專利名稱：基于雙cpu的摻鉺光纖放大器控制裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在光傳輸系統(tǒng)中4參鉺光纖;故大器(EDFA)的 控制架構。
背景技術：
在長途光傳輸系統(tǒng)中普遍使用了利用EDFA的光放大器，由于 EDFA具有直接光放大功能，無需光-電-光轉換從而成本低、增益大 噪聲小、以及很寬的增益帶寬，使得EDFA得以在WDM系統(tǒng)中廣 泛應用。
EDFA的控制一直是光放大單元中一個比較關鍵的組成部分。 由于EDFA是電流控制型的光器件，因此如何實現(xiàn)用電流對EDFA 信號增益進行精確的控制就是一個需要關注的問題。
對于大多數(shù)無法使用精確模型來描述EDFA的廠家而言，采用 通用的單CPU處理方案由于結構簡單成為首選。4旦是隨著光傳輸系 統(tǒng)向更多波長以及更高速率的^支術進步，對于EDFA的控制指標也 日漸嚴格。不僅要求能夠完成系統(tǒng)的增益控制功能，還對信號增益、 ，噪聲、增益讀4牛率、瞬態(tài)響應、大范圍增益可調整等方面4是出了更 嚴格的要求。這對單CPU系統(tǒng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)不僅在軟件設計 的復雜度還包括后續(xù)的平滑升級等方面均存在 一 系列問題。
綜上所述，目前單CPU系統(tǒng)主要存在以下幾個方面的不足
性能差，無法滿足日益纟是升的EDFA控制指標的需求；
非模塊化設計，主控部分與EDFA控制算法混合設計，不利于 平滑升級，不支持單板軟件與控制算法的并行設計；
兼容性不足，不能針對不同的EDFA模塊實現(xiàn)廣泛的兼容性。
因此，需要一種功能劃分清晰的雙CPU系統(tǒng)，來實現(xiàn)EDFA 的復雜控制功能，實現(xiàn)功能配置與控制算法分開設計，提高系統(tǒng)應 用的靈活性，同時高性能算法CPU的加入使得控制性能大幅度提升 且可支持算法升級設計。

發(fā)明內容
考慮到上述問題而做出本發(fā)明，為此，本發(fā)明的主要目的在于， 提供一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝置，其包括
配置模塊，用于將用戶配置的控制參數(shù)傳送到主功能CPU模塊 并輸出主功能CPU模塊的運算結果；
主功能CPU模塊，用于接收來自配置模塊的控制參數(shù)并將控制 參數(shù)和控制算法下發(fā)到運算CPU模塊，并且實現(xiàn)摻鉺光線放大器的 輔助功能；
算法CPU模塊，用于根據(jù)由主功能CPU模塊下發(fā)的控制參數(shù) 和控制算法以及由檢測控制模塊提供的摻鉺光纖放大器的輸出來進 行控制算法的計算，并將控制算法的計算結果提供給檢測控制模塊； 以及 檢測控制模塊，用于根據(jù)控制算法的計算結果來驅動摻鉺光纖 放大器，檢測摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給算 法CPU模塊。
配置才莫塊可以通過I/O i殳備或者客戶端來實J見。
配置模塊可以是專用的協(xié)議接口 。
主功能CPU模塊可以通過加載軟件功能模塊的處理器或者專
用集成電3各芯片來實現(xiàn)。
輔助功能可以包括強制關閉摻鉺光纖放大器的功能。
算法CPU模塊可以通過數(shù)字信號處理器芯片、高速通用CPU、 專用集成電^各芯片、和現(xiàn)場可編程門陣列器件中的一種來實現(xiàn)。
當算法CPU模塊由現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)時，算法CPU 才莫塊可以包括
通信/配置模塊，用于將來自主功能CPU模塊的控制參數(shù)和控 制算法下發(fā)到內置算法模塊；
內置算法模塊，用于根據(jù)來自主功能CPU模塊的控制參數(shù)和控 制算法以及來自檢測控制模塊的摻鉺光纖放大器的輸出來進行控制 算法計算，并將計算結果傳送到驅動模塊；以及
驅動模塊，用于將計算結果傳送到檢測控制模塊。
才企測控制模塊可以包括光功率檢測電路和電流驅動電路。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種基于雙CPU的摻鉺光纖放 大器控制系統(tǒng)，其包括
配置模塊，用于將用戶配置的控制參數(shù)傳送到主功能CPU模塊 并輸出主功能CPU模塊的運算結果；
主功能CPU模塊，用于接收來自配置模塊的控制參數(shù)并將控制 參數(shù)和控制算法下發(fā)到運算CPU模塊，并且實現(xiàn)摻鉺光線放大器的 輔助功能；
算法CPU模塊，用于根據(jù)由主功能CPU模塊下發(fā)的控制參數(shù) 和控制算法以及由檢測控制模塊提供的摻鉺光纖放大器的輸出來進 行控制算法的計算，并將控制算法的計算結果提供給檢測控制模塊；
檢測控制模塊，用于根據(jù)控制算法的計算結果來驅動摻鉺光纖 放大器，檢測摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給算 法CPU才莫塊；以及
摻鈄光纖放大器，用于根據(jù)檢測控制模塊的驅動來完成對增益 的控制。
摻鉺光纖放大器為普通摻鉺光纖放大器、電控接口摻鉺光纖放 大器、或功能增強型摻鉺光纖放大器中的一種。
通過上述技術方案，實現(xiàn)了 EDFA的復雜控制功能，實現(xiàn)了功 能配置與控制算法分開設計，提高了系統(tǒng)應用的靈活性，同時高性 能算法CPU的加入使得控制性能大幅度提升且可支持算法升級設 計，從而能夠將現(xiàn)有光放大單元性能做有效的提升，滿足當前及未 來對基于EDFA的光放大單元的各種性能及功能需求。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部 分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā) 明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附 圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部 分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的
