WO2014012273A1 - 应用pof联网的局域网及其光交换机和光转换器 - Google Patents

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WO2014012273A1
WO2014012273A1 PCT/CN2012/079359 CN2012079359W WO2014012273A1 WO 2014012273 A1 WO2014012273 A1 WO 2014012273A1 CN 2012079359 W CN2012079359 W CN 2012079359W WO 2014012273 A1 WO2014012273 A1 WO 2014012273A1
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signal
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local area
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杨思更
赵其圣
薄生伟
张强
薛登山
何鹏
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Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to optical fiber communication technologies, and more particularly to a local area network and its optical switch and optical converter using POF networking. Background technique
  • the prior art local area network usually uses a Coaxial Cable for networking.
  • the material of the coaxial cable itself is greatly limited.
  • the bandwidth of the LAN system is increased.
  • the transmission loss of the signal of the Gigabit rate in the coaxial cable is 4 ⁇ , and the transmission loss of 80 ⁇ 30m is basically 80%, which is the bottleneck of the signal transmission rate.
  • due to the high price of copper the cost of laying a local area network is also high.
  • the bandwidth is limited, which increases the bandwidth of the system; and it costs a lot of money. Summary of the invention
  • Embodiments of the present invention provide a local area network and its optical switch and optical converter using POF networking to provide a local area network with higher bandwidth and faster transmission rate.
  • a local area network using POF networking including: an optical switch and a plurality of optical converters;
  • the optical switch has a plurality of downlink ports, and each optical converter is connected to one of the downlink ports of the optical switch by using a POF in the local area network;
  • the optical converter is connected to the terminal device in the local area network, and is configured to receive the electrical signal sent by the terminal device, and convert the received electrical signal into an optical signal, and then transmit the optical signal to the optical switch through the POF in the local area network;
  • the optical switch converts the optical signal received from the optical converter into an electrical signal and then performs an uplink signal No. Processing: If it is determined that the converted electrical signal is a signal forwarded to other optical converters in the local area network, it is converted into an optical signal and then transmitted to the optical converter through the POF in the local area network;
  • the optical converter converts the received optical signal sent by the optical switch into an electrical signal and sends the signal to the terminal device.
  • optical switch is further connected to the wide area network through an optical fiber
  • the optical switch performs the uplink signal processing after converting the optical signal received from the optical converter into an electrical signal, and further includes: if the optical switch determines that the converted electrical signal is a signal sent to the wide area network, performing the uplink signal protocol After processing, it is converted into an optical signal and sent to the WAN.
  • the optical switch is further configured to receive an optical signal sent from the wide area network in the optical fiber, convert the optical signal received from the wide area network into an electrical signal, perform downlink signal protocol processing, and convert the electrical signal processed by the downlink signal protocol into The optical signal is then transmitted to the optical converter through the POF in the local area network.
  • the optical switch includes: a first wavelength division multiplexing WDM module, a WAN side optical module, a protocol processing module, a LAN side optical module, and a second wavelength division multiplexing WDM module;
  • the optical converter includes: a third wavelength division multiplexing WDM module and a converter optical module; the first WDM module is configured to couple the optical signal of the first wavelength transmitted from the wide area network through the optical fiber into the WAN side optical module.
  • Laser receiving unit a third wavelength division multiplexing WDM module and a converter optical module;
  • the laser receiving unit in the WAN side optical module converts the received optical signal of the first wavelength into an electrical signal and sends the optical signal to the protocol processing module;
  • the protocol processing module performs downlink signal protocol processing on the electrical signal sent by the laser receiving unit in the WAN side optical module, and transmits the electrical signal processed by the downlink signal protocol; the laser emission in the local area side optical module The unit converts the received electrical signal into a fourth wavelength optical signal and is coupled to the POF of the local area network for transmission via the second WDM module;
  • the third wavelength division multiplexing WDM module couples the optical signal of the fourth wavelength transmitted in the POF of the local area network into the laser receiving unit in the converter optical module;
  • the laser receiving unit in the converter optical module converts the received optical signal of the fourth wavelength into an electrical signal and transmits the signal to the terminal device.
  • the converter optical module further includes a laser emitting unit
  • the laser emitting unit in the converter optical module is configured to receive an electrical signal sent by the terminal device, and convert the received electrical signal into an optical signal of a third wavelength, and then coupled to the POF of the local area network via the third WDM module. Send
  • the optical signal of the third wavelength transmitted in the POF of the local area network is coupled into the laser receiving unit of the optical module of the local area network via the second WDM module;
  • the laser receiving unit of the local area side optical module converts the received optical signal of the third wavelength into an electrical signal and sends the signal to the protocol processing module;
  • the protocol processing module is further configured to perform an uplink signal protocol processing on the electrical signal sent by the local area network side optical module, and send the electrical signal processed by the uplink signal protocol to the laser emitting unit in the WAN side optical module;
  • the laser transmitting unit in the WAN side optical module converts the received electrical signal into a second wavelength optical signal and is coupled to the optical fiber via the first WDM module for transmission to the wide area network.
  • an optical switch including: a first wavelength division multiplexing WDM module, a WAN side optical module, a protocol processing module, a local area network side optical module, and a second wavelength division multiplexing WDM module;
  • the first WDM module is configured to couple the optical signal of the first wavelength transmitted from the wide area network through the optical fiber into the laser receiving unit in the WAN side optical module;
  • the laser receiving unit in the WAN side optical module converts the received optical signal of the first wavelength into an electrical signal and sends the optical signal to the protocol processing module;
  • the protocol processing module performs downlink signal protocol processing on the electrical signal sent by the laser receiving unit in the WAN side optical module, and transmits the electrical signal processed by the downlink signal protocol; the laser emission in the local area side optical module
  • the unit converts the received electrical signal into a fourth wavelength optical signal for coupling to a POF of the local area network for transmission via a second WDM module.
  • the local area network side optical module further includes a laser receiving unit; the wide area network side optical module further includes a laser emitting unit;
  • the laser receiving unit of the local area network side optical module is configured to receive an optical signal of a third wavelength transmitted from the POF of the local area network coupled through the second WDM module, and convert the received optical signal of the third wavelength Sending an electrical signal to the protocol processing module;
  • the protocol processing module is further configured to perform an uplink signal protocol processing on the electrical signal sent by the local area network side optical module, and send the electrical signal processed by the uplink signal protocol to the laser emitting unit in the WAN side optical module;
  • the laser transmitting unit in the WAN side optical module converts the received electrical signal into a second wavelength optical signal and is coupled to the optical fiber via the first WDM module for transmission to the wide area network.
  • an optical converter including: a third wavelength division multiplexing WDM module, a converter optical module;
  • the third wavelength division multiplexing WDM module is configured to couple the optical signal of the fourth wavelength transmitted in the POF of the local area network into the laser receiving unit in the converter optical module;
  • the laser receiving unit in the converter optical module converts the received optical signal of the fourth wavelength into an electrical signal and transmits the signal to the terminal device.
  • the optical converter further includes a laser emitting unit
  • the laser emitting unit in the converter optical module is configured to receive an electrical signal sent by the terminal device, and convert the received electrical signal into an optical signal of a third wavelength, and then coupled to the POF of the local area network via the third WDM module. send.
  • the POF networking is applied in the local area network, and the optical switch and the optical converter supporting the optical signal transmission are provided, the signal can be transmitted in the form of light in the local area network, thereby improving the bandwidth of the local area network, and providing more A high-bandwidth, faster-transmission LAN.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a local area network using POF networking according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2a and 2b are block diagrams of internal circuits of an optical switch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an internal circuit of an optical converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an internal circuit of a laser emitting unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an internal circuit of a laser receiving unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an internal structure of a second WDM module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an internal structure of a third WDM module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an external pin of a module after being packaged by a converter optical module or a LAN side optical module according to an embodiment of the present invention.
  • module can be, but is not limited to: a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • an application running on a computing device and this computing device can both be modules.
  • One or more modules may be located within a process and/or thread of execution, and a module may be located on a single computer and/or distributed between two or more computers.
