CN105391494B - 光收发模块及利用光收发模块的400Gbps级光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光收发模块，作为多通道光收发模块，上述光收发模块包括：发送部，将通过不同的通道输入的电信号分别转换为光信号，并输出转换后的各个光信号；接收部，将所接收的光信号分别按不同的通道来转换为各个电信号，并通过不同的通道来分别输出各个转换后的电信号；发送侧双工式光连接器，包括发送端口和频带扩张用旁路端口，并与光纤相连接；以及发送侧频带波分复用滤波器，用于向上述发送端口一同传输从上述发送部传输的光信号及通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号。
Description
技术领域
本发明涉及光通信系统，更具体地，涉及通过扩张频带(或频道)，并利用多个100Gbps级光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的方法及利用该方法的光收发模块。
背景技术
光收发模块为在光通信系统中执行电-光转换及光-电转换来负责通过光纤来收发信号的模块。最近，为了高速传输大容量的数据流量而普遍使用于100Gbps级光收发模块相关的技术。100Gbps级光收发模块采用多通道(Multi-lane)方式，上述多通道方式通过共10个串联式通道(lane)来以多路复用(即，10×10G)的方式传输各个10G信号，或者通过共四个串联式通道来以多路复用(即，4×25G)的方式传输各个25G信号。
图1为根据现有技术，利用四个100Gbps级光收发模块来简要表示400Gbps级光通信系统的图。参照图1，在10×10G多源协议(MSA，multi-source agreement)规格产品的情况下，在体现400Gbps级光通信系统的过程中为了扩张频带(频道)而需要在光收发模块的外部安装频带波分复用(WDM)滤波器。
并且，在现有的10×10G的光收发模块中，在现有的发射机集成光学子组件(TOSA，integrated Transmitter Optical Sub-Assembly)及集成光接收器组件(integratedReceiver Optical Sub-Assembly)的情况下(参照图2)，以AWG方式内置有MUX、DeMUX，因此，每个频道发生约6dBm以上的损耗(loss)。其中，图2为现有技术的100Gbps级CFP光收发模块的框图。
因此，为了体现远距离(40Km或80Km)光通信系统，需要对这种频道损耗进行补偿，为此，需要单独设置掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-Doped Fiber Amplifer)。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明提供通过扩张频带(或频道)，并利用多个100Gbps级光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的方法及利用该方法的光收发模块。
技术方案
根据本发明的一实施方式，提供光收发模块，作为多通道光收发模块，上述光收发模块包括：发送部，将向各个通道输入的电信号分别转换为光信号，并输出转换后的各个光信号；接收部，将所接收的光信号按各个通道来分别转换为电信号，并向各个通道分别输出转换后的各个电信号；发送侧双工式光连接器，包括发送端口和频带扩张用旁路端口，并与光纤相连接；以及发送侧频带波分复用滤波器，用于向上述发送端口一同传输从上述发送部传输的光信号及通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号。
在本发明的一实施例中，上述发送侧频带波分复用滤波器可用于使从上述发送部输出的各个光信号通过，并用于反射通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号。
在本发明的一实施例中，上述光收发模块还可包括：接收侧双工式光连接器，包括接收端口和频带扩张用旁路端口，并与光纤相连接；以及接收侧频带波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)滤波器，在通过上述接收端口来接收的光信号中分离指定的光波长频带的光信号，从而向上述接收部传输。
在本发明的一实施例中，上述接收侧频带波分复用滤波器可在通过上述接收端口来接收的光信号中反射指定的上述光波长频带之外的光信号，从而向上述接收侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口输出。
在本发明的一实施例中，上述发送部中的各个上述通道可分别包括：Tx时钟及数据恢复(CDR，Clock and Data Recovery)，针对从电连接器中输入的电信号执行时钟及数据恢复，电光转换元件，将所示电信号转换为光信号，以及驱动部，用于驱动上述电光转换元件；上述发送部包括光多路复用器，上述光多路复用器对通过上述电光转换元件来向不同的上述通道转换输出的各个光信号进行多路复用，从而向上述发送侧频带波分复用滤波器传输。
