CN109951232A - 外形封装可插拔cfp光模块装置及cfp光模块的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种外形封装可插拔CFP光模块装置及CFP光模块的实现方法，所述装置包括：控制器、速率转换器、光发射器及光接收器；所述控制器，用于控制第一电信号输入所述速率转换器；所述速率转换器，用于对所述第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出所述第二电信号至所述光发射器；所述光发射器，用于将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；所述光接收器，用于接收输入的第二光信号，将所述第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出所述第三电信号至所述速率转换器；所述速率转换器，还用于纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出所述第四电信号至所述控制器。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及外形封装可插拔(CFP，Centum Form-factor Pluggable)光模块装置及CFP光模块的实现方法。
背景技术
CFP是光模块的一种封装形式，与之类似的还有CFP2、CFP4等封装形式，CFP、CFP2及CFP4光模块的发射速率通常为40Gbit/s与100Gbit/s。随着互联网产业的发展，对此类高速率长传输距离的模块需求大幅增加。相关技术中，在传输距离大于40km的应用场景中，运营组网需要增加多个中继，组网复杂且成本高昂。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种CFP光模块装置及CFP光模块的实现方法，能够实现80km的传输距离，简化运营网络，有效降低传输网络的建立成本于维护成本。
第一方面，本发明实施例提供一种CFP光模块装置，所述装置包括：控制器、速率转换器、光发射器及光接收器；
其中，所述控制器、所述速率转换器及所述光发射器中任意两者之间电连接，所述控制器、所述速率转换器及所述光接收器中任意两者之间电连接；
所述控制器，用于控制第一电信号输入所述速率转换器；
所述速率转换器，用于对所述第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出所述第二电信号至所述光发射器；
所述光发射器，用于将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；
所述光接收器，用于接收输入的第二光信号，将所述第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出所述第三电信号至所述速率转换器；
所述速率转换器，还用于纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出所述第四电信号至所述控制器。
上述方案中，所述速率转换器包括：时钟数据恢复(CDR，Clock Data Recovery)单元与数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)单元；所述CDR单元，用于提供时钟信号，对所述第三电信号进行数据恢复，并输出数据恢复后的第三电信号至所述DSP单元；
所述DSP单元，用于根据纠错码对所述恢复后的第三电信号进行纠错，得到所述第四电信号。
上述方案中，所述速率转换器，还用于将m路第一速率的所述第一电信号转换为n路第二速率的所述第二电信号；将输入的所述n路第二速率的所述第三电信号转换为m路第一速率的所述第四电信号；
其中，所述第一速率大于所述第二速率，m小于n。
上述方案中，所述光接收器包括：光衰减器、光放大器和光探测器；
所述光衰减器，用于对所述第二光信号进行信号衰减；
所述光放大器，用于对所述第二光信号进行信号放大；
所述光探测器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号转换为第三电信号；
所述光衰减器和所述光放大器协同对所述第二光信号进行调节，使所述光探测器的误码率满足预设条件。
上述方案中，所述光探测器包括：解波分复用器、光电二极管(PD，Photo-Diode)和跨阻放大器(TIA，Trans-Impedance Amplifier)；
所述解波分复用器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号进行信号分离，得到多路光信号并输入所述PD；
所述PD，用于将输入的所述多路光信号转换为相应的多路电流信号，并输入所述TIA；
所述TIA，用于将输入的所述多路电流信号转换为相应的多路电压信号，并将所述电压信号作为所述第三电信号输出至所述速率转换器。
上述方案中，所述光发射器包括：驱动芯片、波分复用器及至少两个激光器；
