JP2006319893A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 故障原因の解析が容易な光モジュールを提供する。
【解決手段】 光モジュール１０は、自己の動作状態または動作環境に関するパラメータを監視する。この光モジュールは、パラメータを随時検出する検出部１２、１６、１８、３６、３８と、検出されたパラメータの最大値および最小値の少なくとも一方を記憶する最大最小値記憶部２６と、検出されたパラメータを、最大最小値記憶部に記憶された最大値および最小値の少なくとも一方と比較し、必要に応じて最大値または最小値を更新する最大最小値更新部３０を備えている。最大最小値更新部は、当該パラメータが最大値を上回るときは、最大値を当該パラメータに書き換え、当該パラメータが最小値を下回るときは、最小値を当該パラメータに書き換える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、光通信において光信号の送信や受信に使用される光モジュールに関する。

一般に、光モジュールを動作保証範囲外の環境（例えば保証範囲外の電源電圧や温度）で使用すると、故障を引き起こしたり、著しく寿命を縮めたりする。そのような場合に故障や不適正な動作環境を容易に発見するため、モニター機能を有し、モニター値があらかじめ設定された閾値を超えたときにメモリーにフラグをセットする光モジュールが下記の特許文献に開示されている。
米国特許出願公開第２００２／０１４９８２１号明細書

しかし、上記の光モジュールでは、モニター値と閾値との差がどの程度かは分からないので、モニター値が閾値を超えても故障原因を特定することは難しい。実際、閾値が絶対最大定格以内に設定されている場合には、フラグだけでは故障原因の解析に役立たない。そこで、本発明は、故障原因の解析が容易な光モジュールを提供することを課題とする。

本発明に係る光モジュールは、光送信機または光受信機の少なくとも一方として動作し、自己の動作状態または動作環境に関する一つ以上のパラメータを監視する。この光モジュールは、パラメータを随時検出する検出部と、検出されたパラメータの最大値および最小値の少なくとも一方を記憶する最大最小値記憶部と、随時検出されたパラメータを、最大最小値記憶部に記憶された最大値または最小値の少なくとも一方と比較し、当該検出されたパラメータが最大値を上回るときは、最大値を当該検出されたパラメータに書き換え、当該検出されたパラメータが最小値を下回るときは、最小値を当該検出されたパラメータに書き換える最大最小値更新部とを備えている。

動作状態または動作環境に関するパラメータの最大値または最小値が記憶されるので、光モジュールが故障したときに、記憶された最大値または最小値を許容上限値または許容下限値と比較することで、故障原因の解析が容易になる。さらに、動作環境に関するパラメータの最大値または最小値を利用すると、不適正な動作環境が光モジュールの交換を必要とするほどのダメージを光モジュールに与えるか否かも判断できるようになる。

本発明に係る光モジュールは、パラメータに対応する閾値を記憶する閾値記憶部と、パラメータに対応するフラグを記憶するフラグ記憶部と、随時検出されたパラメータを閾値と比較し、当該検出されたパラメータが閾値を上回るとき、または当該検出されたパラメータが閾値を下回るときのいずれかの場合に、当該パラメータに対応するフラグをフラグ記憶部にセットするモニター部とを更に備えていてもよい。最大最小値更新部は、随時検出された上記のパラメータが閾値を上回り、かつ最大値を上回るときに最大値を当該検出されたパラメータに書き換え、当該検出されたパラメータが閾値を下回り、かつ最小値を下回るときに最小値を当該検出されたパラメータに書き換えてもよい。

閾値を適切に設定したうえでフラグを監視すれば、光モジュールの動作異常や不適正な動作環境を検出することが可能になる。閾値を上回るか下回ったとき、すなわち動作異常や不適正な動作環境の可能性があるときにだけ最大値または最小値が更新されるので、不要な更新はされない。

最大最小値記憶部は、不揮発性メモリーにより構成されていてもよい。検出部は、パラメータを所定のビット幅のデジタル値として検出してもよい。最大最小値記憶部のビット幅は、当該所定のビット幅以上であり、かつ、不揮発性メモリーの書き換え可能数に対応するビット幅以下であってもよい。

