CN203167176U

CN203167176U - 无源光网络及其光网络单元以及光网络单元光模块

Info

Publication number: CN203167176U
Application number: CN 201220523303
Authority: CN
Inventors: 郑龙
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2022-10-12

Abstract

本实用新型公开了一种无源光网络及其光网络单元以及光网络单元光模块，其中所述光模块包括：微程序控制器MCU、激光发射单元和激光接收单元；激光发射单元包括激光器及驱动电路；激光接收单元包括光接收组件和限幅放大电路；所述MCU与所述驱动电路和限幅放大电路连接；所述驱动电路连接到所述激光器，并根据来自MCU的信号驱动所述激光器；所述限幅放大电路连接到所述光接收组件，用于对来自所述光接收组件的信号进行限幅放大。光网络单元光模块可工作于低功耗模式，可以达到节省功耗、节约能源的目的。

Description

无源光网络及其光网络单元以及光网络单元光模块

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术，尤其涉及一种无源光网络及其光网络单元以及光网络单元光模块。

背景技术

目前的国内市场以及国际市场，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向已经开始应用；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。国内市场已经大面积应用。

而在FTTH众多方案中，GPON（Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络）传输速率最大可达2.5Gbps，并且支持多种业务，包括ATM，Ethernet，TDM，CATV，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，因此，GPON网络备受关注，成为了目前主流的光接入方式。随着GPON网络的广泛应用，GPON网络中的ONU光模块也得到大量的应用。

在如图1所示的GPON网络中，OLT（Optical Line Terminator，光线路终端）通常设置在光纤通信系统的接入网系统的中心局，OLT负责将交换机中的电信号数据转化为光信号数据发送出去，并且接收外部传送来的光信号，将其转化为电信号输送给交换机。OLT通过ODN（光馈线网络）与ONU（optical net unit，光网络单元）相连，ONU通常设置在局端，即用户端或者大楼，一个ONU中通常包括ONU光模块和ONU系统设备；POS（Passive Optical Splitter，无源分光器）或简称Splitter（分光器），一般有2N个均分端口，如果输入端口的光强为1，则每个输出端口的光强为1/N。对于一个光接入系统，一般是1个OLT放在电信中心局，然后通过分光器，一般至少是1分32，或者1分64甚至1分128，即1个OLT带32或64或128个ONU。

如图2所示，OLT是以广播的方式向ONU发送下行数据；如图3所示，ONU是以TDMA（Time Division Multiple Address，时分复用）方式向OLT发送上行数据，ONU发送上行数据的时间片是由OLT指定的。

本实用新型的发明人发现，在实际应用中，随着ONU的增加，网络所耗功耗越来越大，耗用能源较多；因此，现有技术存在降低ONU功耗的需求。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种光网络单元光模块，用以降低光网络单元的功耗，节约能源。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光网络单元光模块，包括：微程序控制器MCU、激光发射单元和激光接收单元；

所述激光发射单元包括激光器及驱动电路；

所述激光接收单元包括光接收组件和限幅放大电路；

其中，所述MCU与所述驱动电路和限幅放大电路连接；

所述驱动电路连接到所述激光器，并根据来自MCU的信号驱动所述激光器；

所述限幅放大电路连接到所述光接收组件，用于对来自所述光接收组件的信号进行限幅放大。

其中，所述MCU通过IIC总线、其它串行总线或并行总线与所述限幅放大电路连接。

其中，所述MCU通过IIC总线、其它串行总线或并行总线与所述驱动电路连接。

其中，所述光接收组件包括光电二极管和接收来自光电二极管信号的跨阻放大器TIA。

其中，所述跨阻放大器TIA的一端连接到所述光电二极管，另一端连接到所述限幅放大电路。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种光网络单元，包括：光网络单元系统设备、以及如前所述的光网络单元光模块。

