CN104270139B - 一种基于标准sfp封装的gpon网络olt光模块 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光通信领域，提供一种基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块，包括可插拔电接口电路、微处理器电路、第零开关、第壹开关、第零光电收发器、第壹光电收发器、第零监测电路、第壹监测电路，本发明中，微处理器电路通过所述可插拔电接口电路接收配置指令，并对应控制可插拔电接口电路的引脚配置和第零开关、第壹开关的开合状态，控制光模块进入两种工作模式之一，既能插入早期OLT设备中作为常规单路OLT光模块使用，又能在支持双路OLT端口的新设备中作为两路独立OLT光模块使用，这样用一种GPON OLT光模块支持两种不同工作场景的设计，既提高了局端OLT光端口密度，又能保护已有GPON建设投资，降低设备商、运营商的开发、运维成本。

Description

一种基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块

技术领域

本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块。

背景技术

现在GPON(吉比特无源光网络)网络中使用的OLT(光线路终端)光模块普遍采用SFP(Small Form-factor Pluggable，热插拔小封装模块)封装，只能作为单路OLT光模块使用，普通用于GPON的OLT光模块内部结构如图1所示，包括SC光电收发器、监测电路、微处理器电路、SFP接口。SFP接口的电压Vcc端分别连接至所述SC光电收发器、监测电路、微处理器电路，用于供电。所述SC光电收发器的数据端口、微处理器电路的信号端口还连接至所述SFP接口对应管脚，所述监测电路还连接在所述SC光电收发器和微处理器电路之间。

普通OLT光模块的SFP接口定义如图2所示，包括从引脚1到引脚20共20个引脚，其中引脚12和13组成一对接收数据输出信号，引脚18和19组成一对发射数据输入信号，引脚15和16组成Vcc信号。

通常OLT设备采用标准机箱，其板卡的面板可用面积有限，由于普通用于GPON的OLT光模块采用标准尺寸的SFP封装，且每个光模块只有一路OLT光电收发器，故GPON网络的OLT设备中OLT光端口数量受到了限制。

运营商在已有设备的OLT光端口不够用时，需要相应增加OLT设备数量和机房面积。随着GPON的广泛部署，运营商对于OLT设备的需求不断扩大，应用热点地区早期建设的OLT端口数量已不够用，且部分关键客户因需要增加光线路保护(OLP)功能而占用了两倍的OLT光端口，导致额外的机房、设备投资；而GPON网络新建区域的早期需求不多，提前预留过多的OLT端口会造成机房、设备等投资闲置。

若采用其它模块封装形式设计两路或多路光端口的OLT光模块虽然能提高端口密度，但由于封装和电接口定义与业内广泛使用的SFP封装OLT光模块不能兼容，其使用场景受到很大限制，不能兼容的OLT光模块封装形式还会给运营商、设备商带来管理维护的不便。另外，每个SFP封装的OLT光模块插入设备后将同时工作，在只需要开通部分光端口或OLP应用中会造成不使用的光模块电能浪费和使用寿命缩短。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于GPON网络OLT设备的光模块，旨在解决现有常规GPON OLT光模块端口密度低，而特制的具有两路或多路光端口的OLT光模块与现有设备不兼容而且光端口不能控制的技术问题。

所述基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块，包括可插拔电接口电路、微处理器电路、第零开关和第壹开关，所述第零开关的第一端连接至所述可插拔电接口电路的Vcc输出端，第二端还连接有第零光电收发器，所述第壹开关的第一端连接至所述可插拔电接口电路的Vcc输出端，第二端还连接有第壹光电收发器，所述第零开关和第壹开关的控制端连接至所述微处理器电路，所述第零光电收发器和第壹光电收发器的数据端还连接至所述可插拔电接口电路，所述微处理器电路还连接至所述可插拔电接口电路的Vcc输出端用于供电，所述微处理器还连接至所述第零光电收发器和第壹光电收发器，所述微处理器电路用于通过所述可插拔电接口电路的COM总线用于与系统传递控制信息并接收系统的配置指令和通电选项，所述微处理器电路按照配置指令将所述可插拔电接口电路配置成常规单路模式的引脚配置或双路模式的引脚配置，所述微处理器电路按照通电选项对应控制第零开关和第壹开关的开合状态，成为四种通电选项之一：第零收发器单路工作、第壹收发器单路工作、两路收发器同时工作、两路收发器都不工作。所述微处理器电路还用于控制第零光电收发器和第壹光电收发器的工作状态和工作参数，以及用于将光模块的工作温度、工作电压、故障信息、工作状态和工作参数通过所述可插拔电接口电路的可插拔电接口上传至网管。

