千兆光纖中繼器的製作方法
2023-06-16 01:14:01
專利名稱：千兆光纖中繼器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於通信領域，特別涉及一種用於信號傳輸的中繼器結構。
背景技術：
中繼器(RP repeater)是連接網絡線路的一種裝置，常用於兩個網絡節點之間物 理信號的雙向轉發工作。中繼器是最簡單的網絡互聯設備，主要完成物理層的功能，負責 在兩個節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的複製、調整和放大功能，以此來延長網絡 的長度。由於存在損耗，在線路上傳輸的信號功率會逐漸衰減，衰減到一定程度時將造成信 號失真，因此會導致接收錯誤，中繼器就是為解決這一問題而設計的，它完成物理線路的連 接，對衰減的信號進行放大，保持與原數據相同。中繼器就是把光信號轉換成電信號，進行 再生，還原，放大等一系列處理後再轉換成光信號輸出，其整體架構圖如圖1所示。在長距離光傳輸系統中，影響信號傳輸的因素大體可分為三類第一，光放大器的 自發輻射噪聲(ASE)會造成光信號的信噪比下降，主要原因在於光放大器在放大信號、噪 聲的同時，還引入了新的ASE噪聲，也就是本放大器的噪聲，使總噪聲水平提高，光信噪比 下降；第二，通信線路中各種器件的插入以及外部環境的影響會造成光脈衝的抖動；第三， 光纖中許多不利因素包括光纖衰減、色散和非線性效應等會造成光信號功率下降、波形畸 變。所以在長距離傳輸系統中，需要接入光纖中繼器，以實現更好的通信。目前常用的光纖中繼器，均是獨立工作，因此當需要進行系統升級或檢測維護時， 必須到達現場對每臺中繼器進行單獨操作，從而大大增加了日常維護工作量和費用開銷， 且無法及時了解中繼器的工作狀態，無法確保網絡信號傳輸的穩定性和可靠性。另外，光纖中繼器一般可分為1R，2R，3R三種類型，其可實現的功能分布如下所 述IR均衡放大將輸入的已失真的小信號架以均衡放大；2R均衡放大將輸入的已失真的小信號架以均衡放大，識別再生將波形重新再生，得到與發送端一樣脈衝形狀；3R均衡放大將輸入的已失真的小信號架以均衡放大，定時提取從輸入信號中提取時鐘頻率，並得到定時脈衝，識別再生將波形重新再生，得到與發送端一樣脈衝形狀。IR再生中繼器實現了重放大功能，IR是基於模擬技術的，2R中繼器實現了重放大 和重整型功能，是在IR的基礎上加上信號級的數字處理技術的，IR和2R都只實現了 3R再 生中的部分功能。3R中繼器不僅可以消除級聯的累積噪聲，而且比2R中繼器多了重新定時 功能，可以解決光纖通信線路中器件造成的信號脈衝時間抖動問題，可知3R中繼器的功能 更完備，然而，目前常見的光纖中繼器，大都為IR或2R，無法滿足實際需要。另外，在網絡流量不斷攀升的今天，用戶端處理能力不斷提高，對網絡帶寬的不 斷 追求，最終用戶需要網絡具有更高的性能和穩定性，特別是多媒體信息在網絡中的傳輸，更 需要網絡能夠低時延、高品質地傳輸信息。十百兆網絡漸漸退出，同時為lO/lOO/lOOOMbps開發的虛擬網標準802. IQ以及優先級標準802. Ip都已推廣，千兆網已成為構成網絡主幹 的主流技術。千兆位乙太網將提供10倍於快速乙太網的性能並與現有的10/100乙太網標 準兼容。千兆位乙太網為區域網和城域網提供了高性價比的寬帶傳輸交換，所以千兆中繼 器的需求前景非常廣闊，圖2所示為千兆中繼器40在網絡傳輸中的應用示意圖，其連接在 二光纖收發器50之間，實現信號的轉接
實用新型內容
本實用新型的主要目的，在於提供一種千兆光纖中繼器，其具有可網管功能，降低 維護費用，提高網絡信號傳輸的穩定性。本實用新型的次要目的，在於提供一種千兆光纖中繼器，其具有3R功能，可實現 多業務的透明傳輸。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是一種千兆光纖中繼器，包括光電轉換控制電路、接口電路及分別與二者連接的電 源電路，光電轉換控制電路包括二光電轉換單元、一網絡管理單元及分別與二者連接的信 號處理單元，接口電路包括二光口單元，分別與前述光電轉換單元連接。上述信號處理單元還連接一控制器單元。上述光口單元包含光纖通信網連接的光纖模塊，該光纖模塊為單模或多模光纖模 塊。採用上述方案後，本實用新型通過增加一網絡管理單元，實現組網的功能，管理人 員可通過網管平臺實現對網絡設備的管理，隨時了解各中繼器的工作狀態，並可在線進行 日常維護，從而降低維護成本，提高工作效率。另外，本實用新型還可增加控制器單元，從而實現自適應的多業務傳輸，從而降低 用戶的使用成本。
