只在局端分配的时隙发送数据的特点，各个ONU的突发发送信号不会同时有效，8个ONU的突发发送信号作为一个8线/3线(简称8/3)编码器(八种输入情况对应三个输出线的排列组合器件)的输入，一旦某个ONU的突发发送信号有效，8/3编码器的输出信号可以指明是哪一路ONU准备发送上行数据了：比如第一路ONU准备发送数据，则其突发发送信号变为高电平，表明准备发送数据，其他ONU的突发发送信号则为低电平，8/3编码器的2进制的输入信号由00000000变为00000001，8/3编码器编码为二进制输出信号001，用10进制表示则为1，表明第一路ONU准备发送数据；同理，第2路ONU准备发送信号时，8/3编码器的输入信号为00000010，8/3编码器编码为二进制输出信号010，用10进制表示为2，表明第二路ONU准备发送数据。

图7的Serdes信号选择器原理框图表明，8路Serdes信号选择器还需要有3个控制信号(SEL0/SEL1/SEL2)来指明需要将8路Serdes信号的哪一路输出到第一光模块的上行Serdes通路上，因此，8/3编码器的输出信号恰好可以指明是哪一路ONU准备发送数据，可以作为Serdes信号选择器的控制信号。因此，如图6所示，当某个ONU准备发送上行数据时，其突发发送信号变为高电平，8/3编码器输出的信号指明这个ONU准备发送数据，Serdes信号选择器将这个ONU的上行Serdes信号切换到第一光模块的上行Serdes信号通路上。通常，OLT同一个PON口下的各个ONU只在被分配的时隙发送数据，在某一路ONU的突发发送信号有效的时间段内，其他ONU的上行Serdes信号和突发发送信号处于截止状态。

同样，其他ONU在预先分配的时隙，进行同样的发送数据的过程。

Serdes信号选择器的实现方式多种多样，比如可以应用下面的两种方式：

方式一、采用多路Serdes电子开关，在作为控制信号的选择信号Sel 0、Sel1、Sel 2的控制下，实现8:1的Serdes信号物理上的快速切换，如图7所示；

方式二、采用带有多路Serdes接口的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)，FPGA一般不能直接对Serdes信号作物理上的切换，FPGA可以实现对多路Serdes信号进行解串(deserializer)，将多路Serdes串行信号转变为LVTTL电平的信号，在控制信号的控制下，将需要输出的某一路进行加串(Serializer)转变为Serdes信号后，输出到第一光模块的上行Serdes信号通路。

一旦某个ONU的上行Serdes信号发送到第一光模块的上行Serdes信号通路上，第一光模块需要立即进入发光状态，将这个ONU的电信号形式的上行Serdes信号转化为的光信号并发送到OLT。第一光模块是否进入发光状态，是由第一光模块的发送使能信号控制的。

对于第一光模块的发送使能信号，只要有一个ONU发送数据，第一光模块的发送使能信号就必须有效，第一光模块进入发光状态，因此发送使能信号可以由多个ONU的突发发送信号相或后来生成；同时由于ONU的上行Serdes信号必须要经过Serdes信号选择器选择后输出，与原来的信号相比会产生延迟，为了保证第一光模块接收到ONU的Serdes信号后立即进入发光状态，第一光模块的发送使能信号相对于ONU的突发发送信号也要同步延迟，因此，第一光模块的发送使能信号可以用8路ONU的突发发送信号相或后适当延迟来生成，如图8所示。通常，可以将图8所示装置称为触发装置。

基于上述描述，当多个ONU的多路上行Serdes信号分时突发发送到第一光模块的上行Serdes信号通路上后，第一光模块及时进入发光状态，将Serdes电信号转化为光信号并发送到OLT，完成整个上行Serdes转换功能。

另外，对于多个ONU通过IIC总线读取第一光模块的寄存器信息的功能，可以由下面的方法实现：每个ONU的CPU都有一套IIC总线，同时还有一些I/O管脚，这些I/O管脚可以设置为输入管脚或输出管脚。ONU可以通过IIC总线读取第一光模块的寄存器，获取第一光模块的一些信息。多个ONU可以分时通过IIC总线来访问第一光模块：对于多条IIC总线，IIC总线的数据线可以连接在一起作为共用的数据线；每个ONU的IIC总线的时钟信号与第一光模块的IIC总线的时钟信号是没有接通的，ONU和第一光模块的IIC总线的时钟信号都连接到可擦除可编辑逻辑设备(Erasable Programmable Logic Device，EPLD)。

每个ONU需要有一个输出的I/O信号作为指示信号连接到EPLD，在不需要通过IIC总线访问第一光模块时，ONU通过这个I/O管脚输出高电平。如果某路ONU需要通过IIC总线访问第一光模块，通过这个I/O管脚先输出一个低电平信号，EPLD检测到该低电平信号后，并且判断没有其他路的ONU的I/O管脚是低电平，就可以将这路ONU的IIC总线的时钟信号与第一光模块的IIC总线的时钟信号接通，这样这路ONU就能够通过IIC总线访问第一光模块。获取第一光模块的信息后，再将相应的I/O管脚置为高电平。其他ONU依照同样的方法通过IIC总线访问第一光模块。

