CN207150599U - 一种用于智能电网的gepon光中继器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及GEPON技术领域中一种用于光功率增强的光中继设备，一种用于智能电网的GEPON光中继器包括机械切换单元、WDM单元、电路模块、微处理器模块和电源单元，机械切换单元包括若干个一分二分光器、分光器切换接头和分光器切换电机，机械切换单元位于WDM单元和ONU之间，分光器切换电机的转子固定着分光器切换接头，分光器切换电机受控于微处理器模块，分光器切换接头与一分二分光器卡接，一分二分光器的两个分支光纤与ONU连接。本实用新型的有益效果是：在传统光中继器中增加了一种机械切换单元，解决了根据ONU的需求分配光功率的问题。

Description

一种用于智能电网的GEPON光中继器

技术领域

本实用新型涉及千兆以太无源光网络(GEPON)技术领域，尤其涉及一种用于光功率增强的光中继设备。

背景技术

运用基于千兆以太网的无源光网络(以下简称GEPON，或者千兆以太无源光网络)来建设智能电网的过程中，控制好通信系统的成本是取得经济效益的关键所在。电网应用环境与电信网存在明显的差异，电信网GEPON是针对家庭宽带接入而研发的技术，电信网的光网络单元(以下简称ONU)分布比较密集，一般使用多端口数的分光器，以一分十六，一分三十二分光器用量最多，所以分光器的级数较少，一般在两级以内，而智能电网GEPON的ONU分布则比较稀疏，ONU之间距离较远，主要使用一分二分光器，尤其在链形和手拉手组网应用中更是如此，这种网络结构光功率分配不合理，所以分光器级数多，前级ONU分配的光功率比较多，浪费较大，后级ONU分配的光功率逐级减少，到末端ONU功率则不足，限制了接入智能电网GEPON的ONU数量，同时备用光环路还需要光线路终端(以下简称OLT)提供PON口连接，此时OLT也会占有ONU接口资源，从而限制ONU数量。所以需要研发出一种用于智能电网的GEPON光中继器，用于满足ONU光功率需求。

中国专利公告号CN 104954073A，公开日2015年9月30日，一种通用的智能型GEPON光功率增强设备，内置双光口自愈保护功能GEPON ONU，可远程网管，延伸GEPON的传输距离，并能增加光分支数；可适应工业环境要求，具有小型化、卡轨式安装的特点。包括GEPONONU，下行信号再生电路，上行信号再生电路，多任务操作系统，设备网管软件模块，人机接口软件模块，电源保护电路等功能模块。但是，该智能型GEPON光功率增强设备并不能解决光功率分配不合理的问题，本实用新型在传统光中继器中增加了一种机械切换单元，解决了根据ONU的需求分配光功率的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是解决智能电网GEPON的ONU光功率分配不合理的问题。

本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于智能电网的GEPON光中继器，包括机械切换单元、WDM单元、电路模块、微处理器模块和电源单元，其特征在于，所述机械切换单元包括若干个一分二分光器、分光器切换接头和分光器切换电机，所述机械切换单元位于WDM单元和ONU之间，所述分光器切换电机的转子固定着分光器切换接头，分光器切换电机受控于微处理器模块，所述分光器切换接头与一分二分光器卡接，所述一分二分光器的两个分支光纤与ONU连接；所述WDM单元包括波分复用器A和波分复用器B，波分复用器A通过光纤连接于OLT和电路模块之间，波分复用器B通过光纤连接于电路模块和机械切换单元之间。

作为优选，所述的电路模块包括上行信号再生电路、下行信号再生电路、并串/串并变换电路和DDM数字诊断电路；所述微处理器模块包括FPGA单元和辅助CPU单元，用于控制机械切换单元和电路模块。

