CN203554442U - 一种rssi监控电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RSSI监控电路，用于对光模块进行RSSI信号监控，包括电流采样电路、电压采样电路和微处理器。电流采样电路的输入端与光模块中的ROSA连接并接收ROSA发出的电流信号，电压采样电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，微处理器内设有与电压采样电路连接的模数转换器和电压采样电路切换开关；电压采样电路包括弱光电压采样电路和强光电压采样电路，电压采样电路在电压采样电路切换开关的控制下，使电流采样电路选择性地连接到弱光电压采样电路或强光电压采样电路；弱光电压采样电路和强光电压采样电路的输出端分别与模数转换器连接。本实用新型既能够保证弱光时的监控精度，又能防止强光时的越界现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种RSSI监控电路。
背景技术
GEPON（Gigabit Ethernet Passive Optical Network，吉比特以太无源光网络）是目前最具发展前景的一种光纤网络，由OLT（Optical Line Terminal光线路终端）、ONT（Optical Network Terminal光网络终端）和光配线网络等构成。
GEPON的工作模式为异步的时分多址模式，在上行业务中，OLT系统给每个用户一个传输数据的时隙，由ONT向OLT发送上行数据。因时分多址的工作模式，故其上行数据是不连续的，是由一个个突发数据组成。GEPON系统由于各个ONT的位置不同、距离不同、光线路状态不同，因此其光纤中的传输损耗就不同，由于各个数据包在光纤网络中都是以光信号为载体，从而造成OLT接收到的各个数据包光功率大小各异。这就要求OLT对上行突发光信号进行光功率的监控，发现光功率异常时进行告警。
OLT设备主要分为光模块和系统上位机两个部分，光模块完成光电信号的转换，并提供光电性能的监控与告警。其中，光模块对接收到的突发上行数据包的光功率大小进行监控而产生的监控信号即为RSSI（ReceivedSignal Strength Indication接收端信号强度指示）信号。在IEEE802.3ah协议中明确规定了光模块监控光功率的范围需控制在-6dBm到-30dBm或者-31dBm。
图1示出了现行技术中OLT光模块中RSSI信号监控原理框图。如图1所示，当光模块的光接收次模块ROSA（APD或PIN）接收到突发上行光信号后，ROSA将该光信号转换为与突发上行光信号的功率成正比的电流信号；电流采样电路获取该电流信号并将该电流信号发送至电压采样电路；电压采样电路将电流信号转换为电压信号后作为RSSI信号进行保持处理；MCU中的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,以下简称ADC)对RSSI信号的电压进行采样，并将该RSSI信号的模拟电压转换为数字信号，该数字信号被称为采样值。一个采样值代表多少光功率，是在MCU内部通过设定一个与采样值一一对应的查找表来确定的。最后MCU将得到的光功率数值存储在寄存器中，由OLT系统上位机进行读取，完成光功率的监测工作。
图2示出了现有OLT光模块利用上述监控原理进行具体实施的RSSI监控电路图。图2中所示的RSSI监控电路，包括微处理器MCU、采样电阻R1、与ROSA连接的镜像电流源。镜像电流源用于采集ROSA转换的电流信号，采样电阻R1与镜像电流源连接，用于对ROSA转换的电流信号进行采样后转换成电压信号供MCU的ADC采集。
由图2中的监控电路可知，采样电阻R1的大小直接决定了监控电路的采样精度和范围。若R1的阻值偏小，对弱光进行RSSI信号监控时，MCU采得的电压信号就小，RSSI监控的精度就不高；若R1的阻值偏大，对强光RSSI信号监控时，MCU采得的电压信号就很大，超过MCU所能采集到的电压范围或超过MCU内部寄存器查找表的值，从而导致RSSI信号越界。
由上可知，有必要提供一种能够提高弱光监控精度、避免强光监控越界，以提高OLT光模块中RSSI采样精度的RSSI监控电路。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种能够提高弱光监控精度、避免强光监控越界，以提高OLT光模块中RSSI采样精度的RSSI监控电路。
