CN1874204A - 光模块非正常连续发光故障检测方法及电路 - Google Patents
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Abstract
光模块非正常连续发光故障检测方法及电路，涉及光通信技术，特别涉及光通信中对通信单元的故障检测技术。本发明的方法包括下述步骤：a.检测激光器发光状态，若持续时间过长，进入步骤b；b.将激光器的发光控制驱动信号置于“－”状态，再检测激光器发光状态；若发光，表明故障在于发光电路；若未发光，进入步骤c；c.关闭第一控制电路的输入使能信号，然后检测第一控制电路输出状态；若第一控制电路输出“+”信号，表明故障在于第一控制电路，若第一控制电路输出“－”信号，表明无故障。本发明的有益效果是，能够准确检测光模块非正常连续发光的故障原因，并能根据故障原因关闭光模块，避免了故障模块对系统的不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术，特别涉及光通信中对通信单元的故障检测技术。
背景技术
目前，市场存在PON这种点对多点网络拓扑中传送数据、语音和视频等业务的一种系统，它由这样几部分组成：
局端设备OLT，完成各路远端设备数据的汇聚以及上联；远端光网络单元ONU或光网络终端ONT，完成各种用户业务对PON网络的接入；
光分布网络，包括连接局端设备和远端设备的光纤和光分路器。当星型拓朴结构组网中某一个光网络单元或光网络终端的光模块突然非正常连续发光时，同一星型网络中的其它光网络单元或光网络终端将全部中断业务，造成重大故障。通常的处理措施是，维护人员马上到现场进行逐个查验维修，查明是哪个光网络单元或光网络终端连续发光后再更换它。这大大增加了故障处理时间和局方的维护成本，对于同一个星型网络中自身设备未发生故障的用户也不得不等待维修好故障设备后才能使用自身设备，给用户造成极大不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种光模块非正常连续发光故障检测方法及检测电路，能够准确的判断造成光模块连续发光状态的故障点，并根据判断结果排除故障点对整个系统的影响。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种光模块非正常连续发光故障检测方法，包括下述步骤：
a.检测激光器发光状态，若持续时间过长，进入步骤b；
b.将激光器的发光控制驱动信号置于“-”状态，再检测激光器发光状态；若发光，表明故障在于发光电路；若未发光，进入步骤c；
c.关闭第一控制电路的输入使能信号，然后检测第一控制电路输出状态，即第一控制电路输出的使能信号状态；若第一控制电路输出“+”信号，表明故障在于第一控制电路，若第一控制电路输出“-”信号，表明无故障。
本发明所述的“+”信号表示使受控电路工作的信号。反之，“-”信号表示使受控电路不工作的信号。
进一步的说，本发明通过检测激光器偏置电流信号来判断发光状态。
更进一步的说，所述步骤c中，通过将激光器的发光驱动信号置于“-”状态，使局端设备关闭该终端的业务流，从而实现关闭第一控制电路的输入使能信号。
本发明还提供一种光模块非正常连续发光故障检测电路，包括以下部分：
发光状态检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的发光状态；
使能信号检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的使能信号状态；
激光器控制信号输入单元，位于第一控制电路与激光器之间，受判断单元控制，作为使能信号的开关电路；
判断单元，向激光器控制信号输入单元输出第二控制信号，并根据来自使能信号检测单元和发光状态检测单元的信号判断故障。