圖1是現有中繼器的功能原理示意圖；圖2是現有千兆光纖中繼器在網絡傳輸中的連接示意圖；圖3是本實用新型的結構示意圖；圖4是本實用新型中信號處理單元的結構示意圖；圖5是本實用新型中網絡管理單元的整體架構圖；圖6是本實用新型一種應用功能的示意圖；圖7是本實用新型另一種應用功能的示意圖。
具體實施方式
參考圖3所示，本實用新型提供一種千兆光纖中繼器10，其包含電源電路1、光電 轉換控制電路2和接口電路3，以下分別進行介紹。電源電路1分別與光電轉換控制電路2、接口電路3連接，為二者提供工作電源。 接口電路3包含二光口單元31，所述光口單元31通過光纖模塊32連接至光纖通 信網，此處光纖模塊32可以是單模或多模光纖模塊，光口單元31還分別連接至光電轉換控制電路2。光電轉換控制電路2包括一信號處理單元21、二光電轉換單元22和一網絡管理單 元23，二光電轉換單元22分別連接前述接口電路3中的光口單元31，將接收的光信號轉換 成電信號，送入信號處理單元21進行處理，並將信號處理單元21處理完成的電信號轉換成 光/信號，再重新傳送給光口單元31。首先參考圖4所示，是信號處理單元21的工作原理示意圖，由二光口單元31輸入 的差分信號分別進入各自的自適應均衡器，並由通用輸入緩衝器緩衝管理，核心為時鐘數 據恢復陣列，時鐘和數據恢復電路(CDR)分析數據並分解出串行速率時鐘，根據由電壓控 制振蕩器生成的時鐘，識別輸入數據的數據識別器；對輸入數據進行分頻的分頻器；檢測 由電壓控制振蕩器生成的時鐘和在分頻器中分頻了的輸入數據之間的相位差，生成用來消 除該檢測出的相位差的相位差信號的相位比較器；根據相位差信號調整振蕩頻率而生成時 鍾，並輸出到數據識別器和相位比較器的電壓控制振蕩器，就這樣，時鐘和數據恢復電路對 數據和時鐘的恢復處理，達到再生和再定時功能；信號恢復後則進入輸出預加強，即在信號 發送前對其進行預加強，以使接收器上的信號質量如同原始發送的質量。當信號在直流電 平上保持超過一個比特的時間時，預加強就會抬高高頻分量而降低低頻分量，從而達到信 號放大的功能。信號處理單元21還連接一網絡管理單元23，同時參考圖5所示，用戶可通過網管 平臺軟體實現對網絡設備的管理，此處所說網絡設備的管理，主要集中在配置和故障兩個 方面。網管平臺軟體通過查找網管代理模塊，獲得各光纖中繼器的狀態，同時也可對其進行 配置，所有這一切工作，都需通過網管代理模塊實現。網管代理模塊則通過串口與各光纖中 繼器連接，通過查詢與設置實現對各光纖中繼器的狀態的獲取及配置功能。採用卡式結構，放到網管機箱時，主要功能有可進行網管，可通過網絡查詢板卡 類型。可以通過網管查詢與配置，線路側到用戶側的故障轉移的狀態，用戶側到線路側的故 障轉移的狀態，線路側故障返回的狀態，用戶側故障返回的狀態，CDR工作狀態，CDR工作速 率使能或是禁止。並可查詢線路側光口連接狀態，用戶側光口連接狀態，線路側光口鎖丟失 與否的狀態，用戶側光口鎖丟失與否的狀態。可知，藉助網絡管理單元23，無需到達各光纖 中繼器的工作現場，即可進行升級和日常維護，大大降低了日常維護工作量和費用開銷，並 可及時獲知各中繼器的工作狀態，保證網絡信號傳輸的穩定性，增強運行商的快速反應能 力，提高服務質量，使得電信運營商可藉助千兆光纖中繼器，擴大維護半徑，提高工作效率， 降低維護成本。另外，在本實施例中，信號處理單元21還連接一控制器單元24，參考圖3所示，該 控制器單元24可通過對信號處理單元21的設置，達到對多業務的透明傳輸，具體來說，控 制器單元24、信號處理單元21、光電轉換單元22和光口單元31組成自適應多業務傳輸模 塊，當使用高速率光頭時，其速率向下兼容，可實現對多種業務(包括Gb，Stm-4, Stm-I, Fe 等標準的SDH或Ethernet業務，及其他非標準業務)的透明傳輸。