  • the inventors of the present invention have the advantages of high bandwidth, low price, and convenient use, in consideration of application of POF (Plastic Optical Fiber) for local area network networking. The reason is as follows. It is well known that signals in an optical fiber are transmitted in the form of light, and signals transmitted in the form of light have a higher bandwidth and rate. However, because of its inability to bend and easily damage, optical fibers cannot be used in local area networks. Most of them are used in inter-city wide-area networks, or in wide-area networks where fiber is placed in the building, and buried in the underground or in the wall. .
  • the POF is used for networking, and the signal transmission can be performed in the form of light in the local area network to improve the bandwidth and rate of the system.
  • the POF has better bending performance than the optical fiber, and is not easily damaged. Therefore, POF (Plastic Optical Fiber) is used for LAN networking, which has the advantages of high bandwidth, low price, and convenient use.
  • a schematic diagram of a local area network of a POF network includes: an optical switch 101 and a plurality of optical converters 102.
  • the uplink port of the optical switch 101 is connected to the wide area network through the optical fiber; the optical switch 101 has a plurality of downlink ports, and the uplink port of the optical switch 102 is connected to one of the downlink ports of the optical switch 101 through the POF laid in the local area network.
  • the terminal device is connected to the downstream port of the optical converter 102 through a metal cable, and the downstream port of the optical converter 102 is connected to the terminal device through a metal cable.
  • the terminal device may be a PC (Personal Computer), a notebook, a smart TV, a smart home appliance, an HDTV (hlglvdefinition TV, a high definition television), a smart phone, a network printer, an IP phone, or the like.
  • the optical converter 102 receives the electrical signal sent by the terminal device, converts the received electrical signal into an optical signal, and transmits the optical signal to the optical switch 101 through the POF.
  • the optical switch 101 After receiving the optical signal transmitted from the POF, the optical switch 101 receives the optical signal from the optical converter.
  • the uplink signal processing is performed: if it is determined that the converted electrical signal is a signal sent to the wide area network, it is converted into an optical signal and then transmitted to the wide area network; if it is determined that the converted electrical signal is forwarded to the local area network, The signal of the optical converter is converted into an optical signal and then transmitted to the optical converter through the POF.
  • the optical switch 101 can transmit the converted optical signal to all the optical converters in the local area network through the POF, that is, by using a broadcast manner; or, the converted optical signal is sent to the corresponding optical converter through the corresponding downlink port, that is, Specifically, if the optical switch 101 determines that the converted electrical signal needs to be sent to other terminal devices in the local area network (ie, needs to be sent to other optical converters) during the uplink signal processing, the optical switch 101 needs to send to the local area network.
  • the electrical signal of the terminal device in the middle is converted into an optical signal and passed
  • the POF is sent to the optical converter 102, and the optical converter 102 receives the optical signal sent by the optical switch 101 and converts it into an electrical signal for transmission to the terminal device.
  • the optical switch 101 determines that the converted electrical signal needs to be sent to the wide area network during the uplink signal processing, the optical switch 101 needs to transmit the electrical signal sent to the wide area network for uplink signal protocol processing, and the power processed by the uplink signal protocol.
  • the signal is converted to an optical signal and sent to the WAN through the optical fiber.
  • the optical switch 101 performs uplink signal protocol processing on the electrical signals that need to be sent to the wide area network, including: performing frame structure conversion on the uplink signals.
  • the optical switch 101 can also receive the optical signal sent from the wide area network in the optical fiber; the optical switch 101 converts the optical signal received from the wide area network into an electrical signal and performs downlink signal processing: if the optical switch 101 receives the light transmitted by the wide area network The signal, after converting the optical signal received from the wide area network into an electrical signal, performs downlink signal protocol processing, and converts the electrical signal processed by the downlink signal protocol into an optical signal, which is sent to the optical converter 102 through the POF, and the optical converter 102 receives After the optical signal sent by the optical switch 101 is converted into an electrical signal, it is sent to the terminal device.
  • the optical switch 101 performs downlink signal protocol processing on the downlink signal, including: shaping the downlink signal, recovering and regenerating the clock, and performing frame structure conversion.
  • An internal circuit block diagram of the optical switch 101 is as shown in FIG. 2a, and includes: a first wavelength division multiplexing WDM module 201, a WAN side optical module 202, a protocol processing module 203, a local area network side optical module 204, and a second wavelength division multiplexing.
  • WDM module 205 includes: a first wavelength division multiplexing WDM module 201, a WAN side optical module 202, a protocol processing module 203, a local area network side optical module 204, and a second wavelength division multiplexing.
  • the WAN side optical module 202 includes a laser receiving unit and a laser emitting unit.
  • the laser receiving unit in the WAN side optical module 202 is configured to receive the optical signal of the first wavelength transmitted from the wide area network through the optical fiber, and the first wavelength is The optical signal is converted into an electrical signal for transmission;
  • the laser emitting unit in the WAN side optical module 202 is configured to convert the received electrical signal into an optical signal of a second wavelength for transmission.
  • the local area side optical module 204 also includes a laser receiving unit and a laser emitting unit.
  • the laser receiving unit in the local area side optical module 204 is configured to receive the optical signal of the third wavelength transmitted from the local area network through the POF, and the third wavelength of light is received. The signal is converted into an electrical signal for transmission;
  • the laser emitting unit in the LAN side optical module 204 is configured to convert the received electrical signal into a fourth wavelength optical signal for transmission.
  • the first WDM module 201 is configured to couple the optical signal of the first wavelength transmitted from the wide area network through the optical fiber into the laser receiving unit of the wide area network side optical module 202.
  • the WAN side optical module 202 is connected to the protocol processing module 203; the WAN side optical module 202 is After receiving the optical signal of the first wavelength coupled by the first WDM module 201, the laser receiving unit converts the optical signal of the first wavelength into an electrical signal and sends the signal to the protocol processing module 203.
  • the protocol processing module 203 is connected to the local area network side optical module 204. After receiving the electrical signal sent by the WAN side optical module 202, the protocol processing module 203 performs downlink signal protocol processing; that is, the electrical signal sent by the protocol processing module 203 to the WAN side optical module 202. Perform downlink signal protocol processing. The protocol processing module 203 sends the electrical signal processed by the downlink signal protocol to the laser emitting unit in the local area side optical module 204.
  • the laser transmitting unit in the local area side optical module 204 After receiving the electrical signal sent by the protocol processing module 203, the laser transmitting unit in the local area side optical module 204 converts the received electrical signal into a fourth wavelength optical signal for transmission; the laser emitting unit in the local area network side optical module 204 transmits The fourth wavelength optical signal is coupled to the POF of the local area network via the second WDM module 205 for transmission to the optical converter 102.
  • the internal circuit block diagram of the optical converter 102 is as shown in FIG. 3, and includes: a third wavelength division multiplexing WDM module 301, and a converter optical module 302.
  • the converter optical module 302 includes a laser receiving unit and a laser emitting unit; the fourth wavelength optical signal transmitted from the POF of the local area network is coupled to the laser receiving unit in the converter optical module 302 via the third WDM module 301. That is, the third WDM module 301 couples the optical signal of the fourth wavelength transmitted from the POF into the laser receiving unit in the converter optical module 302.
  • the laser receiving unit in the converter optical module 302 is configured to receive the optical signal of the fourth wavelength coupled through the third WDM module 301, and convert the received optical signal of the fourth wavelength into an electrical signal and send the optical signal to the terminal device.
  • the laser transmitting unit in the converter optical module 302 is configured to receive an electrical signal sent by the terminal device, and convert the received electrical signal into a third wavelength optical signal, and then sent to the POF of the local area network via the third WDM module 301 to be sent to the POF of the local area network.
  • Optical switch 101 is configured to receive an electrical signal sent by the terminal device, and convert the received electrical signal into a third wavelength optical signal, and then sent to the POF of the local area network via the third WDM module 301 to be sent to the POF of the local area network.
  • the optical signal of the third wavelength transmitted from the POF of the local area network is coupled to the laser receiving unit of the local area side optical module 204 via the second WDM module.
  • the laser receiving unit of the local area side optical module 204 converts the received optical signal of the third wavelength into an electrical signal and sends it to the protocol processing module 203.
  • the protocol processing module 203 performs uplink signal processing on the electrical signal sent by the local area network side optical module 204. If it is determined that the electrical signal sent by the local area network side optical module 204 is an electrical signal sent to the wide area network, the shell is sent to the local area network side optical module 204.
