CN106788705A - 一种光功率计综合测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光功率计综合测试方法，用于用于双模光功率计的测试，其平台主要采用多路光分器、波分多路复用、光功率计、光衰减器，主要应用于校准和测试光网络单元相关的发射和接收；发射部分的校准和测试由光网络单元设备本身发射1310nm波长的光经过光隔离器到达1310nm光功率计，并进行测量；该方法在使用过程中可以有效的降低在使用的过程中产生的VOA精度不稳地的情况，增长了校准VOA的周期，减少了工程人员维护的工作量，同时也提高了光设备产出的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试技术，尤其涉及用于双模光功率计的综合测试系统的一种光功率计综合测试方法。
背景技术
随着全球电信资本投资周期的开始、带宽需求的持续带动、全球光纤接入的逐渐普及、中国三网融合建设的发展以及全球各个国家光纤网络建设的高潮，预计到2016年，全球光网络设备市场将达到205亿美元。2014年，受到信息消费、智慧城市、宽带中国、大数据、4G/LTE网络即将商用等多重利好因素的影响促进，中国光通信整体市场保持稳定增长，全业务运营促进了各运营商对接入网FTTH的大规模投资建设，4G网络建设的深入进行也推动了固网和固移融合网络的建设。在城域网和接入网建设的拉动下，主设备、光纤光缆、配套设备以及光器件等领域均获得了更多的空间，相关光产品生产企业正面临全面拓展的新机遇。无源ONU (光网络单元)是GPON（千兆无源光网络）系统的用户侧设备，通过EPON(无源光纤网络)用于终结从OLT（光线路终端）传送来的业务。与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。如Internet surfing，VoIP，HDTV，VideoConference等业务。ONU作为FTTx应用的用户侧设备，是“铜缆时代”过渡到“光纤时代”所必备的高带宽高性价比的终端设备。G/EPON ONU 作为用户有线接入的终极解决方案，在将来NGN（下一代网络）整体网络建设中具有举足轻重的作用。
G/EPON（双模光功率计）综合测试系统是指：GPON/EPON双模光功率计的综合测试系统。如现有的MT20150526、MT20150526。G/EPON测试平台主要是协助客户进行自动化的测试，简化客户的测试时间，提高测试效率，目的是对客户生产的ONU设备的光口进行RX校准&TX测试。
但是现有技术在实际应用中不能快速的对光功率进行有效的衰减，测试设备数量多操作和维护成本高，精度稳定性方面有待提高。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种光功率计综合测试方法，其可提升VOA（可变光衰减器Variable Optical Attenuator)的精度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光功率计综合测试方法，其平台主要采用多路光分器、波分复用器、光功率计、光衰减器，主要应用于校准和测试光网络单元相关的发射和接收；发射部分的校准和测试由光网络单元设备本身发射1310nm波长的光经过光隔离器到达1310nm光功率计，并进行测量。
所述接收部分的校准和测试由外部BERT提供1490nm波长的光经过光衰减器及光隔离器后以1:9的比例将1/10的光进入1490nm光功率计进行光功率大小测试,9/10的光进入光网络单元设备，其中光衰减器的作用是控制调节光网络单元时时需要的接收光功率大小。
基于本发明方法的系统平台基于单片机进行控制多通道所有光功率计和衰减器的大小和数据的读取，外置PC通过两个串口与单片机进行通信，进而控制平台设备，两个串口分别控制8个光功率计和4个衰减器，其中8个光功率计分为4个1310nm光功率计和4个1490nm光功率计，4个衰减器分别为1490nm衰减器。PC与内部系统的通信建立在双方约定的自定义通信协议，包含发送和接收数据的格式和解析规则。
所述基于本发明方法的系统包含接收光路部分和发射光路部分;其中接收光路部分包含BERT、程控衰减、光分和光功率计1，发射光路部分包含光功率计2；其中波分复用器作为连接接收光路、发射光路以及被测设备之间光路传输和1310及1490波长光隔离的介质，在传输过程将被测设备发射的1310波长的光转发到光功率计2，将BERT发射的1490波长的光传送给被测设备，两种不同波长的光在发射光路和接收光路相互之间不透传，使接收光路和发射光路对被测设备进行单独通信。