根据本实用新型的再一个方面，提供了一种无源光网络，包括：光线路终端OLT、以及经光纤与所述光线路终端OLT连接的多个前述的光网络单元。

本实用新型实施例提供的技术方案中，ONU光模块可以工作于低功耗模式，从而关闭激光器暂时停止光信号的发射，或切断光接收组件的输出暂时停止光信号的接收，从而达到节省功耗、节约能源的目的。

附图说明

图1为现有技术的无源光网络示意图；

图2为现有技术的无源光网络中发送下行数据的示意图；

图3为现有技术的无源光网络中发送上行数据的示意图；

图4为本实用新型实施例的无源光网络示意图；

图5为本实用新型实施例的无源光网络低功耗控制方法流程；

图6为本实用新型实施例的ONU向OLT发送低功耗请求信息的方法流程图；

图7为本实用新型实施例的OLT内部结构框图；

图8为本实用新型实施例的ONU中的ONU系统设备的内部结构框图；

图9为本实用新型实施例的ONU中的ONU光模块的内部电路框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。

本实用新型的发明人考虑到，在无源光网络中由于ONU所接收的下行数据是由OLT发送的，并且由OLT为ONU分配发送上行数据的时间段，因此，OLT可以知道每个ONU接收下行数据的时间段以及发送上行数据的时间段；因此，OLT可以根据预先制定的策略，在ONU不用接收下行数据，也不发送上行数据的时间段内控制ONU进入低功耗模式，比如，控制ONU关闭激光器或接收器；从而降低ONU光模块的功耗，也就降低了ONU的功耗，达到了节约能源的目的。

下面结合附图详细说明本实用新型实施例的技术方案。本实用新型实施例的无源光网络如图4所示，包括：OLT401、POS402、多个ONU403。

OLT401通过光纤与POS402相连，每个ONU403通过光纤与POS402相连，从而每个ONU403通过光纤与POS402实现与OLT401的通信。

本实用新型实施例的无源光网络中低功耗控制方法，即OLT401控制ONU403进入低功耗模式的方法，流程图如图5所示，包括如下步骤：

S501：OLT401若根据预先制定的策略决定出无源光网络中的一个ONU403进入低功耗模式后，向该ONU发送低功耗指令，该低功耗指令具体可以携带在GATE消息（窗口消息）中发送。

OLT401中预先制定的策略可以是：在OLT401确定出无源光网络中的一个ONU403的空闲时间超过设定时间段，则决定该ONU进入低功耗模式。

较佳地，低功耗模式可以包括：打盹模式；

进一步，低功耗模式还可以包括：轻度睡眠模式、深度睡眠模式；

OLT401中预先制定的策略具体可以包括：

OLT401若确定出该ONU的空闲时间超过设定时间段A，则决定该ONU进入打盹模式；

进一步，OLT401中预先制定的策略还可以包括：

OLT401若确定出该ONU的空闲时间超过设定时间段B，则决定该ONU进入轻度睡眠模式；

OLT401若确定出该ONU的空闲时间超过设定时间段C，则决定该ONU进入深度睡眠模式。

上述的设定时间段A、设定时间段B、设定时间段C本领域技术人员可以根据实际情况设置。比如，设置设定时间段A为1s、设定时间段B为3s、设定时间段C为6s。

显然，本领域技术人员可以根据实际情况设置其它的策略。

在本步骤中，OLT401决定出ONU的低功耗模式后，向该ONU发送相应的低功耗指令；较佳地，低功耗指令可以包括：与打盹模式相应的打盹模式指令；进一步，低功耗指令还可以包括：与轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式指令、与深度睡眠模式相应的深度睡眠模式指令。

具体地，若OLT401决定该ONU进入打盹模式，则向该ONU发送打盹模式指令；

若OLT401决定该ONU进入轻度睡眠模式，则向该ONU发送轻度睡眠模式指令；

若OLT401决定该ONU进入深度睡眠模式，则向该ONU发送深度睡眠模式指令。

上述的低功耗指令具体可以携带在OLT401向该ONU发送的GATE消息中。具体地，在OLT401决定该ONU进入低功耗模式后，OLT401在向该ONU发送的每个GATE消息中都携带有低功耗指令，直到接收到该ONU发送的苏醒通知。

