CN105572821A - 一种低速率双发射sfp光模块 - Google Patents

一种低速率双发射sfp光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低速率双发射SFP光模块，光源驱动器连接光源，用于根据光源驱动电流驱动光源出光；光功率检测单元连接功率控制单元、光源、微控制单元，用于检测光源的出光功率，并将出光功率反馈到功率控制单元；功率控制单元连接光源驱动器、光功率检测单元，用于根据光功率检测单元发送的反馈信息，控制光源驱动器发送到光源的驱动电流大小，以调整光发射功率；微控制单元用于监控光发射模块的工作温度、工作电压；光功率控制单元低频截止频率低于传输信号的频率。本发明的一种低速率双发射SFP光模块通过将光功率控制单元低频截止频率设置为低于传输信号的频率，能够保证在数据速率在数十Kb/s到数十Mb/s时，可靠的传输数据。

Description

一种低速率双发射SFP光模块
技术领域
本发明涉及光模块领域，特别涉及一种低速率双发射SFP光模块。
背景技术
在光通信的很多应用中，都需要极高的数据传输速率，从而实现高效的数据传输需求，但是在一些特殊应用中，需要传输的数据速率只有数十Kb/s到数十Mb/s，但其对传输数据的可靠性要求非常高。比如电力系统用于信号传输的IEEEC37.94标准，定义速率为2.048Mb/s，最低可以到64kb/s。然而面对这样的低速率高可靠性传输需求，常规SFP是无法进行可靠传输的，可能会丢失一些低频信息。
在现有的方案中，有一些采用高速率SFP模块向下兼容到低速率的方案，这些方案的具体实现方式如下：采用差分数据输入、输出，AC耦合，数据的信号类型通常为Pecl(PositiveEmitterCoupledLogic正射极耦合逻辑电平)、CML(Current-ModeLogic电流型逻辑)；采用发射端芯片内部集成的APC(automaticpowercontrol自动功率控制)电路对发射功率进行控制；应用数字诊断功能芯片及EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory电可擦除可编程只读存储器)对模块的各个参数进行监控及存储。
而这种向下兼容的SFP模块存在以下缺陷：1、一般低速率信号的信号类型都是单端TTL，发射端芯片无法工作在高速状态，可能出现输出光信号占空比失真；2、采用高速收发芯片，功耗较大且成本较高；3、功率控制通过集成芯片内部的APC电路完成，由于是高速应用，APC电路反馈速度较快，低频截止频率较高，在传输低速率信号时会出现信号失真。
在现有的另一个方案中，其双发射光模块采用SFF封装，无法支持热插拔。
发明内容
本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够高可靠的传输低速率信号且支持热拔插的低速率双发射SFP光模块。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种低速率双发射SFP光模块，包括微控制单元、相同的两个光发射模块，所述两个光发射单元均连接所述微控制单元，所述光发射模块包括功率控制单元、光功率检测单元、光源驱动器、光源；
所述光源驱动器连接所述光源，用于根据光源驱动电流驱动所述光源出光；
所述光功率检测单元连接所述功率控制单元、所述光源、所述微控制单元，用于检测所述光源的出光功率，并将所述出光功率反馈到所述功率控制单元；
所述功率控制单元连接所述光源驱动器、所述光功率检测单元，用于根据所述光功率检测单元发送的反馈信息，控制光源驱动器发送到光源的驱动电流大小，以调整光发射功率；
所述微控制单元用于监控所述光发射模块的工作温度、工作电压；
所述光功率控制单元低频截止频率低于传输信号的频率。
进一步地，所述光功率控制单元低频截止频率低于32KHz。
进一步地，所述光源驱动器、所述光功率检测单元还连接微控制单元，所述微控制单元用于采集所述光功率检测单元发送的光源出光功率信息、以及光源驱动电流信息。
进一步地，所述光发射模块的信号输入端采用TTL电平信号接口。
进一步地，所述光源为VCSEL、FP、DFB或LED中的任一个。
进一步地，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述两个光发射模块发送端数据输入接口的备用引脚。
与现有技术相比，本发明的有益效果
1、本发明的一种低速率双发射SFP光模块通过将光功率控制单元低频截止频率设置为低于传输信号的频率，能够保证在数据速率在数十Kb/s到数十Mb/s时，可靠的传输数据。
2、本发明的一种低速率双发射SFP光模块通过在光发射模块的信号输入端采用TTL电平信号接口，相比现有技术本发明的电路结构更加简单，同时克服了光信号占空比失真的问题。
3、本发明的一种低速率双发射SFP光模块对SFP管脚的Tx_fault引脚和Rate_select引脚重新设置为备用的两路信号输入脚，进一步的提高了数据传输的可靠性。
附图说明
图1所示是本发明的一个实施例中的低速率双发射SFP光模块的模块框图。
图2所示是本发明的一个实施例中的模块管脚定义图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1：
图1所示是本发明的一个实施例中的低速率双发射SFP光模块的模块框图，包括微控制器、相同的两个光发射模块，所述两个光发射模块均连接所述微控制单元，所述光发射模块包括功率控制单元、光功率检测单元、光源驱动器、光源；
所述光源驱动器连接所述光源，用于根据光源驱动电流驱动所述光源出光；
所述光功率检测单元连接所述功率控制单元、所述光源、所述微控制单元，用于检测所述光源的出光功率，并将所述出光功率反馈到所述功率控制单元；
所述功率控制单元连接所述光源驱动器、所述光功率检测单元，用于根据所述光功率检测单元发送的反馈信息，控制光源驱动器发送到光源的驱动电流大小，以调整光发射功率；
所述微控制单元用于监控所述光发射模块的工作温度、工作电压；
所述光功率控制单元低频截止频率低于传输信号的频率。
本发明的一种低速率双发射SFP光模块通过将光功率控制单元低频截止频率设置为低于传输信号的频率，能够保证在数据速率在数十Kb/s到数十Mb/s时，可靠的传输数据。
其次，传统的双发射光模块采用的是SFF封装，该封装方式不支持热拔插，本发明采用SFP进行模块封装，使模块具备热拔插的功能。
进一步地，所述光功率控制单元低频截止频率低于32KHz。
将光功率控制单元低频截止频率调整为小于32KHz，本发明能够有效传输速率32KHz-80MHz的信号，当然，该数据越小，则能够可靠的传输更低速率的信号，
进一步地，所述光源驱动器、所述光功率检测单元还连接微控制单元，所述微控制单元用于接收所述光功率检测单元发送的光源出光功率信息、以及光源驱动电流信息。
进一步地，所述光发射模块的信号输入端采用TTL电平信号接口。
现有的技术中，模块通过在host端加电平转换信号，实现单端TTL信号，但增加了电路复杂度，同时，现有的这种方案，其芯片不能很好的支持低频信号传输，在进行低频信号调制、解调时有占空比失真的问题。
本发明的一种低速率双发射SFP光模块通过在光发射模块的信号输入端采用TTL电平信号接口，相比现有技术本发明的电路结构更加简单，同时克服了光信号占空比失真的问题，由于不需要进行增加额外的电平转换，本发明的方案成本更低。
在一个具体的实施例中，发射模块采用单端输入，信号电平为TTL，经过DC耦合到光源驱动器，光源驱动器驱动光源发送0/1信号，光功率检测单元对光源的出光功率进行检测，将检测的结果反馈回功率控制单元，进而控制光源驱动器驱动电流，实现出光功率调节、维持出光功率稳定功能，该反馈电路的低频截止频率低于32KHz。微控制单元通过I2C总线与外部设备通信，同时监控模块的工作温度、模块电源电压、两路发射端发射功率、两路发射端偏置电流。模块具备DDM功能、与设备的通信功能以及软件对模块的控制功能。在使用中，终端设备通过和多个模块的通信，可以实时的获取各个模块的工作状态信息，包括光发射通道一和光发射通道二的发射功率、光发射通道一和光发射通道二的偏置电流、供电电压值、模块内部的温度以及模块警告及警报信息，这样可以及时发现出现异常的模块。同时可以通过软件实现对模块的控制，对有异常的模块及时进行处理。微控制单元仅实现对模块参数的监测作用，如果不需要DDM功能，可以直接去除微控制电路部分而不影响光发射单元的正常工作。
进一步地，所述光源为VCSEL、FP、DFB或LED中的任一个。
进一步地，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述两个光发射模块发送端数据输入接口的备用引脚。
在一个具体实施例中，参看图2，图2是本发明的一个具体实施例中的管脚定义，表1对图2中的管脚进行了详细的描述，本发明的引脚定义发端数据输入TD1、TD2使用单端信号，其中Pin13和Pin18作为两路发端数据输入引脚，Pin7或Pin2可以作为备用的两路发端数据输入引脚，数据类型均为TTL。作为特殊应用产品，与传统SFP管脚定义相比，Pin2Tx_fault和Pin7Rate_select功能不需要，故将此二脚作为备用的信号引脚使用，根据本发明的设计，模块A2h的寄存器定义在8472协议的基础上也需要进行相应的修改，具体的修改调整参看表2。
表1
表2
由于本发明设置了一对备用发射信号输入脚，可以满足外部设备多样化的设计要求，在本实施例中通过备用发射信号脚实现两路独立信号源的发射。
本发明的脚位定义满足MSA，可以做成标准产品，也可以采用特殊脚位定义，实现与标准SFP产品的端口复用，有效提高设备单位面积面板使用率。
本发明的一种低速率双发射SFP光模块对SFP管脚的Tx_fault引脚和Rate_select引脚重新设置为备用的两路信号输入脚，进一步的提高了数据传输的可靠性。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (6)