作为优选，所述的分光器切换电机为步进电机，其角位移量受控于微处理器模块，用于一分二分光器的切换。

作为优选，所述的一分二分光器还包括分光器切换接口，用于与分光器切换接头卡接，所述分光器切换接口由弹簧、金属片和垫片组成，所述弹簧和所述金属片用于分光器切换接头的滑入和滑出，所述弹簧位于分光器切换接口的两侧，所述金属片从中部横贯整个分光器切换接口，分为上下对称的两个金属片，分光器切换接头从两个金属片之间的间隙滑入和滑出，所述金属片的两端均为凸起圆弧状，在金属片两端凸起的圆弧内侧设有用于提供金属片回复力的弹簧；所述金属片的中部为凹陷圆弧状，其曲率半径与分光器切换接头相同；所述垫片用于固定金属片的中部，两个垫片之间的距离与分光器切换接头直径相等，用于固定分光器切换接头。

作为优选，所述分光器切换接口还包括限位键，所述分光器切换接头包括键沟，所述限位键和所述键沟用于分光器切换接口的光纤截面和分光器切换接头的光纤截面的对准。

作为优选，所述一分二分光器的分光比类型为10:90、20:80、30:70、40:60和50:50，用于满足不同ONU的光功率需求。

作为优选，所述上行信号再生电路包括上行接收和放大单元以及上行发 送单元，用于对上行信号进行再放大、再整形和再定时，通过并串/串并变换电路和DDM数字诊断电路与FPGA单元电连接。

作为优选，所述下行信号再生电路包括下行接收和放大单元以及下行发送单元，用于对下行信号进行再放大、再整形和再定时，通过并串/串并变换电路与FPGA单元电连接。

作为优先，用于智能电网的GEPON光中继器还包括复位按键和指示灯，所述指示灯包括上行指示灯和下行指示灯，所述下行指示灯用来表示光中继器接收到来自OLT的下行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为红色LED灯；所述上行指示灯用来表示光中继器接收到来自ONU的上行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为绿色LED灯。

本实用新型的实质性效果是：在传统光中继器中增加了一种机械切换单元，解决了根据ONU的需求分配光功率的问题。

附图说明

图1为一级光中继器的GEPON网络拓扑图。

图2为用于智能电网的GEPON光中继器结构图。

图3为本GEPON光中继器中的机械切换单元结构图。

图4为分光器切换接头和接口结构截面图。

图中：1、机械切换单元，2、WDM单元，3、电路模块，4、微处理器模块，5、电源单元，6、下行接收和放大单元，7、下行发送单元，8、上行发送单元，9、上行接收和放大单元，10、并串/串并变换电路，11、FPGA单元，12、复位按键和指示灯，13、辅助CPU单元，14、以太网口，15、分光器切换电机，16、分光器切换接头，17、10:90一分二分光器，18、20:80一分二分光器，19、30:70一分二分光器，20、40:60一分二分光器，21、50:50一分二分光器，22、分光器切换接口，23、分光器切换接口的光纤截面，24、分光器切换接头的光纤截面，25、限位键，26、键沟，27、金属片，28、弹簧，29、垫片，30、DDM数字诊断电路。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

图1为一级光中继器的GEPON网络拓扑图，典型的电力系统GEPON网络包括网管计算机、OLT、分光器、GEPON光中继器和若干ONU，其中OLT是用于连接光线干线的终端设备，OLT用于向ONU以广播方式发送以太网数据，在GEPON网络中一般使用分光器来实现一点到多点的分光功能。由于GEPON具有成本低、功能强大、组网灵活等特点，所以逐渐成为光接入网的主流技术，但是不同于电信网，电信网一般使用多端口数的分光器，以一分十六，一分三十二分光器用量最多，所以分光器的级数较少，一般在两级以内，而智能电网GEPON的ONU分布则比较稀疏，ONU之间距离较远，主要使用一分二分光器，尤其在链形和手拉手组网应用中更是如此，这种网络结构光功率分配不合理，所以分光器级数多，前级ONU分配的光功率比较多，浪费较大，后级ONU分配的光功率逐级减少，到末端ONU功率则不足，限制了接入智能电网GEPON的ONU数量，同时备用光环路还需要OLT提供PON口连接，此时OLT也会占有ONU接口资源，从而限制ONU数量。如图1所示，只要在光纤网络的中间位置加入一级光中继器，就可以将光链路的功率预算提升一倍。如果在传统GEPON光中继器中加入机械切换单元1，那么就可以根据ONU2所需求的功率及时调节分配到分支网络的功率，在提升光链路后马上调整功率分配可以提高整个光线网络的利用效率，这样就解决了根据ONU的需求分配光功率的问题。