在本发明的一实施例中，上述接收部可包括：光反向多路复用器，按指定的光波长来分别分离通过上述接收侧频带波分复用滤波器的光信号，并向各个通道输入；集成光接收器组件(ROSA，Integrated Receiver Optical Sub-Assembly)，包括按不同的上述通道分别设置的光电转换元件，从而将向各个上述通道输入的光信号转换为电信号；以及Rx时钟及数据恢复(Clock and Data Recovery)，按各个上述通道设置，并针对从上述集成光接收器组件输出的电信号执行时钟及数据恢复。
在本发明的一实施例中，上述光收发模块可以为100G的CFP光收发器，上述光收发模块在发送侧及接收侧分别包括用于对各个信号进行串联处理的共10个通道，并对各个通道进行10Gbps的信号处理，从而能够进行100Gbps级信号收发。
根据本发明的另一实施方式，提供光通信系统，其为能够按不同的通信节点来进行100Gbps级信号收发的四个100G的CFP光收发模块来体现的400Gbps级光通信系统，上述四个光收发模块分别包括：发送侧双工式光连接器，包括发送端口和频带扩张用发送侧旁路端口，以及接收侧双工式光连接器，包括接收端口和频带扩张用接收侧旁路端口；上述光通信系统包括：发送用光纤跨接线，在上述四个光收发模块中，分别连接第一光收发模块的上述发送侧旁路端口和第二光收发模块的上述发送端口、上述第二光收发模块的上述发送侧旁路端口和第三光收发模块的上述发送端口、上述第三光收发模块的上述发送侧旁路端口和第四收发模块的上述发送端口，接收用光纤跨接线，在上述四个光收发模块中，分别连接第一光收发模块的上述接收侧旁路端口和第二光收发模块的上述接收端口、上述第二光收发模块的上述接收侧旁路端口和第三光收发模块的上述接收端口、上述第三光收发模块的上述接收侧旁路端口和第四收发模块的上述接收端口，发送用光纤，用于连接上述第一光收发模块的上述发送端口和位于远程的通信节点，以及接收用光纤，用于连接上述第一光收发模块的上述接收端口和位于远程的上述通信节点。
在本发明的一实施例中，上述四个光收发模块可分别包括：发送部，将向各个通道输入的电信号分别转换为光信号，并输出转换后的各个光信号；接收部，将所接收的光信号按各个通道来分别转换为电信号，并向各个通道分别输出转换后的各个电信号；发送侧频带波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)滤波器，用于向上述发送端口一同传输从上述发送部传输的光信号及通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号；以及接收侧频带波分复用滤波器，在通过上述接收端口来接收的光信号中分离指定的光波长频带的光信号，从而向上述接收部传输。
在本发明的一实施例中，上述四个光收发模块可以为100G的CFP光收发器，上述光收发模块在发送侧及接收侧分别包括用于对各个信号进行串联处理的共10个通道，并对各个通道进行10Gbps的信号处理，从而能够进行100Gbps级信号收发。
有益效果
根据本发明的实施例，具有可通过扩张频带(或频道)，并利用多个100Gbps级光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的效果。
并且，根据本发明的实施例，具有可以体现400Gbps级的双向40Km～80Km的光通信系统的效果。
附图说明
图1为简要表示现有技术的400Gbps级光通信系统的图。
图2为现有技术的100Gbps级CFP光收发模块的框图。
图3为本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块的框图。
图4为图3的光收发模块的内部简图。
图5为用于在图3的光收发模块中说明发送侧双工式光连接器及接收侧双工式光连接器的参照图。
图6为例示出利用本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的整个光链路的图。
图7为单独示出利用本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的整个光链路中的一部分的图。
具体实施方式
本发明可实施多种转换，并能具有多种实施例，因此，将特定实施例例示于附图中，并在本发明的内容中进行详细说明。但这并不用于将本发明局限于特定的实施方式，而是包含本发明的思想及技术范围所包含的所有变更、等同技术方案乃至替代技术方案。
在说明本发明的过程中，若认为相关公知技术等可以混淆本发明的要点，则省略对此的详细说明。并且，在本说明书的叙述过程中所利用的数字(例如：第一、第二等)仅为用于将一个结构要素与另一个结构要素相区别的识别标记。
并且，在本说明书全文中，当指出一个结构要素与另一结构要素“相连接”或者“相联接”时，虽然可以应理解为可以直接与另一结构要素相连接或联接，但只要没有特别相反的记载，就应理解为还可以在中间设置其他结构要素来连接或联接。
以下，参照附图来对本发明的实施例进行详细说明。
