CN102098106A - 波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，包括光组件、连续模式发射机控制电路、突发模式接收机控制电路以及微控制单元，所述连续模式发射机控制电路与光组件连接并控制光组件的发光状态；所述突发模式接收机控制电路与光组件连接为光组件提供工作电压，并接收光组件的电信号；所述连续模式发射机控制电路与突发模式接收机控制电路均与所述微控制单元连接，受微控制单元的控制与监测。上述光线路终端具有发射光信号的连续模式发射机控制电路和具有处理突发上行光信号的突发模式接收机控制电路，其应用于WDM承载TDM的无源光网络系统，相对于单纯利用WDM改善带宽瓶颈的方式，具有更低的成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及无源光纤网络，尤其是涉及一种波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端。
【背景技术】
无源光网络技术作为光纤接入网的首选技术这一事实被广泛接受。目前，无源光网络技术主要实现形式是时分复用方式，即时分复用无源光网络(TDM PON)。
TDM PON上行采用时分复用，用户端的每个光网络单元(ONU)在指定时隙上传光信号，彼此之间互不干扰。TDM-PON下行采用广播式，每个ONU只能识别光线路终端(OLT)下传的连续光信号中相应标识符的信息段。
在TDM-PON中，最为广泛使用的是EPON与GPON两种技术。EPON采用上下行对称1.25G/s的速率进行传输，GPON采用上行1.25G/s，下行2.5G/s速率进行传输，对于两种技术手段，终端用户的带宽都是共享的。随着日渐数据需求量及家庭用高清电视的数量增长等原因，共享下行2.5G/s的带宽已经难以满足现在要求。为满足这种大数据量的需求，在无源光网络技术领域逐渐提出了两种技术方案：10G无源光网络与波分复用无源光网络(WDM PON)。
WDM PON采用波分复用技术，每个终端均可以享受独立带宽，不再是共享。由于WDM PON技术与TDM PON技术可以实现光纤网络共享，而只需要局端与终端节点处使用阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)等光复用/解复用无源光器件，因此在技术升级方面基本可实现平滑升级，无需基建工程的实施。但是，WDM PON技术却存在着一定的成本压力，主要来源于光组件。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种低成本的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端。
一种波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，包括光组件、连续模式发射机控制电路、突发模式接收机控制电路以及微控制单元，所述连续模式发射机控制电路与光组件连接并控制光组件的发光状态；所述突发模式接收机控制电路与光组件连接为光组件提供工作电压，并接收光组件的电信号；所述连续模式发射机控制电路与突发模式接收机控制电路均与所述微控制单元连接，受微控制单元的控制与监测。
优选地，所述光组件采用双纤收发结构，包括制冷型分布反馈式发射光组件和突发模式接收光组件，所述制冷型分布反馈式发射光组件包括分布反馈式激光器和制冷模块，所述突发模式接收光组件包括雪崩二极管和跨阻放大器；所述分布反馈式激光器与连续模式发射机控制电路连接，受连续模式发射机控制电路控制发射光信号，所述制冷模块与连续模式发射机控制电路连接，由连续模式发射机控制电路根据设定的工作温度控制制冷模块工作；所述突发模式接收光组件与突发模式接收机控制电路连接，由突发模式接收机控制电路对突发模式接收光组件接收的光信号进行处理。
优选地，所述连续模式发射机控制电路包括激光器驱动器和温度控制电路：所述激光器驱动器与分布反馈式激光器和微控制单元连接，为分布反馈式激光器提供驱动电流以及由微控制单元监测并控制驱动电流的大小；所述温度控制电路与制冷模块和微控制单元连接，控制制冷模块的工作状态以及由微控制单元设置制冷模块的工作点。
