CN113225127B - 一种远端光模块降低功耗的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远端光模块降低功耗的方法与装置，DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息；基于检测和接收到的信息分别计算出DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并从两个光功率余量中选取较小的光功率余量值；根据选取的光功率余量值计算AAU光模块的新温度设定值，使新温度设定值满足AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求；通过慢速通道向AAU光模块下发新温度设定值，并由AAU光模块根据新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点。本申请统筹考虑了两端光模块的状态，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，从而实现AAU侧光模块的进一步功耗降低。

Description

一种远端光模块降低功耗的方法与装置

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种远端光模块降低功耗的方法与装置。

背景技术

5G为第五代移动通信的简称，随着5G中的无线接入网重构为CU(CentralizedUnit，即集中单元)、DU(Distributed Unit，即分布式单元)和AAU(Active Antenna Unit，即有源天线单元)三级结构，5G承载网也相应分为前传、中传和回传网络，而DU和AAU之间的传输网络便称为前传网络。其中，DU位于局端，AAU位于远端。

当前的5G前传网络要求高带宽、低时延和低成本，由于5G基站的覆盖范围小，因此相比4G基站需要增加更多的基站数量和密度，对基站的光纤数量带来了极大的需求。而随着新光纤布放成本的增加，原有网络光纤资源的匮乏，无法满足光纤资源的需求。因此，业界提出了12个波长的半有源前传方案，其中包括中国移动的MWDM(Medium WavelengthDivision Multiplexing，即中等波分复用)和中国电信的LWDM(Long WavelengthDivision Multiplexing，即长波分复用)方案。

半有源方案的基本方式通常是采用TEC(Thermal Electronic Cooler，即半导体制冷器)进行温度控制，将激光器的波长稳定在标准波长位置，然后通过波分复用技术将12个不同的波长信号复用到一根光纤上传送，从而极大地节省光纤资源，降低5G前传的投资。但采用TEC对激光器波长进行稳定和调节，增加了远端光模块的功耗和成本，因此需要采取新方法进一步降低TEC功耗。其中，TEC控制波长的原理大致如下：

TEC器件在控制电路的驱动下，通过改变电流的方向和大小来实现加热或制冷功能。由于DFB(Distributed Feedback Laser，即分布式反馈激光器)的波长和温度的变化关系大约是0.1nm/℃，因此只要把TEC设置在合适的温度点上，就可以获得合适的DFB波长。例如，半有源MWDM光模块允许的波长偏差是±2.5nm，相当于允许温度偏差为±25℃；LWDM光模块允许的波长偏差是±1nm，相当于允许温度偏差为±10℃。这种比较宽的温度变化范围，为降低TEC功耗提供了可能性。除了TEC以外，另外一种更低成本的方法是采用加热电阻来代替TEC的加热功能，但加热电阻只能实现加热而不能实现制冷。

在5G前传网络中，需要对远端AAU光模块的波长进行控制，使其稳定在标准波长附近。而在传统方案中，当要控制远端AAU光模块的发射波长时，通常是单纯基于AAU自身来调节对应TEC或加热电阻的温度设定点，并未考虑局端DU光模块的状态，虽然可在一定程度上降低远端AAU光模块的TEC或加热电阻功耗，但也使得功耗降低受到限制。如何从半有源系统的方面考虑，进一步降低远端光模块功耗，这就是本申请需要解决的问题。

另外，激光器的波长和发光功率均与温度有一定的关系。当激光器的温度升高时，虽然波长会变大，但发光功率会变小；而当激光器的温度降低时，虽然波长会变小，但发光功率会变大。传统方案中通常只考虑到温度与波长的关系，通过调节温度来控制波长使其满足要求，但却未同时考虑温度对发光功率的影响。如何综合考虑温度对波长和发光功率的影响，实现最优功耗控制，也是本申请需要考虑的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种远端光模块降低功耗的方法与装置，其目的在于通过慢速通道数据交互机制实现局端对远端光模块的温度调节，统筹考虑两端光模块的状态以及温度对波长和发光功率的影响，使远端光模块损耗进一步降低，由此解决传统方案单纯基于AAU自身调节使远端光模块损耗降低受限的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种远端光模块降低功耗的方法，包括：

DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息；其中，所述慢速通道设置在所述DU光模块与所述AAU光模块之间，具体为带外调顶通道或带内管理通道；

基于检测和接收到的信息分别计算出DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并从两个光功率余量中选取较小的光功率余量值；

根据选取的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，使所述新温度设定值满足所述AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求；

通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发所述新温度设定值，并由所述AAU光模块根据所述新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点。

优选地，所述DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，具体为：

所述DU光模块检测自身的发光功率、实际接收光功率，并通过所述慢速通道接收所述AAU光模块的发光功率、实际接收光功率以及当前温度设定值。

优选地，所述基于检测和接收到的信息分别计算出DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，具体为：