最大最小値記憶部のビット幅がパラメータのビット幅以上であれば、最大最小値記憶部は当該パラメータの最大値または最小値を格納するのに十分な容量を有することになる。パラメータの最大値または最小値を更新する際は、少なくとも最大値または最小値の最下位ビットが繰り上がり、または繰り下がる。したがって、最大値または最小値の書き換え回数は、最大で、最大最小値記憶部のビット幅で表現しうる場合の数に等しい。このため、最大最小値記憶部のビット幅が、不揮発性メモリーの書き換え可能数に対応するビット幅以下であれば、書き換え回数が書き換え可能数を超えることはない。

本発明に係る光モジュールは、光モジュールの積算動作時間を計時する積算時間計時部と、パラメータの最大値または最小値が更新された時点での積算動作時間を記憶する更新時間記憶部とを更に備えていてもよい。最大値または最小値に加えて、それらの更新時点での積算動作時間が記憶されるので、故障原因の解析がいっそう容易になる。

本発明の光モジュールは、動作状態または動作環境に関するパラメータの最大値または最小値を記憶するので、故障の際、その最大値または最小値を利用することで故障原因を容易に解析することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態の光モジュールの構成を概略的に示すブロック図である。光モジュール１０は、光送信機および光受信機の双方として機能する。この光モジュール１０は、光受信サブアッセンブリ（Receiver Optical Subassembly：ＲＯＳＡ）１２、ポストアンプ１４、光送信サブアッセンブリ（Transmitter Optical Subassembly：ＴＯＳＡ）１６、レーザー駆動回路１８、およびモニター回路２０を有している。

ＲＯＳＡ１２は、光モジュール１０への光入力を受け、その光入力に応じた電気出力を生成する。ＲＯＳＡ１２には、光入力を検出して電気出力に変換するフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）が含まれている。ポストアンプ１４は、この電気出力を増幅し、差動信号ＲＤ＋およびＲＤ−として出力する。ポストアンプ１４は、光入力が最小検出可能レベルを下回ったときにＬＯＳ（Loss Of Signal）信号を出力する機能も有している。

ＴＯＳＡ１６は、レーザー駆動回路１８から電気信号を受け、その電気信号に応じた光出力を生成する。レーザー駆動回路１８は、モジュール外部から電気入力を受けてＴＯＳＡ１６を駆動するための電気信号を生成する。ＴＯＳＡ１６にはレーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）が含まれており、レーザー駆動回路１８はバイアス電流をＬＤに供給してＬＤを駆動する。また、レーザー駆動回路１８は、差動データ信号ＴＤ＋およびＴＤ−を受けて変調電流を生成し、ＬＤに供給する。したがって、ＬＤは、差動データ信号ＴＤ＋およびＴＤ−に応じた光出力を生成する。ＴＯＳＡ１６は、ＬＤの光出力を検出するモニターＰＤも含んでおり、このモニターＰＤは、ＬＤの光出力に応じた検出信号を生成する。レーザー駆動回路１８は、光送信の故障判定信号（ＴｘＦａｕｌｔ）を出力する機能も有している。

光モジュール１０は、自己の動作状態または動作環境に関するモニターパラメータを監視するモニター機能を有している。このモニターパラメータは、例えば、光モジュール１０に印加される電源電圧Ｖｃｃ、光モジュール１０の温度、ＲＯＳＡ１２への光入力強度、ＴＯＳＡ１６内のＬＤに供給されるＬＤバイアス電流値、ＴＯＳＡ１６からの光出力強度、などである。このモニター機能は、モニター回路２０によって実現される。

図２は、モニター回路２０の構成を概略的に示すブロック図である。モニター回路２０は、シリアルデジタル信号ＳＤＡおよびシリアルクロック信号ＳＣＬを送受する２線通信形式のインターフェース（Ｉ／Ｆ）ロジックコントローラ２２を有している。Ｉ／Ｆロジックコントローラ２２は、モジュール外部のホスト装置を通信を行い、例えば、ホスト装置から命令を受け取り、あるいはホスト装置との間でデータを送受する。Ｉ／Ｆロジックコントローラ２２は、ＥＥＰＲＯＭ２４、最大最小値メモリー２６およびフラグメモリー２８に接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２４は、光モジュール１０の一般情報、初期特性、ＩＤなどを保存する不揮発性の記憶装置である。最大最小値メモリー２６は、モニターパラメータの最大値および最小値を記憶する。最大最小値メモリー２６は、不揮発性かつ書き換え可能な記憶装置である。最大最小値メモリー２６は、モニターパラメータごとに個別に設定された記憶領域を有している。各モニターパラメータの最大値および最小値は、対応する記憶領域に独立して記憶される。フラグメモリー２８は、光モジュール１０の動作異常や不適正な動作環境が検出されたときにセットされるエラーフラグを格納する書き換え可能な記憶装置である。フラグメモリー２８は、故障判定信号（ＴｘＦａｕｌｔ）やＬＯＳ（Loss Of Signal）信号に応答してセットされるエラーフラグも格納する。