所述接收光路中BERT作为光源，向被测设备发出1490波长并加载prbs7、 prbs23或prbs31码型的连续光，中间经过程控衰减调节线路光衰，对输入给被测设备的光功率的大小进行控制；经过一分二，比例为1:9的光分路器，将1/10的光传输给光功率计1,用来监控线路光功率的大小；将9/10的光传输经过波分复用器最终传输给被测设备。
在所述发射光路中被测设备作为光源，其发射1310波长的连续光，经过波分复用器的分离，最终由所述光功率计2接收。
所述基于本发明方法的系统包括光衰减器控制部分，光衰减器采用4 路光衰减器，光衰减器固定在盘纤盒上；通过连接线和印刷电路板连接；单片机进行控制，通过COM1进行衰减量的调节；衰减范围0dB～45dB；衰减器设置精度0.1dBm；增加数据存储芯片提升可变光衰减器器件的设置精度。
所述光衰减器控制部分的光路连接为：4个光纤盘纤阻塞分别固定在4个盘纤盒上；通过FC/UPC 和印刷电路板上的探测器连接；通过SIP2.54 连接线和印刷电路板上的可变光衰减器驱动电路连接。
本发明的有益效果是：一种光功率计综合测试方法，其平台主要采用多路光分器、波分复用器、光功率计、光衰减器，主要应用于校准和测试光网络单元相关的发射和接收；发射部分的校准和测试由光网络单元设备本身发射1310nm波长的光经过光隔离器到达1310nm光功率计，并进行测量；该方法在使用过程中可以有效的降低在使用的过程中产生的VOA精度不稳地的情况，增长了校准VOA的周期，减少了工程人员维护的工作量，同时也提高了光设备产出的质量。
进一步，所述接收部分的校准和测试由外部光经过光衰减器及光隔离器后部分光进入光功率计进行光功率大小测试,部分光进入光网络单元设备，其中光衰减器的作用是控制调节光网络单元时时需要的接收光功率大小；该方法进一步的提升VOA（可变光衰减器)的精度。
附图说明
图1为本发明一种实施例发射和接收校准测试组网框图（光分A/B 用1：9光分器）；
图2为本发明实施例的单路光路连接图；
图3为本发明一种实施例的软件流及对应的组网图；
图4为本发明一种实施例的另一种软件流及对应的组网图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种光功率计综合测试方法，其在现有光功率计综合测试系统(G/EPON综合测试系统)的基础上，进行了修改：
1、将1x4 光开关去掉，1×4的光开关的作用是将DUT发送的1310光传送至外部测试设备测试ER值，由于考虑到设备功能的专一性、减少设备复杂度和保证其余功能的测试精度，故将其部分功能在原有设备上删除。
2、每一个ONU的上行光功率计1310 通过1310/1490 光波分复用器以后，直接连接到对应的光功率计，可以有效的降低线路损耗，提高输出到1310波长光功率计的光功率大小。
3、VOA驱动（可变光衰减器驱动）增加数据存储芯片，将之前的8K存储芯片添加到16K，可以扩大存储VOA数据容量，提高VOA的计算精度。存储计算点增加了两倍，提高VOA控制电压的分辨率。
经过上述的改进后，主要是将设备内部做了电路方面的调节，软件算法上进行了更加有效的优化，在使用过程中可以有效的降低在使用的过程中产生的VOA精度不稳地的情况，增长了校准VOA的周期，减少了工程人员维护的工作量，同时也提高了光设备产出的质量。
本发明一种光功率计综合测试系统方法，其平台主要采用多路光分器、WDM（波分复用器）、光功率计、光衰减器，主要应用于校准和测试ONU（光网络单元）相关的TX（发射）和RX(接收)。TX部分的校准和测试由ONU设备本身发射1310nm波长的光经过光隔离器到达1310nm光功率计，并进行测量。RX部分的校准和测试由外部BERT提供1490nm波长的光经过光衰减器及光隔离器后以1:9的比例将1/10的光进入1490nm光功率计进行光功率大小测试,9/10的光进入ONU设备，其中光衰减器的作用是控制调节ONU时时需要的RX光功率大小。原理如附图1所示。
基于本发明方法对应的系统平台基于单片机进行控制多通道所有光功率计和衰减器的大小和数据的读取，外置PC通过两个串口与单片机进行通信，进而控制平台设备，两个串口分别控制8个光功率计和4个衰减器，其中8个光功率计分为4个1310nm光功率计和4个1490nm光功率计，4个衰减器分别为1490nm衰减器。PC与内部系统的通信建立在双方约定的自定义通信协议，包含发送和接收数据的格式和解析规则。