在DU发送方向上，DU光模块基于DU发光功率、AAU接收灵敏度、AAU实际接收光功率以及下行色散代价，计算出DU发送方向光功率余量；

在DU接收方向上，DU光模块基于AAU发光功率、DU接收灵敏度、DU实际接收光功率以及上行色散代价，计算出DU接收方向光功率余量。

优选地，在DU发送方向上，所述基于DU发光功率、AAU接收灵敏度、AAU实际接收光功率以及下行色散代价，计算出DU发送方向光功率余量，具体为：

基于所述DU发光功率、所述AAU接收灵敏度以及所述下行色散代价，计算出DU发送方向最大光功率预算；

基于所述DU发光功率、所述AAU实际接收光功率以及所述下行色散代价，计算出DU发送方向当前实际光功率预算；

基于所述DU发送方向最大光功率预算和所述DU发送方向当前实际光功率预算，计算出所述DU发送方向光功率余量。

优选地，在DU接收方向上，所述基于AAU发光功率、DU接收灵敏度、DU实际接收光功率以及上行色散代价，计算出DU接收方向光功率余量，具体为：

基于所述AAU发光功率、所述DU接收灵敏度以及所述上行色散代价，计算出DU接收方向最大光功率预算；

基于所述AAU发光功率、所述DU实际接收光功率以及所述上行色散代价，计算出DU接收方向当前实际光功率预算；

基于所述DU接收方向最大光功率预算和所述DU接收方向当前实际光功率预算，计算出所述DU接收方向光功率余量。

优选地，所述根据选取的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，使所述新温度设定值满足所述AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求，具体为：

根据所述AAU光模块的当前温度设定值与环境温度之间的大小关系，确定温度调节方向；

如果温度调节方向为降温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一小于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值；

如果温度调节方向为升温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一大于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并根据选取的光功率余量值验证该温度值是否满足所述AAU光模块的发光功率要求；如果满足，则将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。

优选地，在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息中，包括远端温度调节消息ID和远端温度调节反馈消息ID；

其中，所述远端温度调节消息ID用于所述DU光模块下发所述新温度设定值给所述AAU光模块，所述远端温度调节反馈消息ID用于所述AAU光模块向所述DU光模块反馈已收到所述新温度设定值。

优选地，在所述DU光模块检测自身的光功率信息之后，所述方法还包括：

所述DU光模块通过所述慢速通道将自身的光功率信息下发至所述AAU光模块，由所述AAU光模块根据接收到的信息计算DU发送方向光功率余量；

通过将所述AAU光模块计算出的DU发送方向光功率余量与光链路理论插损进行比较，判断下行链路是否存在故障隐患问题。

优选地，在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息中，包括DU光功率消息ID，用于所述DU光模块下发自身的光功率信息给所述AAU光模块。

按照本发明的另一方面，提供了一种远端光模块降低功耗的装置，包括局端的DU光模块和远端的AAU光模块，所述DU光模块与所述AAU光模块之间通过慢速通道进行数据交互；其中，所述慢速通道具体为带外调顶通道或带内管理通道；

所述DU光模块根据自身检测到的DU光模块的光功率信息以及通过慢速通道接收到的AAU光模块的光功率信息，分别计算DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并根据其中较小的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，通过所述慢速通道下发给所述AAU光模块；

所述AAU光模块根据接收到的所述新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明利用了局端DU光模块和远端AAU光模块间的慢速通道提供了一种数据交互机制，DU光模块可通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，通过计算光链路的光功率余量，再采用慢速通道向AAU光模块发送温度调节命令，统筹考虑了两端光模块的状态，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，从而实现AAU侧光模块的进一步功耗降低；而且，本方案综合考虑了温度对波长和发光功率的影响，使AAU光模块的新温度设定值可同时满足AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求，从而实现更优的功耗控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种利用TEC控制波长的调节示意图；

图2是本发明实施例提供的一种利用加热电阻控制波长的调节示意图；

图3是本发明实施例提供的一种远端光模块降低功耗的方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种DU光模块与AAU光模块间的数据交互示意图；

图5是本发明实施例提供的一种DU侧下发的配置消息示意图；

图6是本发明实施例提供的一种DU侧下发的配置消息中远端温度调节信息帧的格式示意图；

图7是本发明实施例提供的一种DU侧下发的配置消息中远端温度调节反馈信息帧的格式示意图；

图8是本发明实施例提供的一种DU侧下发的查询消息示意图；

图9是本发明实施例提供的一种DU侧下发的查询消息中DU发光功率信息帧的格式示意图；

图10是本发明实施例提供的一种DU侧下发的配置消息中DU接收光功率信息帧的格式示意图；

图11是本发明实施例提供的一种远端光模块降低功耗的装置示意图。

具体实施方式

以光模块中采用DFB激光器为例，传统的两种波长调节原理如下：

参考图1，当采用TEC来控制光模块波长时，最初先为TEC器件预设好一个固定的温度设定点，在该温度设定点下DFB激光器的发射波长为标准波长。当DFB激光器发光工作时，温度反馈部分会将DFB激光器的当前工作温度反馈给TEC制冷/加热控制电路；所述TEC制冷/加热控制电路判断最初的温度设定点与当前工作温度的温差。当DFB激光器的当前工作温度低于温度设定点时，所述TEC制冷/加热控制电路控制TEC器件进行加热，使DFB激光器的温度随之升高；当DFB激光器的当前工作温度高于温度设定点时，所述TEC制冷/加热控制电路控制TEC器件进行制冷，使DFB激光器的温度随之降低。通过加热或制冷，TEC器件可将DFB激光器的当前工作温度稳定在温度设定点附近，从而使波长稳定在标准波长附近，实现对波长的稳定控制。