1.一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，包括微控制单元、相同的两个光发射模块，所述两个光发射单元均连接所述微控制单元，所述光发射模块包括功率控制单元、光功率检测单元、光源驱动器、光源；
所述光源驱动器连接所述光源，用于根据光源驱动电流驱动所述光源出光；
所述光功率检测单元连接所述功率控制单元、所述光源、所述微控制单元，用于检测所述光源的出光功率，并将所述出光功率反馈到所述功率控制单元；
所述功率控制单元连接所述光源驱动器、所述光功率检测单元，用于根据所述光功率检测单元发送的反馈信息，控制光源驱动器发送到光源的驱动电流大小，以调整光发射功率；
所述微控制单元用于监控所述光发射模块的工作温度、工作电压；
所述光功率控制单元低频截止频率低于传输信号的频率。
2.根据权利要求1所述的一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，所述光功率控制单元低频截止频率低于32KHz。
3.根据权利要求1所述的一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，所述光源驱动器、所述光功率检测单元还连接微控制单元，所述微控制单元用于采集所述光功率检测单元发送的光源出光功率信息、以及光源驱动电流信息。
4.根据权利要求1所述的一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，所述光发射模块的信号输入端采用TTL电平信号接口。
5.根据权利要求1所述的一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，所述光源为VCSEL、FP、DFB或LED中的任一个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种低速率双发射SFP光模块，其特征在于，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述两个光发射模块发送端数据输入接口的备用引脚。
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