S502：ONU403接收到OLT401发送的低功耗指令后，控制本ONU的ONU光模块进入低功耗模式。

具体地，ONU403接收到OLT401发送的低功耗指令后，ONU403的ONU系统设备向ONU光模块发送相应的低功耗模式控制指令，控制本ONU的ONU光模块进入相应的低功耗模式。

低功耗模式控制指令可以包括：与打盹模式相应的打盹模式控制指令、与所述轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式控制指令、与所述深度睡眠模式相应的深度睡眠模式控制指令。

若ONU403接收的低功耗指令为打盹模式指令，则ONU系统设备向ONU光模块发送打盹模式控制指令；ONU光模块中的MCU接收到打盹模式控制指令后，向ONU光模块中的驱动电路发送信息，控制驱动电路切断为激光器提供的偏置电流和调制电流，从而ONU光模块进入打盹模式；

若ONU403接收的低功耗指令为轻度睡眠模式指令，则ONU系统设备向ONU光模块发送轻度睡眠模式控制指令；ONU光模块中的MCU接收到轻度睡眠模式控制指令后，向所述驱动电路发送信息，控制所述驱动电路将为激光器提供的偏置电流和调制电流降低，并向所述限幅放大电路发送信息，控制降低所述限幅放大电路中的电流；

若ONU403接收的低功耗指令为深度睡眠模式指令，则ONU系统设备向ONU光模块发送深度睡眠模式控制指令；ONU光模块中的MCU接收到深度睡眠模式控制指令后，向所述驱动电路发送信息，控制所述驱动电路切断为所述激光器提供的偏置电流和调制电流，并向所述限幅放大电路发送信息，控制所述限幅放大电路切断与所述TIA的通路。

上述的低功耗模式控制指令，可以由ONU系统设备通过IIC总线或其它串行或并行总线向ONU光模块发送；也可以由ONU系统设备中的MCU，通过其与ONU光模块中的MCU相连的通用输入/输出端口引脚（GPIO引脚），向ONU光模块发送低功耗模式控制指令。

也就是说，在所述低功耗模式具体为打盹模式时，即ONU光模块的MCU接收到打盹模式控制指令后，控制ONU光模块中的驱动电路切断为激光器提供的偏置电流和调制电流；

在所述低功耗模式具体为深度睡眠模式时，即ONU光模块的MCU接收到深度睡眠模式控制指令后，控制ONU光模块中的驱动电路切断为激光器提供的偏置电流和调制电流，并且控制ONU光模块中的限幅放大电路切断与跨阻放大器TIA的通路；

在所述低功耗模式具体为轻度睡眠模式时，即ONU光模块的MCU接收到轻度睡眠模式控制指令后，控制ONU光模块中的驱动电路将为激光器提供的偏置电流和调制电流降低，并且控制降低ONU光模块中的限幅放大电路中的电流。

S503：ONU403接收到终端用户发送的信息后，控制本ONU的ONU光模块退出低功耗模式，进入正常工作模式。

在ONU光模块进入低功耗模式之后，如果ONU403接收到终端用户发送的信息，则ONU403的ONU系统设备向ONU光模块发送唤醒控制指令，ONU光模块的MCU接收到唤醒控制指令后，退出低功耗模式，进入正常工作模式，即控制ONU光模块中的驱动电路为激光器提供正常的偏置电流和调制电流，控制ONU光模块中的限幅放大电路中的电流恢复为正常的电流，并且限幅放大电路正常接收所述TIA输出的电流。

S504：ONU403在控制ONU光模块退出低功耗模式后，向OLT401发送苏醒通知。

ONU403在控制ONU光模块退出低功耗模式后，向OLT401发送苏醒通知，告知OLT401本ONU已经退出低功耗模式，进入正常工作模式。ONU403向OLT401发送的苏醒通知具体可以携带在GATE消息中发送。