基于本发明方法的系统平台在实际应用中能过快速的相应光功率的变化并能快速的对光功率进行有效的衰减，多通道测试平台的应用极大的节约了客户的设备成本，同时也简化了工程师对仪器的操作和维护工作。
该方法中，整个测试系统工作过程包括：
通过程控衰减器将下行的光信号1490进行衰减，并通过光功率计读取到经过衰减以后的光功率，并通过这个功率计和输出端对DUT（ONU）的RX进行校准。再通过调节光衰减器测试ONU RX的灵敏度。最后对于ONU的TX 通过1310/1490 WDM 输入到另外的功率计中，对TX进行光功率的校准。
本节定义了G/EPON 测试平台硬件设计和接口，等等。整个系统采用内置电源模块整体采用5V供电，220V输入。整个系统主要包括3个部分，其中有光路部分，衰减器控制部分，功率计监控部分。
G/EPON测试平台系统需求：同时连接4路G/EPON，对ONU的光口进行RX校准，对ONU的光口进行TX测试，PC界面。
请参考图1，及图2所示，
光功率计监控部分：
其为设有8通道的光功率计。其中，4通道功率计为：1490nm 下行RX(接收)校准功率计（连续光功率测试），采用FC/APC接口，探测RX的功率+5dBm ～ -45dBm，实际测试范围 -5dBm ~ -55dBm (10% 提取后)，测试精度+/- 0.1dB，工作波长1490nm；通过单片机控制 ，通过COM2 串口和PC连接。。其中，另4通道功率计为：1310nm 上行TX（发射）功率测试（连续光功率测试，非突发光测试）；采用FC/APC接口，探测TX的功率 +5dBm ～ -50dBm，实际测试范围 -5dBm ~ -60dBm (10% 提取后)（原因：测试TX关断光功率-45dBm），测试精度+/-0.1dB，工作波长1310nm，通过单片机控制 ，通过COM2 串口和PC连接；光功率计监控部分分为1310nm波长和1490nm波长光功率计，在使用过程中ONU(光网络单元optical networkunit)设备并不直接与光功率计直接相连，而是考虑到下行光和上行光的有效利用，我们将RX部分1490nm的光按照1:9的方式，以1/10的光进入1490nm波长光功率计，9/10的光进入ONU。这样可以确保ONU接收的光源光功率大小符合要求，这种模式下要求光功率计的测试精度更加严格，测试范围变宽。1310nm波长和1490nm波长光功率计在本平台中采用同时混用互不干扰，主要是源于中间加入了WDM（波分复用器），可以有效的隔离不同波长在线路上的传输，以致于两种光功率计可以独立使用。
光衰减器控制部分：
参照图1所示，光衰减器：采用4 路光衰减器，光衰减器固定在盘纤盒上；通过连接线和PCB连接；单片机进行控制，通过COM1 进行衰减量的调节；衰减范围0dB～45dB；衰减器设置精度0.1dBm；增加数据存储芯片提升VOA(可变光衰减器)器件的设置精度。
光路连接，如图2所示：4个光纤盘纤Block（阻塞）分别固定在4个盘纤盒上；通过FC/UPC 和PCB（印刷电路板）上的探测器连接；通过SIP2.54 连接线和PCB上的VOA驱动电路（VOA:可变光衰减器Variable Optical Attenuator）连接。
软件功能，PC界面设置为：可选 手动设置衰减量(dB )；可选 手动设置输出衰减量，设置步长，设置起始衰减量和终止衰减量(dB)；可选 手动设置输出光功率（dBm）；可选手动设置输出光功率，设置步长，设置终止输出光功率dBm；通道1～4 对应1490nm 下行光功率测试；通道5～8 对应上行1310 光功率校准。PC上显示 当前通道1～通道8的光功率值。带有Offset 参数（开放给用户，允许手动填写），用于功率计探测和实际端口连接的绝对功率校准。
控制指令：控制指令开放给用户。允许用户通过命令格式对设备进行串口单独控制。提供封装控制设备的API（ VC++环境下动态链接库，包含DLL，LIB,.H文件）。
供电采用：220V 输入供电，220开关控制。
机构包括：
前面板：光衰减器输入 FC/UPC x4、连接被测物ONU FC/UPCx4 、电源开关带指示灯。
后面板：220V输入电源座、 串口 DB9 ， COM1 ，控制光开关和设置衰减器、串口DB9 ， COM2 ， 读取光功率、 风扇为可选。