根据本实用新型的实施例，提供了一种RSSI监控电路，用于对光模块进行RSSI信号监控，包括电流采样电路、电压采样电路和微处理器，所述电流采样电路的输入端与光模块中的光接收次模块ROSA连接并接收所述ROSA发出的电流信号，所述电压采样电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，
所述微处理器内设有与所述电压采样电路连接的模数转换器和电压采样电路切换开关；
所述电压采样电路包括弱光电压采样电路和强光电压采样电路，电压采样电路在所述电压采样电路切换开关的控制下，使电流采样电路选择性地连接到弱光电压采样电路或强光电压采样电路；
所述弱光电压采样电路和强光电压采样电路的输出端分别与所述微处理器中的模数转换器连接。
其中，所述弱光电压采样电路包括串联的第一采样电阻和第二采样电阻，第一采样电阻的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，第二采样电阻的输出端接地。
所述强光电压采样电路包括第一采样电阻。
进一步地，RSSI监控电路还包括：
滤波电容，其输入端与所述模数转换器的输入端连接，其输出端与第一采样电阻的输出端连接。
更进一步地，RSSI监控电路，还包括：
第三电阻，其输入端与所述滤波电容的输出端连接，其输出端与所述电压采样电路切换开关连接，第三电阻用于隔离模拟信号和数字信号。
其中，所述电压采样电路切换开关为GPIO接口。
所述电流采样电路包括镜像电流源和/或与PIN连接的导线。
所述与PIN连接的导线上串联有第四电阻。
其中，第二采样电阻的阻值大于第一采样电阻的阻值。
由上述技术方案可知，本实用新型中的RSSI监控电路，通过微处理器中的电压采样电路切换开关控制两路电压采样电路的切换。监控弱光时，强光电压采样电路不工作，弱光电压采样电路将电流信号转换为放大的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，由于将弱光对应的小电流信号转换成大电压信号，因此提高了RSSI监控电路的精度；监控强光时，弱光电压采样电路不工作，强光光强采样电路将电流信号转换为缩小的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，由于可将强光对应的大电流信号控制在微处理器所能采集到的电压范围内，因此保证了RSSI监控越界。由此，本实用新型中的RSSI监控电路既能够保证弱光时的监控精度，又能防止强光时的越界现象。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1示出了现行技术中OLT光模块中RSSI信号监控原理框图；
图2示出了现有OLT光模块利用上述监控原理进行具体实施的RSSI监控电路图；
图3示出了OLT光模块利用本实用新型中的RSSI监控电路进行RSSI信号监控的监控原理框图；
图4示出了本实用新型中RSSI监控电路各具体实施例中的优选电路图；
图5示出了ROSA为APD时的RSSI监控电路图；
图6示出了ROSA为PIN时的RSSI监控电路图。
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。
图3示出了OLT光模块利用本实用新型中的RSSI监控电路进行RSSI信号监控的监控原理框图。如图3所示，OLT光模块的RSSI信号监控电路包括电流采样电路301、电压采样电路302和微处理器303。其中，
电流采样电路301的输入端与光模块中的ROSA连接并接收ROSA发出的与上行光信号光功率成正比的电流信号。本实施例中的电流采样电路301包括镜像电流源和/或与PIN（Positive Intrinsic Negative Photodiode，同质PN结光电二极管）连接的导线。
当电流采样电路301中仅设置镜像电流源时，本实用新型中的RSSI监控电路只能对ROSA采用APD(Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管)的OLT光模块进行监控；
当电流采样电路301中仅设置与PIN连接的导线时，本实用新型中的RSSI监控电路只能对ROSA采用PIN的OLT光模块进行监控；
当电流采样电路301中镜像电流源和与PIN连接的采样电阻两者均设置时，本实用新型中的RSSI信号监控电路可兼容PIN和APD的RSSI监控，以提高本实用新型RSSI监控电路的复用性和通用性，降低开发成本。
电压采样电路包括用于将电流信号转换为放大的电压信号的弱光电压采样电路304和用于将电流信号转换为缩小的电压信号的强光电压采样电路305，微处理器中设有电压采样电路切换开关306。电压采样电路的输入端与电流采样电路301的输出端连接，且在电压采样电路切换开关306的控制下，使电流采样电路选择性地连接到弱光电压采样电路304或强光电压采样电路305。