进一步，OLT401中预先制定的策略还可以包括：若本OLT接收到ONU发送的低功耗请求信息，则决定该ONU进入低功耗模式。具体的流程如图6所示，包括如下步骤：

S601：ONU403根据预先制定的规则，决定本ONU进入低功耗模式后，向OLT401发送低功耗请求信息。

具体地，低功耗请求信息可以包括：与打盹模式相应的打盹模式请求信息、与轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式请求信息、与深度睡眠模式相应的深度睡眠模式请求信息。

ONU403中预先制定的规则可以如下：

ONU若确定本ONU的下行数据流量下降为0，则决定本ONU进入打盹模式的低功耗模式，向OLT401发送打盹模式请求信息；

ONU若确定出本ONU的空闲时间超过设定时间段D，则决定本ONU进入轻度睡眠模式的低功耗模式，向OLT401发送轻度睡眠模式请求信息；

ONU若确定出本ONU的空闲时间超过设定时间段E，则决定本ONU进入深度睡眠模式的低功耗模式，向所述OLT发送深度睡眠模式请求信息。

显然，本领域技术人员可以根据实际情况设定其它的规则。上述的设定时间段D、设定时间段E本领域技术人员可以根据实际情况设置。比如，设置设定时间段D为3s、设定时间段E为6s。

ONU403发送的低功耗请求信息具体可以携带在GATE消息中发送到OLT401。

S602：OLT401接收到ONU403发送的低功耗请求信息后，决定该ONU进入低功耗模式。

具体地，OLT401在接收到ONU403发送的低功耗请求信息后，决定该ONU进入相应的低功耗模式：

若OLT401接收到ONU403发送的打盹模式请求信息，则决定该ONU进入打盹模式的低功耗模式；

若OLT401接收到ONU403发送的轻度睡眠模式请求信息，则决定该ONU进入轻度睡眠模式的低功耗模式；

若OLT401接收到ONU403发送的深度睡眠模式请求信息，则决定该ONU进入深度睡眠模式的低功耗模式。

S603：OLT401在决定ONU403进入低功耗模式后，向该ONU发送低功耗指令。

具体地，OLT401在决定ONU403进入低功耗模式后，向该ONU发送相应的低功耗指令。

OLT401决定ONU403进入低功耗模式后，向该ONU发送相应的低功耗指令的方法与上述步骤501中相关内容相同，此处不再赘述；

ONU403发送低功耗指令后的各步骤与上述步骤S502-S504相同，此处也不再赘述。

上述的光线路终端OLT401的内部结构框图，如图7所示，包括：低功耗模式确定模块701、指令发送模块702。

低功耗模式确定模块701用于根据预先制定的策略决定出无源光网络中的一个ONU进入低功耗模式后，输出低功耗通知；

指令发送模块702用于在接收到低功耗模式确定模块701输出的低功耗通知后，向低功耗模式确定模块701决定出的进入低功耗模式的ONU发送低功耗指令。

具体地，所述低功耗模式具体包括：打盹模式、轻度睡眠模式、深度睡眠模式；以及，低功耗模式确定模块701包括如下单元之一，或者如下单元的任意组合：

打盹模式单元711，用于在所述ONU的空闲时间超过设定时间段A后，决定该ONU进入打盹模式，输出所述低功耗通知；

轻度睡眠模式单元712，用于在所述ONU的空闲时间超过设定时间段B后，决定该ONU进入轻度睡眠模式，输出所述低功耗通知；

深度睡眠模式单元713，用于在所述ONU的空闲时间超过设定时间段C后，决定该ONU进入深度睡眠模式，输出所述低功耗通知。

进一步，低功耗模式确定模块701还可包括：

低功耗请求信息接收单元714，用于在所述OLT接收到所述ONU发送的低功耗请求信息后，决定该ONU进入与所述低功耗请求信息相应的低功耗模式，并输出所述低功耗通知；其中，所述低功耗请求信息具体包括：与所述打盹模式相应的打盹模式请求信息、与所述轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式请求信息、与所述深度睡眠模式相应的深度睡眠模式请求信息。