优选地，所述突发模式接收机控制电路包括突发接收电路、限幅放大器、信号检测电路、突发接收光功率监测电路以及雪崩二极管升压电路：所述突发接收电路与突发模式接收光组件连接，用于恢复所述突发模式接收光组件输出的电信号；所述限幅放大器与突发接收电路连接，对所述电信号进行放大并输出；所述信号检测电路与限幅放大器连接，用于检测及输出突发光信号的状态；所述雪崩二极管升压电路与雪崩二极管和微控制单元连接，为雪崩二极管提供正常工作电压，并由微控制单元控制雪崩二极管升压电路的输出电压水平；所述突发接收光功率监测电路与雪崩二极管升压电路和微控制单元连接，采样保持雪崩二极管光电流，并向微控制单元发送突发接收的光功率的大小。
优选地，所述光组件采用单纤收发结构，包括制冷型分布反馈式发射管芯、突发模式接收管芯以及波分复用器，所述制冷型分布反馈式发射光组件包括分布反馈式激光器和制冷模块，所述突发模式接收光组件包括雪崩二极管和跨阻放大器：所述分布反馈式激光器与连续模式发射机控制电路连接，受连续模式发射机控制电路控制发射光信号，所述制冷模块与连续模式发射机控制电路连接，由连续模式发射机控制电路根据设定的工作温度控制制冷模块工作；所述跨阻放大器与突发模式接收机控制电路连接，由突发模式接收机控制电路对跨阻放大器输出的电信号进行处理；所述波分复用器将分布反馈式激光器发出的光信号完全透射输出，将接收到的光信号反射到雪崩二极管的光敏面。
优选地，所述连续模式发射机控制电路包括激光器驱动器和温度控制电路：所述激光器驱动器与分布反馈式激光器和微控制单元连接，为分布反馈式激光器提供驱动电流以及由微控制单元监测并控制驱动电流的大小；所述温度控制电路与制冷模块和微控制单元连接，控制制冷模块的工作状态以及由微控制单元设置制冷模块的工作点。
优选地，所述突发模式接收机控制电路包括突发接收电路、限幅放大器、信号检测电路、突发接收光功率监测电路以及雪崩二极管升压电路：所述突发接收电路与突发模式接收管芯连接，用于恢复所述光组件的跨阻放大器输出的电信号；所述限幅放大器与突发接收电路连接，对所述电信号进行放大并输出；所述信号检测电路与限幅放大器连接，用于检测及输出突发光信号的状态；所述雪崩二极管升压电路与所述雪崩二极管和微控制单元连接，为雪崩二极管提供正常工作电压，并由微控制单元控制雪崩二极管升压电路的输出电压水平；所述突发接收光功率监测电路与雪崩二极管升压电路和微控制单元连接，采样保持雪崩二极管光电流，并向微控制单元发送突发接收的光功率的大小。
上述光线路终端具有发射光信号的连续模式发射机控制电路和具有处理突发上行光信号的突发模式接收机控制电路，其应用于WDM承载TDM的无源光网络系统，相对于单纯利用WDM改善带宽瓶颈的方式，具有更低的成本。
【附图说明】
图1为WDM-TDM无源光网络的系统原理图；
图2为一实施例的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端的模块图；
图3为一优选实施例的光线路终端结构图；
图4为一替代实施例的光线路终端结构图。
【具体实施方式】
如图1所示，为WDM-TDM无源光网络的系统原理图。WDM-TDM无源光网络系统包括系统中局端的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和用户端的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)，OLT与ONU之间通过复用&解复用器件通信连接。该系统是一种WDM承载TDM的实现方案，也是本实施例的OLT所应用的系统。系统中每个WDM-TDM PON OLT光模块下行占用一个波长通道，进行广播式传输；多路WDM-TDM PON ONU光模块经过时分复用后占据一个波长通道进行突发上行。在光复用与解复用节点处均使用密波分光无源器件，如阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)、高密度波分多路复用技术(Dense Wave Length Division Multiplexing，DWDM)无源光模块等。
如图2所示，为一实施例的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端的模块图。该光线路终端包括光组件(OSA)100、连续模式发射机控制电路(Continuous Mode Transmitter Control Circuit)200、突发模式接收机控制电路(Burst Mode Receiver Control Circuit)300以及微控制单元(Micro Control Unit，MCU)400。
连续模式发射机控制电路200与光组件100连接并控制光组件100的发光状态。连续模式发射机控制电路200以连续方式不断产生光信号，发送到复用&解复用器件。光组件100的发光状态包括发光功率、消光比以及光波的中心波长等。