  • the electrical signal is processed by the uplink signal protocol, and the electrical signal processed by the uplink signal protocol is sent to the laser transmitting unit in the WAN side optical module 202; if it is determined that the electrical signal sent by the local area side optical module 204 is forwarded to other terminals in the local area network Equipment (other The electrical signal of the optical converter is sent to the laser emitting unit of the local area side optical module 204; the laser transmitting unit of the local area side optical module 204 receives the sending by the protocol processing module 203.
  • the received electrical signal is converted into an optical signal of a fourth wavelength for transmission; the optical signal of the fourth wavelength emitted by the laser transmitting unit in the local area side optical module 204 is coupled to the POF of the local area network via the second WDM module 205. Transfer.
  • the laser transmitting unit in the WAN side optical module 202 converts the received electrical signal into a second wavelength optical signal that is coupled to the optical fiber via the first WDM module for transmission to the wide area network.
  • the optical switch 101 may further include a serial to parallel conversion module 206, and the optical switch 101 includes a plurality of local area network side optical modules, and an internal circuit block diagram is shown in FIG. 2b.
  • the LAN side optical module 204 is not directly connected to the protocol processing module 203, but is connected to the protocol processing module 203 through the serial to parallel conversion module 206.
  • the received signal serial interface and the transmitted signal serial interface of the serial to parallel conversion module 206 are both connected to the protocol processing module 203;
  • the parallel receiving interfaces of the serial-to-parallel conversion module 206 are respectively connected to the laser transmitting units of the optical modules of the local area network side, and the parallel interfaces of the multiple transmitting signals of the serial-to-parallel conversion modules are respectively connected to the laser receiving units of the optical modules of the local area network. .
  • the protocol processing module 203 After receiving the electrical signal sent by the WAN side optical module 202 and performing the downlink signal protocol processing, the protocol processing module 203 sends the electrical signal processed by the downlink signal protocol to the serial interface of the received signal of the serial-to-parallel conversion module 206. And the conversion module 206.
  • the serial-to-parallel conversion module 206 converts the electrical signals received by the serial interface of the received signal into parallel electrical signals, and then transmits the parallel electrical signals to the parallel signals of the respective received signals, respectively, and respectively sends the laser signals to the optical modules of the local area network side.
  • a transmitting unit after receiving the electrical signal sent by the serial-to-parallel conversion module 206, the laser transmitting unit of each local area-side optical module converts the received electrical signal into an optical signal and is coupled to the POF of the local area network via the second WDM module. transmission.
  • the serial-to-parallel conversion module 206 is further configured to: receive the parallel electrical signals sent by the laser receiving units of the local area network side optical modules through the respective signal transmitting parallel interfaces; and convert the received parallel electrical signals into serial electrical signals. And then sent to the protocol processing module 203 through the serial interface of the transmission signal; the protocol processing module 203 performs uplink signal protocol processing on the electrical signal sent by the serial-to-parallel conversion module 206, and sends the electrical signal processed by the uplink signal protocol to the
  • the laser emitting unit in the WAN side optical module is converted into an optical signal by the laser transmitting unit in the WAN side optical module, and then sent to the wide area network.
  • the wavelengths of the lasers emitted by the laser emitting units in the LAN side optical module may be different, and the wavelengths of the laser beams received by the laser receiving units in the LAN side optical modules may be different.
  • the serial to parallel conversion module 206 may specifically be composed of a Serdes (Serial and Serial to Parallel Conversion) chip.
  • optical switch 101 may further include a control debugging module (not shown in the figure).
  • the control debugging module is configured to receive control commands and parameters, and perform control or parameter adjustment on each module in the optical switch according to the received control command.
  • the foregoing first WDM module may be a common structure of a WDM module in an ONU optical module in an existing passive optical network, and is well known to those skilled in the art, and details are not described herein again.
  • the laser emitting unit in each of the above modules may adopt the common structure of the laser emitting unit in the optical module in the existing passive optical network, as shown in FIG. 4, including the transmitting light source and its driving circuit, for example, may be DFB ( Distribute FeedBack Laser, distributed feedback laser) emission source and its drive circuit.
  • DFB Distribute FeedBack Laser, distributed feedback laser
  • the laser receiving unit in each of the above modules may adopt the common structure of the laser receiving unit in the optical module in the existing passive optical network.
  • the receiving detector and the limiting amplifier circuit may be, for example, APD (Avalanche Photo Diode) receives the detector and the limiting amplifier circuit.
  • the first wavelength may be 1310 nm
  • the second wavelength may be 1490 nm
  • the third wavelength may be 850 nm
  • the fourth wavelength may be 665 nm.
  • those skilled in the art can use other values according to the actual situation, the first, second, third, and fourth wavelengths.
  • the internal structure of the second WDM module and the third WDM module is further described here.
  • the internal structure of the second WDM module described above is shown in FIG. 6, and includes two TO-CAN (Transistor Outline CAN) and two filters, and a collimating mirror F3.
  • the two TO-CANs of the second WDM module are the first TO-CAN and the second TO-CAN, respectively; the two filters of the second WDM module are the filter Fl and the filter F2, respectively.
  • the first TO-CAN is located at the leftmost end of the second WDM module, opposite to the fiber interface of the second WDM module; the fiber interface of the second WDM module is connected to the POF of the local area network.
  • the signal is emitted through the first optical lens, transmitted through the filter film F1 and the collimating mirror F3, and coupled into the POF for signal transmission.
  • the second TO-CAN is located below the second WDM module, perpendicular to the connection between the first TO-CAN and the fiber interface; and the laser receiving unit of the second TO-CAN is encapsulated with the LAN side optical module 204
  • the filter F1 is coated with an antireflection film of a fourth wavelength (665 nm) and an antireflection film of a third wavelength (850 nm), which is disposed between the first TO-CAN and the fiber interface, and the center of the F1 is located at the first TO. -Connecting the CAN to the fiber optic interface and forming 45 with the first optical lens. Horn
  • F2 is plated with a third wavelength (850 nm) antireflection film and a fourth wavelength (665 nm) antireflection film, which is disposed between F1 and the second TO-CAN; the center of F2 is located at the center of F1 and the second optical lens The center line is parallel to the second optical lens.
  • 850 nm 850 nm
  • 665 nm 665 nm
  • F3 is set between F1 and the fiber interface.
  • the center of F3 is located on the line connecting the first TO-CAN and the fiber interface.
  • the mirror surface of F3 is perpendicular to the line connecting the first TO-CAN and the fiber interface.
  • F3 is used to ensure the light. The internal alignment of the signal does not diverge and the optical power remains stable.
  • the internal structure of the above-mentioned third WDM module is shown in FIG. 7, and includes two TO-CAN (Transistor Outline CAN) and two filters, and a collimating mirror F6.
  • TO-CAN Transistor Outline CAN
  • F6 collimating mirror
  • the two TO-CANs of the third WDM module are the third TO-CAN and the fourth TO-CAN, respectively; the two filters of the third WDM module are the filter F4 and the filter F5, respectively.
  • the third TO-CAN is located at the leftmost end of the third WDM module, opposite to the fiber interface of the third WDM module; the fiber interface of the third WDM module is connected to the POF of the local area network.
  • the signal is emitted through the third optical lens, transmitted through the filter film F4 and the collimating mirror F6, and coupled into the POF for signal transmission.
  • the fourth TO-CAN is located below the third WDM module, perpendicular to the connection of the third TO-CAN and the fiber interface; the fourth TO-CAN receives the receiver in the laser receiving unit of the converter optical module 302
  • the optical signal detecting chip and the fourth optical lens; the optical signal of the fourth wavelength input from the POF to the third WDM module is reflected by the filter F4, transmitted by the F5, and then passed through the fourth optical lens to the converter optical module.
  • the filter F4 is coated with an antireflection film of a third wavelength (850 nm) and an antireflection film of a fourth wavelength (665 nm), which is disposed between the third TO-CAN and the fiber interface, and the center of the F4 is located at the third TO. -Connecting the CAN to the fiber optic interface and forming 45 with the third optical lens. Horn
  • F5 is coated with a fourth wavelength (665nm) antireflection film and a third wavelength (850nm) antireflection film. Placed between F4 and the fourth TO-CAN; the center of F5 is located on the line connecting the center of F4 and the center of the fourth optical lens, and is parallel to the fourth optical lens.