ONU要能够读取第一光模块的LVTTL信号，获取光模块的状态信息，可以采用如下的方法来实现：，第一光模块的LVTTL电平信号的数量通常不超过9个，每个ONU输出3个I/O信号作为译码信号，另外一个I/O管脚作为输入来获取第一光模块的信号，如图9所示。当某个ONU控制3个I/O管脚输出000，001...111等译码信号时，EPLD在逻辑程序的控制下将第一光模块对应的各个LVTTL电平信号与ONU的另一个I/O输入信号接通，这样这个ONU就能读取到第一光模块的各个LVTTL电平信号。其他ONU依照同样的方法来获取第一光模块的LVTTL电平信号状态。

综上所述可见，无论是方法、装置，还是系统，本发明提供了多个ONU共享光模块的技术，能够实现多个ONU共用一个光模块，提高了光模块的利用率，减少光模块的使用数量，同时去掉了二级分光器，减少了光路损耗，有效延长了PON的接入距离，降低了PON的成本。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种共享光模块的方法，其特征在于，在光线路终端OLT与光网络单元ONU之间设置光模块共享装置；该方法包括：

在下行，所述光模块共享装置将下行通用可编程串行接口信号Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；和/或，

在上行，多个ONU发送的上行Serdes信号被光模块共享装置分时向上行发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OLT与所述光模块共享装置之间连接有用于共享的第一光模块；

所述下行，包括：所述OLT发送的下行光信号在被所述第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号后，由所述光模块共享装置将单路下行Serdes信号转化为相同的多路下行Serdes信号，并分别发送给相应的多路ONU；和/或，

所述上行，包括：所述光模块共享装置将多个ONU的多路上行Serdes信号分时传递给所述第一光模块的上行Serdes信号通路。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光模块共享装置包括IIC总线；所述方法还包括：所述光模块共享装置控制多个ONU通过所述IIC总线分时访问所述第一光模块的寄存器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，访问所述第一光模块的寄存器时，所述光模块共享装置根据所述ONU输出的指示信号对所述ONU和第一光模块的IIC总线分时选通；所述ONU通过IIC总线读取所述第一光模块的寄存器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光模块共享装置包括译码器；

当所述ONU使用IIC总线访问所述第一光模块的寄存器时，ONU通过自身的CPU输出的I/O管脚控制所述光模块共享装置的译码器的译码信号，所述译码器将该ONU的IIC信号与所述第一光模块的IIC信号连通，该ONU读取第一光模块的相关信息；此时，其他ONU的IIC总线处于截止状态。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述ONU输出译码信号，由所述光模块共享装置完成译码后，多个ONU获取所述第一光模块的各个电平式晶体管-晶体管逻辑电路LVTTL电平信号。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，

所述光模块共享装置分时向上行发送所述上行Serdes信号，通过多路Serdes电子开关实现；或，采用带有多路Serdes接口的现场可编程门阵列FPGA实现。

8.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，所述光模块共享装置分时向上行发送所述ONU的上行Serdes信号时，所述第一光模块的发送使能信号同步打开。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发送使能信号由多个ONU的突发发送信号相或并延迟后生成。

10.一种共享光模块的装置，其特征在于，该装置位于OLT与ONU之间；所述装置包括下行Serdes驱动模块、上行Serdes转换模块；其中，

所述下行Serdes驱动模块，用于将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

所述上行Serdes转换模块，用于将多个ONU发送的上行Serdes信号分时向上行发送。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述OLT与所述装置之间连接有用于共享的第一光模块；

所述下行Serdes驱动模块，用于在所述OLT发送的下行光信号在被所述第一光模块转化为电信号形式的下行Serdes信号后，将单路下行Serdes信号转化为相同的多路下行Serdes信号，并分别发送给相应的多路ONU；

所述上行Serdes转换模块，用于将多个ONU的多路上行Serdes信号分时传递给所述第一光模块的上行Serdes信号通路。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括IIC总线转换模块，用于控制多个ONU通过IIC总线分时访问所述第一光模块的寄存器。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，访问所述第一光模块的寄存器时，所述IIC总线转换模块，用于根据所述ONU输出的指示信号对所述ONU和第一光模块的IIC总线分时选通。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置包括译码器；

当所述ONU使用IIC总线访问所述第一光模块的寄存器时，所述译码器，用于根据ONU输出的I/O管脚，将该ONU的IIC信号与所述第一光模块的IIC信号连通；此时，其他ONU的IIC总线处于截止状态。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括光模块状态获取模块，用于实现多个ONU获取所述第一光模块的各个LVTTL电平信号。

16.根据权利要求10至15任一项所述的装置，其特征在于，

所述装置包括多路Serdes电子开关，用于分时向上行发送所述上行Serdes信号；或，

所述装置包括带有多路Serdes接口的FPGA，用于分时向上行发送所述上行Serdes信号。

17.一种共享光模块的系统，其特征在于，包括位于OLT与ONU之间的光模块共享装置、用于共享的第一光模块；其中，

所述光模块共享装置，用于：

在下行，将下行Serdes信号转换为多路Serdes信号并传递给多个ONU；

在上行，将多个ONU发送的上行Serdes信号分时向上行发送；

所述第一光模块，用于实现包括光电转换在内的光通信。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一光模块，用于在所述光模块共享装置分时向上行发送所述ONU的上行Serdes信号时，同步打开发送使能信号。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，打开所述发送使能信号时，所述第一光模块与触发装置相连，该触发装置包括或门、延时器。