具体地，所述低功耗指令可以包括：与所述打盹模式相应的打盹模式指令、与所述轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式指令、与所述深度睡眠模式相应的深度睡眠模式指令；则指令发送模块702具体可以包括：

消息生成模块721，用于在接收到低功耗模式确定模块701输出的低功耗通知后，生成向低功耗模式确定模块701决定出的进入低功耗模式的ONU发送的GATE消息，并将相应的低功耗指令携带于该GATE消息中；

消息发送模块722，用于将所述消息生成模块生成的GATE消息进行发送。

上述的光网络单元ONU403的内部结构框图，如图8所示，包括：ONU系统设备801、ONU光模块802。

ONU系统设备801在接收到OLT发送的低功耗指令后，控制ONU光模块802进入低功耗模式。

其中，ONU系统设备801具体包括：指令接收解析模块811、光模块控制模块812；

指令接收解析模块811用于接收到OLT发送的指令后，若解析出该指令为低功耗指令，则将解析结果向光模块控制模块812发送；

光模块控制模块812用于根据所述解析结果中的低功耗指令向所述ONU光模块发送相应的低功耗模式控制指令，控制ONU光模块802进入相应的低功耗模式。

其中，所述低功耗模式具体包括：打盹模式、轻度睡眠模式、深度睡眠模式；以及，所述低功耗指令具体包括：与打盹模式相应的打盹模式指令、与所述轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式指令、与所述深度睡眠模式相应的深度睡眠模式指令。

进一步，ONU系统设备还包括：低功耗决定模块813、请求信息发送模块814。

低功耗决定模块813用于在确定本ONU的下行数据流量下降为0后，决定进入打盹模式，发送打盹模式通知；或者，在确定出本ONU的空闲时间超过设定时间段D后，决定进入轻度睡眠模式，发送轻度睡眠模式通知；或者，在确定出本ONU的空闲时间超过设定时间段E后，决定进入深度睡眠模式，发送深度睡眠模式通知；

请求信息发送模块814用于根据低功耗决定模块813发送的通知，发送相应的低功耗请求信息。其中，低功耗请求信息具体包括：与打盹模式相应的打盹模式请求信息、与轻度睡眠模式相应的轻度睡眠模式请求信息、与深度睡眠模式相应的深度睡眠模式请求信息。

进一步，光模块控制模块812还用于在控制ONU光模块802进入相应的低功耗模式后，若所述光网络单元接收到终端用户发送的信息后，向ONU光模块802退出低功耗模式控制指令，控制ONU光模块802退出低功耗模式；以及

请求信息发送模块814还用于在光模块控制模块812控制ONU光模块802退出低功耗模式后，向所述OLT发送苏醒通知。

如图9所示，ONU光模块802中包括：MCU（Microprogrammed Control Unit，微程序控制器）921、激光器922及其驱动电路923、光电二极管924、跨阻放大器TIA925、限幅放大电路926。

通常，ONU光模块中包括激光发射单元，用以发射上行光信号；ONU光模块中还包括激光接收单元，用以接收OLT发送的下行光信号。

在激光发射单元中通常包括：激光器及其驱动电路，驱动电路接收到电信号后，根据接收的电信号驱动激光器中激光发射光源发射特定波长的激光作为上行光信号。

在激光接收单元中通常包括：光接收组件和限幅放大电路；光接收组件通常包括：光电二极管、跨阻放大器TIA。光电二极管在探测到下行光信号后输出相应的响应电流到TIA，TIA则输出相应的差分电信号；该差分信号被送到限幅放大电路，限幅放大电路将该差分信号进行限幅放大，输出相应的电信号。

