專利名稱：光收發(fā)器和光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中遠(yuǎn)端設(shè)備失效的檢測(cè)，尤其涉及光收發(fā)器和光通信系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)電話(VoIP)和網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)的流行，越來越多的用戶希望可 以從他們的駐地接入這些服務(wù)。同樣，商業(yè)用戶現(xiàn)在也需要提供到他們的駐地的越來越大 的帶寬，并保證必要的服務(wù)質(zhì)量。為了滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求，光纖正在被鋪設(shè)為覆蓋越 來越多的區(qū)域，并且通常直接連接到客戶的駐地。不同類型的通訊設(shè)備(例如xDSL、xP0N、 WDM、R0ADM等等)被部署于整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)變得比以往任何時(shí)候都越來越 復(fù)雜。對(duì)于服務(wù)提供商來說，網(wǎng)絡(luò)的可管理性和可服務(wù)性正在成為關(guān)鍵挑戰(zhàn)，以確保服務(wù)等 級(jí)協(xié)定(SLA，service level agreement)并保證客戶滿意。光網(wǎng)絡(luò)中最常見的失效之一是光信號(hào)丟失(LOS)。L0S可以由諸如光纖被切斷、遠(yuǎn) 端電源和/或設(shè)備失效的許多原因所導(dǎo)致。為了判定失效點(diǎn)和失效原因，服務(wù)提供商經(jīng)常 分派攜帶必要的診斷工具、設(shè)備和備件的服務(wù)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)端站點(diǎn)，這被稱為“故障 巡檢(truck roll)”。對(duì)服務(wù)提供商來說，故障巡檢占用運(yùn)營(yíng)成本的很大部分。當(dāng)接收的光功率小于預(yù)定的水平時(shí)，傳統(tǒng)的光收發(fā)器能夠斷言(assert)L0S或取 消斷言(de-assert) SD (信號(hào)探測(cè))指示信號(hào)。然而，它并不提供足夠的信息以進(jìn)一步判定 L0S的根本原因。電源失效的遠(yuǎn)程檢測(cè)的能力可以幫助服務(wù)提供商避免不必要的故障巡檢?！皵嚯?告警(Dying gasp)”指的是通過光網(wǎng)絡(luò)報(bào)告遠(yuǎn)端站點(diǎn)處的光設(shè)備發(fā)生的電源問題的功能。 “斷電告警”在光網(wǎng)絡(luò)中可以例如經(jīng)由以太網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)(0AM)而被進(jìn)行。諸如IEEE 規(guī)范中定義的“斷電告警”的傳統(tǒng)“斷電告警”要求失效地點(diǎn)處的設(shè)備和光連接的檢測(cè)點(diǎn)處 的設(shè)備之間的互連互通。實(shí)際上，互連互通經(jīng)常要求在遠(yuǎn)端站點(diǎn)部署額外的分界設(shè)備，這導(dǎo) 致了額外的設(shè)備和人力成本。因此需要簡(jiǎn)單且具有成本效益的斷電告警功能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)概括方面，本發(fā)明涉及一種光收發(fā)器，其包括電終端，其能夠從主機(jī)設(shè) 備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；電源失效監(jiān)視電路，其能夠檢測(cè)電源電壓的臨近 丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電路在檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接 收到禁能控制信號(hào)時(shí)能夠產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其能夠接收斷電告警控制信號(hào)； 以及光發(fā)射器，其由電源電壓供電并且能夠在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第一光信號(hào)，其中所述 驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含第一斷電告警信 號(hào)的調(diào)制包絡(luò)。根據(jù)另一個(gè)概括方面，本發(fā)明涉及一種光收發(fā)器，其包括電終端，其能夠從主機(jī)
5設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；微控制單元，其能夠檢測(cè)電源電壓的臨近丟失， 其中所述微控制單元在檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控 制信號(hào)時(shí)能夠產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其能夠接收斷電告警控制信號(hào)；光發(fā)射器， 其由電源電壓供電并且能夠在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第一光信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng) 于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含第一斷電告警信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)；以 及光接收器，其能夠接收具有承載來自光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二斷電告警信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制的第二 光信號(hào)，其中所述微控制單元能夠識(shí)別第二光信號(hào)的包絡(luò)中的第二斷電告警信號(hào)。