如图1所示，主要分为两部分，分别包含RX光路(接收光路)部分和TX光路（发射光路）部分。其中RX光路部分主要包含BERT，程控衰减，光分A1和光功率计1等器件，TX光路部分包含光功率计2器件。其中WDM（波分复用器）作为连接RX光路、TX光路以及DUT（被测设备）之间光路传输和1310及1490波长光隔离的介质，在传输过程将DUT发射的1310波长的光转发到光功率计2，将BERT发射的1490波长的光传送给DUT，两种不同波长的光在TX光路和RX光路相互之间不透传，使RX光路和TX光路对DUT进行单独通信。
在RX光路中BERT作为光源，向DUT发出1490波长并加载prbs7、 prbs23或prbs31码型的连续光，中间经过程控衰减调节线路光衰，对输入给DUT的光功率的大小进行控制。经过一分二，比例为1:9的光分路器，将1/10的光传输给光功率计1,用来监控线路光功率的大小。将9/10的光传输经过WDM最终传输给DUT。
在TX光路中DUT作为光源，本身发射1310波长的连续光，经过WDM的分离，最终由光功率计2接收。
以下是整个光路中器件名称、作用、用量说明:
如图2 optical passive function block 光学无源功能块。主要是对仪器内部的光路连接中器件和线路属性做了详细的说明。本图主要分为两个属性说明，包含其一器件的连接接头类型和线路衰减属性。
本专利一种光功率计综合测试方法，通过G/EPON测试平台设置采用光的多路隔离、比例传输、快速控制多路光衰减以及测量多路光功率技术。将多通道测试设备融为一体，有效的减少了硬件资源和设备投入成本，同时提高了测试效率，使得生产ONU设备客户拥有更加简便有效的测试仪器。
本发明一种光功率计综合测试方法的一个实施例，其应用在ONU (光网络单元)多路综合校准及测试，对应设备包含两个重要部分：一个是发射和接收（TX/RX）指标校准部分，一个是发射和接收（TX/RX）测试部分。此两部分通过校准和测试数据标准，所产生的所有数据都是通过MES系统实时的互联互通。
其中TX/RX校准：平均光功率校准；TXPOWER DDMI数字诊断校准；APD_LUT温补表导入；LOS告警校准；RXPOWER DDMI数字诊断校准。
其中TX/RX测试：平均光功率测试；TXPOWERDDMI 测试；测试温度，电压，BIAS电流，MOD电流DDMI测试；LOS告警测试；RXPOWERDDMI测试；RX灵敏度测试；RX过载测试。
具体校准和测试实施方式：
其中一种TX校准/RX校准步骤如图3所示，
1、初始化测试环境
加载激光器驱动芯片GN25L95的驱动，设置prbs23码型，启动iic调节，切换到table2,切换至GN25L95
2、写入BOSA信息
BOSA SN，出厂日期，校验和checksum
3、校准TXPOWER DDMI
此步骤中包含两个具体小步骤
3.1 TXPOWER 2.7dBm的校准
通过调整ONU产品光功率寄存器，在通过光功率读取实际光功率值。并且调整寄存器大小使得光功率输出等于2.7dbm，此时锁定寄存器则TXPOWER校准成功。
3.2 TXPOWER DDMI的校准
原因是由于在校准TXPOWER DDMI的过程中，取两定点为1.0dBm及2.7dBm，所以在校准TXPOWER DDMI的过程中，已经将TXPOWER 2.7dBm的值校准完毕
4、APD_LUT(生成温补表，写入table 6)
让激光器发光，使得BOSA工作在正常温度。调整APD寄存器读取RSSI值，当RSSI达到标准范围则锁定APD值生成对应关系表导入APD_LUT表
5、LOS告警调节-36dBm，去告警调节-32dBm
此步骤中包含两个具体小步骤，LOS告警校准和LOS去告警校准
调整VOA程控光衰使得BERT发出下行光在-36dBm，调整ONU告警寄存器，直到ONU产生LOS告警此时锁定寄存器则LOS告警调节完成。回调VOA程控光衰使得BERT发出下行光在-32dBm，调整ONU告警寄存器，直到ONU的LOS告警去除此时锁定寄存器则LOS去告警调节完成。
6、校准RXPOWER DDMI 取三个定点 -10dBm ,-20dBm,-30dBm作为校验采样点。得出二阶斜率曲线
Y = aX2 + bX + c。
其中另一种TX测试和RX测试步骤，如图4所示，
1、TXPOWERDDMI测试，测试定点为2.7dBm
调试ONU长发光寄存器使得产品发光，通过程控光功率计读出光功率值是否等于2.7dBm误差为±0.3dBm
2、测试温度，电压，BIAS电流，MOD电流DDMI测试
读取BOSA的驱动指标，与测试标准做判断。
3、LOS告警测试
