CN104717006A - 用于对多个光模块同时进行测试的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于对多个光模块同时进行测试的系统，包括：测试单元，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；数据处理单元，用于接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；数据存储单元，用于对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。本发明的优点是：第一，结构简单，可以对多个光模块同时进行测试，实现实时监测光模块的温度、供电电压、偏置电流，以及发射和接收光功率等参数的发明目的；第二，应用性强，可以帮助系统管理员预测光模块的寿命、隔离系统故障，不仅节省了时间，提高了测试效率，而且能够避免测试过程中出现的误差，大为提高光测试数据的准确性。

Description

用于对多个光模块同时进行测试的系统及方法

技术领域

本发明属于通信测试领域，涉及一种用于对多个光模块同时进行测试的系统及方法。

背景技术

目前，伴随着通信网络技术日新月异的发展，为了检查数据传输在程序执行过程中是否完整和正确，各类数据传输测量仪器应运而生，以光测试仪器为例，一般而言，需要具备以下要求，第一，灵敏度高，即表示测试器把光功率转变为电流的效率高；第二，响应速度快，即指射入光信号后，马上就有电信号输出；光信号一停，电信号也停止输出，不要延迟。这样才能重现入射信号；第三，噪声小，即为了提高光纤传输系统的性能，要求系统的各个组成部分的噪声要求足够小；第四，稳定可靠，即要求测试器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响，以提高系统的稳定性和可靠性。

在光通信产品中，光模块占有十分重要的地位。光收发模块作为光纤通信网的关键技术之一，被广泛应用在同步光纤网络(SONET)和同步数字体系(SDH)、异步传输模式(ATM)、光纤分布数据接口(FDDI)，以及快速以太网和千兆以太网等系统中。现有技术中通常只能一次性对单个光模块进行测试，当前光模块测试信息记录主要是通过人工读取信息，手动记录光模块信息到测试报告中。因此，其显著缺点是：不仅测试效率不高，而且测试过程中常常出现较大的误差，从而影响光测试数据的准确性。为了适应专业通信测试需求，使得测试流程更加方便可靠，亟待出现一种用于对多个光模块同时进行测试的系统及测试方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于对多个光模块同时进行测试的系统，其能够提高光测试效率，并且降低测试误差。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，包括：测试单元，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；数据处理单元，用于接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；数据存储单元，用于对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

进一步地，所述测试单元包括：多个级联的SFP模块。

进一步地，所述数据处理单元为FPGA，所述FPGA包括PHY处理模块。

进一步地，所述SFP模块包括：光发射器，脉冲发生器，光电转换器与模数转换器；其中，脉冲发生器，用于与数据处理单元连接，使数据处理单元控制脉冲发生器发出设定脉宽的电信号；光发射器，用于将所述电信号转换成光信号发送到光纤中；光电转换器，用于将光纤中反射回来的信号转换成模拟信号；模数转换器，用于将所述模拟信号转换成数字信号发送到数据处理单元，以获取光纤长度，动态范围，和盲区的测量数据。

进一步地，所述数据存储单元包括FLASH存储模块，EEPROM，外置USB存储模块。

进一步地，所述数据处理单元还连接有接口单元，显示单元，其中，所述接口单元包括RJ-45以太网接口，RS232接口，USB接口，时钟接口；所述显示单元为触摸显示屏。

进一步地，所述测试单元包括按键操控模块。

本发明的另一目的在于提供一种用于对多个光模块同时进行测试的方法，其特征在于，包括：步骤一，测试单元对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；步骤二，数据处理单元接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；步骤三，数据存储单元对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

进一步地，所述步骤一包括：采用多个级联的SFP光模块对多个光模块同时进行测试。

进一步地，所述步骤二包括：采用FPGA接收所述SFP光模块发送的光测试信号，并由FPGA内部的PHY处理模块进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据。

本发明的有益效果为：

第一，结构简单，系统包括：测试单元，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；数据处理单元，用于接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到多个光模块的相关信息数据；数据存储单元，用于对多个光模块的相关信息数据进行存储，就可以对多个光模块同时进行测试，实现实时监测光模块的温度、供电电压、偏置电流，以及发射和接收光功率等参数的发明目的。

