CN203086476U - 一种epon光网络单元用单纤三向光模块 - Google Patents

一种epon光网络单元用单纤三向光模块 Download PDF

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杜瑶
李绍波
张华�
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Abstract

本实用新型公开了一种EPON光网络单元用单纤三向光模块，包括单纤三向光组件、与光组件的数字发射端口连接的数字发射机电路、与光组件的数字接收端口连接的数字接收机电路及与光组件的模拟接收端口相连接的模拟接收机电路，光组件接收的模拟信号经模拟接收机电路处理后，通过光模块的电接口中的相应管脚输出。本实用新型的EPON光网络单元用单纤三向光模块可以同时传输模拟信号和数字信号，带宽利用率高，便于实现三网融合。

Description

一种EPON光网络单元用单纤三向光模块
技术领域
本实用新型属于光通信技术领域，具体地说，涉及一种光模块，更具体地说，是涉及一种EPON（以太无源光网络）光网络单元用单纤三向光模块。
背景技术
随着光纤通信技术的不断发展，人们对光纤的需求越来越高。从目前的市场应用来看，越来越趋向于高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信。在众多的解决方案中，FTTH (光纤到户)的出现被认为是宽带接入的终极解决方案。其中，PON（无源光网络）又备受关注，被认为是解决“最后一公里”问题的最佳媒介。EPON作为主流的宽带接入技术，采用以太网的传输格式，同时也是用户局域网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议带来的成本负担。
现有EPON光网络单元端常用的是单纤双向模块，通过单纤双向光组件及与其连接的发射机电路和接收机电路，可以实现数字发射和数字接收的功能。随着数字技术、软件技术及IP协议的不断进步，将电信网、计算机网和有线电视网三大网络相融合的三网融合技术成为当前及今后信息化发展的主要方向。传统的单纤双向模块由于不能传输模拟信号，从而限制了EPON领域三网融合技术的发展和应用。
发明内容
本实用新型针对现有技术中EPON单纤双向模块不能传输模拟信号的不足，提供了一种EPON光网络单元用单纤三向光模块，通过在模块中设置模拟接收机电路，使得模块可以同时传输模拟信号和数字信号，提高了带宽利用率。
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EPON光网络单元用单纤三向光模块，包括单纤三向光组件、与光组件的数字发射端口连接的数字发射机电路、与光组件的数字接收端口连接的数字接收机电路及与光组件的模拟接收端口相连接的模拟接收机电路，光组件接收的模拟信号经模拟接收机电路处理后，通过光模块的电接口中的相应管脚输出。
如上所述的光模块，所述模拟信号接收机电路包括射频放大器和自动增益控制电路单元，射频放大器包括有放大电路前置单元和放大电路后置单元，自动增益控制电路单元连接在放大电路前置单元和放大电路后置单元之间，以对射频放大器进行增益调节。
如上所述的光模块，为实现光模块的监控功能，所述光模块中还包括有输出监控信号的监控电路，监控电路的信号输入端分别与光模块中的温度传感器、供电电源、所述数字发射机电路、所述数字接收机电路及所述模拟接收机电路的监控信号输出端相连接。
如上所述的光模块，为实现光模块的告警功能，所述数字发射机电路中还包括有在发射信号异常时输出告警信号的发射告警电路单元，所述数字接收机电路中包括有在数字接收信号异常时输出告警信号的接收告警电路单元。
如上所述的光模块，为实现用户实际应用环境与光模块之间方便、可靠的通信，所述电接口包括有设置在光模块背面的若干个插针，插针中包括有传输数据信号、总线信号、控制信号和电源的功能管脚，每个功能管脚分别与光模块中的相应功能电路对应连接。
如上所述的光模块，具体来说，所述传输数据信号的功能管脚包括一对发射信号输入管脚和一对接收信号输出管脚，发射信号输入管脚与所述数字发射机电路中的差分信号输入端对应连接，接收信号输出管脚与所述数字接收机电路中的差分信号输出端对应连接；
所述传输总线信号的功能管脚包括与所述监控电路的输出端相连接的I2C总线时钟管脚和I2C总线数据管脚；
所述传输控制信号的功能管脚包括发射机告警信号输出管脚、发射机使能管脚、接收机告警信号输出管脚及复位信号输入管脚，发射机告警信号输出管脚和发射机使能管脚分别与数字发射机电路中的发射告警电路单元输出端和突发模式驱动器输入端对应连接，接收机告警信号输出管脚与数字接收机电路中的接收告警电路输出端相连接，复位信号输入管脚与光模块中复位电路的复位信号输入端相连接。
进一步的，所述传输数据信号的功能管脚还包括有一个与所述模拟接收机电路的信号输出端相连接的射频信号输出管脚，以通过插针形式实现与现有3PIN形式视频接头的匹配连接。