所述驱动芯片，用于接收所述控制器输入的控制信号，根据控制信号对所述第二电信号进行信号调制，并输出调制后的第二电信号到激光器；
所述激光器，用于根据所述调制后的第二电信号，产生所述第一光信号；
所述波分复用器，用于将所述至少两个激光器产生的至少两个所述第一光信号复用到一路光纤输。
上述方案中，所述装置还包括供电器；
所述供电器与148pin连接器相连，用于为所述装置提供电源。
第二方面，本发明实施例提供一种CFP光模块的实现方法，所述方法包括：
对生成的第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号；
将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；
和/或，将接收到的第二光信号转换为相应的第三电信号；
纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号。
本发明实施例所提供的一种外形封装可插拔CFP光模块装置及实现方法，所述装置包括：控制器、速率转换器、光发射器及光接收器；其中，所述控制器、所述速率转换器及所述光发射器中任意两者之间电连接，所述控制器、所述速率转换器及所述光接收器中任意两者之间电连接；所述控制器，用于控制第一电信号输入所述速率转换器；所述速率转换器，用于对所述第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出所述第二电信号至所述光发射器；所述光发射器，用于将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；所述光接收器，用于接收输入的第二光信号，将所述第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出所述第三电信号至所述速率转换器；所述速率转换器，还用于纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出所述第四电信号至所述控制器。由此，本发明实施例通过速率转换器对所述第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，使得在信号传输过程中能够根据纠错码纠正传输误码，提升了光接收器的探测误码容错率，大幅度提升了光模块的接收灵敏度，如此，实现了传输距离的提高，而不需要运营组网增加多个中继，简化了运营网络，有效降低了传输网络的建立成本于维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种CFP光模块装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光接收器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种CFP光模块装置的结构示意图；
图4a为本发明实施例提供的一种CFP光模块实现方法的流程示意图；
图4b为本发明实施例提供的一种CFP光模块实现方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三\第四”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三\第四”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明实施例提供一种CFP光模块装置，图1为本发明实施例提供的一种CFP光模块装置的结构示意图，如图1所示，CFP光模块装置100包括：控制器110、速率转换器120、光发射器130及光接收器140。
其中，控制器110、速率转换器120及光发射器130中任意两者之间电连接，控制器110、速率转换器120及光接收器140中任意两者之间电连接。
控制器110，用于控制第一电信号输入速率转换器120。
速率转换器120，用于对第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出第二电信号至光发射器130。
光发射器130，用于将第二电信号转换为相应的第一光信号并输出。
其中，光发射器130包括：驱动芯片、波分复用器及至少两个激光器；
驱动芯片，用于接收控制器输入的控制信号，根据控制信号对第二电信号进行信号调制，并输出调制后的第二电信号到激光器；
激光器，用于根据调制后的第二电信号，产生第一光信号；
波分复用器，用于将至少两个激光器产生的至少两个第一光信号复用到一路光纤输出。
在一些实施例中，激光器采用电吸收调制激光器(EML，Electlro-absorptionModulated Laser)，相对于分布式反馈激光器(DFB，Distributed Feedback Laser)，EML的传输性能和传输效果较好，尤其是在高频调制和长距离传输方面。
本发明实施例通过控制芯片根据控制器输入的控制信号对第二电信号进行信号调制，使激光器电流输入提升至预设电流值，如此，可以使激光器输出光信号功率提升至4至5dbm。其中，预设电流值为80ma至110ma。