根據(jù)另一個(gè)概括方面，本發(fā)明涉及一種光收發(fā)器，其包括光接收器，其能夠接收 來自遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第一斷電告警信號(hào)；斷電告警檢測(cè)器，其能夠從第二光信號(hào)的包絡(luò) 提取第一斷電告警信號(hào)；以及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，其能夠存儲(chǔ)遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的斷電告警狀態(tài)。根據(jù)另一個(gè)概括方面，本發(fā)明涉及一種光通信系統(tǒng)，其包括第一光設(shè)備，所述第一 光設(shè)備包括電終端，其能夠從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；電源失效 監(jiān)視電路，其能夠檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電路在檢測(cè)到電源電 壓的臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí)能夠產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng) 器，其能夠接收斷電告警控制信號(hào)；以及光發(fā)射器，其由電源電壓供電并且能夠在驅(qū)動(dòng)器的 控制下發(fā)射光信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn) 生包含斷電告警信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)。光通信系統(tǒng)還包括第二光設(shè)備，所述第二光設(shè)備包括光 接收器，其能夠接收來自第一光設(shè)備的具有調(diào)制包絡(luò)的光信號(hào)；以及斷電告警檢測(cè)器，其能 夠從光信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)提取斷電告警信號(hào)。系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式可以包括下列中的一個(gè)或多個(gè)。驅(qū)動(dòng)器能夠調(diào)制第一光 信號(hào)的包絡(luò)以在第一光信號(hào)中產(chǎn)生光脈沖的序列，所述光脈沖的序列包含第一斷電告警信 號(hào)。光脈沖的序列可以包括第一光信號(hào)的光功率的交替開關(guān)。驅(qū)動(dòng)器可以包括能夠打開 或關(guān)閉光發(fā)射器輸出的使能/禁能控制，其中斷電告警控制信號(hào)控制使能/禁能控制打開 或關(guān)閉光發(fā)射器的輸出功率以產(chǎn)生光脈沖的序列。相鄰的光脈沖之間的時(shí)間間隔可以在 0. 01ms到5ms之間的范圍內(nèi)。電源失效監(jiān)視電路可以包括電壓比較器，其能夠比較電源電 壓和預(yù)定的閾值電壓；以及斷電告警信號(hào)生成器，其能夠當(dāng)電源電壓下降到預(yù)定的閾值電 壓以下時(shí)生成斷電告警控制信號(hào)。當(dāng)電壓比較器檢測(cè)到電源電壓下降到預(yù)定的閾值電壓以 下時(shí)，驅(qū)動(dòng)器和光發(fā)射器能夠調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)。光收發(fā)器能夠在標(biāo)定電源電壓下正 常工作，其中所述光收發(fā)器當(dāng)電源電壓下降到最小電壓以下時(shí)功能失效，其中所述預(yù)定的 閾值電壓在標(biāo)定電源電壓和最小電壓之間。當(dāng)電源失效監(jiān)視電路檢測(cè)到電源電壓的臨近丟 失時(shí)，驅(qū)動(dòng)器和光發(fā)射器能夠調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)。來自主機(jī)設(shè)備的禁能控制信號(hào)能夠 控制驅(qū)動(dòng)器以使光發(fā)射器停止發(fā)射第一光信號(hào)。第一斷電告警信號(hào)可以具有選自多個(gè)預(yù)定 的模式的波形，其中每個(gè)預(yù)定的模式指示電源電壓的臨近丟失的不同的根本原因。光收發(fā) 器能夠進(jìn)一步包括被配置為接收第一電信號(hào)的接收電接口，其中光發(fā)射器能夠響應(yīng)于第一 電信號(hào)而發(fā)射第一光信號(hào)，其中接收電接口符合選自包括SFF、SFP、XFP和SFP+的標(biāo)準(zhǔn)組的 標(biāo)準(zhǔn)。光收發(fā)器能夠進(jìn)一步包括光接收器，其能夠接收具有承載來自光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二斷 電告警信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制的第二光信號(hào)；以及斷電告警檢測(cè)器，其能夠從第二光信號(hào)的包絡(luò) 提取第二斷電告警信號(hào)。實(shí)施例可以包括一個(gè)或多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)。所公開的光收發(fā)器和方法以更短的響應(yīng)時(shí)間為光LOS提供了更多的診斷信息。光層斷電告警能夠豐富光收發(fā)器的功能，所述光層斷 電告警在傳統(tǒng)的光收發(fā)器中是不可用的?！皵嚯姼婢北O(jiān)視、報(bào)告和檢測(cè)可以由光層通信提 供，其響應(yīng)通常比在一些傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的“斷電告警”中使用的上層通信更為快速。