第二，应用性强，采用多个级联的SFP光模块对多个光模块同时进行测试，并且采用FPGA接收所述SFP光模块发送的光测试信号，并由FPGA内部的PHY处理模块进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据，进而自动生成测试报告，通过对相关信息数据的监测，可以帮助系统管理员预测光模块的寿命、隔离系统故障，并在现场安装中验证模块的兼容性，不仅节省了时间，提高了测试效率，而且能够避免测试过程中出现的误差，从而使得获取光测试数据的准确性大为提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的用于对多个光模块同时进行测试的系统的结构原理示意图；

图2是图1所示系统的第一实施例结构示意图；

图3是图1所示系统的第二实施例结构示意图；

图4是本发明的PHY模块电路的实施例示意图；

图5是是本发明的用于对多个光模块同时进行测试的系统的测试方法流程图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

请参照图1，本发明的用于对多个光模块同时进行测试的系统，包括：测试单元100，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；数据处理单元200，用于接收测试单元100发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；数据存储单元300，用于对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

如图2所示，优选地，所述测试单元100包括：多个级联的SFP模块。所述SFP模块包括：光发射器101，脉冲发生器102，光电转换器103与模数转换器104；其中，脉冲发生器102，用于与数据处理单元连接，使数据处理单元控制脉冲发生器发出设定脉宽的电信号；光发射器101，用于将所述电信号转换成光信号发送到光纤中；光电转换器103，用于将光纤中反射回来的信号转换成模拟信号；模数转换器104，用于将所述模拟信号转换成数字信号发送到数据处理单元，以获取光纤长度，动态范围，和盲区的测量数据。

优选地，光发射器101在光传输过程中的主要作用是将电脉冲信号转换成光脉冲信号，输入的是电信号，输出的是光信号。

优选地，光发射器101主要由TOSA及激光驱动器组成。

优选地，TOSA由激光器LD及背光二极管PD组成。

优选地，LD采用的是垂直腔面发射激光器VCSEL。

优选地，激光驱动器首先将输入的电信号调制为满足数字光纤通信系统传输要求的激光器驱动信号，驱动信号由偏置电流Ibias和调制电流Imod组成，激光器在驱动信号的驱动下发出相应的光信号，光信号被耦合进光纤中并传输到接收端。

优选地，激光驱动器选用MAX3286。

优选地，激光驱动器具有自动功率控制(APC)功能，APC电路利用TOSA中的背光二极管，监测激光器背光的大小。当光功率小于某一额定值时，通过反馈电路使驱动电流增加，激光器输出功率增加为额定功率值。反之，若光功率大于某一额定值，则通过反馈电路使驱动电流减小，激光器输出功率随之减小。因此，APC电路可动态调节激光器驱动偏置电流的大小，能够自动补偿激光器由于环境温度的变化或老化而引起的输出光功率的变化，保持其输出光功率波动范围相对稳定。

优选地，光电转换器103用于将光纤中反射回来的信号转换成模拟信号。

优选地，光电转换器103主要由光电二极管PD组成。

优选地，光电二极管是数字光接收机的核心器件，它将光脉冲信号通过光电转换成为电脉冲信号，常用的主要有PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管。

优选地，所述光电二极管为PIN光电二极管。

优选地，模数转换器104包括前置放大器、限幅放大器。

优选地，光信号从光接口进入光电二极管PD后，转换成微弱的电流，电流经过前置放大器转换成电压并一级放大到合适的电平。

优选地，限幅放大器的作用是把前置放大器输出的幅度不同的模拟信号处理成等幅的数字信号，同时对这些信号进行放大。

优选地，为了与光电转换器进行良好的匹配并获得低噪声和宽频带，前置放大器的增益不能太高，前置放大器的输出电压幅度通常从几毫伏到几十毫伏，如此小的信号不能直接输出光模块，因此，有必要对该信号进一步放大；另一方面，由光电转换器从光信号中检测出的电流信号幅度定义在一容限电平上，这一容限考虑了光纤的容差、接头损耗以及因温度和老化引起的参数起伏，然而，为了对数据作进一步的处理，信号幅度最好为恒定值。因此，限幅放大器需要在一定的动态范围内，该动态范围通常要求超过20dB。