ONU光模块中的MCU可以通过IIC总线或其它串行总线或并行总线与驱动电路通信，用以控制驱动电路，或配置驱动电路的参数；

ONU光模块中的MCU也可以通过IIC总线或其它串行总线或并行总线与限幅放大电路通信，用以控制限幅放大电路，或配置限幅放大电路的参数。

在本实用新型实施例提供的ONU光模块802中：

MCU921在接收到低功耗模式控制指令后，控制ONU光模块802进入低功耗模式具体可以是：

MCU921接收所述低功耗模式控制指令；若确定所述低功耗模式控制指令为打盹模式控制指令，则向驱动电路923发送信息，控制驱动电路923切断为激光器922提供的偏置电流和调制电流，从而控制ONU光模块802进入打盹模式的低功耗模式；

或者，MCU921若确定所述低功耗模式控制指令为深度睡眠模式控制指令，则向驱动电路923发送信息，控制驱动电路923切断为激光器922提供的偏置电流和调制电流，并向限幅放大电路926发送信息，控制限幅放大电路926切断与TIA925的通路，从而控制ONU光模块802进入深度睡眠模式的低功耗模式；

或者，MCU921若确定所述低功耗模式控制指令为轻度睡眠模式控制指令，则向驱动电路923发送信息，控制驱动电路923将为激光器922提供的偏置电流和调制电流降低，并向限幅放大电路926发送信息，控制降低限幅放大电路926中的电流。

进一步，MCU921在接收到退出低功耗模式控制指令后，控制ONU光模块802退出低功耗模式：MCU921控制驱动电路923为激光器922提供的正常的偏置电流和调制电流，MCU921控制限幅放大电路926正常接收TIA925的输出电流，并控制限幅放大电路926中的电流恢复正常。

事实上，由于ONU发送光信号的时间是由OLT控制安排的，因此，为了让ONU节省功耗不能简单地、直接地自行控制本ONU的ONU光模块进入低功耗模式，如果ONU自行进入低功耗模式则会引起整个无源光网络系统的混乱。基于此，本实用新型实施例提供的技术方案中，OLT根据预先制定的策略在判断出ONU可以进入低功耗模式后，由OLT向ONU发送低功耗指令，指示ONU进入低功耗模式，从而OLT可以掌控整个无源光网络中的ONU的情况，避免出现混乱；而ONU根据指令控制ONU光模块进入低功耗模式后，或关闭激光器暂时停止光信号的发射，或切断光接收组件的输出暂时停止光信号的接收，从而达到节省功耗、节约能源的目的。

而ONU在接收到来自终端用户发送的上行数据后，会自行从低功耗模式中苏醒过来，并发通知告知OLT，从而进入正常的工作状态。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种光网络单元光模块，其特征在于，包括：微程序控制器MCU、激光发射单元和激光接收单元；

所述激光发射单元包括激光器及驱动电路；

所述激光接收单元包括光接收组件和限幅放大电路；

其中，所述MCU与所述驱动电路和限幅放大电路连接；

2.如权利要求1所述的光网络单元光模块，其特征在于，

所述MCU通过IIC总线、其它串行总线或并行总线与所述限幅放大电路连接。

3.如权利要求1所述的光网络单元光模块，其特征在于，

所述MCU通过IIC总线、其它串行总线或并行总线与所述驱动电路连接。

4.如权利要求1所述的光网络单元光模块，其特征在于，

所述光接收组件包括光电二极管和接收来自光电二极管信号的跨阻放大器TIA。

5.如权利要求4所述的光网络单元光模块，其特征在于，所述跨阻放大器TIA的一端连接到所述光电二极管，另一端连接到所述限幅放大电路。

6.一种光网络单元，其特征在于，包括：光网络单元系统设备、以及如权利要求1-5任一所述的光网络单元光模块。

7.一种无源光网络，包括：光线路终端OLT、以及经光纤与所述光线路终端OLT连接的多个如权利要求6所述的光网络单元。