通过调整VOA程控光衰使得BERT发出下行光在-36dBm时ONU产生LOS告警，调整到-32dBm时ONU失去LOS告警则为测试通过。
4、RXPOWERDDMI测试，取五个定点，分别为-10.0dBm，-15dBm,-20dBm，-25dBm,-30dBm
通过分别取五个光功率点，在用数字诊断算出二阶斜率的值是否在正常范围之内。
5、RX灵敏度测试输入光功率的值为-29.5dBm
设置发端为长发光状态，误码率在10^-10级别，三倍置信区间，也就是大概12s无误码。通过误码测试命令进行测试。测试时输入光功率的值为-29.5dBm，测试到无误码。
6、RX过载测试输入光功率的值为-7dBm
过载测试时输入光功率的值为-7dBm，测试到无误码。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种光功率计综合测试方法,其特征在于：其平台主要采用多路光分器、波分复用器、光功率计、光衰减器，主要应用于校准和测试光网络单元相关的发射和接收；发射部分的校准和测试由光网络单元设备本身发射1310nm波长的光经过光隔离器到达1310nm光功率计，并进行测量。
2.如权利要求1所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，所述接收部分的校准和测试由外部BERT提供1490nm波长的光经过光衰减器及光隔离器后以1:9的比例将1/10的光进入1490nm光功率计进行光功率大小测试,9/10的光进入光网络单元设备，其中光衰减器的作用是控制调节光网络单元时时需要的接收光功率大小。
3.如权利要求2所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，基于本发明方法的系统平台基于单片机进行控制多通道所有光功率计和衰减器的大小和数据的读取，外置PC通过两个串口与单片机进行通信，进而控制平台设备，两个串口分别控制8个光功率计和4个衰减器，其中8个光功率计分为4个1310nm光功率计和4个1490nm光功率计，4个衰减器分别为1490nm衰减器，PC与内部系统的通信建立在双方约定的自定义通信协议，包含发送和接收数据的格式和解析规则。
4.如权利要求3所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，所述基于本发明方法的系统包含接收光路部分和发射光路部分;其中接收光路部分包含BERT、程控衰减、光分和光功率计1，发射光路部分包含光功率计2；其中波分复用器作为连接接收光路、发射光路以及被测设备之间光路传输和1310及1490波长光隔离的介质，在传输过程将被测设备发射的1310波长的光转发到光功率计2，将BERT发射的1490波长的光传送给被测设备，两种不同波长的光在发射光路和接收光路相互之间不透传，使接收光路和发射光路对被测设备进行单独通信。
5.如权利要求4所述的光功率计综合测试方法，其特征在于， 所述接收光路中BERT作为光源，向被测设备发出1490波长并加载prbs7、 prbs23或prbs31码型的连续光，中间经过程控衰减调节线路光衰，对输入给被测设备的光功率的大小进行控制；经过一分二，比例为1:9的光分路器，将1/10的光传输给光功率计1,用来监控线路光功率的大小；将9/10的光传输经过波分复用器最终传输给被测设备。
6.如权利要求5所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，在所述发射光路中被测设备作为光源，其发射1310波长的连续光，经过波分复用器的分离，最终由所述光功率计2接收。
7.如权利要求4所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，所述基于本发明方法的系统包括光衰减器控制部分，光衰减器采用4 路光衰减器，光衰减器固定在盘纤盒上；通过连接线和印刷电路板连接；单片机进行控制，通过COM1 进行衰减量的调节；衰减范围0dB～45dB；衰减器设置精度0.1dBm；增加数据存储芯片提升可变光衰减器器件的设置精度。
8.如权利要求7所述的光功率计综合测试方法，其特征在于，所述光衰减器控制部分的光路连接为：4个光纤盘纤阻塞分别固定在4个盘纤盒上；通过FC/UPC 和印刷电路板上的探测器连接；通过SIP2.54 连接线和印刷电路板上的可变光衰减器驱动电路连接。
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