比較ロジック３０は、最大最小値メモリー２６およびフラグメモリー２８にデータを書き込み、あるいはこれらのメモリーからデータを読み出すことができる。比較ロジック３０は、ＡＤコンバータ３２の出力端子に接続されており、ＡＤコンバータ３２の入力端子には、入力切替用のマルチプレクサ（Multiplexer：ＭＵＸ）３４が接続されている。ＭＵＸ３４には、様々なモニターパラメータを示すアナログ信号が供給される。例えば、ＭＵＸ３４には、電源電圧センサー３６、および光モジュール１０の温度を測定する温度センサー３８が接続されている。電源電圧センサー３６は、光モジュール１０に印加される電源電圧Ｖｃｃを測定し、電源電圧Ｖｃｃを示すアナログ信号をＭＵＸ３４に送る。温度センサー３８は、光モジュール１０の内部温度を測定し、内部温度を示すアナログ信号をＭＵＸ３４に送る。ＭＵＸ３４には、ＲＯＳＡ１２によって測定された光入力や、ＴＯＳＡ１６のモニターＰＤによって測定された光出力や、レーザー駆動回路１８から出力されるＬＤバイアス電流を示すアナログ信号も供給される。ＭＵＸ３４は、それらのアナログ信号を切り替えながらＡＤコンバータ３２に入力する。ＡＤコンバータ３２は、それらのアナログ信号をデジタル値に変換し、比較ロジック３０へ出力する。こうして、デジタル化されたモニターパラメータが比較ロジック３０に入力される。

モニター回路２０は、光モジュール１０の積算動作時間を計時して記憶する積算時間タイマー４０も含んでいる。積算時間タイマー４０は、ＲＡＭおよびＲＯＭを有しており、光モジュール１０の電源が投入されていない間、積算動作時間を表すカウント値はＲＯＭに保持される。積算時間タイマー４０は、光モジュール１０の電源投入に同期してＲＯＭからＲＡＭにカウント値を読み込み、計時を開始して、一定の周期でカウント値を増分する。光モジュール１０の電源が遮断されると、積算時間タイマー４０は計時を停止し、カウント値をＲＯＭに書き込む。比較ロジック３０は、タイマー４０のＲＡＭからカウント値、すなわち積算動作時間を取得することができる。モジュール外部のホスト装置も、Ｉ／Ｆロジックコントローラ２２を介してタイマー４０にアクセスし、積算動作時間を取得することができる。

以下では、光モジュール１０の監視機能を説明する。モニター回路２０は、ＡＤコンバータ３２からモニターパラメータを受けると、そのモニターパラメータを所定の上限閾値または下限閾値と比較する。上限閾値および下限閾値は、モニターパラメータごとに個別に設定されている。一例では、電源電圧および内部温度に対しては上限閾値および下限閾値の双方が設定され、光入力、光出力およびＬＤバイアス電流に対しては上限閾値のみが設定されている。これらの閾値は、モニターパラメータに対応付けてフラグメモリー２８に記憶されている。

比較ロジック３０は、ＡＤコンバータ３２から受けたモニターパラメータに対応する閾値をフラグメモリー２８から読み取り、当該モニターパラメータと比較する。上限閾値および下限閾値の双方が設定されているモニターパラメータは、上限閾値および下限閾値の双方と比較される。モニターパラメータが上限閾値を上回る場合あるいは下限閾値を下回る場合、比較ロジック３０は、フラグメモリー２８内において当該モニターパラメータに割り当てられた記憶領域にエラーフラグをセットする。モニターパラメータが上限閾値を上回る場合と下限閾値を上回る場合とで、記憶領域内の別個のロケーションにエラーフラグがセットされる。このエラーフラグは、モニターパラメータの種類に応じて、光モジュール１０の動作異常や不適正な動作環境を示す。例えば、モニターパラメータが光出力またはＬＤバイアス電流の場合、対応するエラーフラグは動作異常を示す。また、モニターパラメータが電源電圧、温度または光入力の場合、対応するエラーフラグは不適正な動作環境を示す。