本发明的有益效果是：本发明光模块采用标准SFP封装，内部高密度集成两路全双工GPON网络OLT光电收发器通道，每路光电收发器通道各使用一个光接口，能在OLT设备中作为两路独立的OLT光模块使用；通过这一高度集成的设计，在不改变OLT设备板卡结构的情况下，实现光端口密度翻倍的目的。具体工作时，微处理器电路根据配置指令可以控制光模块工作于常规单路模式或双路模式，既能插入早期建设的GPON网络OLT设备中作为常规单路OLT光模块使用，又能在支持双路OLT端口的新设备中作为两路独立OLT光模块使用，这样用一种GPON网络OLT光模块支持两种不同工作场景的设计，既提高了局端GPON网络OLT光端口密度，又能保护已有GPON建设投资，降低设备商、运营商的开发、运维成本。另外，在双路模式下，内部两路独立的OLT光电收发器的电源可按需控制，实现了每个光端口按需供电，既便于在光线路保护的应用中切换光端口，又可实现在部分或全部光端口冗余情况下节能降耗、延长使用寿命的目的，从而大大降低了设备商、运营商的开发和运维成本。

附图说明

图1是现有光模块的结构图；

图2是现有光模块的管脚示意图；

图3是本发明实施例提供的光模块的结构图；

图4是本发明实施例提供的光模块的管脚示意图；

图5是本发明实施例提供的一种光模块应用场景连接图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有标准SFP封装的GPON网络OLT光模块，只能在已开通的OLT设备中作为单路OLT光模块使用，光端口密度低，增加OLT光端口通常需要相应增加OLT设备数量和机房面积，增加了运营商、制造商的运维成本。

采用特殊封装的多路GPON网络OLT光模块不能和标准SFP封装的GPON网络OLT光模块兼容，多种规格、封装形式的OLT光模块造成采购、使用、备件管理等诸多不便，增加了运维成本。已插入设备的普通OLT光模块内部没有电源开关，因此不能通过软件控制光模块内部电源开关状态，不便于在光线路保护的应用中切换光端口，同时会造成冗余光端口能源浪费、OLT光模块使用寿命缩短。本发明为了解决上述问题提供了一种基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块，该光模块中，根据配置指令可以控制可插拔电接口电路的引脚配置和两个开关的工作状态，实现单、双路OLT收发器可切换工作。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图3示出了本发明实施例提供的用于GPON网络OLT设备的光模块的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的用于GPON网络OLT设备的光模块包括：可插拔电接口电路1、微处理器电路2、第零开关3和第壹开关4，所述第零开关3的第一端连接至所述可插拔电接口电路1的电压输出端Vcc，第二端还连接有第零光电收发器5，所述第壹开关4的第一端连接至所述可插拔电接口电路1的电压输出端Vcc，第二端还连接有第壹光电收发器6，所述第零开关3和第壹开关4的控制端连接至所述微处理器电路2，所述第零光电收发器5和第壹光电收发器6的数据端还连接至所述可插拔电接口电路1，所述微处理器电路2还连接至所述可插拔电接口电路1的COM总线，用于与系统传递控制信息并接收系统的配置指令和通电选项，所述微处理器电路按照配置指令将所述可插拔电接口电路配置成常规单路模式的引脚配置或双路模式的引脚配置，并对应控制第零开关3和第壹开关4断开或闭合，分别对两路光电收发器及其监测电路的断电或供电，实现四种通电形式：第零光电收发器单路工作、第壹光电收发器单路工作、两路光电收发器同时工作、两路光电收发器都不工作。所述微处理器电路2还连接至所述可插拔电接口电路1的电压输出端Vcc用于供电，所述微处理器电路2还连接至第零光电收发器5和第壹光电收发器6，用于控制第零光电收发器和第壹光电收发器的工作状态和工作参数。