图3为本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块的框图。图4为图3的光收发模块的内部简图，图5为用于在图3的光收发模块中说明发送侧双工式光连接器及接收侧双工式光连接器的参照图。
以下，在与以往的产品(参照图2)之间的关系中重点说明结构上具有差异的部分。并且，在本说明书全文中，为了说明的方便及集中，以图3所示的10×10G方式的100Gbps级CFP光收发模块的情况为例进行说明。只不过，首先需要明确的是，本发明的核心技术原理并不局限于10×10G方式或100Gbps级CFP方式。
参照图3至图5，本发明的实施例的光收发模块100包括：发送部110，各个通道分别将从电连接器105输入的电信号转换为光信号，并输出所转换的各个光信号；接收部120，将所接收的光信号按各个通道来分别转换为电信号，并按不同的通道来向电连接器105输出所转换的各个电信号；发送侧频带波分复用滤波器112；接收侧频带波分复用滤波器122；发送侧双工式光连接器114；以及接收侧双工式光连接器124。
发送部110的各个发送通道(即，在图3中，分别有一共10个发送通道)具有Tx时钟及数据恢复(Clock and Data Recovery)、电光转换元件(即，图3中的EML LD)、用于驱动上述电光转换元件的驱动部(即，图3中的EML Driver)。其中，Tx时钟及数据恢复执行对所输入的电信号的时钟及数据恢复，电光转换元件执行将电信号转换为光信号的作用。并且，发送部110包括光多路复用器(即，图3中的DWDM MUX)，上述光多路复用器对通过各个通道所具有的电光转换元件来转换输出的各个光信号进行多路复用，从而向发送侧频带波分复用滤波器112传输。
接收部120包括光反向多路复用器(即，图3中的DWDM DMUX)，上述光反向多路复用器用于将经由接收侧频带波分复用滤波器122的光信号分离成各个指定的光波长，并向各个接收通道输入。并且，接收部120包括：集成化的集成光接收器组件，各个接收通道(即，在图3中，分别有一共10个接收通道)包括光电转换元件(即，图3中的APD)及放大器(TIA)；以及Rx时钟及数据恢复，针对从集成光接收器组件输出的电信号执行时钟及数据恢复。
发送侧双工式光连接器114包括发送端口114a和频带扩张用旁路端口114b(以下，称之为“发送侧旁路端口”)。接收侧双工式光连接器124包括接收端口124a和频带扩张用旁路端口124b(以下，称之为“接收侧旁路端口”)。
其中，发送端口114a为用于发送从相对应的光收发模块本身所输出光信号的端口(参照图5的Tx common)，发送侧旁路端口114b为用于输入从光收发模块输出的光信号的端口(参照图5的Tx bypass)。此时，向发送侧旁路端口输入的光信号借助发送侧频带波分复用滤波器112来与相对应的光收发模块本身所输出的光信号进行多路复用，从而一同通过发送端口114a来输出。
为此，发送侧频带波分复用滤波器112使从相对应的光收发模块本身的发送部110输出的光信号直接通过，并向发送端口114a侧传输，而通过反射向发送侧旁路端口114b输入的光信号来向发送端口114a侧传输。
接收端口124a为用于接收从远程的另一通信节点(例如，图6中排列于右侧的其他光收发模块)中通过光纤来传输的光信号，或者接收从相同的通信节点(例如，图6中排列于左侧的光收发模块)的其他光收发模块中通过光纤跨接线(Optical fiber jumper code)来传输的信号的端口(参照图5的Rx common)。
接收侧旁路端口124b为用于输出向接收端口124a输入的光信号中由相对应的光收发模块负责的接收频带(即，光波长频带)之外的光信号的端口(参照图5的Rx bypass)。
向接收端口124a输入的光信号中由相对应的光收发模块所负责的接收频带借助接收侧频带波分复用滤波器122来分离，从而向接收部120侧传输，除此之外的光信号借助接收侧频带波分复用滤波器122来反射，并重新向接收侧旁路端口124b侧输出。
在本发明的实施例中，以如图3所示的方式制作10×10G的CFP光收发模块100，从而借助如图6所示的连接方式来体现为400Gbps级光通信系统。以下，参照图6及图7，对用于体现400Gbps级光通信系统的光连接及10×10G的CFP光收发模块的配置方式进行说明。
图6为例示出利用本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的整个光链路的图。其中，在图6中排列于左侧的共四个光收发模块构成光通信系统中的一个通信节点，在图6中排列于右侧的共四个光收发模块构成远程的另一个通信节点。即，各一个通信节点可由共四个光收发模块100-1、100-2、100-3、100-4构成。并且，此时的上述四个光收发模块均具有如图3所示的结构相同的结构，并负责互不相同的频带(即，光波长频带)。
对于具体的配置及连接方式，将参照通过进一步简化图6来示出的图7进行说明。图7为单独示出利用本发明的实施例的100Gbps级CFP光收发模块来体现400Gbps级光通信系统的整个光链路中的一部分的图。即，图7为了便于说明，只示出了左侧通信节点作为发送节点来工作，右侧的通信节点作为接收节点来工作(即，双向通信中的单向通信)。