参考图2，当采用加热电阻来控制光模块波长时，同样最初先预设好一个固定的温度设定点，在该温度设定点下DFB激光器的发射波长为标准波长。当DFB激光器发光工作时，温度反馈部分会将DFB激光器的当前工作温度反馈给加热控制电路；所述加热控制电路判断最初的温度设定点与当前工作温度的温差。当DFB激光器的当前工作温度低于温度设定点时，所述加热控制电路控制加热电阻进行加热，使DFB激光器的温度升高；当DFB激光器的当前工作温度高于温度设定点时，所述加热控制电路控制加热电阻停止加热。通过加热与否控制，可将DFB激光器的当前工作温度大致稳定在温度设定点附近，从而使波长稳定在标准波长附近。

当5G前传网络中需要控制远端AAU光模块的波长时，远端AAU光模块便是通过上述两种方法来调节自身TEC或加热电阻的温度，从而实现波长控制。本发明主要是在5G前传半有源方案的背景下进行，而半有源方案在局端和远端之间提供了一种pilot tone慢速通道，用于传递局端DU光模块和远端AUU光模块的状态和告警信息，且局端DU光模块还可以发送命令来配置远端AAU光模块的工作参数，这种pilot tone慢速通道是带外的调顶通道，因此可称之为带外调顶通道。此外，局端和远端之间还存在一种慢速通道，可以使用数据包中的某些字节来实现两端光模块的管理，这种慢速通道是带内的管理通道，因此可称之为带内管理通道。

基于半有源方案中的慢速通道，本发明提出一种系统级的局端DU光模块和远端AAU光模块的数据交互机制，可统筹考虑两端光模块的状态，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，以实现对远端AAU光模块的波长控制，从而实现AAU侧光模块的进一步功耗降低。其中，该慢速通道可以是带外调顶通道，也可以是带内管理通道。

另外，通常情况下，TEC/加热电阻的温度设置点和环境温度的温差越小，TEC/加热电阻消耗的功耗越小；所以，对于本地光模块，可以人为的把半有源光模块的TEC/加热电阻的温度设定点设置在尽量接近环境温度，从而实现降低功耗。而考虑到激光器的波长和发光功率都与温度相关，所以在满足光链路光功率余量的情况下，减小TEC/加热电阻与环境温度之间的温差，可以显著降低TEC/加热电阻功耗。

基于上述原理，本发明提供了一种远端光模块降低功耗的方法与装置。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

为解决传统方案单纯基于AAU自身调节使远端光模块损耗降低受限的技术问题，本发明实施例提供了一种远端光模块降低功耗的方法，既可用于TEC方案中来降低TEC功耗，也可用于加热电阻方案中来降低加热电阻的功耗。

结合图3和图4，本发明实施例提供的方法主要包括以下步骤：

步骤10，DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息；其中，所述慢速通道设置在所述DU光模块与所述AAU光模块之间，具体为带外调顶通道或带内管理通道。

一方面，所述DU光模块可直接检测自身的发光功率和实际接收光功率，为方便描述分别记为DU发光功率和DU实际接收光功率。另一方面，所述AAU光模块会通过所述慢速通道发送其发光功率、实际接收光功率以及当前温度设定值，则所述DU光模块可通过所述慢速通道接收所述AAU光模块的发光功率、实际接收光功率以及当前温度设定值，为方便描述分别记为AAU发光功率、AAU实际接收光功率和当前温度设定值T。这些检测和接收到的信息在后续进行新温度设定值T’的计算时会用到。同时，后续计算中还会用到DU光模块的接收灵敏度和AAU光模块的接收灵敏度，分别记为DU接收灵敏度和AAU接收灵敏度。这两个参数的实际数值通常是仪表测试得到，但并不会放在所述DU光模块内部，因此这里所述DU光模块处进行计算时可直接使用对应默认的典型值；例如DU接收灵敏度可默认使用-14dBm。