上述结构中，所述可插拔电接口电路具有光模块的电接口，可以与OLT光模块插座连接，传递OLT系统的配置信号、高速数据输入输出电信号、控制信号，以及给光模块供电。两个光电收发器与可插拔电接口电路连接，用于传输高速数据输入输出电信号并实现相应的光电转换，所述两个开关对应控制两个光电收发器的电源，所述微处理器电路根据来自于所述可插拔电接口电路通信端COM总线的配置指令，将所述可插拔电接口电路配置成常规单路模式的引脚配置或双路OLT模式的引脚配置，并对应控制第零开关和第壹开关的断开、闭合状态。另外，微处理器电路还控制第零光电收发器和第壹光电收发器的工作状态和工作参数。

所述第零光电收发器是本光模块的OLT光电收发器的第零通道，它有一个独立的可插拔光接口，第零光电收发器将来自可插拔电接口电路发给第零通道的电信号转换成连续光信号发出，并将来自其独立可插拔光接口的突发光信号转换成电信号，通过可插拔电接口电路传给OLT系统。同理，所述第壹光电收发器是本光模块的OLT光电收发器的第壹通道，光电转换过程同所述第零光电收发器，这里不再赘述。

本实施例中提供了两个光电收发器和两个开关，可插拔电接口电路的电压输出端Vcc为光模块各个部分供电，可插拔电接口电路的COM总线用于传递微处理器电路与系统间的控制信息、系统的配置指令和通电选项，以及微处理器电路发给可插拔电接口电路的引脚配置切换信号。所述配置指令包括常规单路模式指令和双路模式指令，所述微处理器电路根据接收到的配置指令控制光模块进入相应的工作模式和引脚配置，常规单路模式指令对应的引脚配置与常规GPON网络OLT光模块兼容，双路模式指令对应的引脚配置支持两路独立的GPON网络OLT光电收发器工作。当所述配置指令为双路模式指令时，指令中包含所述通电选项，所述微处理器电路根据通电选项对应控制第零开关和第壹开关断开或闭合，分别对两路光电收发器及其监测电路断电或供电，实现四种通电形式：第零光电收发器单路工作、第壹光电收发器单路工作、两路光电收发器同时工作、两路光电收发器都不工作。光模块上电后，默认为常规单路模式，与常规GPON网络OLT光模块兼容，可直接插入常规OLT设备中使用。双路模式可提供两个独立的OLT光端口，光模块工作过程中，微处理器电路接收到OLT系统的配置指令和通电选项后，可随时切换两路可插拔光电收发器的通电形式，实现既可用于在光线路保护应用中切换光端口，同时又可减小冗余光端口的能源浪费、延长OLT光模块使用寿命。

进一步作为一种优选实施方式，所述第零光电收发器5和微处理器电路2之间还连接有第零监测电路7，所述第壹光电收发器6和微处理器电路2之间还连接有第壹监测电路8，所述第零开关3的第二端还连接至所述第零监测电路7，所述第壹开关4的第二端还连接至所述第壹监测电路8，所述微处理器电路2用于检测光模块的工作温度和工作电压，还用于通过所述第零监测电路7检测第零光电收发器的故障信息、工作状态和工作参数，以及用于通过所述第壹监测电路8检测第壹光电收发器的故障信息、工作状态和工作参数。