在图7中，观察发送节点侧的光纤连接方式如下，负责第四频带的第四光收发模块100-4的发送端口和负责第三频带的第三光收发模块100-3的发送侧旁路端口借助光纤跨接线来相连接。由此，从第四光收发模块100-4输出的第四频带的光信号向第三光收发模块100-3的发送侧旁路端口输入。并且，基于第四光收发模块100-4的第四频带的光信号和从第三光收发模块100-3输出的第三频带的光信号进行多路复用，从而通过第三光收发模块100-3的发送端口来一同输出。
并且，第三光收发模块100-3的发送端口和负责第二频带的第二光收发模块100-2的发送侧旁路端口借助光纤跨接线来相连接。由此，通过第三光收发模块100-3的发送端口来输出的第四频带的光信号和第三频带的光信号向第二光收发模块100-2的发送侧旁路端口输入，而且，第三频带的光信号、第四频带的光信号及第二频带的光信号进行多路复用，从而通过第二光收发模块100-2的发送端口来一同输出。
并且，第二光收发模块100-2的发送端口和负责第一频带的第一光收发模块100-1的发送侧旁路端口借助光纤跨接线来相连接，使得第一至第四频带的光信号进行多路复用，并通过第一光收发模块100-1的发送端口来输出。像这样，通过第一光收发模块100-1的发送端口来输出的第一至第四频带的光信号通过发送用光来向远程的接收节点传输。
在图7中，接收节点侧的光纤连接方式也采用如上所述的发送节点类似的光纤连接方式。对此进行说明如下。
首先，从发送节点传输的第一至第四频带的光信号向接收节点的第四光收发模块100-4的接收端口输入。此时，接收节点的各收发模块的接收侧旁路端口与相邻的另一个收发模块的接收端口相连接，因此，除了相对应的光收发模块所负责的频带之外的光信号在被分离之后，通过其接收侧旁路端口来向相邻的另一收发模块的接收端口传输。
只不过，在图7中，接收节点的光收发模块的各个频带的配置顺序是按发送节点的光收发模块的各个频带的配置顺序的逆序来配置的，而这有利于整个光功率的等同的分配。
根据以如上所述的方式体现的400Gbps级光通信系统，由于在光收发模块本身内置有频带波分复用滤波器，因此，可以仅通过光收发模块本身也能进行频带扩张。并且，在通信节点内的光收发模块之间利用较短的光纤跨接线，因此具有整个系统的体现变得简单的效果。
以上，虽然参照本发明的实施例来对本发明进行了说明，但可以理解的是，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就能在不脱离本发明的保护范围所记载的本发明的思想及领域的范围内，对本发明进行多种修改及变更。
附图标记
100：光收发模块
110：发送部
120：接收部
112：发送侧频带波分复用滤波器
122：接收侧频带波分复用滤波器
114：发送侧双工式光连接器
114a：发送端口
114b：频带扩张用发送侧旁路端口
124：接收侧双工式光连接器
124a：接收端口
124b：频带扩张用接收侧旁路端口
Claims (13)
1.一种光收发模块，其作为多通道光收发模块，上述光收发模块的特征在于，包括：
发送部，将向各个通道输入的电信号分别转换为光信号，并输出转换后的各个光信号；
接收部，将所接收的光信号按各个通道来分别转换为电信号，并向各个通道分别输出转换后的各个电信号；
发送侧双工式光连接器，包括发送端口和频带扩张用旁路端口，并与光纤相连接；以及
发送侧频带波分复用滤波器，用于向上述发送端口一同传输从上述发送部传输的光信号及通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号，
其中，上述发送侧频带波分复用滤波器用于使从上述发送部输出的各个光信号通过，并用于反射通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号。
2.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于，还包括：
接收侧双工式光连接器，包括接收端口和频带扩张用旁路端口，并与光纤相连接；以及
接收侧频带波分复用滤波器，在通过上述接收端口来接收的光信号中分离指定的光波长频带的光信号，从而向上述接收部传输。
3.根据权利要求2所述的光收发模块，其特征在于，上述接收侧频带波分复用滤波器在通过上述接收端口来接收的光信号中反射指定的上述光波长频带之外的光信号，从而向上述接收侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口输出。
4.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于，
在上述发送部中，各个上述通道分别包括：
Tx时钟及数据恢复，针对从电连接器中输入的电信号执行时钟及数据恢复，
电光转换元件，将所示电信号转换为光信号，以及
驱动部，用于驱动上述电光转换元件；
