CN201282466Y - 一种光模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光模块，在所述光模块中设置有可连接外部交换设备的接口、与所述接口相连接的物理媒介接入子层模块、与所述物理媒介接入子层模块相连接的媒介接入控制模块、以及连接在所述媒介接入控制模块与光纤之间的物理媒介相关子层模块。本实用新型通过将媒介接入控制模块和物理媒介相关子层模块设计在同一个光模块中，使得成品占用的空间非常小，在SFP－MSA标准要求的空间内，完成了IEEE 802.3ah标准的所有功能，并且成本也容易得到较好的控制。采用该光模块，运营商无需对任何网络终端进行改造，即可实现网络的升级。
Description
技术领域
本实用新型属于光通信技术领域，具体地说，是涉及一种光收发模块的内部电路组成结构。
背景技术
FTTH技术一经出现就被认为是接入网今后发展的必然方向。FTTH(Fiber ToThe Home)，顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体来讲，FTTH是以光纤为传输媒介，为家庭、小型商业机构等终端用户提供接入到电信端局的服务，并具有信息复用/解复用功能。FTTH技术的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等的要求，简化了维护和安装工作。
而现有的宽带接入方案一般都采用FTTB(Fiber To The Buil ding，即光纤到楼)技术或者FTTC(Fiber To The Curb，即光纤到路边)技术，在将其向FTTH技术方案过渡的过程中，运营商都不希望对现有的网络做太多的改造，更不希望在FTTB/FTTC升级上投入过多的费用。
传统的FTTB/FTTC升级方案都是采用一台完整功能的FTTH用户端ONU(Optical NetworkUnit，即光网络单元)设备，再将其接入到现有的交换机SWITCH或者路由器ROUTER上实现，这样既浪费了宝贵的布线空间，又增加了成本，因此，不能作为一种理想的升级方案加以推广应用。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有FTTB/FTTC升级方案所存在的占用空间大、升级费用高的问题，提供了一种新型的可兼容现有交换设备接口的光模块，使运营商无需对任何网络终端进行改造，就能把现有的P2P网络(即点对点的对等联网)升级到基于P2MP的EPON网络，即基于点对多点的以太无源光网络。
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：
一种光模块，在所述光模块中设置有可连接外部交换设备的接口、与所述接口相连接的物理媒介接入子层模块、与所述物理媒介接入子层模块相连接的媒介接入控制模块、以及连接在所述媒介接入控制模块与光纤之间的物理媒介相关子层模块。
其中，在所述物理媒介相关子层模块中包含有激光驱动器，连接媒介接入控制模块，接收所述媒介接入控制模块输出的数据信号，对其进行处理后驱动激光器发光，所产生的光信号通过光纤向局端传输。
进一步的，所述激光驱动器与所述接口的发射使能信号传输管脚和发射失败信号传输管脚相连接，通过所述接口接收外部交换设备发出的发射使能信号，并在发生自动功率控制失效时，向外部交换设备输出发射失败信号。
又进一步的，在所述物理媒介相关子层模块中还包含有光电探测器、跨阻放大器和限幅放大器；其中，所述光电探测器接收通过光纤输入的光信号，将其转变成微弱的电流信号后，输出至跨阻放大器以转换成电压信号，所述限幅放大器接收跨阻放大器输出的电压信号，进而生成媒介接入控制模块所需的电平信号后，传输至所述的媒介接入控制模块。
此外，所述限幅放大器根据跨阻放大器输出的电压信号的大小生成一个表示接收信号是否丢失的脉冲信号，进而经所述接口传输至外部交换设备。
再进一步的，在所述物理媒介相关子层模块中还包含有波分复用器，分别与激光器和光电探测器相连接，所述激光器和光电探测器通过波分复用器连接光纤。
更进一步的，所述物理媒介接入子层模块通过所述接口的发射信号传输管脚接收外部交换设备输出的发射信号，对其进行编码处理后，生成串行信号传输至媒介接入控制模块，进而经所述媒介接入控制模块处理后传输至物理媒介相关子层模块，以生成光信号经由光纤传输至局端；而通过光纤接入的光信号经由所述物理媒介相关子层模块转换为电压信号后，通过所述媒介接入控制模块处理后生成并行数据传输至所述的物理媒介接入子层模块，经编码处理后，通过所述接口的接收信号传输管脚输出至外部交换设备。
优选的，所述物理媒介接入子层模块采用一10位串并编码器实现。
此外，在所述光模块中还包含有一EEPROM存储器，通过所述接口的总线传输管脚连接外部交换设备，用以存储制造厂家的相关信息。
优选的，所述接口优选采用SFP小封装可插拔标准接口实现。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过将媒介接入控制模块和物理媒介相关子层模块设计在同一个光模块中，使得成品占用的空间非常小，在SFP-MSA标准要求的空间内，完成了IEEE 802.3ah标准的所有功能，并且成品的成本也容易得到较好的控制。采用该光模块，运营商无需对任何网络终端进行改造，即可实现网络的升级。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的光模块的一种实施例的电路原理框图；