所公開的光收發(fā)器能夠?yàn)椴煌腖0S情況產(chǎn)生不同的光斷電告警信號(hào)，所述不同 的L0S情況包括但不限于主機(jī)設(shè)備電源失效、發(fā)射器被主機(jī)禁能、發(fā)射器自保護(hù)關(guān)斷或拔 出未鎖發(fā)射器。所公開的光收發(fā)器在由光纖被切斷導(dǎo)致的L0S情況下不會(huì)產(chǎn)生光斷電告 警。所公開的光收發(fā)器因而允許光網(wǎng)絡(luò)區(qū)分所有上述不同的L0S情況。所公開的光層斷電告警能夠在沒有對(duì)用戶數(shù)據(jù)和光收發(fā)器所插入的主機(jī)設(shè)備的 額外的開銷的情況下被提供。所公開的光收發(fā)器和方法能夠消除一些使用傳統(tǒng)的光收發(fā)器 的傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中對(duì)分界設(shè)備的需要。所公開的光收發(fā)器和方法在遠(yuǎn)端站點(diǎn)不要求諸 如數(shù)據(jù)封裝或額外的協(xié)同設(shè)備的昂貴的實(shí)施。而且，所公開的光收發(fā)器可以作為接收來自其所插入的主機(jī)設(shè)備的電功率的被動(dòng) 裝置被實(shí)現(xiàn)。此外，所公開的光收發(fā)器可以符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的光收發(fā)器格式。雖然已經(jīng)參考多個(gè)實(shí)施例而具體示出并描述了本發(fā)明，但是相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解的是，可以對(duì)其進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。


圖1是包括由光纖鏈路連接的一對(duì)收發(fā)器的光連接的框圖。圖2是依照本發(fā)明的包括能夠產(chǎn)生“斷電告警”信號(hào)的光發(fā)射器和能夠接收“斷電 告警”信號(hào)的光接收器的光連接的框圖。圖3A示出能夠產(chǎn)生斷電告警信號(hào)的示例光發(fā)射器。圖3B示出能夠檢測(cè)斷電告警信號(hào)的示例光接收器。圖3C示出與圖2、3A和3B所示的斷電告警功能相關(guān)的信號(hào)的示例波形。圖4是具有斷電告警控制/狀態(tài)擴(kuò)展的數(shù)字診斷存儲(chǔ)器映射的示例框圖。圖5是具有集成的斷電告警信號(hào)產(chǎn)生和檢測(cè)能力的智能SFP收發(fā)器的示例框圖。圖6是能夠?yàn)橹甘静煌闆r的斷電告警信號(hào)而產(chǎn)生不同波形模式的光收發(fā) 器的示例框圖。圖7A-7C示出圖6所示的光收發(fā)器在不同失效情況時(shí)的示例光功率波形。
具體實(shí)施例方式參考圖1，傳統(tǒng)光連接100包括位于不同地點(diǎn)且能夠經(jīng)由光鏈路101以光信號(hào)進(jìn)行 通信的光收發(fā)器110和120。光鏈路101可以包括例如單根光纖或包含一束光纖的光纜。 光收發(fā)器110包括光組件111、驅(qū)動(dòng)器112和后置放大器113.光組件111能夠進(jìn)一步包括 發(fā)射光組件(T0SA)和接收光組件(ROSA)。光組件111還可以是雙向光組件(B0SA)。當(dāng)光收發(fā)器110接收的光信號(hào)的功率水平低于預(yù)定水平時(shí)，后置放大器113能夠 生成信號(hào)丟失(L0S)來指示與光收發(fā)器120的光連接失敗。光收發(fā)器110處的光功率丟失 可以由許多問題導(dǎo)致。L0S最常見的原因包括光鏈路101上的光纖被切斷和光收發(fā)器120 處的電源失效。然而，L0S信號(hào)在用作光系統(tǒng)中的故障告警的同時(shí)典型地不包括用以定位 失效的根本原因的足夠的信息，這妨礙光連接的快速恢復(fù)。
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當(dāng)L0S出現(xiàn)時(shí)，十分合乎期望的是服務(wù)提供商人員不僅能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)被 警告這樣的事件，而且能夠被提供可以幫助他們確定失效點(diǎn)和失效原因的信息。這些能力 要求服務(wù)提供商不僅能夠監(jiān)視和診斷光功率，而且還能監(jiān)視和診斷客戶駐地處光收發(fā)器的 電源。根據(jù)本發(fā)明，參考圖2，光連接200包括經(jīng)由光鏈路203連接的光接收器201和光 發(fā)射器202。光鏈路203可以由單根光纖或包含一束光纖的光纜實(shí)現(xiàn)。光接收器201包括 ROSA 210、后置放大器211和斷電告警檢測(cè)器213。在光鏈路203的另一端，光發(fā)射器202 包括T0SA 220、驅(qū)動(dòng)器221和電源失效監(jiān)視電路223。當(dāng)光發(fā)射器202中發(fā)生電源失效事件時(shí)，電源失效監(jiān)視電路223檢測(cè)到此事件并 立即發(fā)送斷電告警信號(hào)226到驅(qū)動(dòng)器221。在電源完全耗盡前，驅(qū)動(dòng)器221驅(qū)動(dòng)T0SA 220 通過光鏈路203發(fā)出光斷電告警信號(hào)205。光接收器201在光鏈路203的另一端接收光斷 電告警信號(hào)205。光斷電告警信號(hào)205被ROSA 210轉(zhuǎn)換成電斷電告警信號(hào)215，其被斷電 告警檢測(cè)器213進(jìn)一步接收。電斷電告警信號(hào)還能夠被后置放大器211進(jìn)一步放大，所述 后置放大器211將電斷電告警信號(hào)216發(fā)送到斷電告警檢測(cè)器213。傳統(tǒng)地，光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在協(xié)議層最常見的是通過運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)(0AM)消息來產(chǎn)生和 處理電源斷電告警信號(hào)。