进一步的，为与现有SMB及F形式视频接头相匹配连接，所述电接口还包括有与所述模拟接收机电路对应连接的视频接头连接部。
如上所述的光模块，为有效防止数字信号与模拟信号之间的串扰，所述模拟接收机电路封装在光模块中、不同于所述数字接收机电路和所述数字发射机电路所在的空间内。
如上所述的光模块，为提高散热性能，光模块的外壳为表面光滑的金属外壳，金属外壳上设置有散热片或散热器。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
1、通过在模块中设置模拟接收机电路，利用三向模块的一个波长接收来自有线电视网络的视频信号，经模拟接收机电路处理后，实现对视频信号的接收，配合数字接收机电路和数字发射机电路，使得EPON光模块不仅能够实现1.25Gbps突发发射数字信号、1.25Gbps连续接收数字信号，还可以输出带宽为47-1002MHz的射频信号，提高了带宽利用率，便于三网融合的实现。
2、通过在模拟接收机电路中设置自动增益控制电路，可以补偿因输入光功率变化而引起的视频信号输出的变化，减小因视频信号输出变化而对系统应用产生的不良影响。
3、利用模块中设置的监控电路，网络系统管理单元可以实时监测模块的温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率、接收光功率、视频接收光功率和视频输出幅度，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、方便地找出光纤系统是否发生故障以及发生故障的位置，简化系统维护工作，提高系统的可靠性。
4、通过对光模块的功能管脚进行定义，完善了光模块的功能，使得客户端的系统级设计更加方便、简单。
附图说明
图1是本实用新型EPON光网络单元用单纤三向光模块一个实施例的内部电路原理框图；
图2是图1实施例中光模块的背面结构示意图；
图3是图2中各功能管脚序号与符号对应关系的示意图。
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。
请参考图1，该图1所示为本实用新型EPON光网络单元用光模块一个实施例的内部电路原理框图。
如图1所示，该实施例的EPON光网络单元用光模块包括单纤三向光组件                                                
Figure 721907DEST_PATH_IMAGE002
、与光组件
Figure 8532DEST_PATH_IMAGE002
的发射端口连接的数字发射机电路
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、与光组件
Figure 70028DEST_PATH_IMAGE002
的数字接收端口连接的数字接收机电路
Figure 416696DEST_PATH_IMAGE004
、与光组件
Figure 829223DEST_PATH_IMAGE002
的模拟接收端口连接的模拟接收机电路
Figure DEST_PATH_IMAGE005
以及用来监控模块参数的监控电路Ⅴ。
其中，光组件是光模块中的核心器件，主要完成分波/合波以及模块所需的光电信号转换，包括有三个波长，分别为1310nm、1490nm和1550nm。其中，上行数字发射部分采用1310nm进行信号发射，下行数字接收部分采用1490nm接收数字信号，而模拟接收信号部分采用1550nm接收模拟信号。
EPON上行突发模式数字发射机电路
Figure 104051DEST_PATH_IMAGE003
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向光组件
Figure 293724DEST_PATH_IMAGE002
的1310nm数字发射端输出驱动信号，并利用光组件
Figure 193547DEST_PATH_IMAGE002
将待发射的电信号转换为光信号发射出去。由于数字发射机电路
Figure 821974DEST_PATH_IMAGE003
工作在突发模式下，要求模块具有快速开启/关闭的功能，因此，数字发射机电路
Figure 123643DEST_PATH_IMAGE003
设置有发射机使能控制信号端口，EPON系统通过该端口传输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，EPON系统控制部分给该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EPON系统局端发出正常的调制光信号。而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，数字发射机电路
Figure 484217DEST_PATH_IMAGE003
还包括发射告警电路单元，用来在发射信号及发射驱动器异常时输出告警信号。
下行的数字接收机电路
Figure 933653DEST_PATH_IMAGE004