图2是SFP接口的引脚定义图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。
FTTB/FTTC网络所使用的用户端MDU(多住户单元)需要同时支持IEEE802.3ah协议和交换机或路由器的功能，其设计难点在于：
1、MDU是IEEE 802.3ah EPON功能和交换机或路由器功能的融合，独立开发整套系统的难度较大；
2、运营商对网络进行升级时，需要增加一台光网络单元ONU，占用空间较大，需要的升级费用较高。
MDU主要包含三部分：1、IEEE 802.3ah MAC，即符合IEEE 802.3ah标准的媒介接入控制模块；2、IEEE 802.3ah PMD，即符合IEEE 802.3ah标准的物理媒介相关子层模块；3、交换机或路由器部分。在以往的技术方案里，IEEE802.3ah MAC和PMD是相互独立的，交换机或路由器与前两者也是相互独立的，这样就造成了空间的浪费和成本的提高。
为了减少占用的空间和升级的费用，本实施例提出了一种能兼容现有交换设备接口的SFP ONU光模块，通过将符合IEEE802.3ah标准的MAC和PMD设置在同一个光模块中，使得成品占用的空间非常小，在SFP-MSA标准要求的空间内，完成了IEEE 802.3ah标准的所有功能，如图1所示。其中，媒介接入控制模块采用一颗IEEE 802.3ah MAC芯片实现，完成IEEE 802.3ah标准中要求的所有有关MAC(Medium Access Control，媒介接入控制)的功能；物理媒介接入子层模块采用一颗SerDes芯片实现，完成PMA(Physical Medium Attachment，物理媒介接入子层)的功能，其余部分构成物理媒介相关子层模块，完成PMD(Physical Medium Dependent，物理媒介相关子层)的功能。这样设计容易使产品成本得到较好的控制。
下面详细阐述所述光模块的具体组成结构及工作过程。
参见图1所示，在所述光模块中，完成PMA功能的SerDes芯片是一10位串并编码器，通过接口与外部交换机或者路由器等交换设备进行数据交换，具体连接接口的发射信号传输管脚TX+、TX-和接收信号传输管脚RX+、RX-，通过发射信号传输管脚TX+、TX-接收交换机或者路由器发出的差分发射信号，进而通过该光模块转换为光信号后，通过光纤SC传输出去；而对于局端(即光线路终端OLT)发来的光信号则通过该光模块转换为差分接收信号后，通过接收信号传输管脚RX+、RX-传输至外部的交换机或者路由器上。
IEEE 802.3ah MAC芯片与SerDes芯片相连接，并通过激光驱动器LaserDriver与激光器相连接，对SerDes芯片输出的发射信号进行处理后，控制激光驱动器Laser Driver工作，以驱动激光器发光，将电信号转换为光信号，经波分复用器WDM连接光纤SC，将携带有发射信号的光载波信号发送至局端。在本实施例中，所述激光器可以具体采用一F-P祭器(F-P Laser Diode)实现。
在该光模块中，波分复用器WDM通过与光电探测器PIN Photo Detector相连接，进而经跨阻放大器TIA连接限幅放大器AMP Limiter，以将接收到的光信号转换为IEEE 802.3ah MAC芯片所支持的电压信号后，传输至所述的IEEE802.3ah MAC芯片，进而经SerDes芯片处理后通过接口的接收信号传输管脚RX+、RX-传输至外部的交换机或者路由器等交换设备。
此外，在所述光模块中还包含有一EEPROM存储器，即Vendor Informati onEEPROM卖主信息存储器，通过所述接口的总线传输管脚SDA、SCL连接外部交换设备，用以存储制造厂家的相关信息。
该光模块的具体工作过程分两部分描述如下：
1、PMD部分：分为下行(光线路终端OLT下发)和上行(ONU→OLT)两部分。
上行部分：采用突发模式，在激光驱动器Laser Driver接收到IEEE 802.3ahMAC芯片输出的数据信号并通过接口的发射使能信号传输管脚TX DISABLE接收到外部交换设备发出的发射使能信号后，Laser Driver对接收到的数据信号进行处理并驱动F-P祭器发光。Laser Driver根据F-P祭器背向光监测电流的大小调节F-P祭器的发光大小，并确定是否发生自动功率控制APC(AutomaticPower Control)失效，如果发生APC失效，则生成表示发射失败的脉冲信号，经接口的发射失败信号传输管脚TX FAULT传输至外部的交换设备上。
下行部分：采用连续模式，在收到下行的光信号后，通过波分复用器WDM传输至光电探测芯片PIN Photo Detector，PIN Photo Detector把光信号转变成微弱的电流信号传输至跨阻放大器TIA，所述TIA将接收到的电流信号转变为电压信号后，通过限幅放大器AMP Limiter将该电压信号放大成IEEE 802.3ahMAC芯片所需要的CML/PECL(电流模式逻辑/正的发射偶合逻辑)信号电平传输至IEEE 802.3ah MAC。此外，AMP Limiter会根据TIA发送过来的电压信号的大小来生成一个表示接收信号是否丢失的脉冲信号，进而经接口的接收丢失信号传输管脚RX LOS传输至外部的路由器或者交换机。