进一步的说，所述发光状态检测单元包括比较器U3和第一积分电路，激光器偏置电流信号输出点通过第一积分电路接比较器U3的一个输入端，比较器U3的另一个输入端接高电平分压得到的参考电平；比较器U3的输出端接判断单元。
所述使能信号检测单元包括比较器U6和第二积分电路，使能信号通过第一积分电路接比较器U6的一个输入端，比较器U6的另一个输入端接高电平分压得到的参考电平；比较器U6的输出端接判断单元。
所述激光器控制信号输入单元为一个与门U5，与门U5的一个输入端接判断单元，与门U5的另一个输入端输入使能信号。
本发明的装置还包括一个激光器电源开关，与判断单元连接。用于在检测出故障时关闭激光器。
本发明的有益效果是，能够准确检测光模块非正常连续发光的故障原因，并能根据故障原因关闭光模块，避免了故障模块对系统的不良影响。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明原理涉及的光收发一体模块内部激光器驱动部分原理框图。
图2是本发明的第一种实施方式的电路示意图。
图3是本发明的实施例的控制器处理流程框图。
图4是本发明的第二种实施方式的示意图。
图5是本发明的第三种实施方式的示意图。
具体实施方式
本发明的光模块非正常连续发光故障检测方法，包括下述步骤：
a.检测激光器发光状态，若持续时间过长，进入步骤b；
b.将激光器的发光控制驱动信号置于“-”状态，即通过对激光器控制端施加一个关闭发光的信号，再检测激光器发光状态；若发光，表明故障在于发光电路；若未发光，进入步骤c；
c.关闭第一控制电路的输入使能信号，然后检测第一控制电路输出状态；若第一控制电路输出“+”信号，表明故障在于第一控制电路1，若第一控制电路输出“-”信号，表明无故障。
可以通过直接切断第一控制电路的输入端的方式来关闭第一控制电路的输入信号，也可以通过使局端收不到该终端光信号发命令让该终端停止发送业务流的方式来关闭第一控制电路的输入使能信号。
本发明还提供一种光模块非正常连续发光故障检测电路，包括以下部分：
发光状态检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的发光状态；本发明的发光状态检测可以通过对光模块的偏置电流进行检测；也可以通过在光路上加分光器分出小比例(例如5％)光信号分支，再对光分支用滤波器分离出光模块发射波长的光信号，直接检测此分支光信号即知发光状态。
使能信号检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的使能信号状态；
激光器控制信号输入单元，位于第一控制电路与激光器之间，受判断单元控制，作为使能信号的开关电路；
判断单元，向激光器控制信号输入单元输出第二控制信号，并根据来自使能信号检测单元和发光状态检测单元的信号判断故障。
具体的实施例如下：
参见图1、2。
图1是激光驱动器芯片MAX3656内部结构示意图。
本发明的激光器发光时的偏置电流检测电路原理是利用激光器U1(Laser)有偏置电流和无偏置电流流过时，在”Bmon+”检测点电压值的变化来判断激光器(Laster)发光与否。
图2中，R4和C2构成第一积分电路，第一积分电路和比较器U3构成发光状态检测单元，通过R5、R6获取参考电平；
R1和C1构成第二积分电路，第二积分电路和比较器U6构成使能信号检测单元，，通过R2、R3获取参考电平；
与门U5构成激光器控制信号输入单元，两个输入端分别接使能信号和来自判断单元MCU的第二控制信号；
MCU为判断单元。
当激光器U1发光时，”Bmon+”检测点电压Vb+＝VCC-Ib×(10+RL)；其中，估算激光器U1等效阻抗RL＝5Ω，VCC＝3.3V，偏置电流应通过光模块批量测试取最小值，这里暂时取一个典型值Ib＝20mA(实际应用中要取测试值)代入公式计算，有偏置电流时Vbon＝3.3-0.02×(10+5)＝3.0V，无偏置电流时Vboff＝3.3-0×(10+5)＝3.3V；因此当检测点”Bmon+”处电压为Vbon(暂取3.0V)时激光器处于发光状态，当检测点”Bmon+”处电压为Vboff(3.3V)时激光器处于关闭状态。