光接收器140，用于接收输入的第二光信号，将第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出第三电信号至速率转换器。
在一些实施例中，如图2所示，光接收器140包括：光衰减器141、光放大器142和光探测器143。光衰减器141、光放大器142和光探测器143顺序电连接。
其中，光衰减器141，用于对第二光信号进行信号衰减；光放大器142，用于对第二光信号进行信号放大；光探测器143，用于将进行信号放大和/或衰减后的第二光信号转换为第三电信号；光衰减器141和光放大器142协同对第二光信号进行调节，使光探测器143的误码率满足预设条件。
需要说明的是，误码率是错误接收的比特数与接收的比特总数之比，由于输入光探测器143的功率越大，产生的噪声越大，调整第二光信号的功率大小，使误码率小于预设值时，第二光信号功率与信噪比处于最佳状态。
光探测器143包括：解波分复用器、PD和TIA；
解波分复用器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号进行信号分离，得到多路光信号并输入PD；
PD，用于将输入的多路光信号转换为相应的多路电流信号，并输入TIA；
TIA，用于将输入的多路电流信号转换为相应的多路电压信号，并将电压信号作为第三电信号输出至速率转换器。
在本发明实施例中，通过光衰减器141与光放大器143的协同作用，对第二光信号的功率进行调节，使光探测器143的误码率满足预设条件，如此，能够有效增加光接收器140灵敏度。
速率转换器120，还用于纠正第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出第四电信号至控制器。
在一些实施例中，速率转换器120包括：CDR单元与DSP单元。其中，CDR单元，用于提供时钟信号，对第三电信号进行数据恢复，并输出数据恢复后的第三电信号至DSP单元；DSP单元，用于根据纠错码对恢复后的第三电信号进行纠错，得到第四电信号。
需要说明的是，光信号经过一定距离的传输后，其波形会发生一定程度的失真，由于没有时钟信号伴随光信号一起传输，接收端接收到的信号为长短不一的脉冲，CDR单元能够产生时钟信号，对第三电信号进行数据恢复。
在一些实施例中，速率转换器120，还用于将m路第一速率的第一电信号转换为n路第二速率的第二电信号；将输入的n路第二速率的第三电信号转换为m路第一速率的第四电信号；其中，第一速率大于第二速率，m小于n。
需要说明的是，速率转换器120对电信号进行速率转换后，单位时间内总传输数据量不变，例如，速率转换器120可以将四路25G的电信号转换为十路10G的电信号，经过速率转换器120的转换，单位时间内总传输的数据量为100G不变。
本发明实施例在速率转换器120中增加了前向纠错技术对信号进行调制，纠正传输误码，如此，能够提高光接收器140的接收容错率，进而提高传输距离，而不需要运营组网增加多个中继，简化运营网络，有效降低传输网络的建立成本于维护成本。
在一些实施例中，CFP光模块装置还包括供电器；供电器与148pin连接器相连，用于为装置提供电源。
综上所述，通过本发明实施例速率转换器120对第一电信号中进行冗余编码，以增加纠错码，以及根据纠错码纠正第三电信号中的传输误码，提高了光接收器140的接收容错率；通过光接收器140中的光衰减器141和光放大器142的协同作用，增加了光接收器140中光探测器143的输入光信号功率；通过光发射器130对电信号进行调制，使激光器输入电流提升，能够提升输出光信号功率，如此，实现了远距离传输，而不需要运营组网增加多个中继，简化运营网络，有效降低传输网络的建立成本于维护成本。
本发明实施例提供一种CFP光模块装置，应用于传输距离80km速率100Gbit/s的数据传输，图3为本发明实施例提供的一种CFP光模块装置的结构示意图，如图3所示，CFP光模块装置200包括：控制器210、电接口220、速率转换器230、光发射器240、光接收器250、供电器260。
控制器210，用于控制十路10G的第一电信号经电接口220输入速率转换器。
速率转换器230，用于将输入的十路10G第一电信号转换为四路25G的第一电信号；分别对四路第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到四路第二电信号，并输出四路第二电信号至光发射器240。
光发射器240，包括驱动芯片、四路激光器与波分复用器。其中，驱动芯片，用于接收控制器输入的控制信号，根据控制信号对第二电信号进行信号调制，并输出调制后的第二电信号到激光器；激光器，用于根据调制后的第二电信号，产生第一光信号；波分复用器，用于将四路激光器产生的四路第一光信号复用到一路光纤输出。
本发明实施例通过控制芯片根据控制器输入的控制信号对第二电信号进行信号调制，使激光器电流输入提升至预设电流值，如此，可以使激光器输出光信号功率提升至4至5dbm。其中，预设电流值为80ma至110ma。