突发模式接收机控制电路300与光组件100连接，为光组件100提供工作电压，并接收光组件100的电信号。突发模式接收机控制电路300用于接收并处理光组件100突发传输的光信号。
连续模式发射机控制电路200与突发模式接收机控制电路300均与微控制单元400连接，受微控制单元400的控制与监测。
基于WDM承载TDM波分复用下行广播、时分复用突发上行的工作模式，本实施例的光线路终端具有发射光信号的连续模式发射机控制电路200和具有处理突发上行光信号的突发模式接收机控制电路300，因此可以用于这种WDM-TDM PON。
如图3所示，在一优选实施例中，光组件100采用双纤收发结构。光组件100包括制冷型分布反馈式(Cooled Distribute Feedback，DFB)发射光组件110和突发模式接收光组件120。制冷型分布反馈式发射光组件110包括分布反馈式激光器和制冷模块，突发模式接收光组件120包括雪崩二极管和跨阻放大器。
制冷型分布反馈式发射光组件110的分布反馈式激光器与连续模式发射机控制电路200连接，受连续模式发射机控制电路控制200发射光信号，制冷模块与连续模式发射机控制电路200连接，由连续模式发射机控制电路200根据设定的工作温度控制制冷模块制冷。
具体地，连续模式发射机控制电路200包括激光器驱动器210和温度控制电路220。其中激光器驱动器210与制冷型分布反馈式发射光组件110和微控制单元400连接，为分布反馈式发射光组件110的分布反馈式激光器提供驱动电流以及由微控制单元400监测并控制驱动电流的大小。温度控制电路220与制冷模块和微控制单元连接，控制制冷模块的工作状态以及由微控制单元400设置制冷模块的工作点。
突发模式接收光组件120与突发模式接收机控制电路300连接，由突发模式接收机控制电路300对突发模式接收光组件120接收的光信号进行处理。
具体地，突发模式接收机控制电路300包括突发接收电路310、限幅放大器320、信号检测电路330、突发接收光功率监测电路340以及雪崩二极管升压电路350。其中突发接收电路310与光组件100的突发模式光接收组件120连接，用于恢复光组件100的跨阻放大器输出的电信号。限幅放大器320与突发接收电路310连接，对所述电信号进行放大并输出。信号检测电路330与限幅放大器320连接，用于检测及输出突发光信号的状态。雪崩二极管升压电路350与所述雪崩二极管和微控制单元连接，为雪崩二极管提供正常工作电压，并由微控制单元控制雪崩二极管升压电路的输出电压水平。突发接收光功率监测电路340与雪崩二极管升压电路350和微控制单元400连接，采样保持雪崩二极管光电流，并向微控制单元400发送突发接收的光功率的大小。
以下说明该光线路终端的工作原理：
激光器驱动器210为分布反馈式激光器提供驱动电流(调制电流与偏置电流)，电流的大小受到微控制单元400的控制，同时微控制单元400能监测驱动电流的大小。温度控制电路220为制冷模块提供控制电流，稳定工作温度，确保发射光信号的波长的稳定性。通过微控制单元400设置温度控制电路220的目标温度工作点，同时可以监测到温度控制电流与分布反馈式激光器的温度。雪崩二极管升压电路为雪崩二极管提供反向工作偏压，雪崩二极管输出光电流到突发跨阻放大器，由跨阻放大器输出的电信号输入到突发接收电路，突发接收电路在复位信号控制下完成跨阻放大器输出电信号的恢复，再输出到限幅放大器进行限幅放大输出，信号检测电路可以快速检测突发接收电路恢复的电信号，并完成硬件上报。突发接收光功率监测电路在信号强度指示触发(RSSI_TRI)信号控制下完成对雪崩二极管光电流的采样保持，同时微控制单元在RSSI_TRI的触发下实现对雪崩二极管光电流的采样保持结果的A/D采样上报。
如图4所示，为另一替代实施例的光线路终端。本实施例中，光组件100采用单纤收发结构，其与上述实施例不同之处在于：采用制冷型分布反馈式发射管芯(TO-CAN)发射光信号，采用突发模式接收管芯接收光信号，制冷型分布反馈式发射管芯和突发模式接收管芯均与WDM连接，上下行的光信号均通过WDM进行复用和解复用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，包括光组件、连续模式发射机控制电路、突发模式接收机控制电路以及微控制单元，
所述连续模式发射机控制电路与光组件连接并控制光组件的发光状态；
所述突发模式接收机控制电路与光组件连接为光组件提供工作电压，并接收光组件的电信号；
所述连续模式发射机控制电路与突发模式接收机控制电路均与所述微控制单元连接，受微控制单元的控制与监测。