如图2-3所示，一种用于智能电网的GEPON光中继器包括机械切换单元1、WDM单元2、电路模块3、微处理器模块4和电源单元5，机械切换单元1包括若干个一分二分光器、分光器切换接头16和分光器切换电机15，机械切换单元1位于WDM单元2和ONU之间，分光器切换电机15的转子固定着分光器切换接头16，分光器切换电机15受控于微处理器模块4，分光器切换接头16与一分二分光器卡接，一分二分光器的两个分支光纤与ONU连接；WDM单元2包括波分复用器A和波分复用器B，波分复用器A通过光纤连接于OLT和电路模块3之间，波分复用器B通过光纤连接于电路模块3和机械切换单元1之间。电路模块3包括上行信号再生电路、下行信号再生电路、并串/串并变换电路10和DDM数字诊断电路30；微处理器模块4包括FPGA单元11和辅助CPU单元13，用于控制机械切换单元1和电路模块3。上行信号再生电路包括上行接收和放大单元9以及上行发送单元8，用于对上行信号进行再放大、再整形和再 定时，通过并串/串并变换电路10和DDM数字诊断电路30与FPGA单元11电连接。下行信号再生电路包括下行接收和放大单元6以及下行发送单元7，用于对下行信号进行再放大、再整形和再定时，通过并串/串并变换电路10与FPGA单元11电连接。辅助CPU单元13连接于FPGA单元11上，同时与以太网口14直接连接。

如图3为本GEPON光中继器中的机械切换单元1结构图，图中分光器切换电机15为步进电机，其角位移量受控于微处理器模块4，用于一分二分光器的切换。分光器切换接头16固定在分光器切换电机15的转子上，微处理器模块4每向分光器切换电机15发送一个脉冲信号，步进电机就会带动分光器切换接头16切换一个分光器，一分二分光器按照分光比分为五个，即10:90一分二分光器17、20:80一分二分光器18、30:70一分二分光器19、40:60一分二分光器20和50:50一分二分光器21，用于满足不同ONU的光功率需求，通过机械切换单元1切换不同的一分二分光器，来灵活提高整个光线网络的效率。

图4为分光器切换接头和接口结构截面图，图4展示了分光器的切换，一分二分光器还包括分光器切换接口22，用于与分光器切换接头16卡接，分光器切换接口22由弹簧28、金属片27和垫片29组成，弹簧28和金属片27用于分光器切换接头16的滑入和滑出，弹簧28位于分光器切换接口22的两侧，金属片27从中部横贯整个分光器切换接口22，分为上下两片，其中分光器切换接口22处的金属片27为圆弧状，此处金属片27的正上/下方为弹簧28；其中分光器切换接口22中部的金属片27为圆弧状，其曲率半径与分光器切换接头16相同；垫片29用于固定金属片27中部，两个垫片29之间的距离与分光器切换接头16直径相等，用于固定分光器切换接头16。分光器切换接口22包括限位键25，所述分光器切换接头16包括键沟26，所述限位键25和所述键沟26用于分光器切换接口22的光纤截面和分光器切换接头16的光纤截面的对准。分光器切换接头16从分光器切换接口22的一侧通过两片金属片27滑向分光器切换接口22中间，此时弹簧28压缩形变，金属片27弹性形变，在分光器切换接头16滑入分光器切换接口22中心过程中，弹簧28和金属片27回复原状，恢复力使得分光器切换接口22的限位键25卡入分光器切换接头16的键沟26中，此时分光器切换接口的光纤截面23与分光器切换接头的光纤截面24精准对接，实现两根 光纤低损耗的对接，其接入损耗低于0.15dB。分光器切换接头16从分光器切换接口22的中心通过两片金属片27滑出分光器切换接口22，此时弹簧28压缩形变，金属片27弹性形变，在分光器切换接头16滑出分光器切换接口22中心过程中，弹簧28和金属片27逐渐回复原状，从而分光器切换接头16完成整个滑入/滑出分光器切换接口22的过程。