另外，在进行检测和接收光功率信息之前，所述DU光模块还会预先计算好激光器的温度与波长的关系、温度与发光功率的关系、上行色散代价以及下行色散代价，并保存在所述DU光模块中，因为这些信息同样会在后续计算中用到。其中，激光器的温度与波长的关系具体为：当激光器的温度升高时，波长变大；当激光器的温度降低时，波长变小；波长和温度的变化关系大约是0.1nm/℃，即温度每变化1℃，波长就变化0.1nm。激光器的温度与波长的关系为：当激光器的温度升高时，发光功率变小；当激光器的温度降低时，发光功率变大。所述上行色散代价是指上行链路上的色散代价，即从所述AAU光模块到所述DU光模块传输方向上或者说DU接方向上的色散代价。所述下行色散代价是指下行链路上的色散代价，即从所述DU光模块到所述AAU光模块传输方向或者说DU发送方向上的色散代价。

步骤20，基于检测和接收到的信息分别计算出DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并从两个光功率余量中选取较小的光功率余量值。

结合图4，所述DU光模块基于步骤10中获取的一系列信息，分别计算出DU发送方向光功率余量和DU接收方向光功率余量。其中：

1)在DU发送方向上，所述DU光模块基于DU发光功率、AAU接收灵敏度、AAU实际接收光功率以及下行色散代价，计算出DU发送方向光功率余量，即下行光功率余量。具体如下：

首先，基于所述DU发光功率、所述AAU接收灵敏度以及所述下行色散代价，计算出DU发送方向最大光功率预算：DU发送方向最大光功率预算＝DU发光功率-AAU接收灵敏度-下行色散代价；

然后，基于所述DU发光功率、所述AAU实际接收光功率以及所述下行色散代价，计算出DU发送方向当前实际光功率预算：DU发送方向当前实际光功率预算＝DU发光功率-AAU实际接收光功率-下行色散代价；

最后，基于所述DU发送方向最大光功率预算和所述DU发送方向当前实际光功率预算，计算出所述DU发送方向光功率余量：DU发送方向光功率余量＝DU发送方向最大光功率预算-DU发送方向当前实际光功率预算。

2)在DU接收方向上，所述DU光模块基于AAU发光功率、DU接收灵敏度、DU实际接收光功率以及上行色散代价，计算出DU接收方向光功率余量，即上行光功率余量。具体如下：

首先，基于所述AAU发光功率、所述DU接收灵敏度以及所述上行色散代价，计算出DU接收方向最大光功率预算：DU接收方向最大光功率预算＝AAU发光功率-DU接收灵敏度-上行色散代价；

然后，基于所述AAU发光功率、所述DU实际接收光功率以及所述上行色散代价，计算出DU接收方向当前实际光功率预算：DU接收方向当前实际光功率预算＝AAU发光功率-DU实际接收光功率-上行色散代价；

最后，基于所述DU接收方向最大光功率预算和所述DU接收方向当前实际光功率预算，计算出所述DU接收方向光功率余量：DU接收方向光功率余量＝DU接收方向最大光功率预算-DU接收方向当前实际光功率预算。

步骤30，根据选取的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，使所述新温度设定值满足所述AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求。

由于需要考虑上、下行同时满足光功率预算的要求，因此从所述DU发送方向光功率余量和所述DU接收方向光功率余量中选取较小的光功率余量值来进行所述AAU光模块的新温度设定值的计算。具体如下：

首先，根据所述AAU光模块的当前温度设定值与环境温度之间的大小关系，确定温度调节方向。考虑到TEC/加热电阻的温度设定值和环境温度的温差越小，TEC/加热电阻消耗的功耗越小，所以需要尽量使TEC/加热电阻的温度设定值接近环境温度，从而实现降低功耗。因此，当所述AAU光模块的当前温度设定值大于环境温度时，需要降低温度设定值使其尽量接近环境温度，此时温度调节方向为降温；当所述AAU光模块的当前温度设定值小于环境温度时，需要升高温度设定值使其尽量接近环境温度，此时温度调节方向为升温。无论是升温还是降温，计算新温度设定值T’时都需要满足两个要求：一是AAU光模块的波长偏差要求，二是AAU光模块的发光功率要求。其中：

1)如果温度调节方向为降温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一小于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。

当温度降低时，发光功率变大，则调整后的光功率余量肯定大于所述选取的光功率余量值，也就是肯定满足AAU光模块的发光功率要求。因此，此时在计算新温度设定值T’时只需要关注调整后的波长是否满足波长偏差要求，在波长偏差范围内选取合适的温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。例如，所述AAU光模块的波长偏差要求为±2.0nm，则温度变化范围为±20℃，因此只能在当前温度设定值T的基础上最多降低20℃，则新温度设定值T’可在(T-20℃，T)范围内取值。

2)如果温度调节方向为升温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一大于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并根据选取的光功率余量值验证该温度值是否满足所述AAU光模块的发光功率要求；如果满足，则将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。