上述发送部包括光多路复用器，上述光多路复用器对通过上述电光转换元件来向不同的上述通道转换输出的各个光信号进行多路复用，从而向上述发送侧频带波分复用滤波器传输。
5.根据权利要求3所述的光收发模块，其特征在于，
上述接收部包括：
光反向多路复用器，按指定的光波长来分别分离通过上述接收侧频带波分复用滤波器的光信号，并向各个通道输入；
集成光接收器组件，包括按不同的上述通道分别设置的光电转换元件，从而将向各个上述通道输入的光信号转换为电信号；以及
Rx时钟及数据恢复，按各个上述通道设置，并针对从上述集成光接收器组件输出的电信号执行时钟及数据恢复。
6.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于，上述光收发模块为100G的CFP光收发器，上述光收发模块在发送侧及接收侧分别包括用于对各个信号进行串联处理的共10个通道，并对各个通道进行10Gbps的信号处理，从而能够进行100Gbps级信号收发。
7.一种光通信系统，其为能够按不同的通信节点来进行100Gbps级信号收发的四个100G的CFP光收发模块来体现的400Gbps级光通信系统，上述光通信系统的特征在于，
上述四个光收发模块分别包括：
发送侧双工式光连接器，包括发送端口和频带扩张用发送侧旁路端口，以及
接收侧双工式光连接器，包括接收端口和频带扩张用接收侧旁路端口；
上述光通信系统包括：
发送用光纤跨接线，在上述四个光收发模块中，分别连接第一光收发模块的上述发送侧旁路端口和第二光收发模块的上述发送端口、上述第二光收发模块的上述发送侧旁路端口和第三光收发模块的上述发送端口、上述第三光收发模块的上述发送侧旁路端口和第四收发模块的上述发送端口，
接收用光纤跨接线，在上述四个光收发模块中，分别连接第一光收发模块的上述接收侧旁路端口和第二光收发模块的上述接收端口、上述第二光收发模块的上述接收侧旁路端口和第三光收发模块的上述接收端口、上述第三光收发模块的上述接收侧旁路端口和第四收发模块的上述接收端口，
发送用光纤，用于连接上述第一光收发模块的上述发送端口和位于远程的通信节点，以及
接收用光纤，用于连接上述第一光收发模块的上述接收端口和位于远程的上述通信节点。
8.根据权利要求7所述的光通信系统，其特征在于，
上述四个光收发模块分别包括：
发送部，将向各个通道输入的电信号分别转换为光信号，并输出转换后的各个光信号；
接收部，将所接收的光信号按各个通道来分别转换为电信号，并向各个通道分别输出转换后的各个电信号；
发送侧频带波分复用滤波器，用于向上述发送端口一同传输从上述发送部传输的光信号及通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号；以及
接收侧频带波分复用滤波器，在通过上述接收端口来接收的光信号中分离指定的光波长频带的光信号，从而向上述接收部传输。
9.根据权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，上述发送侧频带波分复用滤波器用于使从上述发送部输出的各个光信号通过，并用于反射通过上述发送侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口来输入的光信号。
10.根据权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，上述接收侧频带波分复用滤波器在通过上述接收端口来接收的光信号中反射指定的上述光波长频带之外的光信号，从而向上述接收侧双工式光连接器的上述频带扩张用旁路端口输出。
11.根据权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，
在上述发送部中，各个上述通道分别包括：
Tx时钟及数据恢复，针对从电连接器中输入的电信号执行时钟及数据恢复，
电光转换元件，将所示电信号转换为光信号，以及
驱动部，用于驱动上述电光转换元件；
上述发送部包括光多路复用器，上述光多路复用器对通过上述电光转换元件来向不同的上述通道转换输出的各个光信号进行多路复用，从而向上述发送侧频带波分复用滤波器传输。
12.根据权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，
上述接收部包括：
光反向多路复用器，按指定的光波长来分别分离通过上述接收侧频带波分复用滤波器的光信号，并向各个通道输入；
集成光接收器组件，包括按不同的上述通道分别设置的光电转换元件，从而将向各个上述通道输入的光信号转换为电信号；以及
Rx时钟及数据恢复，按各个上述通道设置，并针对从上述集成光接收器组件输出的电信号执行时钟及数据恢复。
13.根据权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，上述四个光收发模块为100G的CFP光收发器，上述光收发模块在发送侧及接收侧分别包括用于对各个信号进行串联处理的共10个通道，并对各个通道进行10Gbps的信号处理，从而能够进行100Gbps级信号收发。
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