所述微处理器电路可以控制第零光电收发器和第壹光电收发器的工作状态和工作参数，本优选方式增加了第零监测电路7和第壹监测电路8，这两个监测电路分别通过第零开关和第壹开关由所述可插拔电接口电路供电。第零光电收发器向第零监测电路提供数字诊断用的模拟信号，第零监测电路接受来自第零光电收发器输出的模拟信号，转换成幅度大小适合微处理器电路处理的电压信号，以实现数字诊断功能。同理第壹监测电路接受来自第壹光电收发器输出的模拟信号，转换成幅度大小适合微处理器电路处理的电压信号，以实现数字诊断功能。此外，通过所述第零监测电路、第壹监测电路，微处理器电路还可以监测两个光电收发器的工作参数，包括光电收发器的发射光功率、激光器偏置电流和突发接收光功率。

进一步优选的，所述微处理器电路还包括：

信号上传模块，用于将光模块的工作温度、工作电压、故障信息、工作状态和工作参数通过所述可插拔电接口电路的可插拔电接口上传至网管。

引脚配置切换模块，用于将可插拔电接口电路切换成当前工作模式要求的引脚配置。

默认的常规单路模式与常规GPON网络OLT光模块兼容，本光模块设置成常规单路模式后，微处理器电路按照图2所示的接口定义图配置从引脚1到引脚20共20个引脚信号，其中引脚12和13组成一对接收数据输出信号，引脚18和19组成一对发射数据输入信号，引脚15和16组成Vcc信号，引脚1、10、11、14、17和20组成Vee信号，引脚2组成TxFault信号，引脚3组成TxDisable信号，引脚4为SDA信号，引脚5为SCL信号，引脚6为MOD0信号，引脚7为Reset信号，引脚8为SD信号，引脚9为Trigger信号。因此本模块保持了与常规OLT光模块一样的端口密度和使用方法，可直接插入常规OLT设备中使用。在常规单路模式下，第零开关闭合，第零光电收发器和第零监测电路得到电源供电后工作；第壹开关断开，第壹光电收发器和第壹监测电路不工作，以节约电能。

双路模式提供了两个独立控制的OLT光电收发器通道，第零通道由第零光电收发器和第零监测电路组成，第壹通道由第壹光电收发器和第壹监测电路组成。OLT设备将“双路模式”的指令发给光模块后，微处理器电路通过可插拔电接口电路COM总线接收到指令，按照图4所示的接口定义图重新配置从引脚1到引脚20共20个引脚信号，其中引脚1和2组成第壹光电收发器的一对发射数据输入信号，引脚9和10组成第壹光电收发器的一对接收数据输出信号，引脚12和13组成第零光电收发器的一对接收数据输出信号，引脚18和19组成第零光电收发器的一对发射数据输入信号，引脚15和16仍组成Vcc信号，引脚11和20仍组成Vee信号，引脚3为Trigger信号，引脚4仍为SDA信号，引脚5仍为SCL信号，引脚6仍为MOD0信号，引脚7为用于第零光电收发器的Reset0信号，引脚8为用于第零光电收发器的SD0信号，引脚14为用于第壹光电收发器的SD1信号，引脚17为用于第壹光电收发器的Reset1信号。然后微处理器电路根据双路模式指令中包含的通电选项信息对应控制所述第零开关和第壹开关断开或闭合，第零开关闭合时，第零通道得到供电，第壹开关闭合时，第壹通道得到供电，如此可分别对两路光电收发器及其监测电路的断电或供电，实现四种通电形式：第零光电收发器单路工作、第壹光电收发器单路工作、两路光电收发器同时工作、两路光电收发器都不工作。

本光模块同时具有两路GPON网络OLT光电收发器的优点，以及两路光电收发器可在四种通电形式间快速切换的优点，特别适合在光线路保护应用中方便地切换光端口。其中一种连接方式如图5所示，本发明实施例提供的光模块的第零光电收发器通过光纤连接到2:N光分路器的左侧端口A，第壹光电收发器通过光纤连接到2:N光分路器的左侧端口B，2:N光分路器的右侧分别通过光纤连接第一光网络单元至第N光网络单元。本光模块工作在双路模式、且第零通道光电收发器单独工作的状态，使第壹光电收发器作为第零光电收发器的备份。第零光电收发器与任意的光网络单元正常通信时，OLT设备从可插拔电接口电路收到无误码的上行数据。当在规定时间内，OLT设备无法从可插拔电接口电路收到正确的上行数据时，OLT设备发出切换至另一路光电收发器通道的通电选项，微处理器电路收到通电选项后，断开第零开关、闭合第壹开关，使第零光电收发器不工作、第壹光电收发器工作，实现在光线路保护应用的光端口切换。