当温度升高时，发光功率变小，则调整后的光功率余量可能会小于所述选取的光功率余量值，导致不满足AAU光模块的发光功率要求。因此，此时在计算新温度设定值T’时不止要关注是否满足波长偏差要求，还要关注是否满足发光功率要求，在波长偏差范围内选取合适的温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。例如，所述AAU光模块的波长偏差要求为±2.0nm，则温度变化范围为±20℃，新温度设定值T’可在(T，T+20℃)范围内取值；假设选取T+10℃，则需要进一步判断调整后的光功率余量是否大于所述选取的光功率余量值，如果大于则证明满足发光功率要求，可以将T+10℃作为新温度设定值T’。

步骤40，通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发所述新温度设定值，并由所述AAU光模块根据所述新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点。

所述AAU光模块内设有TEC或加热电阻。所述DU光模块计算出所述新温度设定值T’后便会通过所述慢速通道下发给所述AAU光模块，所述AAU光模块根据接收到的新温度设定值T’来调节对应TEC或加热电阻的温度设定点。传统方案中TEC或加热电阻的温度设定点是预先设置好的固定点，而本申请中TEC或加热电阻的温度设定点是统筹考虑两端光模块的状态进行动态调整的，可尽量减小TEC或加热电阻与环境温度间的温差，显著降低功耗。

在后续进行所述AAU光模的波长控制时，则以新的温度设定点为标准，调节过程仍可参考图1和图2，监控所述AAU光模块中激光器的当前工作温度与新温度设定点对应的新温度设定值T’之间的温差，进而由对应控制电路来控制TEC或加热电阻进行加热或制冷，将激光器的当前工作温度稳定在新温度设定点附近，实现对波长的稳定控制。

进一步地，在优选方案中，为保障下行链路的可靠，在所述DU光模块检测自身的光功率信息之后，所述方法还可包括：

首先，所述DU光模块通过所述慢速通道将自身的光功率信息下发至所述AAU光模块，由所述AAU光模块根据接收到的信息计算DU发送方向光功率余量。其中，所述DU光模块下发的光功率信息主要包括DU发光功率、DU实际接收光功率；所述AAU光模块在计算DU发送方向光功率余量时与所述DU光模块使用的计算方法相同，具体可参考步骤20中的相关介绍。

然后，通过将所述AAU光模块计算出的DU发送方向光功率余量与光链路理论插损进行比较，判断下行链路是否存在故障隐患问题。具体地，所述AAU光模块将自身计算出的DU发送方向光功率余量与所述光链路理论插损进行比较，如果两者之间的差值超过预设阈值，例如2dB，那么说明DU下行方向的光链路有潜在安装故障，此时可提醒相关人员及时进行故障的定位和修复，从而保证下行链路的可靠。

传统方案中仅通过检测AAU实际接收光功率是否小于某个阈值(例如-19dBm)，来进行下行链路的故障检测。而本发明提供的上述方法的出发点在于，虽然AAU实际接收光功率仍大于某个阈值，但可能由于链路中有些接头等地方安装时没有连接好或者有脏污，导致原来的0.5dB插损最大为1.5dB插损，这种情况会形成故障隐患容易失效。为此，本发明采用由AAU光模块进行DU下行方向的计算，可以发现这种插损异常增大的情况，进而提前提醒相关人员进行故障排查。

进一步地，在本发明实施例中，为了实现所述DU光模块与所述AAU光模块之间的上述数据交互，进而实现对远端光模块的温度调节，需要在现有Open-WDM规范的基础上新增几个消息格式。具体如下：

1)为实现局端对远端的温度调节，需要在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息(通常为配置消息)中，增加远端温度调节消息ID和远端温度调节反馈消息ID。其中，所述远端温度调节消息ID用于所述DU光模块下发所述新温度设定值给所述AAU光模块，进而调节所述AAU光模块的TEC或加热电阻温度；所述远端温度调节反馈消息ID则用于所述AAU光模块向所述DU光模块反馈已收到所述新温度设定值的消息，以便所述DU光模块确定。

例如，可以在DU侧下发的配置消息中新增所述远端温度调节消息ID为0xA，新增所述远端温度调节反馈消息ID(即ACK消息ID)为0xFA，如图5所示。此时，所述远端温度调节消息ID对应的远端温度调节信息帧的格式可参考图6，所述远端温度调节反馈消息ID对应的远端温度调节反馈消息帧的格式可参考图7。

2)在优选方案中，为了使所述AAU光模块获取所述DU光模块的光功率信息，进而在AAU侧计算DU发送方向光功率余量，还需要在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息中(例如查询消息或者其他类型的消息)，增加DU光功率消息ID，用于所述DU光模块下发自身的光功率信息给所述AAU光模块。其中，所述DU光功率消息ID具体又可以分为DU发光功率ID和DU接收光功率ID，所述DU发光功率ID用于所述DU光模块下发DU发光功率给所述AAU光模块，所述DU接收光功率ID用于所述DU光模块下发DU实际接收光功率给所述AAU光模块。

例如，可以在DU侧下发的查询消息中新增所述DU发光功率ID为0x3，新增所述DU接收光功率ID为0x4，如图8所示。此时，所述DU发光功率ID对应的DU发光功率信息帧的格式可参考图9，所述DU接收光功率ID对应的DU接收光功率信息帧的格式可参考图10。