但是傳統(tǒng)的方法要求光連接兩端的設(shè)備完全互連互通。然而互連 互通能力并不一定總是存在于光連接兩端之間，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常具有不同的制造時(shí)期和 不同的等級(jí)(運(yùn)營(yíng)商級(jí)對(duì)企業(yè)級(jí))、或被不同的機(jī)構(gòu)(例如服務(wù)提供商和客戶)擁有和操 作、或由不同的規(guī)則進(jìn)行維護(hù)(運(yùn)營(yíng)商級(jí)對(duì)企業(yè)級(jí))。為了保證互連互通，服務(wù)提供商通常 不得不在遠(yuǎn)端站點(diǎn)安裝額外的互連互通設(shè)備(即分界設(shè)備)。設(shè)備典型地由服務(wù)提供商擁 有和維護(hù)。這一規(guī)則在設(shè)備花費(fèi)和運(yùn)營(yíng)復(fù)雜性上都要付出很高的成本。為了解決這一缺點(diǎn)，本發(fā)明中公開的系統(tǒng)和方法在光層提供斷電告警功能。斷電 告警功能被集成到光收發(fā)器中。光連接的不同端點(diǎn)處的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的協(xié)議和操作的差異 不再是問題。斷電告警功能不要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的0AM層互連互通。所公開的系統(tǒng)和方法能夠以更快得多的響應(yīng)速度產(chǎn)生斷電告警信號(hào)。斷電告警信 號(hào)通常需要在電源降至電路不能正常工作時(shí)的水平之前被發(fā)出。傳統(tǒng)的斷電告警在協(xié)議層 中通信且要求更長(zhǎng)得多的時(shí)間，因?yàn)閮H能在上限(每秒預(yù)定的幀數(shù)量)以下發(fā)射協(xié)議層中 的0AM消息，而不能立即發(fā)射。例如，在以太網(wǎng)0AM上發(fā)射斷電告警信號(hào)要求10 20ms的 時(shí)間。協(xié)議層中的通信要求高功耗芯片，如處理器和以太網(wǎng)交換機(jī)，這導(dǎo)致體積大且昂貴的 電源設(shè)計(jì)。相反，本發(fā)明系統(tǒng)中的斷電告警純粹在光層中被處理。不需要運(yùn)行在傳統(tǒng)系統(tǒng) 的協(xié)議層中的高功耗芯片。斷電告警的檢測(cè)和處理的全部過程能夠在小于1ms內(nèi)被完成。而且，所公開的具有集成光層斷電告警功能的光收發(fā)器的電、光、機(jī)械和控制接口 可以符合諸如GBIC、SFF、SFP、XFP、X2、XENPAK和SFP+的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。在某些實(shí)施例中，參考圖3A，具有集成光層斷電告警功能的發(fā)射器301包括電壓 比較器325、DG信號(hào)生成器323、驅(qū)動(dòng)器321和發(fā)射光組件320。電壓比較器325和對(duì)激光驅(qū) 動(dòng)器321的禁能/使能控制能夠生成斷電告警信號(hào)。電壓比較器325比較電源電終端308 處的電壓Vcc和預(yù)選定的電壓基準(zhǔn)Vref。Vref通常低于正常工作電源范圍的最低電壓并 且高于最小工作電壓，發(fā)射器301在低于所述最小工作電壓下不能工作。當(dāng)Vcc降到Vref 以下時(shí)，電壓比較器325立即發(fā)出電源失效觸發(fā)信號(hào)來觸發(fā)DG信號(hào)生成器323輸出斷電告
8警控制信號(hào)326。斷電告警控制信號(hào)326可以具有預(yù)定的數(shù)字1/0模式，其可以被直接連接 到驅(qū)動(dòng)器321的“發(fā)射禁能”(TX_disable)輸入。因此，驅(qū)動(dòng)器321控制T0SA320并經(jīng)由光 鏈路303發(fā)出光斷電告警信號(hào)305。驅(qū)動(dòng)器321能夠通過在發(fā)射光組件320中交替打開和 關(guān)斷光輸出功率而產(chǎn)生光斷電告警信號(hào)305。參考圖3B，光斷電告警信號(hào)305能夠由在光連接的另一端連接到光鏈路303的接 收器301檢測(cè)。接收光組件310將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。后置放大器311進(jìn)一步放 大電信號(hào)并且響應(yīng)于由接收光組件310接收的光斷電告警信號(hào)305中的開/關(guān)模式而輸出 L0S信號(hào)380。根據(jù)光斷電告警信號(hào)305中的開/關(guān)模式斷言L0S和取消斷言L0S信號(hào)。斷 電告警檢測(cè)器313能夠通過比較L0S信號(hào)380中的開/關(guān)模式與預(yù)定的數(shù)字1/0模式來檢 測(cè)斷電告警事件。圖3C示出圖3A和3B中所示的斷電告警控制信號(hào)326、光斷電告警信號(hào)305和L0S 信號(hào)380的示例波形。圖3A中的斷電告警控制信號(hào)326可以包括周期性(1/0)電壓脈沖 的時(shí)間序列。斷電告警控制信號(hào)326中的電壓脈沖的下降沿能夠觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器321且繼而觸 發(fā)發(fā)射光組件320發(fā)射光斷電告警信號(hào)305中的光脈沖。通常，激光脈沖的開啟時(shí)間比它 的關(guān)斷時(shí)間長(zhǎng)。因此光斷電告警信號(hào)305中的光脈沖趨于具有延遲的斜上升沿和快速的下 降沿。后置放大器311 (圖3B)響應(yīng)于光斷電告警信號(hào)305中的光脈沖功率水平輸出L0S 信號(hào)380。另外，在L0S斷言和取消斷言之間具有回滯。結(jié)果，L0S信號(hào)380依賴于激光器 開啟時(shí)間和由接收光組件310接收的功率水平而具有不同的占空比。相鄰光脈沖之間典型 的時(shí)間間隔的范圍可以從10 y s到5ms。上述斷電告警功能利用傳統(tǒng)收發(fā)器中現(xiàn)有的Tx_DiSable和L0S信號(hào)而不要求額 外的裝置和電路。