2.如权利要求1所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述光组件采用双纤收发结构，包括制冷型分布反馈式发射光组件和突发模式接收光组件，所述制冷型分布反馈式发射光组件包括分布反馈式激光器和制冷模块，所述突发模式接收光组件包括雪崩二极管和跨阻放大器；
所述分布反馈式激光器与连续模式发射机控制电路连接，受连续模式发射机控制电路控制发射光信号，所述制冷模块与连续模式发射机控制电路连接，由连续模式发射机控制电路根据设定的工作温度控制制冷模块工作；
所述突发模式接收光组件与突发模式接收机控制电路连接，由突发模式接收机控制电路对突发模式接收光组件接收的光信号进行处理。
3.如权利要求2所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述连续模式发射机控制电路包括激光器驱动器和温度控制电路：
所述激光器驱动器与分布反馈式激光器和微控制单元连接，为分布反馈式激光器提供驱动电流以及由微控制单元监测并控制驱动电流的大小；
所述温度控制电路与制冷模块和微控制单元连接，控制制冷模块的工作状态以及由微控制单元设置制冷模块的工作点。
4.如权利要求2所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述突发模式接收机控制电路包括突发接收电路、限幅放大器、信号检测电路、突发接收光功率监测电路以及雪崩二极管升压电路：
所述突发接收电路与突发模式接收光组件连接，用于恢复所述突发模式接收光组件输出的电信号；
所述限幅放大器与突发接收电路连接，对所述电信号进行放大并输出；
所述信号检测电路与限幅放大器连接，用于检测及输出突发光信号的状态；
所述雪崩二极管升压电路与雪崩二极管和微控制单元连接，为雪崩二极管提供正常工作电压，并由微控制单元控制雪崩二极管升压电路的输出电压水平；
所述突发接收光功率监测电路与雪崩二极管升压电路和微控制单元连接，采样保持雪崩二极管光电流，并向微控制单元发送突发接收的光功率的大小。
5.如权利要求1所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述光组件采用单纤收发结构，包括制冷型分布反馈式发射管芯、突发模式接收管芯以及波分复用器，所述制冷型分布反馈式发射光组件包括分布反馈式激光器和制冷模块，所述突发模式接收光组件包括雪崩二极管和跨阻放大器：
所述分布反馈式激光器与连续模式发射机控制电路连接，受连续模式发射机控制电路控制发射光信号，所述制冷模块与连续模式发射机控制电路连接，由连续模式发射机控制电路根据设定的工作温度控制制冷模块工作；
所述跨阻放大器与突发模式接收机控制电路连接，由突发模式接收机控制电路对跨阻放大器输出的电信号进行处理；
所述波分复用器将分布反馈式激光器发出的光信号完全透射输出，将接收到的光信号反射到雪崩二极管的光敏面。
6.如权利要求5所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述连续模式发射机控制电路包括激光器驱动器和温度控制电路：
所述激光器驱动器与分布反馈式激光器和微控制单元连接，为分布反馈式激光器提供驱动电流以及由微控制单元监测并控制驱动电流的大小；
所述温度控制电路与制冷模块和微控制单元连接，控制制冷模块的工作状态以及由微控制单元设置制冷模块的工作点。
7.如权利要求5所述的波分复用-时分复用无源光纤网络的光线路终端，其特征在于，所述突发模式接收机控制电路包括突发接收电路、限幅放大器、信号检测电路、突发接收光功率监测电路以及雪崩二极管升压电路：
所述突发接收电路与突发模式接收管芯连接，用于恢复所述光组件的跨阻放大器输出的电信号；
所述限幅放大器与突发接收电路连接，对所述电信号进行放大并输出；
所述信号检测电路与限幅放大器连接，用于检测及输出突发光信号的状态；
所述雪崩二极管升压电路与所述雪崩二极管和微控制单元连接，为雪崩二极管提供正常工作电压，并由微控制单元控制雪崩二极管升压电路的输出电压水平；
所述突发接收光功率监测电路与雪崩二极管升压电路和微控制单元连接，采样保持雪崩二极管光电流，并向微控制单元发送突发接收的光功率的大小。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20140521 Termination date: 20150222 |
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