弱光电压采样电路304将电流信号转换为放大的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，以供MCU中的模数转换器ADC对RSSI信号进行采样。
强光光强采样电路将电流信号转换为缩小的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，以供MCU中的模数转换器ADC对RSSI信号进行采样。
微处理器中的模数转换器ADC，分别与弱光电压采样电路304和强光电压采样电路305连接，用于在对弱光电压采样电路304或强光电压采样电路305中的RSSI信号进行采样后，将采样得到的RSSI信号的模拟电压转换为数字信号的采样值。
微处理器将模数转换器采样得到的采样值与微处理器内部设定的查找表中的值对应来确定该采样值对应的光功率值，并将得到的光功率数值存储在寄存器中，由OLT系统上位机进行读取，从而完成光功率的监测工作。
本实用新型中的RSSI监控电路，通过微处理器中的电压采样电路切换开关306控制两路电压采样电路的切换。监控弱光时，强光电压采样电路305不工作，弱光电压采样电路304将电流信号转换为放大的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，由于将弱光对应的小电流信号转换成大电压信号，因此提高了RSSI监控电路的精度；监控强光时，弱光电压采样电路304不工作，强光光强采样电路将电流信号转换为缩小的电压信号后作为RSSI信号进行保持处理，由于可将强光对应的大电流信号控制在微处理器所能采集到的电压范围内，因此保证了RSSI监控越界。由此，本实用新型中的RSSI监控电路既能够保证弱光时的监控精度，又能防止强光时的越界现象。
图4示出了本实用新型中RSSI监控电路各具体实施例中的优选电路图，如图4所示，RSSI监控电路中的电流采样电路设置有镜像电流源和与PIN连接的导线，用于选择性的连接ROSA为APD的光模块和ROSA为PIN的光模块。
镜像电流源的输出端与第一采样电阻R1和第二采样电阻R2串联后接地。微处理器的模数转换器与第一采样电阻R1的输入端相连。滤波电容C1的一端与微处理器的模数转换器的输入端连接，其另一端与第三电阻R3串联后与微处理器的GPIO口连接。滤波电容C1和第三电阻R3用于避免外界信号干扰和模拟信号和数字信号之间的隔离。
若光模块的ROSA为APD，图中第四电阻R4可选择不用焊接，通过镜像电流电路接收ROSA发出的电流信号Iapd。若ROSA为PIN，图中R4要焊接，而镜像电流电路可以不用焊接，电流采样电路直接接收ROSA发出的电流信号IPIN。
在此实施例中，第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三电阻R3的阻值各不相同。
下面针对ROSA分别为APD和PIN的RSSI监控电路的工作原理进行详细阐述：
如图5所示，ROSA为APD的RSSI监控电路图。APD接收突发上行光信号，并发出与上行光信号光功率成正比的电流信号，镜像电流电路Iapdmonitor接收APD发出的电流信号Iapd，该电流信号Iapd通过镜像电流电路的MOUT接口流出，在R1处（图中电压表符号处）转换成电压信号V供MCU的ADC采集，采样值配合MCU内部寄存器保存的查找表确定监控到的光功率。
MCU的GPIO口控制弱光电压采样电路和强光电压采样电路305路的切换，具体为：
当MCU的GPIO口处于高阻态时（1电平），RSSI监测电路对弱光进行监控。此时弱光电压采样电路包括采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R1和采样电阻R2可将弱光对应的电流信号转换成放大的电压信号（与现有技术中只设置采样电阻R1相比），提高微处理器的采样精度，从而提高弱光状态下的RSSI信号监控。
当MCU的GPIO口拉到地时（0电平），RSSI信号监测电路对强光进行监控。此时强光电压采样电路305只包括采样电阻R1，采样电阻R1使强光对应的电流信号转换成的电压信号在MCU采集范围内，从而可防止MCU的采样越界，进而改善强光状态下的RSSI监控。
根据图4中的一个实施例，设定R1=1KΩ，R2=9KΩ，R3=0Ω：
当弱光RSSI监控时，微处理器内部程序设定GPIO为高阻态，此时采得的电压信号VL=(R1+R2)*Iapd=10KΩ*Iapd。由此可知，RSSI监控电路将弱光对应的小电流信号转换成大电压信号，提高了RSSI监控精度；