因此所公開的光層斷電告警功能是簡(jiǎn)單的和符合成本效益的，并且能夠 容易地被集成到光收發(fā)器中。上述光斷電告警信號(hào)305是使用激光驅(qū)動(dòng)器321處的Tx_diSable控制而生成的 并且包含預(yù)定的光功率波形。根據(jù)本發(fā)明，在不使用TX_Disable和/或L0S信號(hào)的情況下 也可以生成和檢測(cè)光斷電告警信號(hào)。例如，圖3A中的斷電告警控制信號(hào)326可以由輸出到 激光驅(qū)動(dòng)器321的模擬信號(hào)形成。然后激光驅(qū)動(dòng)器321控制T0SA 320并相應(yīng)地改變光輸 出功率。在圖3B中，類似地，接收器301接收光輸入信號(hào)并且響應(yīng)于光斷電告警信號(hào)305 中的光功率變化輸出光功率監(jiān)視信號(hào)370。斷電告警檢測(cè)器313能夠通過比較信號(hào)370中 的波形模式與預(yù)定的斷電告警事件模式來檢測(cè)斷電告警事件。小型形態(tài)委員會(huì)(SmallForm-Factor Committee)在 2004 年出版的 SFF-8472 文 件中定義了普通光收發(fā)器的診斷監(jiān)視接口。參考圖4，SFF-8472定義的存儲(chǔ)器映射410定 義了能夠經(jīng)由I2C接口分別以地址AOh和A2h訪問的兩個(gè)存儲(chǔ)器塊。為了管理和監(jiān)視斷電 告警功能，定義了新的斷電告警字節(jié)401。斷電告警字節(jié)401能夠包括斷電告警控制位以使 能或禁能斷電告警功能。當(dāng)斷電告警功能被禁能(例如當(dāng)斷電告警控制位是0)時(shí)，如果發(fā) 生電源失效則不產(chǎn)生斷電告警信號(hào)。斷電告警字節(jié)401還可以包括斷電告警狀態(tài)位以指示 是否已經(jīng)接收到斷電告警信號(hào)。斷電告警字節(jié)401能夠被定義作為SFF-8472上的存儲(chǔ)器 擴(kuò)展并且被分配在存儲(chǔ)器映射410中的制造商專用(vendor specific)或保留地址處，這 樣使得它完全符合SFF-8472標(biāo)準(zhǔn)。上述斷電告警功能和它的診斷管理存儲(chǔ)器擴(kuò)展能夠被 實(shí)現(xiàn)為符合諸如GBIC、SFF、SFP、XFP、X2、XENPAK和SFP+的行業(yè)光收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。
雖然圖2示出了單向光連接，但所公開的斷電告警功能與雙向光連接兼容。參考 圖5，雙向收發(fā)器500有能力報(bào)告它自己的臨近電源失效，也有能力檢測(cè)與收發(fā)器500相 連接的遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處的電源失效事件。收發(fā)器500包括T0SA 501、ROSA 502、激光驅(qū)動(dòng) 器503和后置放大器504。收發(fā)器500能夠符合具有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)電和光接口的小型可插拔 (SFP)，所述電和光接口被配置為發(fā)射輸入數(shù)據(jù)521、接收輸出數(shù)據(jù)522、發(fā)射光信號(hào)531和 接收光信號(hào)532。收發(fā)器500能夠被部署在光連接的一端或兩端(例如，圖2中光連接200 中的光接收器201和光發(fā)射器202可以被雙向收發(fā)器500取代)。收發(fā)器500能夠經(jīng)由標(biāo) 準(zhǔn)接收和發(fā)射電接口被插入主機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。收發(fā)器500包括具有使能斷電告警功能的預(yù)先存儲(chǔ)軟件塊的微控制器單元 (MCU) 505，其可以包括電源失效監(jiān)視電路510、DG模式生成器512和DG信號(hào)檢測(cè)器513。 電源失效監(jiān)視電路510能夠通過MCU 505中的內(nèi)嵌功能或A/D轉(zhuǎn)換輸入來監(jiān)視電源的電壓 Vcc。無論何時(shí)電源的電壓Vcc降到預(yù)定閾值以下，電源失效監(jiān)視電路510都能夠瞬間產(chǎn)生 事件信號(hào)。當(dāng)斷電告警控制位被斷言(使能斷電告警功能)時(shí)，被事件信號(hào)觸發(fā)，DG模式 生成器512立即以預(yù)定的電壓模式發(fā)出“電斷電告警”信號(hào)518。“電斷電告警”信號(hào)518 能夠控制和使能/禁能驅(qū)動(dòng)器503的輸入，其能夠打開和關(guān)斷T0SA 501以產(chǎn)生“光斷電告 警”信號(hào)531。在Vcc降到在其下光收發(fā)器500不能工作的點(diǎn)之前，“光斷電告警”信號(hào)531 被及時(shí)生成。例如，為正常工作，Vcc標(biāo)稱地可以是在3. 3伏特。光收發(fā)器500的絕對(duì)最小 工作Vcc是2. 7伏特。電源閾值被設(shè)置在3.1伏特。光斷電告警信號(hào)處理應(yīng)該在Vcc降至 3. 1伏特以下、但在它到達(dá)2. 7伏特之前被完成。驅(qū)動(dòng)器503包括被配置為打開或關(guān)斷T0SA 501的輸出的使能/禁能控制。通過 切換使能/禁能控制以打開或關(guān)斷T0SA 501的輸出來產(chǎn)生“光斷電告警”信號(hào)531中的光 脈沖。對(duì)于斷電告警信號(hào)檢測(cè)，接收光信號(hào)532被ROSA 502接收并且被后置放大器504 放大。當(dāng)L0S信號(hào)從后置放大器504被檢測(cè)到時(shí)，DG信號(hào)檢測(cè)器513進(jìn)一步監(jiān)視L0S信號(hào) 和/或接收的光功率信號(hào)一段短時(shí)間，以識(shí)別L0S信號(hào)和/或接收的光功率信號(hào)中的預(yù)定 的斷電告警模式。如果模式被驗(yàn)證，則在它的診斷存儲(chǔ)器映射中的斷電告警狀態(tài)位被置位 并且能夠經(jīng)由I2C接口 523被訪問。