光接收器250，包括光衰减器、光放大器和集成解波分复用器的光探测器。其中，光衰减器，用于对第二光信号进行信号衰减；光放大器，用于对第二光信号进行信号放大；光探测器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号转换为第三电信号；光衰减器和光放大器协同对第二光信号进行调节，使光探测器的误码率满足预设条件。
需要说明的是，对于输入的四路25G光信号，光放大器与光衰减器协同作用，平衡光信号功率与噪声对光探测器的影响，使输入光探测器的光信号功率处于最佳范围，即误码率满足预设条件。
在实际应用中，先标定第一预设光信号功率下放大器的最佳放大系数，使得探测器的误码率最小，第一预设光信号功率指一定会出现误码的光信号功率，例如，第一预设光信号功率可以为-24dbm。保持放大器的放大系数不变，将接收到的光信号功率调整至第二预设光信号功率，将此时的输入光信号功率作为光探测器的最佳光信号输入功率点，例如，第二预设光信号功率可以为-11dbm。当第二光信号的功率小于第二预设光信号功率时，光衰减器不对第二光信号进行信号衰减，使用光放大器最佳放大系数对第二光信号进行信号放大；当第二光信号的功率大于第二预设光信号功率时，光衰减器与光放大器协同作用，使光探测器入光功率为最佳功率点。
在一些实施例中，光探测器包括：解波分复用器、光电二极管PD和跨阻放大器TIA；
解波分复用器，用于将进行信号放大和/或衰减后的第二光信号进行信号分离，得到多路光信号并输入PD；
PD，用于将输入的多路光信号转换为相应的多路电流信号，并输入TIA；
TIA，用于将输入的多路电流信号转换为相应的多路电压信号，并将电压信号作为第三电信号输出至速率转换器。
本发明实施例，通过光衰减器与光放大器的协同作用，使光放大器可放大16至20dbm，有效增加光接收器灵敏度约12db。
速率转换器230，还用于纠正第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出第四电信号至接口220。
在一些实施例中，速率转换器230包括：时钟数据恢复(CDR，Clock DataRecovery)单元与数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)单元。其中，CDR单元，用于提供时钟信号，对第三电信号进行数据恢复，并输出数据恢复后的第三电信号至DSP单元；DSP单元，用于根据纠错码对恢复后的第三电信号进行纠错，得到第四电信号。
在一些实施例中，速率转换器120，还用于将四路25G的第一电信号转换为十路10G的第二电信号；将输入的十路10G的第三电信号转换为四路25G的第四电信号。
供电器260，供电器与148pin连接器相连，用于为装置提供电源。
本发明实施例，通过在速率转换器230对电信号进行码型调制，增加纠错码对信号冗余编码，使得信号传输过程中可根据纠错码纠正可能出现的传输误码，使得光接收器灵敏度可达每路25G光信号-29dbm，信号经过80km的传输衰减后依然可正常完成信号收发工作。
本发明实施例提供一种CFP光模块的实现方法，应用于上述实施例中的CFP光模块，如图4a、4b所示一种CFP光模块的实现方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤401a、速率转换器对生成的第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出至光发射器；
步骤402a、光发射器将第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；
步骤401b、光接收器将接收到的第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出所述第三电信号至所述速率转换器；
步骤402b、速率转换器纠正第三电信号中的传输误码，得到第四电信号。
其中，步骤401a-402a为光信号发送过程，步骤401b-402b为光信号接收过程，需要说明的是，步骤401a-402a与步骤401b-402b并无先后顺序，可以同时进行。
在一些实施例中，光接收器将接收到的第二光信号转换为相应的第三电信号，可以通过衰减器和/或放大器对第二光信号进行信号衰减和/或放大，使光探测器的误码率满足预设条件；光探测器中的解波分复用器将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号进行信号分离；光探测器中的PD将输入的多路光信号转换为相应的多路电流信号；光探测器中的TIA将输入的多路电流信号转换为相应的多路电压信号，并将电压信号作为第三电信号。
在一些实施例中，速率转换器纠正第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，可以通过时钟信号对第三电信号进行数据恢复，再根据纠错码对恢复后的第三电信号进行纠错，得到第四点信号。