激光器U1采用标准2×10 SFF光模块，P18管脚是”Bmon+”检测点输出，这是协议《Small Form Factor Transceiver MultisourceAgreement》中定义的可选项管脚，各厂家的标准2×10 SFF光模块的P18都可以输出此检测点。由于在应用中激光器开关的频率非常快，对P18管脚进行实时检测较困难，本发明采用了对P18电压值进行积分的办法来取电压积分值，此积分值反映了P18电压值随时间的变化，为了得到较长时间的电压积分值，可选取充放电时间常数较大的RC电路，取R4＝10KΩ，C2＝10uf。P18电压积分值用以下公式计算
Vtb＝(Vbon×Ton+Vboff×Toff)÷(Ton+Toff)
连续发光时Ton∶Toff＝10∶0，可暂时选择Ton∶Toff＝9∶1为检测点(为测量方便也可选其它比例值)，则
Vtb＝(3×9×Toff+3.3×Toff)÷(10Toff)＝3.03V。
取值R5＝890Ω，R6＝10KΩ，则比较器U3的B输入端约为3.03V。如果Vtb＞3.03比较器U3输出‘1’电平，Vtb＜3.03输出‘0’电平说明激光器发光的时间比值过高(超过90％)。此激光器偏置电流持续时间过长告警电平信号送MCU处理。
参见图3。本发明的实施例的判断单元(MCU)处理流程框图如下：MCU每隔1秒扫描一次比较器U3输出电平，如果连续3次采样到‘0’，则进入激光器偏置电流时长告警状态。
MCU进入激光器偏置电流时长告警状态后，通过IO管脚Tx_control输出‘0’关闭与门U5，使激光器发光控制信号P13管脚输入为‘0’。此时，激光器发光控制信号为‘0’，在激光器驱动芯片内部关闭了激光器偏置电流，使激光器不发光。在这种模式下有3种检测结果分别对应三种故障或非故障模式：
(1)MCU再检测U3输出电平，如果连续3次检测到‘0’，说明光模块的发光电路故障造成激光器连续发光。此时需要MCU通过IO管脚Power_control关闭MOS管U2切断光模块发射电路电源VCC(3.3V)，以关闭激光器。
(2)如果连续3次检测到‘1’，说明光模块的发光电路没有问题。
此时还需检测激光器发光控制信号源Tx_Disable有无问题。检测电路原理如下：
检测激光器发光控制信号源Tx_Disable的原理类似于激光器偏置电流检测电路。Tx_Disable(LVTTL电平)变化较快，采用对电压取积分值进行检测。为了得到较长时间的电压积分值，可选取充放电时间常数较大的RC电路，取R1＝10KΩ，C1＝10Uf。电压积分值Vtt＝(Vton×Ton+Vtoff×Toff)÷(Ton+Toff)；LVTTL电平的Vton＝3.3，Vtoff＝0，可暂时选择Ton∶Toff＝9∶1为检测点，则Vtt＝(3.3×9×Toff+0×Toff)÷(10Toff)＝2.97V。取值R2＝1KΩ，R3＝9KΩ，则比较器U6的B输入端约为2.97V。如果Vtt＜2.97比较器U6输出‘0’电平，Vtt＞2.97输出‘1’电平说明驱动激光器发光控制信号有效的时间比值过高(超过90％)。
MCU进入激光器偏置电流时长告警状态并检测光模块的发光电路正常后，还需检测激光器发光控制信号源Tx_Disable。如果连续3次从U6输出端采样到‘1’，则说明激光器发光控制信号源Tx_Disable故障，输出连续发光信号。因为MCU通过IO管脚Tx_control输出‘0’关闭U5与门，使激光器不发光，局端设备检测不到此终端设备将发命令关闭终端设备的业务流，造成此终端控制激光器发光的信号只有极少比例的发光有效值(‘1’)，此时MCU采样到比较器U6的输出为‘0’是合理的，如果连续采样到‘1’说明驱动激光器发光控制源产生故障。此时需要MCU通过IO管脚Power_control关闭MOS管U2切断光模块发射电路电源VCC(3.3V)，以关闭激光器。(3)如果连续3次从U6输出端采样到‘0’，则说明激光器发光控制信号源Tx_Disable产生电路工作正常(正常的原因如上段所示)。此时MCU通过IO管脚Tx_control输出‘1’打开U5与门，使激光器发光控制信号P13管脚输入与信号源Tx_disable一致，使激光器正常发光工作。