  • F6 is set between F4 and the fiber interface.
  • the center of F6 is located on the line connecting the third TO-CAN and the fiber interface.
  • the mirror of F6 is perpendicular to the connection of the third TO-CAN and the fiber interface. F6 is used to ensure the light. The internal alignment of the signal does not diverge and the optical power remains stable.
  • the downlink port of the optical converter 102 is connected to the terminal device by using an electrical interface of HDMI.
  • HDMI High Definition Multimedia Interface
  • the HDMI (High Definition Multimedia Interface) interface is a digital video/audio interface technology. It is a dedicated digital interface for image transmission. It can transmit audio and video signals at the same time.
  • the maximum data transmission speed is 5Gbps.
  • the HDMI interface definition is shown in the following table:
  • the circuit of the LAN-side optical module 204 in the optical switch 101 may be directly disposed on the main board of the optical switch 101, or may be separately packaged in a module and inserted into the main board of the optical switch 101 in an inserted manner. .
  • circuit of the converter optical module 302 of the optical converter 102 may be directly disposed on the optical switch.
  • the main board of the converter 102 may also be separately packaged in a module and inserted into the main board of the optical converter 102 in an inserted manner.
  • the package size of the separately packaged converter optical module 302 or the local area network side optical module 204 conforms to the size of the optical module of the SFF MSA (Minimal Module Multi-Source Protocol) specification; the external pin (pin) of the packaged module is defined as As shown in Figure 8, the specific definition is as follows: The first pin is defined as the GND of the module; the second pin is defined as the high-speed signal positive terminal of the module's transmitting end, that is, TX+; the third pin is defined as the high-speed signal negative terminal of the transmitting end of the module.
  • the fourth pin is defined as the transmitter power supply VCCT of the module;
  • the fifth pin is defined as the GND of the module;
  • the sixth pin is defined as the high-speed signal positive end of the module receiving terminal RX+;
  • the seventh pin is defined as The high-speed signal negative terminal of the receiving end of the module is RX-;
  • the eighth pin is defined as the receiving power supply VCCT of the module.
  • the signal can be transmitted in the form of light in the local area network, thereby improving the bandwidth of the local area network, and providing more A high-bandwidth, faster-transmission LAN.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

应用 POF联网的局域网及其光交换机和光转换器
技术领域
本发明涉及光纤通信技术， 尤其涉及一种应用 POF联网的局域网及其光 交换机和光转换器。 背景技术
应用在家庭的局域网可以实现智能家电 （家用 PC、 HDTV, 电话、 数字 成象设备、 家庭安全设备、 空调、 冰箱、 音响系统、 厨用电器等） 的联网， 达到
Figure imgf000003_0001
现计算机并行处理， 办公设备间数据的高速传输可大大提高工作效率， 实现 远程办公等。
现有技术的局域网通常使用同轴电缆（ Coaxial Cable )进行联网， 然而随 着局域网中的设备需要传输高清视频、 音频， 或者进行大量的数据通信的需 求的发展， 同轴电缆的材质本身大大限制了局域网系统的带宽的增加， 上千 兆速率的信号在同轴电缆中传输损耗 4艮大， 传输 20~30m基本就损耗 80 % , 是信号传输速率提高的瓶颈。 而且， 由于铜的价格昂贵， 导致铺设局域网的 成本也较高。 统带宽， 使得系统带宽的提高受限； 并且， 需要花费较高的成本。 发明内容
本发明的实施例提供了一种应用 POF联网的局域网及其光交换机和光转 换器， 用以提供具有更高带宽、 传输速率更快的局域网。
根据本发明的一个方面， 提供了一种应用 POF联网的局域网， 包括： 光 交换机和多个光转换器；
所述光交换机具有多个下行端口， 各光转换器分别通过所述局域网中的 POF连接到所述光交换机的下行端口之一；
所述光转换器与局域网中的终端设备相连， 用以接收所述终端设备发送 的电信号， 并将接收的电信号转换为光信号后通过所述局域网中的 POF传输 到所述光交换机；
所述光交换机对从光转换器接收到的光信号转换为电信号后进行上行信 号处理： 若确定转换的电信号为转发到局域网中其它光转换器的信号， 则将 其转换为光信号后通过所述局域网中的 POF向光转换器发送；
所述光转换器将接收到的所述光交换机发送的光信号， 转换为电信号发 送给所述终端设备。
进一步， 所述光交换机还通过光纤与广域网相连；
所述光交换机对从光转换器接收到的光信号转换为电信号后进行上行信 号处理还包括： 所述光交换机若确定转换的电信号为发往广域网的信号， 则 将其进行上行信号协议处理后转换为光信号向广域网发送。
所述光交换机还用于接收光纤中从广域网发来的光信号， 将从所述广域 网接收的光信号转换为电信号后进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议 处理后的电信号转换为光信号后通过所述局域网中的 POF向光转换器发送。
其中， 所述光交换机包括： 第一波分复用 WDM模块、 广域网侧光模块、 协议处理模块、 局域网侧光模块、 第二波分复用 WDM模块；
所述光转换器包括： 第三波分复用 WDM模块、 转换器光模块； 第一 WDM模块用以将通过光纤从广域网传输过来的第一波长的光信号 耦合进所述广域网侧光模块中的激光接收单元；