需要说明的是，本发明实施例给出的图5-图10均是以中国移动的MWDM规范为例，在此基础上进行消息格式的新增，但并不用以限制本发明。除此以外，还可在中国电信的LWDM规范或者其他存在慢速通道调节温度场景的规范上进行消息格式的新增，在此不做赘述。

通过本发明实施例提供的上述方法，可利用局端DU光模块和远端AAU光模块间的慢速通道建立一种数据交互机制，DU光模块可通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，通过计算光链路的光功率余量，再采用慢速通道向AAU光模块发送温度调节命令，统筹考虑了两端光模块的状态，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，从而实现AAU侧光模块的进一步功耗降低；而且，本方案综合考虑了温度对波长和发光功率的影响，使AAU光模块的新温度设定值可同时满足AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求，从而实现更优的功耗控制。

实施例2

本发明实施例以采用TEC进行波长控制、激光器采用DFB激光为例，对上述实施例1中的方法进一步详细说明，具体如下：

所述DU光模块内部可以预先计算激光器的温度与波长的关系、温度与发光功率的关系、上行色散代价以及下行色散代价，并保存备用。假设所述DU光模块与所述AAU光模块之间的传输距离为10km，上行色散代价和下行色散代价均为1dBm。

当所述AAU光模块上电启动时，对应的环境温度是35℃，TEC的当前温度设定值T为60℃，与环境温度的温差为25℃，此时DFB激光器发射的标准波长为1267nm，所述AAU光模块的发光功率是+3dBm，TEC电流为0.6A。其中，所述AAU光模块的接收灵敏度的默认典型值为-15dBm，实际接收光功率为-13dBm，系统要求的光功率预算是13dBm。所述AAU光模块的波长偏差要求为±2nm，相当于温度变化要求约±20℃。

当所述DU光模块上电启动时，对应的环境温度是25℃，假设此时所述DU光模块的发光功率是+3.2dBm。其中，所述DU光模块的接收灵敏度的默认典型值为-14dBm，实际接收光功率为-12.6dBm，系统要求的光功率预算是13dBm。

在AAU侧，系统工作正常后，所述AAU光模块将AAU发光功率+3dBm、AAU实际接收光功率-13dBm以及TEC当前温度设定值60℃发送给所述DU光模块。

在DU侧，所述DU光模块检测到自身的DU发光功率+3.2dBm和DU实际接收光功率-12.6dBm，同时通过所述慢速通道接收到所述AAU光模块上报的AAU发光功率+3dBm、AAU实际接收光功率-13dBm以及TEC当前温度设定值60℃。然后分别计算DU发送方向和DU接收方向的光功率余量。

1)在DU发送方向上，具体计算结果如下：

DU发送方向最大光功率预算＝DU发光功率-AAU接收灵敏度-下行色散代价＝(+3.2)-(-15)-1＝17.2dB；

DU发送方向当前实际光功率预算＝DU发光功率-AAU实际接收光功率-下行色散代价＝(+3.2)-(-13)-1＝15.2dB；

DU发送方向光功率余量＝DU发送方向最大光功率预算-DU发送方向当前实际光功率预算＝17.2-15.2＝2dB；

2)在DU发送方向上，具体计算结果如下：

DU接收方向最大光功率预算＝AAU发光功率-DU接收灵敏度-上行色散代价＝(+3)-(-14)-1＝16dB；

DU接收方向当前实际光功率预算＝AAU发光功率-DU实际接收光功率-上行色散代价＝(+3)-(-12.6)-1＝14.6dB；

DU接收方向光功率余量＝DU接收方向最大光功率预算-DU接收方向当前实际光功率预算＝16-14.6＝1.4dB。

然后所述DU光模块比较DU发送方向光功率余量2dB和DU接收方向光功率余量1.4dB，选取其中较小的光功率余量值1.4dB作为依据，去计算所述AAU光模块的新温度设定值T’。所述DU光模块通过计算，如果认为所述AAU光模块的温度设定点可以降低或升高，则下发度调节命令给所述AAU光模块，即发送新温度设定值；如果认为所述AAU光模块的温度设定点没必要改变，则不发送任何信息。

由于所述AAU光模块中TEC的当前温度设定值T为60℃，而对应环境温度是35℃，当前温度设定值T大于环境温度，因此为降低TEC功耗需要降低温度设定值，也就是波长向短波方向调节。温度降低时发光功率变大，肯定满足光功率要求，因此只需要关注波长偏差要求。所述AAU光模块的波长偏差要求为±2nm，相当于在60℃的基础上温度变化要求约±20℃，因此新温度设定值T’可在(40℃，60℃)范围内取值。

例如，当将TEC的温度设定值由60℃调为50℃时，波长可由原来的1267nm变为1266nm，显然满足波长偏差要求。假设所述DU光模块经过计算后，认为所述AAU光模块的TEC温度设置为50℃时能同时满足波长偏差要求和发光功率要求，则将新温度设定值T’＝50℃的命令通过所述慢速通道下发给所述AAU光模块。

