CN201238304Y - 吉比特无源光网络单纤双向模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接收机电路，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。通过所述监控电路，实现了模块的数字诊断功能及功率定标功能，提高了系统的可靠性和运行性能，简化了系统的维护工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吉比特无源光网络客户端使用的光纤模块，特别涉及一种单纤双向模块，属于光通信技术领域。
背景技术
就目前的市场而言，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向逐渐趋于明朗；在众多的解决方案中，光纤到户(FTTH)的出现便被认为是宽带接入的终极解决方案。而在FTTH众多方案中，其中无源光网络(PON)又备受关注，成为了目前主流的光接入方式。PON技术在几年内经历了APON、BPON到目前的EPON、GPON，且随着以太网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展，人们更多关注1Gbit/s以上的宽带PON技术，即EPON和GPON。
GPON的全称为Gigabit-capable PON，也就是吉比特级数的无源光网络，其传输速率最大可达2.5Gbps，并且支持多种业务，包括ATM、Ethernet、TDM、CATV等，可以说是目前功能最完善的PON网络技术，也是一种非常经济、面向宽带的网络接入方式。但由于GPON标准复杂且开发较晚，所以目前成熟的技术尚不多见。而且，在现有客户端使用的吉比特无源光网络单纤双向模块中，模块接收速率和灵敏度较低、温度稳定性较差，导致模块可靠性较低。此外，由于模块缺少实现监控功能的单元，不能实时监控模块参数，不能实现ITU-T984.3标准中推荐的功率定标(Power Leveling)功能，使得模块性能较低，而且管理复杂、维护困难，限制了模块应用范围的推广。
发明内容
本实用新型针对现有技术中吉比特无源光网络客户端使用的光纤模块不能实现数字诊断功能以及功率定标功能的技术问题，提供了一种吉比特无源光网络单纤双向模块，通过模块中的监控电路，可以实现对模块温度、偏置电流及光功率等的实时监控，便于系统管理单元进行管理，提高了模块的使用性能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接收机电路，其特征在于，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。
根据本实用新型，所述单纤双向模块设置有总线接口，所述监控电路通过所述总线接口传输监测信号。
优选的，所述总线接口为I2C总线接口；所述监控电路采用单片机实现。
根据本实用新型，所述单纤双向模块还包括传输发射机使能控制信号的端口，所述端口与所述发射机电路相连接，实现突发模式下的光发射功能。
根据本实用新型，所述发射机电路还包括发射告警电路，所述发射告警电路在发射信号异常时输出告警信号。
根据本实用新型，所述接收机电路还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括基准电阻和至少一个热敏电阻；所述热敏电阻两端并联一调节电阻后与所述基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路，为模块提供稳定而精确的温度补偿。
优选的，所述温度补偿电路包括三个热敏电阻，其中，第一热敏电阻两端并联第一调节电阻后与第二热敏电阻串联，形成第一并联支路；所述第一并联支路与第二调节电阻并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏电阻及基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路。
根据本实用新型，所述双向光组件包括1310nm的波长和1490nm的波长；所述双向光组件的激光器为DFB-LD，数字接收机为APD-TIA。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
1、通过模块中的监控电路，网络系统管理单元可以实时监测模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射光功率和接收光功率，实现数字诊断功能。系统管理单元可以根据监控电路输出的信号及时、方便地找出光纤链路中发生故障的位置。同时，利用监控电路输出的偏置电流信号和发射光功率信号，实现功率定标功能，无需额外对光功率进行校准，简化系统维护工作，提高系统的可靠性。
2、通过热敏电阻与调节电阻及基准电阻的串并联组成温度补偿电路，可以对模块进行精确、稳定的温度补偿，满足工业温度下模块的正常工作，而且成本较低。
3、双向光组件的激光器选用DFB-LD，而数字接收机选用APD-TIA，提高了模块发射和接收的灵敏度和速率，从而有效降低了分摊在客户端的设备成本，提高了模块的市场应用范围。
附图说明
图1是本实用新型吉比特无源光网络单纤双向模块的内部电路原理框图；
图2是图1中温度补偿电路一种实施例的电路原理图；
图3是图1中温度补偿电路另一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述。
图1示出了本实用新型吉比特无源光网络单纤双向模块的内部电路原理框图。所述单纤双向模块包括吉比特无源光网络客户端用的单纤双向光组件I、GPON上行1.25Gbps突发模式发射机电路II、GPON下行2.5Gbps连续模式接收机电路III以及监控光组件I、发射机电路II和接收机电路III各参数的单片机监控电路IV。
所述的双向光组件I是模块中的核心器件，主要完成分波/合波以及模块所需的光电信号转换，包括有两个波长，即1310nm和1490nm。其中，上行发射部分采用1310nm波长进行信号发射，而下行接收部分采用1490nm波长接收信号。为获得较高的探测器灵敏度，有效降低分摊在客户端的设备成本，激光器选用波长范围为1260-1360nm、-20dB谱宽不超过1nm的DFB-LD，而且要求DFB激光器后设置隔离器，或者选用自身带有隔离反射光信号的激光器；而数字接收机则选用APD-TIA。
所述的GPON上行突发模式发射机电路II的正向发射输入端和反向发射输入端分别接收来自客户端待发射的电信号，经内部的突发模式驱动器电路向双向光组件I的1310nm端输出驱动信号，并利用双向光组件I将待发射的电信号转换为光信号发射出去。由于发射机电路II工作在突发模式下，要求模块具有快速开启/关闭的功能，所述发射机电路II设置有发射机使能控制信号端口，GPON系统通过所述端口传输LD偏置电流控制信号，即发射机使能控制信号。在需要模块发光时，GPON系统控制部分给所述端口发送一个打开信号，使得LD的偏置电流处于阈值电流以上，模块向GPON系统局端发出正常的调制光信号；当系统控制部分给端口发送一个关断信号时，模块停止向局端发送光信号。此外，所述发射机电路II还包括发射告警电路，在发射信号及发射驱动器异常时输出告警信号。
