一種內(nèi)置onu的gepon光中繼設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種能夠應(yīng)用于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(GEPON)的光功率增強(qiáng)設(shè)備，其作用是大幅度延伸GEPON的傳輸距離，大幅度擴(kuò)大光分路比，能夠應(yīng)用于各種GEPON廠家(包含各種GEPON設(shè)備生產(chǎn)廠商和芯片供應(yīng)商)生產(chǎn)的GEPON設(shè)備組網(wǎng)中。
【背景技術(shù)】
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[0002]如圖1所示，一套典型的GEPON系統(tǒng)由位于局端的光線路終端(0LT，0ptical LineTerminal)和若干個(gè)位于遠(yuǎn)端的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU，Optical Network Unit)組成，OLT和ONU之間由無源光分配網(wǎng)(ODN，Optical Distribut1n Netwrok)連接，采用點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP，Point to Multi Point)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。一般在ODN中使用光分路器(Optical Splitter)來實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的分光功能，由于GEPON具有成本低，功能強(qiáng)大，組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，所以逐漸成為光接入網(wǎng)的主流技術(shù)，尤其是具有保護(hù)倒換功能的GEPON設(shè)備，在光纖環(huán)路斷裂時(shí)可以自動(dòng)倒換到備用線路，具有非常高的可靠性，具備了光傳輸設(shè)備的一些特征，可以替代部分光傳輸設(shè)備，但是按照GEPON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，GEPON的傳輸距離為20公里以內(nèi)，這就在很大程度上限制了 GEPON的應(yīng)用范圍，如何克服GEPON的距離限制，并擴(kuò)大ODN的分支比，使OLT的PON 口可以連接更多的0NU，就可以大量節(jié)約光纖和OLT端的PON 口數(shù)量，具有非常重要的意義。
[0003]通用的解決光鏈路功率不足的辦法是采用光纖放大器。但由于光纖放大器價(jià)格昂貴，功耗大，體積大，在配網(wǎng)應(yīng)用中不具備實(shí)用性，同時(shí)光纖放大器屬于IR設(shè)備，即只能增強(qiáng)光功率，不能進(jìn)行信號整形和時(shí)鐘再定時(shí)，限制了 GEPON的傳輸距離范圍。本發(fā)明采用光中繼技術(shù)，極大的擴(kuò)大了 GEPON的光鏈路預(yù)算。
[0004]一個(gè)增加了 GEPON光中繼器設(shè)備的GEPON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，在下行方向，GEPON光中繼器接收來自O(shè)LT的光信號，進(jìn)行光電變換變成電信號，再經(jīng)放大、整形、時(shí)鐘再定時(shí)后，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)光，發(fā)往中繼器下轄的各0NU，這時(shí)下行光得到了增強(qiáng)；在上行方向，GEPON光中繼器接收來自后面各ONU的突發(fā)光信號，經(jīng)過光電變換變成電信號，再經(jīng)放大、整形、時(shí)鐘再定時(shí)后，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)光，這個(gè)光信號的功率遠(yuǎn)大于從ONU發(fā)來的光信號，這樣從中繼器發(fā)往OLT的光信號功率得到了增強(qiáng)，再發(fā)往0LT。由于GEPON采用點(diǎn)對多點(diǎn)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)光分支都會(huì)消耗一部分光能量，所以GEPON線路的光功率預(yù)算非常緊張，這是限制GEPON傳輸距離和分支數(shù)的重要原因。