作为第二种实施方式，参见图4。与第一种实施方式的区别在于，本实施方式直接切断第一控制电路的输入信号，在激光器正常的情况下，通过检测P18脚信号可以检测到使能信号状态，此时，发光状态检测单元同时作为使能信号检测单元使用。本实施方式可以通过在第一控制电路的输入端光模块之前设置一个光开关加以实现。
作为第三种实施方式，如图5。本发明可以通过关闭光模块的电源来切断第一控制电路的输入。由于光模块是一个双向的通道，第一控制电路也是通过光模块接收局端的业务流，在光模块无故障的情况下，关闭光模块即关闭了第一控制电路的输入使能信号。然后再通过使能信号检测单元检测第一控制电路输出的使能信号状态，即可判断第一控制电路有无故障。
综上，通过先检测激光器偏置电流持续时间过长告警，MCU再发出测试信号关闭驱动激光器发光的控制信号源进行测试，根据三种测试结果可区分出光模块发光电路故障、驱动激光器发光控制源产生电路故障和正常工作激光器发光时间比例较高三种故障或非故障模式，对前两种模式采取关闭光模块发射电路电源的方法关闭发光，从而实现了光模块非正常连续发光自动关断功能。
Claims (8)
1、光模块非正常连续发光故障检测方法，包括下述步骤：
a.检测激光器发光状态，若持续时间过长，进入步骤b；
b.将激光器的发光控制驱动信号置于“-”状态，再检测激光器发光状态；若发光，表明故障在于发光电路；若未发光，进入步骤c；
c.关闭第一控制电路的输入使能信号，然后检测第一控制电路输出状态；若第一控制电路输出“+”信号，表明故障在于第一控制电路，若第一控制电路输出“-”信号，表明无故障。
2、如权利要求1所述的光模块非正常连续发光故障检测方法，其特征在于，通过检测激光器偏置电流信号来判断发光状态。
3、如权利要求1所述的光模块非正常连续发光故障检测方法，其特征在于，所述步骤c中，通过将激光器的发光驱动信号置于“-”状态，局端设备收不到该终端光信号则发命令使该终端停止发送业务流，从而实现关闭第一控制电路的输入使能信号。
4、光模块非正常连续发光故障检测电路，包括以下部分：
发光状态检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的发光状态；
使能信号检测单元，与判断单元连接，用于检测激光器的使能信号状态；
激光器控制信号输入单元，位于使能信号电路与激光器之间，受判断单元控制，作为使能信号的开关电路；
判断单元，向激光器控制信号输入单元输出第二控制信号，并根据来自使能信号检测单元和发光状态检测单元的信号判断故障。
5、如权利要求4所述的光模块非正常连续发光故障检测电路，其特征在于，所述发光状态检测单元包括比较器U3和第一积分电路，激光器偏置电流信号输出点通过第一积分电路接比较器U3的一个输入端，比较器U3的另一个输入端接高电平分压得到的参考电平；比较器U3的输出端接判断单元。
6、如权利要求4所述的光模块非正常连续发光故障检测电路，其特征在于，所述使能信号检测单元包括比较器U6和第二积分电路，使能信号通过第一积分电路接比较器U6的一个输入端，比较器U6的另一个输入端接高电平分压得到的参考电平；比较器U6的输出端接判断单元。
7、如权利要求4所述的光模块非正常连续发光故障检测电路，其特征在于，所述激光器控制信号输入单元为一个与门U5，与门U5的一个输入端接判断单元，与门U5的另一个输入端接使能信号。
8、如权利要求4所述的光模块非正常连续发光故障检测电路，其特征在于，还包括一个激光器电源开关，与判断单元连接。
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