除了遠(yuǎn)端電源失效外，還有許多其他的根本原因能夠觸發(fā)L0S事件。參考圖6，具 有增強(qiáng)的光層斷電告警功能的發(fā)射器601包括電壓比較器625、DG信號(hào)生成器623、收發(fā)器 狀態(tài)627、激光驅(qū)動(dòng)器621、發(fā)射光組件620和向發(fā)射器601提供電源電壓Vcc的電終端608。DG信號(hào)生成器623能夠從包括電壓比較器625、收發(fā)器狀態(tài)627和來自主機(jī)設(shè)備 的Tx_Dis輸入(禁能發(fā)射器601的信號(hào))的多個(gè)觸發(fā)源接收輸入。被一個(gè)或多個(gè)輸入觸 發(fā)時(shí)，DG信號(hào)生成器623能夠輸出斷電告警控制信號(hào)626，其與激光驅(qū)動(dòng)器621相連接。激 光驅(qū)動(dòng)器621控制T0SA 620并經(jīng)由光鏈路303發(fā)出光斷電告警信號(hào)605。失效檢測(cè)和斷電 告警信號(hào)生成的一些步驟可以相同或相似于結(jié)合圖3A中的發(fā)射器301而描述的相應(yīng)的步 馬聚o斷電告警控制信號(hào)626針對(duì)不同的失效情況可以具有不同的模擬波形或數(shù)字1/0 模式，因此光斷電告警信號(hào)605也可以針對(duì)不同的失效情況具有不同的模擬波形或數(shù)字 1/0模式。例如，光斷電告警信號(hào)605在電源失效情況下可以具有一種波形，而在諸如主機(jī)
10禁能發(fā)射器的其他根本原因情況下可以具有不同波形。一般而言，光斷電告警信號(hào)605可 以具有許多其他不同的模式。通過將接收的L0S和斷電告警信號(hào)與預(yù)定的波形進(jìn)行比較，光接收器602能夠確 定失效的根本原因。正如圖7A所示出的，如果光接收器602接收到簡(jiǎn)單的L0S信號(hào)701， 則功率失效的根本原因應(yīng)該最可能是光纖被切斷。如果接收到斷電告警模式702，如圖7B 所示，則遠(yuǎn)端主機(jī)設(shè)備的電源失效被確定為根本原因。同樣地，圖7C示出的斷電告警模式 703能夠指示遠(yuǎn)端發(fā)射器被其主機(jī)設(shè)備禁能。上述斷電告警功能能夠在許多不同類型的L0S事件中提供網(wǎng)絡(luò)失效信息，導(dǎo)致所 述L0S事件的原因可以是光纖被切斷、遠(yuǎn)端主機(jī)設(shè)備的電源失效、遠(yuǎn)端光發(fā)射器被其主機(jī) 設(shè)備禁能、遠(yuǎn)端發(fā)射器的自保護(hù)關(guān)斷和未鎖遠(yuǎn)端光收發(fā)器的拔出。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體的配置和參數(shù)意味著對(duì)本發(fā)明概念的解釋。所公開的設(shè) 備和方法可以兼容對(duì)所述配置和參數(shù)所進(jìn)行的改變，而不偏離本發(fā)明的精神。例如，應(yīng)當(dāng)理 解的是，上面使用諸如電壓比較器、DG信號(hào)生成器和斷電告警檢測(cè)器的邏輯功能僅僅為了 闡明發(fā)明概念。邏輯功能能夠由其他的邏輯等效電路或光收發(fā)器中的微控制器單元中的軟 件來實(shí)現(xiàn)。所公開的光收發(fā)器能夠包括額外的部件或具有與上述不同的結(jié)構(gòu)。所公開的光 收發(fā)器能夠符合上述未列出的其他標(biāo)準(zhǔn)。斷電告警相關(guān)信號(hào)的波形也可以不同于附圖中所 示出的示例波形。所公開的光收發(fā)器能夠響應(yīng)于不同的L0S情況而生成不同的光斷電告警 信號(hào)，不僅包括設(shè)備中的電源失效，還包括光纖被切斷、主機(jī)設(shè)備電源失效、收發(fā)器被其主 機(jī)設(shè)備禁能等等。
1權(quán)利要求
一種光收發(fā)器，其特征在于，包括電終端，其被配置為從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；電源失效監(jiān)視電路，其被配置為檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電路被配置為在檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí)產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其被配置為接收斷電告警控制信號(hào)；以及光發(fā)射器，其由電源電壓供電且被配置為在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第一光信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)器被配置為響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含第一斷電告警信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器被配置為調(diào)制第一光信 號(hào)的包絡(luò)以在第一光信號(hào)中產(chǎn)生光脈沖的序列，所述光脈沖的序列包含第一斷電告警信 號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述光脈沖的序列包括第一光 信號(hào)的光功率的交替開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述驅(qū)動(dòng)器包括被配置為打開 或關(guān)閉光發(fā)射器輸出的使能/禁能控制，其中所述斷電告警控制信號(hào)控制使能/禁能控制 來打開或關(guān)閉光發(fā)射器的輸出功率，以產(chǎn)生光脈沖的序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中相鄰的光脈沖之間的時(shí)間間隔 