当强光RSSI监控时，微处理器内部程序设定GPIO为拉到地，此时采得的电压信号VH=R1*Iapd=1KΩ*Iapd。由此可知，RSSI监控电路将强光对应的大电流信号控制在微处理器所能采集到的电压范围内，防止RSSI监控越界。
如图6所示，ROSA为PIN的RSSI监控电路原理图。其弱光和强光的RSSI监控电路工作原理同ROSA为APD的RSSI监控电路的工作原理基本相同，二者只在电路上略有区别，图5中RSSI监控电路的电流信号经过镜像电流电路供MCU采样，图6中RSSI监控电路的电流信号通过R4直接供MCU采样。
由以上技术方案可知，本实用新型通过两路电压采样电路分别对强光和弱光进行采样，两路电压采样电路可以有效克服一路电压采样电路监控的缺点，具体表现在：
1）同时兼顾上行突发光信号的强弱监控。一路电压采样电路的RSSI监控电路由于受内部集成电路器件如运放、开关芯片等本身特性的限制，往往难以同时兼顾上行突发光信号的强弱监控。而两路电压采样电路的RSSI监控电路监控分强光路和弱光路监控，可通过MCU控制光路监控切换，同时兼顾上行突发光信号的强弱监控。
2）提高弱光的RSSI监控精度。在弱光情况下，一路电压采样电路如遇到ROSA（APD或PIN）产生的电流很微弱，受微处理器的ADC采样精度和范围等影响，会出现采样保持电路采样的RSSI信号电压误差很大的现象，导致RSSI监控精度不高。而两路电压采样电路监控弱光时，可通过微处理器控制光路监控切换，选择大阻值采样电阻，将ROSA产生的微弱电流放大，减小RSSI信号的电压误差，提高采样精度。
3）防止强光下RSSI监控越界。在强光情况下，一路电压采样电路受采样电路影响（如采样电阻阻值），微处理器的ADC采样可能越界，无法监控到实际光强。而两路电压采样电路的RSSI监控电路监控强光时，可通过微处理器控制光路监控切换，选择小阻值采样电阻，得到较小的RSSI信号电压，防止微处理器的ADC采样越界。
4）兼容PIN和APD的RSSI监控。两路电压采样电路的RSSI监控电路可为兼容PIN和APD的RSSI监控电路，提高RSSI监控电路的复用性和通用性，降低开发成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种RSSI监控电路，用于对光模块进行RSSI信号监控，包括电流采样电路、电压采样电路和微处理器，所述电流采样电路的输入端与所述光模块中的光接收次模块ROSA连接并接收所述ROSA发出的电流信号，所述电压采样电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，其特征在于，
所述微处理器内设有与所述电压采样电路连接的模数转换器和电压采样电路切换开关；
所述电压采样电路包括弱光电压采样电路和强光电压采样电路，电压采样电路在所述电压采样电路切换开关的控制下，使电流采样电路选择性地连接到弱光电压采样电路或强光电压采样电路；
所述弱光电压采样电路和强光电压采样电路的输出端分别与所述微处理器中的模数转换器连接。
2.根据权利要求1所述的RSSI监控电路，其特征在于，所述弱光电压采样电路包括串联的第一采样电阻和第二采样电阻，第一采样电阻的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，第二采样电阻的输出端接地。
3.根据权利要求2所述的RSSI监控电路，其特征在于，所述强光电压采样电路包括第一采样电阻。
4.根据权利要求3所述的RSSI监控电路，其特征在于，还包括：
滤波电容，其输入端与所述模数转换器的输入端连接，其输出端与第一采样电阻的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的RSSI监控电路，其特征在于，还包括：
第三电阻，其输入端与所述滤波电容的输出端连接，其输出端与所述电压采样电路切换开关连接。
6.根据权利要求1至5中任一所述的RSSI监控电路，其特征在于，所述电压采样电路切换开关为GPIO接口。
7.根据权利要求1所述的RSSI监控电路，其特征在于，所述电流采样电路包括镜像电流源和/或与PIN连接的导线。
8.根据权利要求7所述的RSSI监控电路，其特征在于，所述与PIN连接的导线上串联有第四电阻。
9.根据权利要求2所述的RSSI监控电路，其特征在于，第二采样电阻的阻值大于第一采样电阻的阻值。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140416 |
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| CX01 | Expiry of patent term |