本發(fā)明屬于高速激光通信領(lǐng)域，尤其是涉及解決一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)。

技術(shù)背景

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，人們對(duì)信息量的需求越來(lái)越大，高速率、大容量的通信成為了未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。在骨干網(wǎng)中，傳統(tǒng)的622Mbit/s、1.25Gbit/s、2.5Gbit/s的通信速率已經(jīng)被10G甚至100Gbit/s的傳輸速率所取代，超高速的傳輸速率給網(wǎng)絡(luò)世界帶來(lái)高速發(fā)展的同時(shí)，人們依舊需要控制信號(hào)來(lái)對(duì)整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行基本的檢測(cè)和控制，并且確保控制信號(hào)對(duì)整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不產(chǎn)生任何影響。因此100Kbit/s以下的低頻信號(hào)成為了首選，但是超高頻的數(shù)據(jù)信號(hào)與超低頻的管理控制信號(hào)的混頻問(wèn)題一直受制于成本問(wèn)題而難以解決。先如今主要解決這個(gè)問(wèn)題的方案有兩種，一是鋪設(shè)專(zhuān)用的管理控制信號(hào)通道，但其成本過(guò)高；二是將高頻和低頻直接通過(guò)混頻器混頻，但它對(duì)于混頻器的要求很高，且隨著高頻速率的不但提高，該方案不具有普適性。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其主要原理是通過(guò)對(duì)鏈路光載波的功率控制，使其載有低頻管理控制信號(hào)，再在接收端對(duì)光載波功率進(jìn)行識(shí)別，并轉(zhuǎn)換成原來(lái)的管理控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)低頻管理控制信號(hào)在高速通信中的傳輸。本發(fā)明提出的系統(tǒng)不對(duì)當(dāng)今骨干網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)作任何的改變，僅僅增加成本相當(dāng)?shù)土腗CU處理器和低頻光電探測(cè)器等設(shè)備，并直接將控制信號(hào)加載在高速通信的光載波上，以功率變化來(lái)體現(xiàn)控制信號(hào)，與主網(wǎng)業(yè)務(wù)信號(hào)完全獨(dú)立，能夠在有效的降低成本、零系統(tǒng)零設(shè)備更換的同時(shí)大大減小管理控制信號(hào)對(duì)于業(yè)務(wù)信號(hào)的影響，且具有普適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，尤其側(cè)重于高速通信中的低頻管理控制信號(hào)的生成和傳輸，以解決市場(chǎng)對(duì)于低頻控制信號(hào)難以加載到高頻信號(hào)上的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由發(fā)射部分和接收部分兩部分組成，該發(fā)射部分和接收部分通過(guò)光纖連接通信并傳輸數(shù)據(jù)；

其中發(fā)射部分包括：

一SFP+模塊，其差分輸入端口1和差分輸入端口2分別接收主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將主業(yè)務(wù)信號(hào)加載到SFP+模塊發(fā)出的激光載波中；

一MCU1處理器，其輸入端連接所需要接入的管理控制信號(hào)MCD，該MCU1處理器的輸出端與SFP+模塊的控制端口3連接；

接收部分包括：

一1:9光纖耦合器，其輸入端口1接收來(lái)自光纖的光信號(hào)，并將激光按照能量1:9分配；

一接收機(jī)，其輸入端與1:9光纖耦合器的輸出端口2連接，用于接收激光信號(hào)中的主業(yè)務(wù)信號(hào)，使業(yè)務(wù)信號(hào)鏈路正常通信；

一5:5光纖耦合器，其輸入端口1與1:9光纖耦合器的輸出端口3連接；

一功率探測(cè)器，其輸入端與5:5光纖耦合器的輸出端口2相連接，用于探測(cè)和采集5:5光纖耦合器輸出端口2的光功率；

一MCU2處理器，其輸入端與功率探測(cè)器的輸出端相連接，并對(duì)采集到的功率值進(jìn)行編碼；

一PD低頻光電探測(cè)器，其輸入端口1與5:5光纖耦合器的輸出端口3相連接，接收激光信號(hào)，該P(yáng)D低頻光電探測(cè)器的輸入端口2與MCU2處理器的輸出端相連接，使MCU2處理器對(duì)PD低頻光電探測(cè)器中的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，進(jìn)而控制光電探測(cè)器的閾值參考功率，當(dāng)PD低頻光電探測(cè)器輸入端口1接收到的光功率高于閾值參考功率時(shí)，輸出端口3輸出邏輯電平“1”，當(dāng)輸入端口1接收到的光功率低于閾值參考功率時(shí)，輸出端口3輸出邏輯電平“0”，進(jìn)而得到管理控制信號(hào)。

本發(fā)明提供了一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)其設(shè)備連接關(guān)系及原理為：

管理控制信號(hào)(MCD)進(jìn)入MCU1處理器中，處理器將MCD轉(zhuǎn)換成對(duì)SFP+模塊I2C接口可識(shí)別的控制信號(hào)(比特流)；