优选地，所述限幅放大器采用MAX3768。

优选地，所述数据处理单元200为FPGA。与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了即可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

优选地，FPGA的逻辑通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的连接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能,FPGA允许无限次的编程。

优选地，FPGA芯片主要包括：PHY处理模块、可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、布线单元、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。

FPGA内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。

请参照图4，优选地，PHY模块采用DP83848C与MAC的连接电路。其中，Xl为50MHz的有源振荡器。

RMII由参考时钟REF_CLK、发送使能TX_EN、发送数据TXD、接收数据RXD、载波侦听/接收数据有效CRS_DV和接收错误RX_ER(可选信号)组成。

在此基础上，DP83848C还增加了RX_DV接收数据有效信号。

REF_CLK是一个连续时钟，可以为CRS_DV、RXD、TX_EN、TXD、RX_DV和RX_ER提供时序参考。REF_CLK由MAC层或外部时钟源源提供。

TX_EN表示MAC层正在将要传输的双位数据放到TXD上。TX_EN应被前导符的首个半字节同步确认，且在所有待传双位信号载入过程中都保持确认。跟随一帧数据的末2位之后的首个REF_CLK上升沿之前，MAC需对TX_EN取反。TX_EN的变化相对于REF_CLK是同步的。TXD的变换相对于REF_CLK是同步的。TX_EN有效后，PHY以TXD作为发送端。

RXD转换是与REF_CLK同步的。在CRS_DV有效后的每个时钟周期里，RXD接收两位恢复数据。在某些情况下(如数据恢复前或发生错误)，则接收到的是RXD的预确定值而不是恢复数据。

优选地，所述数据存储单元300包括FLASH存储模块，EEPROM，外置USB存储模块。其作用是将各种相关信息(如光模块的版本号、光模块类型、各种告警信息以及状态信息等)进行存储。

优选地，数据存储单元300采用AT24C02A芯片。该芯片主要是用于数据存储，共有8个管脚，其中：A0-A2作为地址线(主要是用作判断和读取相应地址寄存器的数据信息)；SDA和SCL管脚共同组成了IIC总线，分别对应其中的串行数据总线和时钟总线；WP为写保护,主要用来提供硬件数据保护；NC为空管脚；GND和VCC分别为地和电源。

本实施例主要是对光纤进行测试，基本原理是利用分析光纤中后向散射光或前向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，当光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化，因此通过显示损耗与光纤长度的对应关系来检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息。

测试单元在进行测试时，发射光脉冲到光纤内，然后在测试单元端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射，反射。其中一部分的散射和反射就会返回到测试单元中。返回的有用信息由测试单元的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。

优选地，测试单元测量距离采用以下算法：

d＝(c×t)/2(IOR)

其中，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间(两值相乘除以2后就是单程的距离)。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率(IOR)。

优选地，给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。

优选地，菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，测试单元就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

优选地，数据处理单元控制脉冲发生单元发出制定脉宽的信号，激光把此电信号转换成光信号发送到光纤中，在光纤中反射回来的信号通过光电转换模块把光信号转换成模拟信号，再经模式转换单元把模拟信号转换成数字信号送到数据处理单元中经过处理就能得出光纤长度，动态范围，盲区等技术指标，以完成对关光纤链路的测量。

如图3所示，优选地，所述数据处理单元200还连接有接口单元，显示单元，其中，所述接口单元包括RJ-45以太网接口，RS232接口，USB接口，时钟接口；所述显示单元为触摸显示屏。