2、IEEE 802.3ah MAC部分：
上行部分：SerDes芯片在接收到外部路由器或者交换机输出的RGMII(简化的吉比特媒体独立接口)信号后(所述RGMII信号具体由路由器或者交换机中的PHY物理层芯片发送而来)，对RGMII信号进行编码，进而转变为串行信号送往IEEE 802.3ah MAC芯片。在所述IEEE 802.3ah MAC芯片中，集成了EPON MAC、802.1D桥、交换单元、10/100/1000Ethernet MAC、Gigabit SerDes(千兆串并解码器)等功能模块。此芯片通过内置的CPU来管理整个系统，包括配置、自动发现、测距等功能。IEEE 802.3ah MAC芯片将发送上来的串行信号依次进行10/100/1000Ethernet MAC、802.3Q、802.1D、802.3ah、FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错码)等处理后，通过内置的Gigabit SerDes(千兆串并解码器)进行解码后，将最终生成的串行信号发送给到PMD部分。
下行部分：下行方向与上行方向相反，PMD部分送出的电压信号传输至IEEE802.3ah MAC芯片内置的Gigabit SerDes(千兆串并解码器)变为并行的10位并行接口TBI信号。IEEE 802.3ah MAC芯片对此信号依次进行FEC、802.3ah、802.3Q、802.1D、10/100/1000 Ethernet MAC等处理后交给SerDes芯片处理，经所述SerDes芯片生成差分信号，传送至下层的物理层PHY芯片。所述PHY芯片具体在外接的交换机或者路由器上。
为了方便所述光模块与外部交换设备连接，在本实施例中，所述接口优选采用一个可兼容现有交换设备接口的小封装可插拔标准接口SFP(SmallForm-Factor Pluggable)实现，其引脚定义参见图2所示，以实现所述光模块与外部交换设备之间的热插拔功能。
本实用新型的光模块通过集成IEEE 802.3ah协议的PMD层和MAC层来达到节省空间和降低成本的目标，使运营商无需其他任何网络终端的改造就能把现有的P2P网络升级到基于P2MP的EPON网络。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1、一种光模块，其特征在于：在所述光模块中设置有可连接外部交换设备的接口、与所述接口相连接的物理媒介接入子层模块、与所述物理媒介接入子层模块相连接的媒介接入控制模块、以及连接在所述媒介接入控制模块与光纤之间的物理媒介相关子层模块。
2、根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：在所述物理媒介相关子层模块中包含有激光驱动器，连接媒介接入控制模块，接收所述媒介接入控制模块输出的数据信号，对其进行处理后驱动激光器发光，所产生的光信号通过光纤向局端传输。
3、根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：所述激光驱动器与所述接口的发射使能信号传输管脚和发射失败信号传输管脚相连接，通过所述接口接收外部交换设备发出的发射使能信号，并在发生自动功率控制失效时，向外部交换设备输出发射失败信号。
4、根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：在所述物理媒介相关子层模块中还包含有光电探测器、跨阻放大器和限幅放大器；其中，所述光电探测器接收通过光纤输入的光信号，将其转变成微弱的电流信号后，输出至跨阻放大器以转换成电压信号，所述限幅放大器接收跨阻放大器输出的电压信号，进而生成媒介接入控制模块所需的电平信号后，传输至所述的媒介接入控制模块。
5、根据权利要求4所述的光模块，其特征在于：所述限幅放大器根据跨阻放大器输出的电压信号的大小生成一个表示接收信号是否丢失的脉冲信号，进而经所述接口传输至外部交换设备。
6、根据权利要求4所述的光模块，其特征在于：在所述物理媒介相关子层模块中还包含有波分复用器，分别与激光器和光电探测器相连接，所述激光器和光电探测器通过波分复用器连接光纤。
7、根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述物理媒介接入子层模块通过所述接口的发射信号传输管脚接收外部交换设备输出的发射信号，对其进行编码处理后，生成串行信号传输至媒介接入控制模块，进而经所述媒介接入控制模块处理后传输至物理媒介相关子层模块，以生成光信号经由光纤传输至局端；而通过光纤接入的光信号经由所述物理媒介相关子层模块转换为电压信号后，通过所述媒介接入控制模块处理后生成并行数据传输至所述的物理媒介接入子层模块，经编码处理后，通过所述接口的接收信号传输管脚输出至外部交换设备。
8、根据权利要求7所述的光模块，其特征在于：所述物理媒介接入子层模块为一10位串并编码器。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的光模块，其特征在于：在所述光模块中还包含有一EEPROM存储器，通过所述接口的总线传输管脚连接外部交换设备。
10、根据权利要求9所述的光模块，其特征在于：所述接口为SFP小封装可插拔标准接口。
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