主業(yè)務(wù)差分信號(hào)(TD+、TD-)進(jìn)入SFP+模塊后，加載到光載波上，SFP+模塊的I2C接口接收到比特流后，根據(jù)MCD變化而改變光載波功率，帶有主業(yè)務(wù)信號(hào)和MCD信號(hào)的光載波通過(guò)4端口進(jìn)入光纖中傳輸；

光纖中的激光信號(hào)進(jìn)入1:9光纖耦合器中，其中90％功率的激光信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)，使整個(gè)主業(yè)務(wù)信號(hào)鏈路正常通信；

耦合器3端口將10％功率的激光信號(hào)送入5:5光纖耦合器的1端口，5:5光纖耦合器將激光信號(hào)等量均勻的送入功率探測(cè)器和PD低頻光電探測(cè)器中；

功率探測(cè)器接收并采集激光信號(hào)，獲取一段時(shí)間內(nèi)激光信號(hào)的平均光功率，并將平均光功率值送入MCU2處理器1端口中；

MCU2處理器根據(jù)獲得的平均光功率值，產(chǎn)生PD光電探測(cè)器能夠識(shí)別的控制信號(hào)，進(jìn)而對(duì)PD低頻光電探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制；

PD低頻光電探測(cè)器，其驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)MCU2處理器發(fā)出的指令，調(diào)整輸出的偏置電壓，從而改變探測(cè)的參考光功率閾值，解析從5:5光纖耦合器接收到的激光信號(hào)，若接收到的光功率高于閾值參考功率時(shí)，端口3輸出邏輯電平“1”，當(dāng)接收到的光功率低于閾值參考功率時(shí)，端口3輸出邏輯電平“0”，則端口3輸出高低電平形成的比特流便是需要傳輸和獲取的管理控制信號(hào)MCD；

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供了高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，從根本上解決了高速通信中低頻控制信號(hào)難以與高頻信號(hào)混頻的問(wèn)題，低頻管理控制信號(hào)以通過(guò)改變SFP+中光載波功率的形式加載到光載波上，和高頻業(yè)務(wù)信號(hào)對(duì)光載波在頻域上的改變相獨(dú)立，因此適用于從Mbit/s到Tbit/s速率業(yè)務(wù)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，且對(duì)高頻主業(yè)務(wù)信號(hào)不產(chǎn)生任何影響，滿(mǎn)足了骨干網(wǎng)絡(luò)通信中對(duì)主業(yè)務(wù)信號(hào)零串?dāng)_零影響的要求。

2)本發(fā)明提供了高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，由于骨干網(wǎng)絡(luò)中便是使用SFP+做高頻業(yè)務(wù)信號(hào)鏈路傳輸，本系統(tǒng)便是在骨干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上添加管理控制信號(hào)，在不改變骨干網(wǎng)絡(luò)任何設(shè)備器件的前提下加入發(fā)射和接收部分，大大降低了網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成本，與原骨干網(wǎng)絡(luò)完全兼容，不論未來(lái)業(yè)務(wù)信號(hào)速率提高到多少，只要不改變傳輸系統(tǒng)，這套控制管理信號(hào)生成傳輸和獲取的系統(tǒng)都將適用。

3)本發(fā)明提供了高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由發(fā)射和接收這兩部分組成，這兩部分完全獨(dú)立，不受地域和光纖鏈路傳輸距離限制，相互獨(dú)立的工作模式也使得這套系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提升，簡(jiǎn)化了控制信號(hào)的傳輸過(guò)程。

4)本發(fā)明提供了高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，本發(fā)明技術(shù)原理簡(jiǎn)單，即MCD信號(hào)轉(zhuǎn)化成I2C控制信號(hào)，從而控制輸出光載波的功率，接收端激光信號(hào)經(jīng)兩種光纖耦合器后，一部分進(jìn)入功率探測(cè)器，獲得的平均功率經(jīng)MCU處理器編譯后，生成控制信號(hào)，控制低頻光電探測(cè)器PD的參考閾值功率，從而獲取光載波中的低頻管理控制信號(hào)。并且本發(fā)明技術(shù)所需的MCU處理器、光纖耦合器、功率探測(cè)器以及低頻光電探測(cè)器都已是市場(chǎng)級(jí)成熟產(chǎn)品，因此本發(fā)明所提供的技術(shù)系統(tǒng)，其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中，在光載波功率不變的情況下，加載高頻業(yè)務(wù)信號(hào)后，激光信號(hào)在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖；

圖3是圖1中，在載有高頻業(yè)務(wù)信號(hào)的光載波中，加入低頻管理控制信號(hào)后，激光信號(hào)在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由發(fā)射10和接收20兩部分組成，該發(fā)射部分10和接收部分20通過(guò)光纖30連接通信并傳輸數(shù)據(jù)；