优选地，所述测试单元包括按键操控模块。

优选地，测试仪表采用ARM处理器和嵌入式WINCE操作系统，支持DDR内存，最大可扩展到1GB，采用超高速总线，支持多任务处理能力，可同时完成多种网络测试。

优选地，所述显示单元采用10.4寸防反射TFT彩色触摸屏，即使在光线强的地方也可清晰显示，易于读取和操作，满足室外应用需求。

优选地，采用USB、RJ45、VGA多种接口，实现测试数据采集、处理与分析。

如图5所示，本发明的用于对多个光模块同时进行测试的方法包括：S100，测试单元对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；S200，数据处理单元接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；S300，数据存储单元对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

优选地，S100包括：采用多个级联的SFP光模块对多个光模块同时进行测试。

优选地，S200包括：采用FPGA接收所述SFP光模块发送的光测试信号，并由FPGA内部的PHY处理模块进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据。

本实施例的用于对多个光模块同时进行测试的方法可以模拟实际的多种业务，可同时产生多种不同的数据流，测试这些类型的业务在以太网网络中的转发性能，通过同时设置和产生多个数据流，每个数据流设置不同优先级，通过分析和统计多流的测试结果来验证多业务的性能。

本发明的有益效果为：

第一，结构简单，系统包括：测试单元，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；数据处理单元，用于接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到多个光模块的相关信息数据；数据存储单元，用于对多个光模块的相关信息数据进行存储，就可以实现对多个光模块同时进行测试，实现实时监测光模块的温度、供电电压、偏置电流，以及发射和接收光功率等参数的发明目的。

第二，应用性强，采用多个级联的SFP光模块对多个光模块同时进行测试，并且采用FPGA接收所述SFP光模块发送的光测试信号，并由FPGA内部的PHY处理模块进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据，进而自动生成测试报告，通过对相关信息数据的监测，可以帮助系统管理员预测光模块的寿命、隔离系统故障并在现场安装中验证模块的兼容性等不仅节省了时间，提高了测试效率，而且能够避免测试过程中出现的误差，从而使得获取光测试数据的准确性大为提高。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，包括：

测试单元，用于对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；

数据处理单元，用于接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；

数据存储单元，用于对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

2.根据权利要求1所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，所述测试单元包括：多个级联的SFP模块。

3.根据权利要求2所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，所述数据处理单元为FPGA，所述FPGA包括PHY处理模块。

4.根据权利要求2所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，所述SFP模块包括：光发射器，脉冲发生器，光电转换器与模数转换器；其中，

脉冲发生器，用于与数据处理单元连接，使数据处理单元控制脉冲发生器发出设定脉宽的电信号；

光发射器，用于将所述电信号转换成光信号发送到光纤中；

光电转换器，用于将光纤中反射回来的信号转换成模拟信号；

模数转换器，用于将所述模拟信号转换成数字信号发送到数据处理单元，以获取光纤长度，动态范围，和盲区的测量数据。

5.根据权利要求1所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，所述数据存储单元包括FLASH存储模块，EEPROM，外置USB存储模块。

6.根据权利要求1所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于：所述数据处理单元还连接有接口单元，显示单元，其中，

所述接口单元包括RJ-45以太网接口，RS232接口，USB接口，时钟接口；

所述显示单元为触摸显示屏。

7.根据权利要求1所述的用于对多个光模块同时进行测试的系统，其特征在于，所述测试单元包括按键操控模块。

8.一种用于对多个光模块同时进行测试的方法，其特征在于，包括：

步骤一，测试单元对多个光模块同时进行测试，以获取光测试信号；

步骤二，数据处理单元接收测试单元发送的光测试信号，并进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据；

步骤三，数据存储单元对所述多个光模块的相关信息数据进行存储，和/或生成测试报告。

9.根据权利要求8所述的用于对多个光模块同时进行测试的方法，其特征在于，所述步骤一包括：采用多个级联的SFP光模块对多个光模块同时进行测试。

10.根据权利要求9所述的用于对多个光模块同时进行测试的方法，其特征在于，所述步骤二包括：采用FPGA接收所述SFP光模块发送的光测试信号，并由FPGA内部的PHY处理模块进行处理，以得到所述多个光模块的相关信息数据。