所述AAU光模块接收到新温度设定值T’＝50℃的命令后，将对应TEC的温度设定值从60℃调整为50℃，此时TEC与环境温度的温差从25℃减少到50℃，TEC的电流从0.6A降低到0.55A。

假设TEC的工作电压为1.5V，则温度设定值调整后功耗降低了1.5×(0.6-0.55)＝0.075W；假设每个AAU塔上有6个AAU光模块，则每个塔上节能0.075×6＝0.45W。假设有30万个基站，则总节能30万×0.45W＝13.5万瓦。假设工业用电按照每度电1元计算，则可以节省电费13.5万元。

综上所述，经过DU和AAU两端的慢速通道交互流程，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，可实现AAU侧TEC的显著功耗降低，并可有效降低电费运维成本。

实施例3

在上述实施例1和实施例提供的方法基础上，本发明实施例进一步提供了一种远端光模块降低功耗的装置，可用于完成实施例1和实施例2中所述的远端光模块降低功耗方法。

如图11所示，所述装置主要包括局端的DU光模块和远端的AAU光模块，所述DU光模块与所述AAU光模块之间通过慢速通道进行数据交互；其中，所述慢速通道具体为带外调顶通道或带内管理通道。

所述DU光模块可检测自身的光功率信息，并通过所述慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，进而根据自身检测到的DU光模块的光功率信息以及通过慢速通道接收到的AAU光模块的光功率信息，分别计算DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并根据其中较小的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值T’，然后将所述新温度设定值T’通过所述慢速通道下发给所述AAU光模块。

其中，所述DU光模块检测到自身的光功率信息包括DU发光功率、DU实际接收光功率；通过慢速通道接收到的AAU光模块的光功率信息包括AAU发光功率、AAU实际接收光功率和所述AAU光模块的当前温度设定值T。光功率余量以及新温度设定值的计算过程可参考实施例1和实施例2中的相关介绍，在此不做赘述。

所述AAU光模块根据接收到的所述新温度设定值T’调节对应TEC或加热电阻的温度设定点，后续则以所述新温度设定值T’为基准对所述AAU光模块的波长进行调节与控制。

所述慢速通道用于所述AAU光模块向所述DU光模块发送AAU光模块的光功率信息、所述DU光模块向所述AAU光模块下发新温度设定值T’，还可用于所述DU光模块向所述AAU光模块下发DU光模块的光功率信息，以便由所述AAU光模块根据接收到的信息计算DU发送方向光功率余量。

进一步结合图11，所述AAU光模块主要包括激光器、TEC或加热电阻、控制电路和温度反馈部分(具体可采用温度传感器)。所述温度反馈部分用于监控所述激光器的当前工作温度并反馈给所述控制电路；所述控制电路用于根据所述激光器的当前工作温度和所述TEC或加热电阻的最新温度设定值之间的大小关系，控制所述TEC或加热电阻工作，使所述激光器的温度发生改变，进而调节其波长。

当所述AAU光模块采用TEC来控制波长时，所述AAU光模块内部的结构可参考图1，主要包括DFB激光器、TEC器件、TEC制冷/加热控制电路和温度反馈部分。经过调整后，所述AAU光模块中TEC器件的温度设定值由T变为T’。当DFB激光器发光工作时，温度反馈部分会将DFB激光器的当前工作温度反馈给所述TEC制冷/加热控制电路；所述TEC制冷/加热控制电路判断当前工作温度与温度设定值T’的大小关系。当前工作温度低于温度设定值T’时，所述TEC制冷/加热控制电路控制所述TEC器件进行加热，使DFB激光器的温度升高；当前工作温度高于温度设定值T’时，所述TEC制冷/加热控制电路控制TEC器件进行制冷，使DFB激光器的温度降低。通过加热或制冷，可实现对DFB激光器波长的稳定控制。

当所述AAU光模块采用加热电阻来控制波长时，所述AAU光模块内部的结构可参考图2，主要包括DFB激光器、加热电阻、加热控制电路和温度反馈部分。经过调整后，所述AAU光模块中加热电阻的温度设定值由T变为T’。当DFB激光器发光工作时，温度反馈部分会将DFB激光器的当前工作温度反馈给所述加热控制电路；所述加热控制电路判断当前工作温度与温度设定值T’的大小关系。当前工作温度低于温度设定值T’时，所述加热控制电路控制加热电阻进行加热，使DFB激光器的温度升高；当前工作温度高于温度设定值T’时，所述加热控制电路控制加热电阻停止加热。通过加热与否可实现对DFB激光器波长的稳定控制。

通过本发明实施例提供的上述装置，可利用局端DU光模块和远端AAU光模块间的慢速通道建立一种数据交互机制，DU光模块可通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，通过计算光链路的光功率余量，再采用慢速通道向AAU光模块发送温度调节命令，统筹考虑了两端光模块的状态，实现DU侧对远端AAU光模块的温度调节，从而实现AAU侧光模块的进一步功耗降低。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，包括：