综上，本光模块设计有两种工作模式：常规单路模式和双路模式，光模块工作于两种工作模式之一，当所述配置指令为双路模式指令时，本光模块设计有四种通电选项，光模块工作于四种通电选项之一。本光模块上电后默认工作于常规单路模式，OLT设备根据使用需要，将配置指令和通电选项通过可插拔电接口电路的COM总线发给微处理器电路，微处理器电路按照指令要求在两种工作模式之间切换，具有既提高光端口密度又兼容原有GPON网络OLT设备的优点。双路模式下的四种可选通电选项能减小冗余光端口的能源浪费，具有延长OLT光模块使用寿命的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于标准SFP封装的GPON网络OLT光模块，其特征在于，所述光模块包括可插拔电接口电路、微处理器电路、第零开关和第壹开关，所述第零开关的第一端连接至所述可插拔电接口电路的Vcc输出端，第二端还连接有第零光电收发器，所述第壹开关的第一端连接至所述可插拔电接口电路的Vcc输出端，第二端还连接有第壹光电收发器，所述第零开关和第壹开关的控制端连接至所述微处理器电路，所述第零光电收发器和第壹光电收发器的数据端还连接至所述可插拔电接口电路，所述微处理器电路还连接至第零光电收发器、第壹光电收发器，用于控制第零光电收发器和第壹光电收发器的工作状态和工作参数；所述微处理器电路还与所述可插拔电接口电路的COM总线连接，用于与系统传递控制信息并接收系统的配置指令和通电选项，所述微处理器电路按照配置指令将所述可插拔电接口电路配置成常规单路模式的引脚配置或双路模式的引脚配置，所述微处理器电路按照通电选项对应控制所述第零开关和所述第壹开关的开合状态，所述微处理器电路包括：

信号上传模块，用于将光模块的工作温度、工作电压、故障信息、工作状态和工作参数通过所述可插拔电接口电路的可插拔电接口上传至网管；

引脚配置切换模块，用于将可插拔电接口电路切换成当前工作模式要求的引脚配置。

2.如权利要求1所述光模块，所述第零光电收发器和微处理器电路之间还连接有第零监测电路，所述第壹光电收发器和微处理器电路之间还连接有第壹监测电路，所述第零开关的第二端还连接至所述第零监测电路，所述第壹开关的第二端还连接至所述第壹监测电路，所述微处理器电路用于检测光模块的工作温度和工作电压，还用于通过第零监测电路检测第零光电收发器的工作参数，以及用于通过第壹监测电路检测第壹光电收发器的工作参数。

3.如权利要求2所述光模块，所述第零光电收发器及第壹光电收发器的工作参数包括第零光电收发器的发射光功率、激光器偏置电流和突发接收光功率，第壹光电收发器的发射光功率、激光器偏置电流和突发接收光功率。

4.如权利要求3所述光模块，所述配置指令包括常规单路模式指令和双路模式指令，常规单路模式指令对应的引脚配置与现有GPON网络OLT光模块兼容，双路模式指令对应的引脚配置支持两路独立的光电收发器工作。

5.如权利要求4所述光模块，当所述配置指令为双路模式指令时，指令中包含四种通电选项，微处理器电路根据通电选项信息对应控制所述第零开关和第壹开关断开或闭合，分别对两路光电收发器及其监测电路的断电或供电，实现四种通电形式：第零光电收发器单路工作、第壹光电收发器单路工作、两路光电收发器同时工作、两路光电收发器都不工作。