實現過程為信號進入 光口單元31，再進入光電轉換單元22轉換為電信號，信號處理單元21 —直檢測光電轉換 單元22是否有信號輸入，如果沒有信號輸入，LOA(LOSS OF ACTIVITY)寄存器為低電平，即 沒有數據流；如果檢測到有信號時，LOA寄存器為高電平，並且LOL (LOSS OF LOCK)寄存器 為低電平(默認)，通過控制器控制，⑶R速率分別由FE，Gb, STM1，STM4，STM16由高到低比較，在對應速率上鎖定，即為自適應；如果手動調節LOL寄存器為高電平時，則需要手動撥 動撥碼開關以配置⑶R的速率，實現透明傳輸。採用控制器單元24加撥碼開關電路，可訪問信號處理單元內部寄存器，進行功能 設置，即傳輸業務設定、故障轉移使能/禁止、⑶R使能/禁止、光口的類型、狀態顯示、環回 測試、速率設定等功能。撥碼開關設置優先級低於網管。無網管時，該配置有效；有網管時， 以網管為準，強制環回設置優先級高於網管。另外，控制器單元24還可實現光纖中繼器與 網管代理卡的所有通信，從而最終實現對設備狀態信息的採集和工作狀態的配置。需要說明的是，本實用新型通過增加控制器單元24，使光纖中繼器10具有3R功 能，其基本功能是均衡放大，識別再生和再定時，在電域實現脈衝信號放大與整形，最後再 驅動光源產生符合終輸要求的光脈衝信號沿光纖 繼續傳輸。經再生後的輸出光脈衝完全消 除了附加噪聲和波形畸變，即使在由多個中繼器組成的系統中，噪聲和畸變也不會累積，這 正是數字通信能實現長距離通信的原因。可以通過控制器單元24設置使能或者禁止CDR， 從而達到設置中繼器具有3R或者2R的功能。時鐘和數據恢復電路(CDR)分析數據並分解 出串行速率時鐘，CDR上的抖動表現為時鐘速率小頻率變化。如果使能CDR，即為在2R功能 基礎上增加再定時功能，即為3R。綜上所述，本實用新型所提供的千兆光纖中繼器10，具有單多模轉換及擴展傳輸 距離的功能，參考圖6所示，將兩個中繼器10連接在光口千兆交換機20、30之間，可首先將 光口千兆交換機20發出的多模信號轉換為單模信號，再傳輸至另一端的中繼器10轉換為 多模信號，送入光口千兆交換機30，實現了光口設備的互連，且可遠距離傳輸信號，且可降 低信號的衰減，提高傳輸的可靠性。而圖7則表示本實用新型所提供的中繼器10可實現長 距離業務傳輸，提供OECKOptical-Electrical-Optical，光-電-光)的中繼再生方案。以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護範 圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實 用新型保護範圍之內。
權利要求一種千兆光纖中繼器，其特徵在於包括光電轉換控制電路、接口電路及分別與二者連接的電源電路，光電轉換控制電路包括二光電轉換單元、一網絡管理單元及分別與二者連接的信號處理單元，接口電路包括二光口單元，分別與前述光電轉換單元連接。
2.如權利要求1所述的千兆光纖中繼器，其特徵在於所述信號處理單元還連接一控 制器單元。
3.如權利要求1所述的千兆光纖中繼器，其特徵在於所述光口單元包含光纖通信網 連 接的光纖模塊，該光纖模塊為單模或多模光纖模塊。
專利摘要本實用新型公開一種千兆光纖中繼器，包括光電轉換控制電路、接口電路及分別與二者連接的電源電路，光電轉換控制電路包括二光電轉換單元、一網絡管理單元及分別與二者連接的信號處理單元，接口電路包括二光口單元，分別與前述光電轉換單元連接。此種中繼器具有可網管功能，降低維護費用，提高網絡信號傳輸的穩定性。
文檔編號H04L12/24GK201590827SQ20092018147
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者呂東海, 張銳, 林建森, 梁志達, 洪玉德 申請人:廈門福信光電集成有限公司