分布式单元DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收有源天线单元AAU光模块的光功率信息；其中，所述慢速通道设置在所述DU光模块与所述AAU光模块之间，具体为带外调顶通道或带内管理通道；

基于检测和接收到的信息分别计算出DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并从两个光功率余量中选取光功率余量值较小的一个光功率余量值；

根据选取的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，使所述新温度设定值满足所述AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求；

通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发所述新温度设定值，并由所述AAU光模块根据所述新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点；

其中，通过DU发光功率、AAU接收灵敏度以及下行色散代价，计算出DU发送方向最大光功率预算；通过DU发光功率、AAU实际接收光功率以及下行色散代价，计算出DU发送方向当前实际光功率预算；从而基于所述DU发送方向最大光功率预算和所述DU发送方向当前实际光功率预算，计算出所述DU发送方向光功率余量；

其中，通过AAU发光功率、DU接收灵敏度以及上行色散代价，计算出DU接收方向最大光功率预算；通过AAU发光功率、DU实际接收光功率以及上行色散代价，计算出DU接收方向当前实际光功率预算；从而基于所述DU接收方向最大光功率预算和所述DU接收方向当前实际光功率预算，计算出所述DU接收方向光功率余量。

2.如权利要求1所述的远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，所述DU光模块检测自身的光功率信息，并通过慢速通道接收AAU光模块的光功率信息，具体为：

所述DU光模块检测自身的发光功率和实际接收光功率，并通过所述慢速通道接收所述AAU光模块的发光功率、实际接收光功率以及当前温度设定值。

3.如权利要求1所述的远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，所述根据选取的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，使所述新温度设定值满足所述AAU光模块的发光功率要求和波长偏差要求，具体为：

根据所述AAU光模块的当前温度设定值与环境温度之间的大小关系，确定温度调节方向；

如果温度调节方向为降温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一小于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值；

如果温度调节方向为升温，则根据所述AAU光模块的波长偏差要求以及温度与波长的关系，选取一大于所述当前温度设定值且满足所述AAU光模块波长偏差要求的温度值，并根据选取的光功率余量值验证该温度值是否满足所述AAU光模块的发光功率要求；如果满足，则将该温度值作为所述AAU光模块的新温度设定值。

4.如权利要求1-3任一所述的远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息中，包括远端温度调节消息ID和远端温度调节反馈消息ID；

其中，所述远端温度调节消息ID用于所述DU光模块下发所述新温度设定值给所述AAU光模块，所述远端温度调节反馈消息ID用于所述AAU光模块向所述DU光模块反馈已收到所述新温度设定值。

5.如权利要求1-3任一所述的远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，在所述DU光模块检测自身的光功率信息之后，所述方法还包括：

所述DU光模块通过所述慢速通道将自身的光功率信息下发至所述AAU光模块，由所述AAU光模块根据接收到的信息计算DU发送方向光功率余量；

通过将所述AAU光模块计算出的DU发送方向光功率余量与光链路理论插损进行比较，判断下行链路是否存在故障隐患问题。

6.如权利要求5所述的远端光模块降低功耗的方法，其特征在于，在所述DU光模块通过所述慢速通道向所述AAU光模块下发的消息中，包括DU光功率消息ID，用于所述DU光模块下发自身的光功率信息给所述AAU光模块。

7.一种远端光模块降低功耗的装置，其特征在于，包括局端的DU光模块和远端的AAU光模块，所述DU光模块与所述AAU光模块之间通过慢速通道进行数据交互；其中，所述慢速通道具体为带外调顶通道或带内管理通道；

所述DU光模块根据自身检测到的DU光模块的光功率信息以及通过慢速通道接收到的AAU光模块的光功率信息，分别计算DU发送方向和DU接收方向的光功率余量，并根据其中较小的光功率余量值计算所述AAU光模块的新温度设定值，通过所述慢速通道下发给所述AAU光模块；

所述AAU光模块根据接收到的所述新温度设定值调节对应TEC或加热电阻的温度设定点；

其中，通过DU发光功率、AAU接收灵敏度以及下行色散代价，计算出DU发送方向最大光功率预算；通过DU发光功率、AAU实际接收光功率以及下行色散代价，计算出DU发送方向当前实际光功率预算；从而基于所述DU发送方向最大光功率预算和所述DU发送方向当前实际光功率预算，计算出所述DU发送方向光功率余量；

其中，通过AAU发光功率、DU接收灵敏度以及上行色散代价，计算出DU接收方向最大光功率预算；通过AAU发光功率、DU实际接收光功率以及上行色散代价，计算出DU接收方向当前实际光功率预算；从而基于所述DU接收方向最大光功率预算和所述DU接收方向当前实际光功率预算，计算出所述DU接收方向光功率余量。

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