其中發(fā)射部分10包括：

一SFP+模塊11，該其差分輸入端口1和差分輸入端口2分別接收主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(TD+和TD-)，將主業(yè)務(wù)信號(hào)加載到SFP+模塊發(fā)出的激光載波中，SFP+模塊11的控制端口3接收來(lái)自MCU1處理器12的比特流，由含有管理控制信號(hào)(MCD)的比特流對(duì)SFP+模塊11的I2C接口(3端口)進(jìn)行控制，進(jìn)而控制SFP+模塊中發(fā)出的激光載波功率，再通過(guò)端口4將混有管理控制信號(hào)(MCD)和主業(yè)務(wù)信號(hào)(TD+、TD-)的激光接入光纖30中。該SFP+模塊11用于將主業(yè)務(wù)信號(hào)(TD+和TD-)和管理控制信號(hào)(MCD)加載到光載波上，并通過(guò)光載波的功率變化來(lái)表達(dá)管理控制信號(hào)(MCD)，即當(dāng)MCD信號(hào)為邏輯“1”時(shí)，光載波功率輸出為高功率，當(dāng)MCD信號(hào)為邏輯“0”時(shí)，光載波功率輸出為低功率；

一MCU1處理器12，該MCU1處理器12的輸入端連接所需要接入的管理控制信號(hào)MCD，管理控制信號(hào)MCD經(jīng)過(guò)MCU1處理器12采集和處理后，根據(jù)I2C協(xié)議生成相應(yīng)的比特流，經(jīng)過(guò)輸出端口輸出。該MCU1處理器12用于采集、編譯管理控制信號(hào)MCD，并對(duì)SFP+模塊11進(jìn)行控制；

接收部分20包括：

一1:9光纖耦合器21，該1:9光纖耦合器21，其1端口接收來(lái)自光纖30的光信號(hào)，并將激光按照能量1:9分配，90％光信號(hào)通過(guò)端口2傳輸出去，10％的光信號(hào)通過(guò)端口3輸出，其中輸出端口2和端口3中的光信號(hào)，除功率外其他均與輸入端口1中激光信號(hào)完全相同；

一接收機(jī)22，其輸入端口用于接收激光信號(hào)中的主業(yè)務(wù)信號(hào)(TD+和TD-)，使業(yè)務(wù)信號(hào)鏈路正常通信；

一5:5光纖耦合器23，該5:5光纖耦合器23，其1端口與1:9光纖耦合器21的3端口連接，并將接收到的激光按照能量5:5均勻分配，50％光信號(hào)通過(guò)端口2傳輸出去，另一個(gè)50％的光信號(hào)通過(guò)端口3輸出，其中輸出端口2和端口3中的光信號(hào)，除功率外其他均與輸入端口1中激光信號(hào)完全相同；

一功率探測(cè)器24，其輸入端口與5:5光纖耦合器23的輸出端口2相連接，用于探測(cè)和采集5:5光纖耦合器23輸出端口2的光功率，并將采集到的功率值通過(guò)端口2輸出；

一MCU2處理器25，其輸入端口與功率探測(cè)器24的輸出端口相連接，并對(duì)采集到的功率值進(jìn)行編碼，編碼后的比特流通過(guò)輸出端口輸出；

一PD低頻光電探測(cè)器26，其輸入端口1與5:5光纖耦合器23的輸出端口3相連接，接收激光信號(hào)，PD低頻光電探測(cè)器26的輸入端口2與MCU2處理器25的輸出端口2相連接，使MCU2處理器25對(duì)PD低頻光電探測(cè)器26中的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，進(jìn)而控制光電探測(cè)器26的閾值參考功率，當(dāng)端口1接收到的光功率高于閾值參考功率時(shí)，端口3輸出邏輯電平“1”，當(dāng)端口1接收到的光功率低于閾值參考功率時(shí)，端口3輸出邏輯電平“0”，進(jìn)而得到管理控制信號(hào)(MCD)。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中發(fā)射部分10包含一MCU1處理器12和一SFP+模塊11。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中發(fā)射部分10所包含的SFP+模塊11是高速發(fā)射模塊，能夠滿(mǎn)足加載Gbit/s以上速率的電信號(hào)，并且其光載波能夠滿(mǎn)足在高低兩種功率狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳輸要求，其光載波中心波長(zhǎng)是屬于通信波段的1310nm或1550nm。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中接收部分20包括一1:9光纖耦合器21、一接收機(jī)22、一5:5光纖耦合器23、一功率探測(cè)器24、一MCU2處理器25和一PD低頻光電探測(cè)器26。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中MCU1處理器和MCU2處理器的選取應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要，如選用arm系列芯片或者FPGA系列芯片。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中接收部分20包含的功率探測(cè)器24是平均功率探測(cè)器，能夠探測(cè)一段時(shí)間內(nèi)的光功率平均值。

上述方案，所述的一種高速通信中生成傳輸和獲取管理控制信號(hào)系統(tǒng)，其中接收部分20包含的PD低頻光電探測(cè)器26是不隨溫度變化的，其偏置電壓在一段范圍內(nèi)可調(diào)。

圖2給出了在光載波功率不變的情況下，加載高頻業(yè)務(wù)信號(hào)后，激光信號(hào)在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖。

圖3給出了在載有高頻業(yè)務(wù)信號(hào)的光載波中，加入低頻管理控制信號(hào)后，激光信號(hào)在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖。

以上所述的具體實(shí)施方法對(duì)于本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和技術(shù)效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所敘述的僅對(duì)于本發(fā)明的具體實(shí)施方法而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。