所述广域网侧光模块中的激光接收单元将接收的第一波长的光信号转换 为电信号后发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块对所述广域网侧光模块中的激光接收单元发送的电信 号进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议处理后的电信号进行发送； 所述局域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第四波长 的光信号经第二 WDM模块耦合到所述局域网的 POF中进行传输；
第三波分复用 WDM模块将所述局域网的 POF中传输的第四波长的光信 号耦合进所述转换器光模块中的激光接收单元；
所述转换器光模块中的激光接收单元将接收的第四波长的光信号转换为 电信号后发送给终端设备。
所述转换器光模块还包括激光发射单元；
所述转换器光模块中的激光发射单元用以接收终端设备发送的电信号， 并将接收的电信号转换为第三波长的光信号后， 经第三 WDM模块耦合到所 述局域网的 POF中发送；
所述局域网的 POF中传输的第三波长的光信号经第二 WDM模块耦合进 所述局域网侧光模块的激光接收单元； 所述局域网侧光模块的激光接收单元将接收的第三波长的光信号转换为 电信号发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块还用于对所述局域网侧光模块发送的电信号进行上行 信号协议处理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光 模块中的激光发射单元；
所述广域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第二波长 的光信号经第一 WDM模块耦合到光纤中向广域网传输。
根据本发明的另一个方面， 还提供了一种光交换机， 包括： 第一波分复 用 WDM模块、 广域网侧光模块、 协议处理模块、 局域网侧光模块、 第二波 分复用 WDM模块；
第一 WDM模块用以将通过光纤从广域网传输过来的第一波长的光信号 耦合进所述广域网侧光模块中的激光接收单元；
所述广域网侧光模块中的激光接收单元将接收的第一波长的光信号转换 为电信号后发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块对所述广域网侧光模块中的激光接收单元发送的电信 号进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议处理后的电信号进行发送； 所述局域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第四波长 的光信号经第二 WDM模块耦合到所述局域网的 POF中进行传输。
进一步， 所述局域网侧光模块还包括激光接收单元； 所述广域网侧光模 块还包括激光发射单元； 以及
所述局域网侧光模块的激光接收单元用以接收经第二 WDM模块耦合进 入的、 从所述局域网的 POF中传输过来的第三波长的光信号， 并将接收的第 三波长的光信号转换为电信号发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块还用于对所述局域网侧光模块发送的电信号进行上行 信号协议处理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光 模块中的激光发射单元；
所述广域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第二波长 的光信号经第一 WDM模块耦合到光纤中向广域网传输。
根据本发明的另一个方面， 还提供了一种光转换器， 包括： 第三波分复 用 WDM模块、 转换器光模块；
第三波分复用 WDM模块用以将所述局域网的 POF中传输的第四波长的 光信号耦合进所述转换器光模块中的激光接收单元； 所述转换器光模块中的激光接收单元将接收的第四波长的光信号转换为 电信号后发送给终端设备。
进一步， 所述光转换器还包括激光发射单元；
所述转换器光模块中的激光发射单元用以接收终端设备发送的电信号， 并将接收的电信号转换为第三波长的光信号后， 经第三 WDM模块耦合到所 述局域网的 POF中发送。
本发明实施例由于在局域网中应用 POF联网， 并提供了支持光信号传输 的光交换机和光转换器， 从而可以在局域网中以光的形式进行信号的传输， 从而提高局域网的带宽， 提供了具有更高带宽、 传输速率更快的局域网。 附图说明
图 1为本发明实施例的应用 POF联网的局域网的示意图；
图 2a、 2b为本发明实施例的光交换机的内部电路框图；
图 3为本发明实施例的光转换器的内部电路框图；
图 4为本发明实施例的激光发射单元的内部电路框图；
图 5为本发明实施例的激光接收单元的内部电路框图；
图 6为本发明实施例的第二 WDM模块的内部结构示意图；
图 7为本发明实施例的第三 WDM模块的内部结构示意图；
图 8 为本发明实施例的转换器光模块或者局域网侧光模块封装后的模块 的外接管脚的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、 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， 对本发明进一步详细说明。 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发明的一个或多个方面有一个透彻的 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。 举例来说， 计算设备上运行的应用程序 和此计算设备都可以是模块。 一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和 / 或线程内， 一个模块也可以位于一台计算机上和 /或分布于两台或更多台计算 机之间。 本发明的发明人考虑到应用 POF ( Plastic Optical Fiber, 塑料光纤）进行 局域网联网， 可以具有带宽高， 价格低廉， 使用方便等优点。 原因如下， 众 所周知， 光纤中的信号是以光的形式进行传输， 而以光的形式进行传输的信 号具有更高的带宽和速率。 然而， 光纤因其不能折弯、 易损坏等因素， 通常 不能应用于局域网中， 多是应用在城际广域网， 或者最多铺设光纤入楼的广 域网中， 以埋于地下或墙内的方式进行铺设。 在本发明实施例的局域网中应 用 POF进行联网， 既可以在局域网中通过光的形式进行信号传输来提高系统 的带宽和速率， 同时 POF相比于光纤具有更好的折弯性， 不易于损坏， 因此， 应用 POF ( Plastic Optical Fiber, 塑料光纤）进行局域网联网， 可以具有带宽 高， 价格低廉， 使用方便等优点。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。 本发明实施例的应用 POF联网的局域网的示意图， 如图 1所示， 包括： 光交换机 101、 多个光转换 器 102。
光交换机 101 的上行端口通过光纤连接到广域网； 光交换机 101具有多 个下行端口， 光转换器 102的上行端口通过局域网中铺设的 POF与光交换机 101的下行端口之一相连。
终端设备通过金属线缆接入到光转换器 102 的下行端口， 光转换器 102 的下行端口通过金属线缆与终端设备相连。 终端设备可以是 PC ( Personal Computer,个人.电脑）、笔记本、智能电视、智能家用电器、 HDTV( hlglvdefinition TV, 高清晰度电视）、 智能电话、 网络打印机、 IP电话等。
光转换器 102接收终端设备发送的电信号， 将接收的电信号转换为光信 号后通过 POF传输到光交换机 101； 光交换机 101接收到从 POF传输过来的 光信号后， 将从光转换器接收的光信号转换为电信号后进行上行信号处理： 若确定转换的电信号为发往广域网的信号， 则将其转换为光信号后向广域网 发送； 若确定转换的电信号为转发到局域网中其它光转换器的信号， 则将其 转换为光信号后通过 POF向光转换器发送。 光交换机 101可以将转换的光信 号通过 POF向局域网中的所有光转换器发送， 即采用广播的方式发送； 或者， 将转换的光信号通过相应的下行端口向相应的光转换器发送， 即通过局域网 具体地， 若光交换机 101 在进行上行信号处理过程中确定转换的电信号 是需要发送给局域网中其它终端设备的 （即需要发送给其它光转换器）， 则光 交换机 101 将需要发送给局域网中的终端设备的电信号转换为光信号后通过 POF发送给光转换器 102 ,光转换器 102接收到光交换机 101发送的光信号后 转换为电信号发送给终端设备。
若光交换机 101 在进行上行信号处理过程中确定转换的电信号是需要发 送给广域网的， 则光交换机 101 将需要发送到广域网的电信号进行上行信号 协议处理， 将经上行信号协议处理后的电信号转换为光信号后通过光纤发向 广域网。
光交换机 101对需要发送到广域网的电信号进行上行信号协议处理包括： 对上行信号进行帧结构转换。
另一方面， 光交换机 101 还可以接收光纤中从广域网发来的光信号； 光 交换机 101 将从广域网接收的光信号转换为电信号后进行下行信号处理： 若 光交换机 101 接收到广域网发送的光信号， 则将从广域网接收的光信号转换 为电信号后， 进行下行信号协议处理， 并将下行信号协议处理后的电信号转 换为光信号通过 POF发送给光转换器 102,光转换器 102接收到光交换机 101 发送的光信号后转换为电信号发送给终端设备。