用于智能电网的GEPON光中继器还包括复位按键和指示灯12，所述指示灯包括上行指示灯和下行指示灯，所述下行指示灯用来表示光中继器接收到来自OLT的下行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为红色LED灯；所述上行指示灯用来表示光中继器接收到来自ONU的上行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为绿色LED灯。GEPON光中继器为工业卡轨式设计，卡轨位于设备后部，其工业级设计能够适应各种恶劣环境，可以抗强雷击和强电磁干扰，使得整个智能电网安全稳定的运行。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种用于智能电网的GEPON光中继器，包括机械切换单元、WDM单元、电路模块、微处理器模块和电源单元，其特征在于，

所述机械切换单元包括若干个一分二分光器、分光器切换接头和分光器切换电机，所述机械切换单元位于WDM单元和ONU之间，所述分光器切换电机的转子固定着分光器切换接头，分光器切换电机受控于微处理器模块，所述分光器切换接头与一分二分光器卡接，所述一分二分光器的两个分支光纤与ONU连接；

所述WDM单元包括波分复用器A和波分复用器B，波分复用器A通过光纤连接于OLT和电路模块之间，波分复用器B通过光纤连接于电路模块和机械切换单元之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述的电路模块包括上行信号再生电路、下行信号再生电路、并串/串并变换电路和DDM数字诊断电路；所述微处理器模块包括FPGA单元和辅助CPU单元，用于控制机械切换单元和电路模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述的分光器切换电机为步进电机，其角位移量受控于微处理器模块，用于一分二分光器的切换。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述的一分二分光器还包括分光器切换接口，用于与分光器切换接头卡接，

所述分光器切换接口由弹簧、金属片和垫片组成，

所述弹簧和所述金属片用于分光器切换接头的滑入和滑出，所述弹簧位于分光器切换接口的两侧，所述金属片从中部横贯整个分光器切换接口，分为上下对称的两个金属片，分光器切换接头从两个金属片之间的间隙滑入和滑出，

所述金属片的两端均为凸起圆弧状，在金属片两端凸起的圆弧内侧设有用于提供金属片回复力的弹簧；

所述金属片的中部为凹陷圆弧状，其曲率半径与分光器切换接头相同；

所述垫片用于固定金属片的中部，两个垫片之间的距离与分光器切换接头直径相等，用于固定分光器切换接头。

5.根据权利要求4所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述分光器切换接口还包括限位键，所述分光器切换接头包括键沟，所述限位键和所述键沟用于分光器切换接口的光纤截面和分光器切换接头的光纤截面的对准。

6.根据权利要求4所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述一分二分光器的分光比类型为10:90、20:80、30:70、40:60和50:50，用于满足不同ONU的光功率需求。

7.根据权利要求2所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述上行信号再生电路包括上行接收和放大单元以及上行发送单元，用于对上行信号进行再放大、再整形和再定时，通过并串/串并变换电路和DDM数字诊断电路与FPGA单元电连接。

8.根据权利要求2所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，所述下行信号再生电路包括下行接收和放大单元以及下行发送单元，用于对下行信号进行再放大、再整形和再定时，通过并串/串并变换电路与FPGA单元电连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的GEPON光中继器，其特征在于，还包括复位按键和指示灯，所述指示灯包括上行指示灯和下行指示灯，

所述下行指示灯用来表示光中继器接收到来自OLT的下行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为红色LED灯；

所述上行指示灯用来表示光中继器接收到来自ONU的上行光信号，机械固定于光中继器的正面外侧，下行指示灯为绿色LED灯。