在0. Olms到5ms之間的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述電源失效監(jiān)視電路包括電壓比較器，其被配置為比較電源電壓和預(yù)定的閾值電壓；以及斷電告警信號(hào)生成器，其被配置為當(dāng)電源電壓下降到預(yù)定的閾值電壓以下時(shí)生成斷電 告警控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述驅(qū)動(dòng)器和光發(fā)射器被配置 為當(dāng)電壓比較器檢測(cè)到電源電壓下降到預(yù)定的閾值電壓以下時(shí)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述光收發(fā)器在標(biāo)定電源電壓 下正常工作，其中所述光收發(fā)器當(dāng)電源電壓下降到最小電壓以下時(shí)功能失效，其中所述預(yù) 定的閾值電壓在標(biāo)定電源電壓和最小電壓之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述驅(qū)動(dòng)器和光發(fā)射器被配置 為當(dāng)電源失效監(jiān)視電路檢測(cè)到電源電壓的臨近丟失時(shí)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中來自主機(jī)設(shè)備的所述禁能控制 信號(hào)被配置為控制驅(qū)動(dòng)器以使光發(fā)射器停止發(fā)射第一光信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述第一斷電告警信號(hào)具有選 自多個(gè)預(yù)定的模式的波形，其中每個(gè)預(yù)定的模式指示電源電壓的臨近丟失的不同的根本原 因。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，進(jìn)一步包括被配置為接收第一電信 號(hào)的接收電接口，其中所述光發(fā)射器被配置為響應(yīng)于第一電信號(hào)而發(fā)射第一光信號(hào)，其中 接收電接口符合選自包括SFF、SFP、XFP和SFP+的標(biāo)準(zhǔn)組的標(biāo)準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光收發(fā)器，其特征在于，進(jìn)一步包括光接收器，其被配置為接收具有承載來自光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二斷電告警信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制 的第二光信號(hào)；以及斷電告警檢測(cè)器，其被配置為從第二光信號(hào)的包絡(luò)提取第二斷電告警信號(hào)。
14.一種光收發(fā)器，其特征在于，包括電終端，其被配置為從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓； 微控制單元，其被配置為檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述微控制單元被配置為在 檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí)產(chǎn)生斷電告警 控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其被配置為接收斷電告警控制信號(hào)；光發(fā)射器，其由電源電壓供電并且被配置為在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第一光信號(hào)，其中 所述驅(qū)動(dòng)器被配置為響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含第一斷 電告警信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)；以及光接收器，其被配置為接收具有承載來自光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二斷電告警信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制 的第二光信號(hào)，其中所述微控制單元被配置為識(shí)別第二光信號(hào)的包絡(luò)中的第二斷電告警信 號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光收發(fā)器，其特征在于，進(jìn)一步包括光接收器，其被配置為 接收具有承載來自光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第二斷電告警信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制的第二光信號(hào)，其中所述微 控制單元被配置為從第二光信號(hào)的包絡(luò)提取第二斷電告警信號(hào)并輸出第三斷電告警信號(hào)。
16.一種光收發(fā)器，其特征在于，包括光接收器，其被配置為接收來自遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的第一斷電告警信號(hào)； 斷電告警檢測(cè)器，其被配置為從第二光信號(hào)的包絡(luò)提取第一斷電告警信號(hào)；以及 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，其被配置為存儲(chǔ)遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的斷電告警狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述第一斷電告警信號(hào)包括 多個(gè)光脈沖。