光交换机 101 对下行信号进行下行信号协议处理包括： 对下行信号进行 整形处理， 时钟恢复、 重新生成， 进行帧结构转换。
光交换机 101 的一种内部电路框图如图 2a所示， 包括： 第一波分复用 WDM模块 201、 广域网侧光模块 202、 协议处理模块 203、 局域网侧光模块 204、 第二波分复用 WDM模块 205。
其中， 广域网侧光模块 202 中包括激光接收单元和激光发射单元； 广域 网侧光模块 202 中的激光接收单元用以接收通过光纤从广域网传送过来的第 一波长的光信号， 并将第一波长的光信号转换为电信号进行发送；
广域网侧光模块 202 中的激光发射单元用以将接收的电信号转换为第二 波长的光信号进行发射。
局域网侧光模块 204 中也包括激光接收单元和激光发射单元； 局域网侧 光模块 204中的激光接收单元用以接收通过 POF从局域网传送过来的第三波 长的光信号， 并将第三波长的光信号转换为电信号进行发送；
局域网侧光模块 204 中的激光发射单元用以将接收的电信号转换为第四 波长的光信号进行发射。
第一 WDM模块 201用以将通过光纤从广域网传输过来的第一波长的光 信号耦合进广域网侧光模块 202的激光接收单元。
广域网侧光模块 202与协议处理模块 203相连； 广域网侧光模块 202中 的激光接收单元接收到第一 WDM模块 201耦合过来的第一波长的光信号后， 将第一波长的光信号转换为电信号发送给协议处理模块 203。
协议处理模块 203与局域网侧光模块 204相连； 协议处理模块 203接收 到广域网侧光模块 202发送的电信号后， 进行下行信号协议处理； 即协议处 理模块 203对广域网侧光模块 202发送的电信号进行下行信号协议处理。 协 议处理模块 203 将下行信号协议处理后的电信号发送给局域网侧光模块 204 中的激光发射单元。
局域网侧光模块 204中的激光发射单元接收到协议处理模块 203发送的 电信号后， 将接收的电信号转换为第四波长的光信号进行发射； 局域网侧光 模块 204中的激光发射单元发射的第四波长的光信号经第二 WDM模块 205 耦合到局域网的 POF中进行传输， 从而传输到光转换器 102。
光转换器 102的内部电路框图如图 3所示， 包括： 第三波分复用 WDM 模块 301、 转换器光模块 302。
其中， 转换器光模块 302 中包括激光接收单元和激光发射单元； 从局域 网的 POF中传输过来的第四波长的光信号经第三 WDM模块 301耦合到转换 器光模块 302中的激光接收单元。 即第三 WDM模块 301将 POF中传输过来 的第四波长的光信号耦合进转换器光模块 302中的激光接收单元。
转换器光模块 302中的激光接收单元用以接收经第三 WDM模块 301耦 合进来的第四波长的光信号， 并将接收的第四波长的光信号转换为电信号后 发送给终端设备。
转换器光模块 302 中的激光发射单元用以接收终端设备发送的电信号， 并将接收的电信号转换为第三波长的光信号后， 经第三 WDM模块 301耦合 到局域网的 POF中发送到光交换机 101。
在光交换机 101中， 从局域网的 POF中传输过来的第三波长的光信号经 第二 WDM模块耦合进局域网侧光模块 204的激光接收单元。
局域网侧光模块 204 的激光接收单元将接收的第三波长的光信号转换为 电信号发送给协议处理模块 203。
协议处理模块 203对局域网侧光模块 204发送的电信号进行上行信号处 理： 若确定局域网侧光模块 204发送的电信号为发往广域网的电信号， 贝 |J : 对局域网侧光模块 204发送的电信号进行上行信号协议处理， 并将经上行信 号协议处理后的电信号发送给广域网侧光模块 202 中的激光发射单元； 若确 定局域网侧光模块 204发送的电信号为转发到局域网中其它终端设备（其它 光转换器） 的电信号， 则： 将从局域网侧光模块 204接收的电信号发送给局 域网侧光模块 204的激光发射单元； 局域网侧光模块 204的激光发射单元接 收到协议处理模块 203发送的电信号后， 将接收的电信号转换为第四波长的 光信号进行发射； 局域网侧光模块 204 中的激光发射单元发射的第四波长的 光信号经第二 WDM模块 205耦合到局域网的 POF中进行传输。
广域网侧光模块 202 中的激光发射单元将接收的电信号转换为第二波长 的光信号经第一 WDM模块耦合到光纤中向广域网传输。
更优地， 为了提高局域网的带宽， 光交换机 101 中还可以包括串并转换 模块 206, 并且光交换机 101中包括多个局域网侧光模块， 内部电路框图如图 2b所示。在图 2b中， 局域网侧光模块 204并不直接与协议处理模块 203直接 相连， 而是通过串并转换模块 206后再连接到协议处理模块 203。
具体地， 串并转换模块 206 的接收信号串行接口和发送信号串行接口都 与协议处理模块 203相连；
串并转换模块 206 的多路接收信号并行接口分别与各局域网侧光模块的 激光发射单元相连， 所述串并转换模块的多路发送信号并行接口分别与各局 域网侧光模块的激光接收单元相连。
协议处理模块 203在接收到广域网侧光模块 202发送的电信号， 并进行 下行信号协议处理后， 将经下行信号协议处理后的电信号通过串并转换模块 206的接收信号串行接口发送给串并转换模块 206。
串并转换模块 206将所述接收信号串行接口接收的电信号转换为并行的 电信号后， 将各路并行的电信号分别通过各接收信号并行接口， 分别发送到 各局域网侧光模块的激光发射单元； 每个局域网侧光模块的激光发射单元在 接收到串并转换模块 206发送的电信号后， 将接收的电信号转换为光信号经 第二 WDM模块耦合到所述局域网的 POF中进行传输。
串并转换模块 206还用于通过各路发送信号并行接口， 接收到的各局域 网侧光模块的激光接收单元发送的并行的电信号； 并将接收的并行的电信号 转换为串行的电信号后通过所述发送信号串行接口发送到协议处理模块 203； 协议处理模块 203对串并转换模块 206发送的电信号进行上行信号协议处理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光模块中的激光发 射单元， 由广域网侧光模块中的激光发射单元转换为光信号后向广域网发送。
局域网侧光模块中的各激光发射单元发射的激光的波长可以不同， 局域 网侧光模块中的各激光接收单元所接收的激光的波长可以不同。 串并转换模块 206具体可以是由 Serdes (并串行与串并行转换） 芯片组 成。
进一步， 光交换机 101中还可以包括控制调试模块（图中未标）。
控制调试模块用以接收控制指令和参数， 根据接收的控制指令对所述光 交换机中的各模块进行控制或参数调整。
上述的第一 WDM模块采用现有无源光网络中的 ONU光模块中的 WDM 模块的常用结构即可， 为本领域技术人员所熟知， 此处不再赘述。
上述各模块中的激光发射单元可以采用现有无源光网络中的光模块中的 激光发射单元的常用结构即可， 如图 4所示， 包括发射光源及其驱动电路， 例如可以是 DFB ( Distribute FeedBack Laser, 分布反馈式激光器）发射光源 及其驱动电路。
上述各模块中的激光接收单元可以采用现有无源光网络中的光模块中的 激光接收单元的常用结构即可， 如图 5 所示， 包括接收探测器和限幅放大电 路， 例如可以是 APD ( Avalanche Photo Diode , 雪崩光电二极管）接收探测 器和限幅放大电路。
上述第一波长可以是 1310nm, 第二波长可以是 1490nm, 第三波长可以 是 850nm, 第四波长可以是 665nm。 显然， 本领域技术人员可以根据实际情 况， 第一、 二、 三、 四波长采用其它值。
此处进一步介绍一下第二 WDM模块和第三 WDM模块的内部结构。 上述的第二 WDM模块的内部结构示意图如图 6所示，包括 2个 TO-CAN ( Transistor Outline CAN, 同轴型镭射二极管模组 )和 2个滤光片， 以及一个 准直镜 F3。
第二 WDM模块的 2个 TO-CAN分别为第一 TO-CAN和第二 TO-CAN; 第二 WDM模块的 2个滤光片分别为滤光片 Fl、 滤光片 F2。
第一 TO-CAN位于第二 WDM模块的最左端， 与第二 WDM模块的光纤 接口相对； 第二 WDM模块的光纤接口接入局域网的 POF。 第一 TO-CAN中 封装了局域网侧光模块 204 的激光发射单元中的发射光源的光源发射芯片与 第一光学透镜； 局域网侧光模块 204 的激光发射单元中的发射光源发出的第 四波长光信号经第一光学透镜后射出， 经过滤光片 Fl、 准直镜 F3的透射，耦 合进 POF, 进行信号的传输。
第二 TO-CAN位于第二 WDM模块的下方， 与第一 TO-CAN和光纤接口 的连线相垂直； 第二 TO-CAN中封装了局域网侧光模块 204的激光接收单元 中的接收探测器的光信号探测芯片与第二光学透镜;从 POF输入到第二 WDM 模块的第三波长的光信号，经滤光片 F1的反射、 F2的透射后经第二光学透镜 进入到局域网侧光模块 204的激光接收单元中的接收探测器中。
其中， 滤光片 F1镀第四波长 （ 665nm ) 的增透膜和第三波长 （ 850nm ) 的增反膜， 其设置在第一 TO-CAN 与光纤接口之间， F1 的中心位于第一 TO-CAN和光纤接口的连线上， 且与第一光学透镜成 45。角；