所述GPON下行接收机电路III通过1490nm波长接收双向光组件输出的电信号，并通过限幅放大器和告警输出电路输出相应的接收信号及告警信号。
所述单片机监控电路IV用来监控整个模块的工作温度、供电电源电压、激光偏置电流、发射光功率及接收光功率，以实现数字诊断功能。所述监控电路将监控数据通过模块的I2C总线接口数据线和时钟线输出至GPON系统管理单元中，供系统管理单元分析、利用及储存。系统管理单元根据接收的监控数据，可以轻松地查找出光纤链路中故障发生的位置，从而简化了系统维护工作，提高系统的可靠性。另外，通过监控电路实时监控模块偏置电流以及突发模式下的光功率，可以实现满足ITU-T 984.3标准中推荐的功率定标功能，提高系统管理性能。
本实用新型单纤双向模块出于对温度稳定性的考虑，需要在内部做温度补偿，以保证其在工业级温度(-40摄氏度到85摄氏度)范围内工作稳定。通常有两个部分需要进行稳定补偿：一个是消光比的补偿，另一个是数字接收机APD-TIA的工作电压会随着温度的变化而变化，也需要进行补偿。其中，模块内部消光比的补偿通过监控电路实时监控温度的变化，然后通过软件写入温度查找表，随温度变化去查找相应适合的值以保证消光比的稳定。对APD-TIA的工作电压进行温度补偿，是通过设置在接收机电路III中的温度补偿电路实现。
图2所示为所述温度补偿电路一种实施例的电路原理图，所述温度补偿电路包括一个热敏电阻Rt，在Rt两端并联有调节电阻Rp，在Rt和Rp组成的并联支路上串联有基准电阻Rs。通过热敏电阻Rt和调节电阻Rp的不同组合，可以产生需要的补偿曲线。当曲线确定后，通过改变基准电阻Rs的阻值来移动曲线，获得精确的补偿曲线，实现精确、稳定的温度补偿。
图3所示为所述温度补偿电路另一种实施例的电路原理图。所述温度补偿电路包括三个热敏电阻，第一热敏电阻Rt1两端并联第一调节电阻Rp1后与第二热敏电阻Rt2串联，形成第一并联支路；所述第一并联支路与第二调节电阻Rp2并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏电阻Rt3及基准电阻Rs相串联，形成串联温度补偿电路。其中，包含有第一热敏电阻Rt1和第二热敏电阻Rt2的第一串联支路用来实现高温补偿，第三热敏电阻Rt3用来实现低温补偿。采用这种三个热敏电阻和调节电阻组成的电路，可以通过仿真计算得到非常线性的补偿曲线，所述调节电阻可以改变补偿曲线的斜率，一般通过理论的计算可以得到一个大致的值，更精确的计算需要根据具体模块应用的APD进行实际调试。当曲线确定后，通过改变基准电阻Rs的阻值来上下移动曲线，实现对模块精确而稳定的温度补偿，而且电路结构简单，成本较低，易于实现。
上述单纤双向模块发射端工作在1.25Gbps，数字接收端最高速率可达2.5Gbps，发射和接收的速率都很高，上行发射的1.25Gbps的高速信号极容易传导至下行接收的2.5Gbps信号部分，形成串扰，降低模块的灵敏度，甚至影响模块的正常工作。为了降低干扰，保证模块的灵敏度，模块结构设计上要考虑屏蔽隔离，而在PCB排板和布线上，采取发射机电路和接收机电路相隔离的布局，以尽可能地减少串扰。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1、一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接收机电路，其特征在于，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。
2、根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述单纤双向模块设置有总线接口，所述监控电路通过所述总线接口传输监测信号。
3、根据权利要求2所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述总线接口为I2C总线接口。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述监控电路采用单片机实现。
5、根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述单纤双向模块还包括传输发射机使能控制信号的端口，所述端口与所述发射机电路相连接。
6、根据权利要求5所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述发射机电路包括发射告警电路，所述发射告警电路在发射信号异常时输出告警信号。
7、根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述接收机电路包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括基准电阻和至少一个热敏电阻；所述热敏电阻两端并联一调节电阻后与所述基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路。
8、根据权利要求7所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述温度补偿电路包括三个热敏电阻，其中，第一热敏电阻两端并联第一调节电阻后与第二热敏电阻串联，形成第一并联支路；所述第一并联支路与第二调节电阻并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏电阻及基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路。
9、根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述双向光组件包括1310nm的波长和1490nm的波长。
10、根据权利要求9所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述双向光组件的激光器为DFB-LD，数字接收机为APD-TIA。
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Cited By (2)
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| CN104868954A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-08-26 | 成都新易盛通信技术股份有限公司 | 一种光模块接收器及一种1×9光模块 |
| CN105337669A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-02-17 | 南京邮电大学 | 基于氮化镓dfb激光器的可调谐光收发模块总体架构设计 |
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- 2008-07-24 CN CNU2008200260672U patent/CN201238304Y/zh not_active Expired - Lifetime
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