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中相鄰的光脈沖之間的時(shí)間間 隔在0. Olms到5ms之間的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器被配置為 存儲(chǔ)在SFF-8472文件中定義的存儲(chǔ)器映射和對(duì)該存儲(chǔ)器映射的存儲(chǔ)器擴(kuò)展，其中所述存 儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的斷電告警狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光收發(fā)器，其特征在于，其中所述斷電告警檢測(cè)器被配置 為通過比較第一斷電告警信號(hào)和預(yù)定的波形來確定遠(yuǎn)端光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處電源失效的根本原 因。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光收發(fā)器，其特征在于，進(jìn)一步包括 電終端，其被配置為從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；電源失效監(jiān)視電路，其被配置為檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電 路被配置為在檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí) 產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其被配置為接收斷電告警控制信號(hào)；以及光發(fā)射器，其由電源電壓供電且被配置為在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第二斷電告警信號(hào)。
22.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括 第一光設(shè)備，其包括電終端，其被配置為從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓； 電源失效監(jiān)視電路，其被配置為檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電 路被配置為在檢測(cè)到電源電壓的臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí)產(chǎn)生 斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其被配置為接收斷電告警控制信號(hào)；以及 光發(fā)射器，其由電源電壓供電并且被配置為在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射光信號(hào)，其中所述 驅(qū)動(dòng)器被配置為響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含斷電告警信號(hào)的 調(diào)制包絡(luò)；以及第二光設(shè)備，其包括光接收器，其被配置為接收來自第一光設(shè)備的具有調(diào)制包絡(luò)的光信號(hào)；以及 斷電告警檢測(cè)器，其被配置為從光信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)提取斷電告警信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第一光設(shè)備中的驅(qū)動(dòng) 器被配置為調(diào)制光信號(hào)的包絡(luò)以在光信號(hào)中產(chǎn)生光脈沖的序列，其中所述光脈沖的序列包 含斷電告警信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第一光設(shè)備中的驅(qū)動(dòng) 器包括被配置為打開或關(guān)閉光發(fā)射器的輸出的使能/禁能控制，其中所述斷電告警控制信 號(hào)控制使能/禁能控制來打開或關(guān)閉光發(fā)射器的輸出功率，以產(chǎn)生光脈沖的序列。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其中相鄰的光脈沖之間的時(shí)間 間隔在0. Olms到5ms之間的范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述電源失效監(jiān)視電路包括電壓比較器，其被配置為比較電源電壓和預(yù)定的閾值電壓；以及 斷電告警信號(hào)生成器，其被配置為當(dāng)電源電壓下降到預(yù)定的閾值電壓以下時(shí)生成斷電告警控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光收發(fā)器和光通信系統(tǒng)，所述光收發(fā)器包括電終端，其能夠從主機(jī)設(shè)備接收功率并向光收發(fā)器提供電源電壓；電源失效監(jiān)視電路，其能夠檢測(cè)電源電壓的臨近丟失，其中所述電源失效監(jiān)視電路在檢測(cè)到電源電壓的這種臨近丟失時(shí)或在從主機(jī)設(shè)備接收到禁能控制信號(hào)時(shí)能夠產(chǎn)生斷電告警控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器，其能夠接收斷電告警控制信號(hào)；以及光發(fā)射器，其由電源電壓供電并且能夠在驅(qū)動(dòng)器的控制下發(fā)射第一光信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng)于斷電告警控制信號(hào)調(diào)制第一光信號(hào)的包絡(luò)以產(chǎn)生包含第一斷電告警信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)。本發(fā)明以更短的響應(yīng)時(shí)間為光LOS提供了更多的診斷信息。
文檔編號(hào)H04B10/08GK101867414SQ20101011078
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月22日
發(fā)明者李文 申請(qǐng)人:百維通(蘇州)科技有限公司