F2镀第三波长（ 850nm )的增透膜和第四波长（ 665nm )的增反膜， 其设 置在 F1与第二 TO-CAN之间； F2的中心位于 F1的中心与第二光学透镜的中 心的连线上， 且与第二光学透镜平行。
F3设置在 F1与光纤接口之间， F3的中心位于第一 TO-CAN和光纤接口 的连线上， F3的镜面与第一 TO-CAN和光纤接口的连线相垂直； F3用以保证 光信号在内部的准直不发散， 光功率保持稳定。
上述的第三 WDM模块的内部结构示意图如图 7所示，包括 2个 TO-CAN ( Transistor Outline CAN, 同轴型镭射二极管模组）和 2个滤光片， 以及一个 准直镜 F6。
第三 WDM模块的 2个 TO-CAN分别为第三 TO-CAN和第四 TO-CAN; 第三 WDM模块的 2个滤光片分别为滤光片 F4、 滤光片 F5。
第三 TO-CAN位于第三 WDM模块的最左端， 与第三 WDM模块的光纤 接口相对； 第三 WDM模块的光纤接口接入局域网的 POF。 第三 TO-CAN中 封装了转换器光模块 302 的激光发射单元中的发射光源的光源发射芯片与第 三光学透镜； 转换器光模块 302 的激光发射单元中的发射光源发出的第三波 长光信号经第三光学透镜后射出， 经过滤光片 F4、 准直镜 F6的透射，耦合进 POF, 进行信号的传输。
第四 TO-CAN位于第三 WDM模块的下方， 与第三 TO-CAN和光纤接口 的连线相垂直； 第四 TO-CAN中封装了转换器光模块 302的激光接收单元中 的接收探测器的光信号探测芯片与第四光学透镜； 从 POF输入到第三 WDM 模块的第四波长的光信号，经滤光片 F4的反射、 F5的透射后经第四光学透镜 进入到转换器光模块 302的激光接收单元中的接收探测器中。
其中， 滤光片 F4镀第三波长（ 850nm ) 的增透膜和第四波长（ 665nm ) 的增反膜， 其设置在第三 TO-CAN 与光纤接口之间， F4 的中心位于第三 TO-CAN和光纤接口的连线上， 且与第三光学透镜成 45。角；
F5镀第四波长（ 665nm )的增透膜和第三波长（ 850nm )的增反膜， 其设 置在 F4与第四 TO-CAN之间； F5的中心位于 F4的中心与第四光学透镜的中 心的连线上， 且与第四光学透镜平行。
F6设置在 F4与光纤接口之间， F6的中心位于第三 TO-CAN和光纤接口 的连线上， F6的镜面与第三 TO-CAN和光纤接口的连线相垂直； F6用以保证 光信号在内部的准直不发散， 光功率保持稳定。
较佳地， 光转换器 102的下行端口采用 HDMI的电接口方式与终端设备 相连。 HDMI ( High Definition Multimedia Interface, 高清晰度多媒体接口）接 口是一种数字化视频 /音频接口技术， 是适合影像传输的专用型数字化接口， 其可同时传送音频和影音信号， 最高数据传输速度为 5Gbps。 HDMI接口定义 如下表所示：
表 1
Figure imgf000013_0001
上述的光交换机 101 中的局域网侧光模块 204的电路可以是直接布设在 光交换机 101 的主板上， 也可以是单独封装在一个模块中， 以插装的形式插 接到光交换机 101的主板上。
此外， 光转换器 102的转换器光模块 302的电路可以是直接布设在光转 换器 102 的主板上， 也可以是单独封装在一个模块中， 以插装的形式插接到 光转换器 102的主板上。
单独封装的转换器光模块 302或者局域网侧光模块 204的封装尺寸符合 SFF MSA (小型化模块多源协议）规范对光模块尺寸的约束； 封装后的模块 的外接管脚（插针脚） 定义如图 8所示， 具体定义如下： 第 1插针脚定义为 模块的 GND; 第 2插针脚定义为模块的发射端的高速信号正端即 TX+; 第 3 插针脚定义为模块的发射端的高速信号负端即 TX-; 第 4插针脚定义为模块 的发射端电源 VCCT; 第 5插针脚定义为模块的 GND; 第 6插针脚定义为模 块的接收端的高速信号正端即 RX+; 第 7插针脚定义为模块的接收端的高速 信号负端即 RX-; 第 8插针脚定义为模块的接收端电源 VCCT。
本发明实施例由于在局域网中应用 POF联网， 并提供了支持光信号传输 的光交换机和光转换器， 从而可以在局域网中以光的形式进行信号的传输， 从而提高局域网的带宽， 提供了具有更高带宽、 传输速率更快的局域网。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润 饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种应用塑料光纤 POF联网的局域网， 包括： 光交换机和多个光转换 器；
所述光交换机具有多个下行端口， 各光转换器分别通过所述局域网中的 POF连接到所述光交换机的下行端口之一；
所述光转换器与局域网中的终端设备相连， 用以接收所述终端设备发送 的电信号， 并将接收的电信号转换为光信号后通过所述局域网中的 POF传输 到所述光交换机；
所述光交换机对从光转换器接收到的光信号转换为电信号后进行上行信 号处理： 若确定转换的电信号为转发到局域网中其它光转换器的信号， 则将 其转换为光信号后通过所述局域网中的 POF向光转换器发送；
所述光转换器将接收到的所述光交换机发送的光信号， 转换为电信号发 送给所述终端设备。
2. 如权利要求 1所述的局域网， 其特征在于， 所述光交换机还通过光纤 与广域网相连；
所述光交换机对从光转换器接收到的光信号转换为电信号后进行上行信 号处理还包括： 所述光交换机若确定转换的电信号为发往广域网的信号， 则 将其进行上行信号协议处理后转换为光信号向广域网发送。
3. 如权利要求 2所述的局域网， 其特征在于，
所述光交换机还用于接收光纤中从广域网发来的光信号， 将从所述广域 网接收的光信号转换为电信号后进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议 处理后的电信号转换为光信号后通过所述局域网中的 POF向光转换器发送。
4. 如权利要求 3所述的局域网， 其特征在于， 所述光交换机包括： 第一 波分复用 WDM模块、 广域网侧光模块、 协议处理模块、 局域网侧光模块、 第二波分复用 WDM模块；
所述光转换器包括： 第三波分复用 WDM模块、 转换器光模块； 第一 WDM模块用以将通过光纤从广域网传输过来的第一波长的光信号 耦合进所述广域网侧光模块中的激光接收单元；
所述广域网侧光模块中的激光接收单元将接收的第一波长的光信号转换 为电信号后发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块对所述广域网侧光模块中的激光接收单元发送的电信 号进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议处理后的电信号进行发送； 所述局域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第四波长 的光信号经第二 WDM模块耦合到所述局域网的 POF中进行传输；
第三波分复用 WDM模块将所述局域网的 POF中传输的第四波长的光信 号耦合进所述转换器光模块中的激光接收单元；
所述转换器光模块中的激光接收单元将接收的第四波长的光信号转换为 电信号后发送给终端设备。
5. 如权利要求 4所述的局域网， 其特征在于， 所述转换器光模块还包括 激光发射单元；
所述转换器光模块中的激光发射单元用以接收终端设备发送的电信号， 并将接收的电信号转换为第三波长的光信号后， 经第三 WDM模块耦合到所 述局域网的 POF中发送；
所述局域网的 POF中传输的第三波长的光信号经第二 WDM模块耦合进 所述局域网侧光模块的激光接收单元；
所述局域网侧光模块的激光接收单元将接收的第三波长的光信号转换为 电信号发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块还用于对所述局域网侧光模块发送的电信号进行上行 信号协议处理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光 模块中的激光发射单元；
所述广域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第二波长 的光信号经第一 WDM模块耦合到光纤中向广域网传输。
6. 如权利要求 5所述的局域网， 其特征在于，
所述协议处理模块还用于若确定所述局域网侧光模块发送的电信号为转 发到所述局域网中其它终端设备， 则所述协议处理模块将从所述局域网侧光 模块接收的电信号发送给局域网侧光模块的激光发射单元。
7. 如权利要求 6所述的局域网， 其特征在于， 所述光交换机还包括： 串 并转换模块； 以及所述光交换机中的局域网侧光模块为多个； 所述串并转换模块的接收信号串行接口和发送信号串行接口都与所述协 议处理模块相连；
所述串并转换模块的多路接收信号并行接口分别与各局域网侧光模块的 激光发射单元相连， 所述串并转换模块的多路发送信号并行接口分别与各局 域网侧光模块的激光接收单元相连；
所述串并转换模块用于通过各路发送信号并行接口， 接收到的各局域网 侧光模块的激光接收单元发送的并行的电信号； 并将接收的并行的电信号转 换为串行的电信号后通过所述发送信号串行接口发送到所述协议处理模块； 所述协议处理模块对所述串并转换模块发送的电信号进行上行信号协议处 理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光模块中的激 光发射单元；