通过1490nm波长接收光组件输出的数字接收信号对应的电信号，并通过限幅放大器限幅放大后，通过接收信号输出端输出。数字接收机电路
Figure 194050DEST_PATH_IMAGE004
包括有接收告警电路单元，在数字接收机电路接收的光功率超出告警阈值时，认为没有光信号输入模块或接收光强过大，将通过接收告警电路单元输出一个告警信号。
模拟接收机电路
Figure 53421DEST_PATH_IMAGE005
包括有射频放大器和自动增益控制电路，模拟接收机电路
Figure 662257DEST_PATH_IMAGE005
通过1550nm波长接收来自有线电视网络的视频信号，经射频放大电路处理后，通过射频输出端输出接收的视频信号。其中，射频放大器包括有放大电路前置单元和放大电路后置单元，自动增益控制电路连接在放大电路前置单元和放大电路后置单元之间。通过设置自动增益控制电路单元进行增益调节，可以补偿因输入光功率变化而引起的视频信号输出的变化，减小因视频信号输出变化而对系统应用产生的不良影响。自动增益控制电路单元可以并优选采用单片机来实现。
由于EPON网络系统要求比较严格，需要网络中的光模块具有数字诊断功能，因此，该实施例的光模块中设置有监控电路Ⅴ，其信号输入端分别与光模块中的温度传感器（图中未示出）、供电电源（图中未示出）、数字发射机电路
Figure 835750DEST_PATH_IMAGE003
、数字接收机电路
Figure 908748DEST_PATH_IMAGE004
及模拟接收机电路
Figure 876704DEST_PATH_IMAGE005
的监控信号输出端相连接，用来监控整个模块的温度、供电电源电压、偏置电流以及发射光功率、接收光功率、视频接收光功率和视频输出幅度。监控电路Ⅴ将监控数据通过模块的I2C总线接口输出至EPON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，能够判断系统是否异常，并在系统异常时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。监控电路Ⅴ优选采用单片机及其外围电路来实现。
对于该实施例的光模块结构来说，为减少数字信号与模拟信号之间的串扰，模拟接收机电路
Figure 972836DEST_PATH_IMAGE005
封装在光模块中不同于数字接收机电路
Figure 746757DEST_PATH_IMAGE004
和数字发射机电路
Figure 611945DEST_PATH_IMAGE003
的空间内。例如，可以在光模块的上、下壳体上分别设置隔离凹槽及隔离板，利用隔离凹槽及隔离板将扣合在一起的上、下壳体所形成的空腔分为两个独立的空间，模拟接收机电路
Figure 750802DEST_PATH_IMAGE005
位于其中一个空间内，而数字接收机电路
Figure 396547DEST_PATH_IMAGE004
和数字发射机电路
Figure 646263DEST_PATH_IMAGE003
位于另一个空间内，实现数字部分与模拟部分在空间上的隔离。而且，为提高散热性能，光模块的外壳表面光滑，其上可以根据客户需求选择性设置散热片或散热器。
为实现用户实际应用环境与光模块之间方便、可靠的通信，光模块中设置有电接口。如图2所示出的图1实施例中光模块的背面结构示意图所示，在该实施例中，电接口为具有23个插针的形式，23个插针分两组分散设置在光模块的背面。每个插针对应的管脚的序号和符号的对应关系如图3的示意图所示，各管脚的详细功能及连接结构如下：
电接口中的23个插针中包括有传输数据信号、总线信号、控制信号和电源的功能管脚，每个功能管脚分别与光模块中的相应功能电路对应连接。
其中，传输数据信号的功能管脚包括一对发射数据输入管脚，即Pin10发射数据输入正端TD（+）和Pin12发射数据输入负端TD（-），该对管脚分别与数字发射机电路
Figure 631536DEST_PATH_IMAGE003
中的差分信号输入端对应连接；还包括一对接收数据输出管脚，即Pin5接收数据输出正端RD（+）和Pin6接收数据输出负端RD（-），该对管脚分别与数字接收机电路
Figure 3612DEST_PATH_IMAGE004
中的差分信号输出端对应连接；还包括一个Pin22射频信号输出管脚，该管脚与模拟接收机电路
Figure 74336DEST_PATH_IMAGE005
的信号输出端相连接。
传输总线信号的功能管脚为Pin14 I2C总线数据管脚SDA和Pin15 I2C总线时钟管脚SCL，这两个管脚与监控电路Ⅴ的输出端相连接。
传输控制信号的功能管脚共有四个，分别是与数字发射机电路
Figure 127743DEST_PATH_IMAGE003
中的发射告警电路单元输出端相连接的Pin16发射机告警信号输出管脚Tx_Indication、与数字发射机电路
Figure 44488DEST_PATH_IMAGE003
中的突发模式驱动器使能信号输入端相连接的Pin8发射机使能管脚Tx_BEN、与数字接收机电路