尤其在工業(yè)控制中的手拉手組網(wǎng)應(yīng)用中，大量使用一分二分光器，這樣分光器的級數(shù)就很多，可達(dá)十級以上，在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，光功率分配很不均勻，整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)前級的光功率分配比較多，越到后面，可分的光功率越來越少，限制了每個(gè)PON 口所能接入的ONU數(shù)量，一般在這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)PON 口只能接入10個(gè)0NU，而在電信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中，由于采用多端口分光器(8至32端口)，分光比較均勻，每個(gè)PON可輕松接入32個(gè)0NU，所以在工業(yè)控制應(yīng)用中，更加需要一種技術(shù)來解決GEPON光鏈路功率不足的問題；本GEPON光中繼器是專為工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)的，可以滿足工業(yè)環(huán)境的苛刻要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明涉及一種能夠通用于各GEPON廠商(包含各種GEPON設(shè)備生產(chǎn)廠商和芯片供應(yīng)商)的GEPON設(shè)備的智能型光功率增強(qiáng)設(shè)備；內(nèi)置雙光口自愈功能GEPON 0NU，可遠(yuǎn)程網(wǎng)管，用于延伸GEPON的傳輸距離，增加光分支數(shù)；適應(yīng)工業(yè)環(huán)境要求，具有小型化、卡軌式安裝的特點(diǎn)。包括雙PON 口 GEP0N0NU，光接口組件，CPU，CPLD，F(xiàn)PGA，多任務(wù)操作系統(tǒng)，設(shè)備網(wǎng)管軟件模塊，人機(jī)接口軟件模塊，電源保護(hù)電路，上行信號再生電路，下行信號再生電路，上行收光指示電路，下行收光指示電路等功能模塊。
[0006]整個(gè)中繼器主要由以下幾個(gè)部分組成:
[0007]I》下行信號再生電路；下行部分是指下行方向的信號再生，它接收來自O(shè)LT的連續(xù)光信號，采用WDM從光纖上分離下行信號，經(jīng)過前放，限放，恢復(fù)出下行電信號，此下行電信號是1250兆的高速差分信號，一般的數(shù)字邏輯電路不能處理，需要通過串并變換，變換成低速率并行125兆電信號，才能送入FPGA處理，在FPGA中，通過整形，時(shí)延調(diào)整，緩沖存貯，時(shí)鐘變換處理后，再送往并串變換，變成無抖動(dòng)的1250兆高速差分信號，送往下行激光發(fā)射模塊向后級的ONU發(fā)射，發(fā)射的激光信號所攜帶的信息不變，但光功率得到增強(qiáng)，同時(shí)波形被重新整形，時(shí)鐘抖動(dòng)被改善，相當(dāng)于光信號被放大整形，從OLT接收的光信號最小功率為_26dBm，經(jīng)過再生后，從中繼器發(fā)出的下行光信號可達(dá)到3dBm，相當(dāng)于光信號被放大了 29dB ；
[0008]2))上行信號再生電路；上行方向，從ONU發(fā)來的突發(fā)光，經(jīng)過APD管接收，再經(jīng)限幅放大器變成電信號，這個(gè)電信號是突發(fā)的1250兆高速差分信號，通過串行變換，變換成低速率并行125兆電信號，送往FPGA處理，在FPGA中，經(jīng)過整形，時(shí)延調(diào)整，緩沖存貯，時(shí)鐘變換處理后，再送往并串變換電路，變成無抖動(dòng)的波形前后沿良好的1250兆高速差分信號，送往上行突發(fā)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)光，再經(jīng)過WDM與下行信號合波，經(jīng)過單根光纖發(fā)向0LT。上行同樣具有再生信號的功能，ONU發(fā)來的微弱的光信號，經(jīng)過再生，光信號的功率得到增強(qiáng)，同時(shí)經(jīng)過整形和時(shí)鐘變換，信號質(zhì)量得到很大改善；時(shí)鐘變換是通過FIF0(先進(jìn)先出緩存器)實(shí)現(xiàn)的，F(xiàn)IFO的寫地址指針由從線路上恢復(fù)的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，而FIFO的讀出地址指針由本地晶振產(chǎn)生的125兆時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，由于本地時(shí)鐘是直接由晶振產(chǎn)生的，沒有任何附加的抖動(dòng)和畸變，所以時(shí)鐘質(zhì)量非常高，從FIFO輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過并串變換，變成1250兆高速差分?jǐn)?shù)據(jù)信號發(fā)向0LT.上行采用APD管接收，接收靈敏度可達(dá)_29dBm，而上行方向發(fā)出的激光功率可達(dá)3dBm，相當(dāng)于光信號放大了 32dB，從而提供了充足的光功率預(yù)算。