所述串并转换模块还用于通过所述接收信号串行接口接收所述协议处理 模块发送的电信号， 将所述接收信号串行接口接收的电信号转换为并行的电 信号后， 将各路并行的电信号分别通过各接收信号并行接口发送到各局域网 侧光模块的激光发射单元， 每个局域网侧光模块的激光发射单元在接收到电 信号后， 将接收的电信号转换为第四波长的光信号经第二 WDM模块耦合到 所述局域网的 POF中进行传输。
8. 如权利要求 7所述的局域网， 其特征在于， 所述光交换机还包括： 控制调试模块， 用以接收控制指令和参数， 根据接收的控制指令对所述 光交换机中的各模块进行控制或参数调整。
9.如权利要求 5-8任一所述的局域网，其特征在于，第一波长为 1310nm, 第二波长为 1490nm, 第三波长为 850nm, 第四波长为 665nm。
10. 一种光交换机， 包括： 第一波分复用 WDM模块、 广域网侧光模块、 协议处理模块、 局域网侧光模块、 第二波分复用 WDM模块；
第一 WDM模块用以将通过光纤从广域网传输过来的第一波长的光信号 耦合进所述广域网侧光模块中的激光接收单元；
所述广域网侧光模块中的激光接收单元将接收的第一波长的光信号转换 为电信号后发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块对所述广域网侧光模块中的激光接收单元发送的电信 号进行下行信号协议处理， 将经下行信号协议处理后的电信号进行发送； 所述局域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第四波长 的光信号经第二 WDM模块耦合到所述局域网的 POF中进行传输。
11. 如权利要求 10所述的光交换机， 其特征在于， 所述局域网侧光模块 还包括激光接收单元； 所述广域网侧光模块还包括激光发射单元； 以及
所述局域网侧光模块的激光接收单元用以接收经第二 WDM模块耦合进 入的、 从所述局域网的 POF中传输过来的第三波长的光信号， 并将接收的第 三波长的光信号转换为电信号发送给所述协议处理模块；
所述协议处理模块还用于对所述局域网侧光模块发送的电信号进行上行 信号协议处理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光 模块中的激光发射单元；
所述广域网侧光模块中的激光发射单元将接收的电信号转换为第二波长 的光信号经第一 WDM模块耦合到光纤中向广域网传输。
12. 如权利要求 11所述的光交换机， 其特征在于，
所述协议处理模块还用于若确定所述局域网侧光模块发送的电信号为转 发到所述局域网中其它终端设备， 则所述协议处理模块将从所述局域网侧光 模块接收的电信号发送给局域网侧光模块的激光发射单元。
13. 如权利要求 12所述的光交换机， 其特征在于， 还包括： 串并转换模 块； 以及所述光交换机中的局域网侧光模块为多个；
所述串并转换模块的接收信号串行接口和发送信号串行接口都与所述协 议处理模块相连；
所述串并转换模块的多路接收信号并行接口分别与各局域网侧光模块的 激光发射单元相连， 所述串并转换模块的多路发送信号并行接口分别与各局 域网侧光模块的激光接收单元相连；
所述串并转换模块用于通过各路发送信号并行接口， 接收到的各局域网 侧光模块的激光接收单元发送的并行的电信号； 并将接收的并行的电信号转 换为串行的电信号后通过所述发送信号串行接口发送到所述协议处理模块； 所述协议处理模块对所述串并转换模块发送的电信号进行上行信号协议处 理， 并将经上行信号协议处理后的电信号发送给所述广域网侧光模块中的激 光发射单元；
所述串并转换模块还用于通过所述接收信号串行接口接收所述协议处理 模块发送的电信号， 将所述接收信号串行接口接收的电信号转换为并行的电 信号后， 将各路并行的电信号分别通过各接收信号并行接口发送到各局域网 侧光模块的激光发射单元， 每个局域网侧光模块的激光发射单元在接收到电 信号后， 将接收的电信号转换为第四波长的光信号经第二 WDM模块耦合到 所述局域网的 POF中进行传输。
14. 如权利要求 13所述的光交换机， 其特征在于， 还包括：
控制调试模块， 用以接收控制指令和参数， 根据接收的控制指令对所述 光交换机中的各模块进行控制或参数调整。
15. 如权利要求 10-14任一所述的光交换机， 其特征在于， 第二 WDM模 块具体包括： 第一同轴型镭射二极管模组 TO-CAN、 第二 TO-CAN、 滤光片 Fl、 滤光片 F2;
第一 TO-CAN与第二 WDM模块的光纤接口相对， 其中封装了所述局域 网侧光模块的激光发射单元中的发射光源的光源发射芯片与第一光学透镜； 所述局域网侧光模块的激光发射单元中的发射光源发出的第四波长光信号经 第一光学透镜后射出， 经过滤光片 F1的透射， 耦合进所述局域网的 POF中； 第二 TO-CAN与第一 TO-CAN和光纤接口的连线相垂直， 其中封装了所 述局域网侧光模块的激光接收单元中的接收探测器的光信号探测芯片与第二 光学透镜;从所述局域网的 POF输入到第二 WDM模块的第三波长的光信号， 经 F1的反射、 F2的透射后经第二光学透镜进入到所述局域网侧光模块的激光 接收单元中的接收探测器中。
16. 如权利要求 15所述的光交换机， 其特征在于，
所述滤光片 F1镀第四波长的增透膜和第三波长的增反膜， 其设置在第一 TO-CAN与所述光纤接口之间， F1的中心位于第一 TO-CAN和所述光纤接口 的连线上， 且与第一光学透镜成 45。角；
所述 F2镀第三波长的增透膜和第四波长的增反膜， 其设置在 F1与第二 TO-CAN之间； F2的中心位于 F1的中心与第二光学透镜的中心的连线上，且 与第二光学透镜平行。
17. 如权利要求 16所述的光交换机， 其特征在于， 第二 WDM模块还包 括： 准直镜 F3;
所述 F3设置在 F1与光纤接口之间， F3的中心位于第一 TO-CAN和所述 光纤接口的连线上， F3的镜面与第一 TO-CAN和所述光纤接口的连线相垂直。
18. 如权利要求 17所述的光交换机， 其特征在于， 所述局域网侧光模块 独立封装， 其封装尺寸符合 SFF规范对光模块尺寸的约束。
19. 如权利要求 15所述的光交换机， 其特征在于， 所述局域网侧光模块 的封装的外接管脚为 8 个， 包括： 定义为发射端的高速信号正端的管脚、 定 义为发射端的高速信号负端的管脚； 定义为接收端的高速信号负端的管脚、 定义为接收端的高速信号正端的管脚。
20. 一种光转换器， 包括： 第三波分复用 WDM模块、 转换器光模块； 第三波分复用 WDM模块用以将所述局域网的 POF中传输的第四波长的 光信号耦合进所述转换器光模块中的激光接收单元；
所述转换器光模块中的激光接收单元将接收的第四波长的光信号转换为 电信号后发送给终端设备。
21. 如权利要求 20所述的光转换器，其特征在于，还包括激光发射单元； 所述转换器光模块中的激光发射单元用以接收终端设备发送的电信号， 并将接收的电信号转换为第三波长的光信号后， 经第三 WDM模块耦合到所 述局域网的 POF中发送。
22. 如权利要求 21所述的光转换器， 其特征在于， 第三 WDM模块具体 包括： 第三 TO-CAN、 第四 TO-CAN、 滤光片 F4、 滤光片 F5;
第三 TO-CAN与第三 WDM模块的光纤接口相对， 其中封装了所述转换 器光模块的激光发射单元中的发射光源的光源发射芯片与第三光学透镜； 所 述转换器光模块的激光发射单元中的发射光源发出的第三波长光信号经第三 光学透镜后射出， 经过滤光片 F4的透射， 耦合进所述局域网的 POF;
第四 TO-CAN与第三 TO-CAN和所述光纤接口的连线相垂直， 其中封装 了所述转换器光模块的激光接收单元中的接收探测器的光信号探测芯片与第 四光学透镜； 从所述局域网的 POF输入到第三 WDM模块的第四波长的光信 号， 经滤光片 F4 的反射、 F5 的透射后经第四光学透镜进入到转换器光模块 302的激光接收单元中的接收探测器中。
23. 如权利要求 22所述的光转换器， 其特征在于，
所述滤光片 F4镀第三波长的增透膜和第四波长的增反膜， 其设置在第三 TO-CAN与所述光纤接口之间， F4的中心位于第三 TO-CAN和所述光纤接口 的连线上， 且与第三光学透镜成 45。角；
所述 F5镀第四波长的增透膜和第三波长的增反膜， 其设置在 F4与第四 TO-CAN之间； F5的中心位于 F4的中心与第四光学透镜的中心的连线上，且 与第四光学透镜平行。
24. 如权利要求 23所述的光转换器， 其特征在于， 第三 WDM模块还包 括： 准直镜 F6;
所述 F6设置在 F4与光纤接口之间， F6的中心位于第三 TO-CAN和所述 光纤接口的连线上， F6的镜面与第三 TO-CAN和所述光纤接口的连线相垂直。
25. 如权利要求 20-24任一所述的光转换器， 其特征在于， 所述转换器光 模块独立封装， 其封装尺寸符合 SFF规范对光模块尺寸的约束。
26. 如权利要求 25所述的光转换器， 其特征在于， 所述转换器光模块的 封装的外接管脚为 8个， 包括： 定义为发射端的高速信号正端的管脚、 定义 为发射端的高速信号负端的管脚； 定义为接收端的高速信号负端的管脚、 定 义为接收端的高速信号正端的管脚。
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