在一些实施例中，上述方法还可以包括：速率转换器将m路第一速率的第一电信号转换为n路第二速率的第二电信号；将输入的n路第二速率的第三电信号转换为m路第一速率的第四电信号；其中，第一速率大于第二速率，m小于n。需要说明的是，电信号经过速率转换后，单位时间内总传输数据量不变，例如，速率转换器可以将四路25G的电信号转换为十路10G的电信号，经过速率转换器的转换，单位时间内的传输数据量为100G不变。
综上所述，通过本发明实施例在发射过程中，速率转换器在生成的第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，在接收过程中，根据纠错码，纠正接收到的第三电信号中的传输误码，如此，能够提升光接收器的灵敏度，实现远距离传输，简化运营网络，有效降低传输网络的建立成本于维护成本。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种外形封装可插拔CFP光模块装置，其特征在于，所述装置包括：控制器、速率转换器、光发射器及光接收器；
其中，所述控制器、所述速率转换器及所述光发射器中任意两者之间电连接，所述控制器、所述速率转换器及所述光接收器中任意两者之间电连接；
所述控制器，用于控制第一电信号输入所述速率转换器；
所述速率转换器，用于对所述第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号，并输出所述第二电信号至所述光发射器；
所述光发射器，用于将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；
所述光接收器，用于接收输入的第二光信号，将所述第二光信号转换为相应的第三电信号，并输出所述第三电信号至所述速率转换器；
所述速率转换器，还用于纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号，并输出所述第四电信号至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述速率转换器包括：时钟数据恢复CDR单元与数字信号处理DSP单元；
所述CDR单元，用于提供时钟信号，对所述第三电信号进行数据恢复，并输出数据恢复后的第三电信号至所述DSP单元；
所述DSP单元，用于根据纠错码对所述恢复后的第三电信号进行纠错，得到所述第四电信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述速率转换器，还用于将m路第一速率的所述第一电信号转换为n路第二速率的所述第二电信号；将输入的所述n路第二速率的所述第三电信号转换为m路第一速率的所述第四电信号；
其中，所述第一速率大于所述第二速率，m小于n。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光接收器包括：光衰减器、光放大器和光探测器；
所述光衰减器，用于对所述第二光信号进行信号衰减；
所述光放大器，用于对所述第二光信号进行信号放大；
所述光探测器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号转换为第三电信号；
所述光衰减器和所述光放大器协同对所述第二光信号进行调节，使所述光探测器的误码率满足预设条件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光探测器包括：解波分复用器、光电二极管PD和跨阻放大器TIA；
所述解波分复用器，用于将进行信号衰减和/或放大后的第二光信号进行信号分离，得到多路光信号并输入所述PD；
所述PD，用于将输入的所述多路光信号转换为相应的多路电流信号，并输入所述TIA；
所述TIA，用于将输入的所述多路电流信号转换为相应的多路电压信号，并将所述电压信号作为所述第三电信号输出至所述速率转换器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光发射器包括：驱动芯片、波分复用器及至少两个激光器；
所述驱动芯片，用于接收所述控制器输入的控制信号，根据控制信号对所述第二电信号进行信号调制，并输出调制后的第二电信号到激光器；
所述激光器，用于根据所述调制后的第二电信号，产生所述第一光信号；
所述波分复用器，用于将所述至少两个激光器产生的至少两个所述第一光信号复用到一路光纤输出。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括供电器；
所述供电器与148pin连接器相连，用于为所述装置提供电源。
8.一种CFP光模块的实现方法，其特征在于，所述方法包括：
对生成的第一电信号进行冗余编码，以增加纠错码，得到第二电信号；
将所述第二电信号转换为相应的第一光信号并输出；
和/或，将接收到的第二光信号转换为相应的第三电信号；
纠正所述第三电信号中的传输误码，得到第四电信号。
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