Figure 587465DEST_PATH_IMAGE004
中的接收告警电路输出端相连接的Pin4接收机告警信号输出管脚Rx_SD及与光模块中复位电路（图中未示出）的复位信号输入端相连接的Pin19复位信号输入管脚Reset。
传输电源的功能管脚共有10个，其中，Pin1和Pin20为光模块的的接地管脚GND，Pin2为数字接收机电路接地管脚VEER，Pin3为数字接收机电路电源电压管脚VCCR，Pin9和Pin11为数字发射机电路接地管脚VEET，Pin13为数字发射机电路电源电压管脚VCCT，Pin17为模拟接收机电路电源电压管脚VDD，Pin21和Pin23为模拟接收机电路接地管脚RF GND。
此外，为方便光模块功能的扩展，该实施例的电接口还预留有两个扩展管脚，分别为Pin7和Pin18的扩展管脚NC，供用户根据实际需要来定义和使用。
这种结构形式的电接口能够利用插针中的Pin21、Pin22和Pin23与现有3PIN形式的视频接头匹配连接，进而将光模块接收的视频信号传输至视频播放终端。
通过对光模块的功能管脚进行上述定义，完善了光模块的功能，便于客户端的系统级设计，提高了光模块的使用性能。
当然，如果外接的视频接头为SMB形式或F形式，则不需要使用Pin21、Pin22和Pin23这三个插针，可以直接使用电接口中与模拟接收机电路对应连接的视频接头连接部实现光模块视频信号的输出。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种EPON光网络单元用单纤三向光模块，其特征在于，包括单纤三向光组件、与光组件的数字发射端口连接的数字发射机电路、与光组件的数字接收端口连接的数字接收机电路及与光组件的模拟接收端口相连接的模拟接收机电路，光组件接收的模拟信号经模拟接收机电路处理后，通过光模块的电接口中的相应管脚输出。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述模拟信号接收机电路包括射频放大器和自动增益控制电路单元，射频放大器包括有放大电路前置单元和放大电路后置单元，自动增益控制电路单元连接在放大电路前置单元和放大电路后置单元之间。
3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述光模块中还包括有输出监控信号的监控电路，监控电路的信号输入端分别与光模块中的温度传感器、供电电源、所述数字发射机电路、所述数字接收机电路及所述模拟接收机电路的监控信号输出端相连接。
4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述数字发射机电路中还包括有在发射信号异常时输出告警信号的发射告警电路单元，所述数字接收机电路中包括有在数字接收信号异常时输出告警信号的接收告警电路单元。
5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述电接口包括有设置在光模块背面的若干个插针，插针中包括有传输数据信号、总线信号、控制信号和电源的功能管脚，每个功能管脚分别与光模块中的相应功能电路对应连接。
6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述传输数据信号的功能管脚包括一对发射信号输入管脚和一对接收信号输出管脚，发射信号输入管脚与所述数字发射机电路中的差分信号输入端对应连接，接收信号输出管脚与所述数字接收机电路中的差分信号输出端对应连接； 
所述传输总线信号的功能管脚包括与所述监控电路的输出端相连接的I2C总线时钟管脚和I2C总线数据管脚；
所述传输控制信号的功能管脚包括发射机告警信号输出管脚、发射机使能管脚、接收机告警信号输出管脚及复位信号输入管脚，发射机告警信号输出管脚和发射机使能管脚分别与数字发射机电路中的发射告警电路单元输出端和突发模式驱动器输入端对应连接，接收机告警信号输出管脚与数字接收机电路中的接收告警电路输出端相连接，复位信号输入管脚与光模块中复位电路的复位信号输入端相连接。
7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述传输数据信号的功能管脚还包括有一个与所述模拟接收机电路的信号输出端相连接的射频信号输出管脚。
8.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述电接口还包括有与所述模拟接收机电路对应连接的视频接头连接部。
9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述模拟接收机电路封装在光模块中、不同于所述数字接收机电路和所述数字发射机电路所在的空间内。
10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，光模块的外壳为表面光滑的金属外壳，金属外壳上设置有散热片或散热器。
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