更に、比較ロジック３０は、モニターパラメータが上限閾値を上回る場合、最大最小値メモリー２６内において当該モニターパラメータの最大値を検索する。最大最小値メモリー２６内で最大値が未設定の場合、比較ロジック３０は、モニターパラメータの現在の値をその最大値として最大最小値メモリー２６に書き込む。一方、最大値が発見された場合は、比較ロジック３０は、その最大値をＡＤコンバータ３２から受けたモニターパラメータと比較する。当該モニターパラメータが最大値を上回る場合、比較ロジック３０は、最大最小値メモリー２６内の最大値を当該モニターパラメータの値で書き換える。一方、当該モニターパラメータが最大値以下の場合は、最大最小値メモリー２６内の最大値は更新されない。

同様に、比較ロジック３０は、モニターパラメータが下限閾値を下回る場合、最大最小値メモリー２６内において当該モニターパラメータの最小値を検索する。最大最小値メモリー２６内で最小値が未設定の場合、比較ロジック３０は、モニターパラメータの現在の値をその最小値として最大最小値メモリー２６に書き込む。一方、最小値が発見された場合は、比較ロジック３０は、その最小値をＡＤコンバータ３２から受けたモニターパラメータと比較する。当該モニターパラメータが最小値を下回る場合、比較ロジック３０は、最大最小値メモリー２６内の最小値を当該モニターパラメータの現在の値で書き換える。一方、当該モニターパラメータが最小値以上の場合は、最大最小値メモリー２６内の最小値は更新されない。

また、比較ロジック３０は、最大最小値メモリー２６に最大値または最小値を書き込む際、積算動作時間を表すカウント値を積算時間タイマー４０から読み取り、そのカウント値を当該最大値または最小値に対応付けて最大最小値メモリー２６に書き込む。

このように、各モニターパラメータの最大値および最小値の少なくとも一方が最大最小値メモリー２６に記憶される。光モジュール１０が故障したときに、最大最小値メモリー２６内の最大値または最小値を許容上限値または許容下限値と比較することで、故障原因の解析が容易になる。特に、エラーフラグをセットするための上限閾値および下限閾値が定格範囲内に設定されている場合、エラーフラグを監視するだけでは故障原因を解析できないが、モニターパラメータの最大値および最小値が分かっていれば、故障原因の解析が容易になる。

更に、本実施形態では、最大値および最小値が更新された時点での積算動作時間も最大最小値メモリー２６に記憶される。最大値または最小値に加えて積算動作時間を考慮に入れれば、故障原因の解析がいっそう容易になる。

最大最小値メモリー２６は不揮発性なので、故障によって光モジュール１０の電源が遮断されても、モニターパラメータの最大値および最小値、ならびに更新時点での積算動作時間は保持される。この点も故障原因の解析に役立つ。

光モジュール１０には、Ｉ／Ｆロジックコントローラ２２を介してホスト装置を接続することができる。光モジュール１０に接続されたホスト装置は、フラグメモリー２８内のエラーフラグを監視し、エラーフラグがセットされるとアラームを発する。ホスト装置は、モニターパラメータの種類に応じて異なるアラームを発してもよい。例えば、電源電圧、内部温度または光入力に対応するエラーフラグがセットされた場合、ホスト装置は、動作環境が不適正であると判断し、動作環境の是正処置要求を表すアラームを発してもよい。また、ＬＤバイアス電流または光出力に対応するエラーフラグがセットされた場合、ホスト装置は光モジュール１０が故障したと判断し、光モジュール１０の交換要求を表すアラームを発してもよい。

更に、動作環境に関するモニターパラメータの最大値または最小値を利用すると、不適正な動作環境によって交換が必要なほどのダメージを光モジュール１０が受けたか否かを判断することも可能になる。したがって、ホスト装置は、動作環境に関するモニターパラメータに対応するエラーフラグがセットされた場合、そのモニターパラメータの最大値または最小値を最大最小値メモリー２６から読み取り、最大値が過度に大きいとき（例えば、絶対最大定格を超えるとき）や、最小値が過度に小さいときは、動作環境の是正処置要求に代えて交換要求を表すアラームを発してもよい。

なお、ホスト装置の代わりに光モジュール１０自身がエラーフラグを監視し、上記の方法によってアラームを発してもよい。

上述のように最大最小値メモリー２６は不揮発性であるが、通常、不揮発性メモリーは書き換え可能回数に制限がある。そこで、最大値または最小値の更新回数が最大最小値メモリー２６の書き換え可能数を超えないように、最大値および最小値のそれぞれに割り当てられた記憶領域のビット数を定めることが望ましい。