[0009]3》整個(gè)中繼器包含兩塊主電路板，兩塊電路板通過扁平電纜相連，分為ONU主電路板和中繼器主電路板，中繼器主電路板位于上部，ONU主電路板位于下部；中繼器主電路板還包含電源電路、FPGA芯片、兩組并串串并變換電路、上行光接口部件、下行光接口部件、上行收光指示燈、下行收光指示燈；其中電源電路是符合工業(yè)級EMC要求的電源電路，提供兩路直流DC/DC電源和干接點(diǎn)告警接口，DC/DC電源為隔離式電源，滿足工業(yè)級EMC的要求。關(guān)于中繼器的結(jié)構(gòu)布置請參看圖5，圖6。
[0010]ONU主電路板含有兩個(gè)CPU和一片CPLD，并包含一片千兆位交換芯片和ONU的MAC芯片，以及一片DDR RAM和一片F(xiàn)LASH，一個(gè)CPU是實(shí)現(xiàn)GEPON ONU功能的高性能主CPU，集成于ONU的MAC芯片中，另一個(gè)CPU是輔助處理器，兩個(gè)CPU之間通過高速串行接口 UART相連，輔助處理器通過扁平電纜連接中繼器單元電路的FPGA，WEB功能由主CPU實(shí)現(xiàn)，主CPU采用LINUX多任務(wù)操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，為后續(xù)升級開發(fā)提供了強(qiáng)大的支撐；人機(jī)界面為CLI (命令行方式)和WEB (瀏覽器)方式，同時(shí)支持SNMP簡單網(wǎng)管協(xié)議；輔助處理器和串口之間采用私有處理協(xié)議；這個(gè)部分除了提供ONU功能外，還提供了設(shè)備管理控制功能，主CPU內(nèi)部集成以太網(wǎng)功能，可在遠(yuǎn)程通過WEB頁面訪問，輔助CPU通過數(shù)字診斷模塊與光接口相連，可以監(jiān)控光接口的發(fā)送光功率、接收光功率、溫度、電壓、偏置電流等參數(shù)，司時(shí)還可以監(jiān)控環(huán)境的其它信息；通過內(nèi)部集成的GEPON 0NU，提供了中繼器監(jiān)控管理功能的通信通道，實(shí)現(xiàn)本中繼器與寬帶互連網(wǎng)絡(luò)的互連互通，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理控制功能；內(nèi)嵌的ONU還具有雙光口自愈保護(hù)功能；
[0011]4》遠(yuǎn)程管理可通過WEB和CLI監(jiān)控和管理以下項(xiàng)目:
[0012]I)上行發(fā)送光功率；
[0013]2)上行接收光功率；
[0014]3)下行發(fā)送光功率；
[0015]4)下行接收光功率；
[0016]5)設(shè)備溫度；
[0017]6)激光器偏置電流；
[0018]7)電源電壓；
[0019]實(shí)現(xiàn)方法
[0020]1、串并并串變換芯片采用TI公司芯片，F(xiàn)PGA芯片是XILINX公司生產(chǎn)的SPARTAN3S系列芯片，具有成本低，處理速度高，集成度高的特點(diǎn)，SPARTAN3S芯片還具有無需外圍加載芯片的特點(diǎn)，上電可靠性更高，成本更低；
[0021]有效數(shù)據(jù)檢測電路，F(xiàn)IFO(先入先出緩沖存貯器)控制器，寫入指針控制，讀出指針控制電路都在單片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)，但是為了實(shí)現(xiàn)時(shí)延調(diào)整功能，以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離，需要大容量的FIFO，這時(shí)需要在FPGA外部擴(kuò)展一片SRAM，以實(shí)現(xiàn)更大的緩沖容量。
[0022]2、輔助CPU用的是ARM LPC1752，這是Cortex_M3內(nèi)核的CPU，工作主頻為100兆，內(nèi)部集成RAM和FLASH，具有集成度高，運(yùn)算速度快，調(diào)試方便的特點(diǎn)。
[0023]3、下行接收組件，