最大値の更新はモニターパラメータが最大値を上回るときに実行されるので、更新の際は、最低でも記憶領域の最下位ビットが繰り上がる。同様に、最小値の更新はモニターパラメータが最小値を下回るときに実行されるので、更新の際は、最低でも記憶領域の最下位ビットが繰り下がる。したがって、最大値または最小値の更新回数は、最大で、記憶領域のビット幅で表現しうる場合の数に等しい。例えば、記憶領域が１６ビット幅なら、記憶領域のビット幅で表現可能な場合の数は２^１６＝６５５３６であり、１５ビット幅なら２^１５＝３２７６８である。その一方で、前提条件として、モニターパラメータの最大値または最小値に割り当てられた記憶領域のビット幅は、ＡＤコンバータ３２によってデジタル化された当該モニターパラメータのビット幅以上である必要がある。

以上の点から、一のモニターパラメータの記憶すべき最大値および最小値に個別に割り当てられた記憶領域のビット幅は、当該モニターパラメータのビット幅以上であり、かつ当該記憶領域のビット幅で表現しうる場合の数が最大最小値メモリー２６の書き換え可能数以下となるように定められることが望ましい。例えば、ＡＤコンバータの分解能として１２ビットを設定した場合、記憶領域のビット幅は１２ビット以上が要求され、さらにこの記憶領域を提供する不揮発性メモリーの書き換え可能数として２^１２＝４０９６回以上のものが必要となる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

図１は、実施形態の光モジュールの構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、モニター回路の構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１０…光モジュール、１２…光受信サブアッセンブリ（ＲＯＳＡ）、１４…ポストアンプ、１６…光送信サブアッセンブリ（ＴＯＳＡ）、１８…レーザー駆動回路、２０…モニター回路、２２…Ｉ／Ｆロジックコントローラ、２４…ＥＥＰＲＯＭ、２６…最大最小値メモリー、２８…フラグメモリー、３０…比較ロジック、３２…ＡＤコンバータ、３４…入力切替用マルチプレクサ、３６…電源電圧センサー、３８…温度センサー、４０…積算時間タイマー。

Claims (4)

1. 光送信機または光受信機の少なくとも一方として動作し、自己の動作状態または動作環境に関する一つ以上のパラメータを監視する光モジュールであって、
   前記パラメータを随時検出する検出部と、
   検出された前記パラメータの最大値および最小値の少なくとも一方を記憶する最大最小値記憶部と、
   随時検出された前記パラメータを、前記最大最小値記憶部に記憶された前記最大値または最小値の少なくとも一方と比較し、当該検出されたパラメータが前記最大値を上回るときは、前記最大値を当該検出されたパラメータに書き換え、当該検出されたパラメータが前記最小値を下回るときは、前記最小値を当該検出されたパラメータに書き換える最大最小値更新部と、
   を備える光モジュール。
2. 前記光モジュールはさらに、
   前記パラメータに対応する閾値を記憶する閾値記憶部と、
   前記パラメータに対応するフラグを記憶するフラグ記憶部と、
   随時検出された前記パラメータを前記閾値と比較し、当該検出されたパラメータが前記閾値を上回るとき、または当該検出されたパラメータが前記閾値を下回るときのいずれかの場合に、当該パラメータに対応するフラグを前記フラグ記憶部にセットするモニター部と、
   を更に備え、
   前記最大最小値更新部は、随時検出された前記パラメータが前記閾値を上回り、かつ前記最大値を上回るときに前記最大値を当該検出されたパラメータに書き換え、当該検出されたパラメータが前記閾値を下回り、かつ前記最小値を下回るときに前記最小値を当該検出されたパラメータに書き換える、
   請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記最大最小値記憶部は不揮発性メモリーにより構成され、
   前記検出部は前記パラメータを所定のビット幅のデジタル値として検出し、
   前記最大最小値記憶部のビット幅は、当該所定のビット幅以上であり、かつ、前記不揮発性メモリーの書き換え可能数に対応するビット幅以下である、
   請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 前記光モジュールの積算動作時間を計時する積算時間計時部と、
   前記パラメータの最大値または最小値が更新された時点での前記積算動作時間を記憶する更新時間記憶部と、
   を更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の光モジュール。
   

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