限制。在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝 置的方沖匡圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制系 統(tǒng)的方框圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的基于DSP的雙CPU的摻鉺光纖放大 器控制系統(tǒng)的方框圖；以及
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的基于FPGA的CPU的摻鉺光纖放大 器控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此 處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝 置的方框圖。
參照圖1,提供一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝置， 其包括
配置才莫塊10，用于將用戶配置的控制參教:傳送到主功能CPU 模塊20并輸出主功能CPU模塊20的運算結果；
主功能CPU模塊20，用于接收來自配置模塊10的控制參數(shù)并 將控制參數(shù)和控制算法下發(fā)到算法CPU模塊30,并且實現(xiàn)摻鉺光 線》文大器的輔助功能；
算法CPU模塊30,用于根據(jù)由主功能CPU模塊20下發(fā)的控 制參數(shù)和控制算法以及由檢測控制模塊40提供的摻鉺光纖放大器 的輸出來進行控制算法的計算，并將控制算法的計算結果提供給檢 測控制模塊40;以及
檢測控制模塊40，用于根據(jù)控制算法的計算結果來驅動摻鉺光 纖放大器，檢測摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給 算法CPU才莫塊30。
配置才莫塊10可以通過I/O i殳備或者客戶端來實現(xiàn)。
配置才莫塊10可以是專用的協(xié)議接口 。
主功能CPU模塊20可以通過加載軟件功能模塊的處理器或者 專用集成電^各(ASIC)芯片來實現(xiàn)。
輔助功能可以包括強制關閉摻鉺光纖放大器的功能。
算法CPU模塊30可以通過數(shù)字信號處理器(DSP )芯片、高 速通用CPU、專用集成電^各芯片、和現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA ) 中的一種來實3見。
當算法CPU模塊30由現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)時，算法 CPU才莫塊30可以包括
通信/S己置模塊，用于將來自主功能CPU模塊的控制參數(shù)和控 制算法下發(fā)到內置算法模塊；
內置算法模塊，用于根據(jù)來自主功能CPU模塊的控制參數(shù)和控
制算法以及來自檢測控制模塊的摻鉺光纖放大器的輸出來進行控制
算法計算，并將計算結果傳送到驅動模塊；以及
驅動模塊，用于將計算結果傳送到檢測控制模塊。
才全測控制才莫塊40可以包括光功率4企測電3各和電流驅動電3各。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制系 統(tǒng)的方沖醫(yī)圖。
參照圖2，提供了 一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制系統(tǒng)， 其包括
配置才莫塊10，用于將用戶配置的控制參l"專送到主功能CPU 模塊20并輸出主功能CPU模塊20的運算結果；
主功能CPU模塊20，用于接收來自配置模塊10的控制參數(shù)并 將控制參數(shù)和控制算法下發(fā)到算法CPU模塊30，并且實現(xiàn)摻鉺光 線^L大器的輔助功能；
算法CPU模塊30,用于根據(jù)由主功能CPU模塊20下發(fā)的控 制參數(shù)和控制算法以及由檢測控制模塊40提供的摻鉺光纖放大器 的輸出來進行控制算法的計算，并將控制算法的計算結果提供給才企 測控制才莫塊40;
檢測控制模塊40,用于根據(jù)控制算法的計算結果來驅動摻鉺光 纖放大器，檢測摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給 算法CPU模塊30;以及
摻鉺光纖放大器50，用于根據(jù)檢測控制模塊40的驅動來完成
》t增益的4空制。
摻鉺光纖放大器為普通摻鉺光纖放大器、電控接口摻鉺光纖放 大器、或功能增強型摻鉺光纖放大器中的一種。
如圖3所示，算法CPU基于DSP的雙CPU控制架構包括配置 才莫塊IO、主功能CPU模塊20、 DSP才莫塊30、；險測控制才莫塊40及 EDFA才莫塊50構成。
圖3中各功能模塊功能如下
配置模塊10從用戶或者協(xié)議處理接口處獲取配置信息，并將配 置信息傳遞到主功能CPU，莫塊20;
主功能CPU模塊20實現(xiàn)光放大單元板的相關功能處理，并將 算法相關的信息通過通用協(xié)議接口或者用戶自定義接口下達給DSP 模塊30;
DSP模塊30根據(jù)從主功能CPU模塊20處獲取的算法配置信 息執(zhí)行相應的算法，將檢測控制模塊40檢測到的信號作為算法輸入 執(zhí)行運算，并根據(jù)運算結果對檢測控制模塊40實施控制；
檢測控制模塊40完成對EDFA模塊各性能量的檢測并上報給 DSP模塊30，同時將DSP模塊30輸出的控制信號轉換為對EDFA 模塊50的驅動電流信號；
EDFA模塊50接受檢測控制模塊40的驅動，并根據(jù)驅動完成 增益的控制。
下面結合圖4所示，描述通用CPU+FPGA構成的雙CPU控制
架構方案。
配置模塊10從用戶或者協(xié)議處理接口處獲取配置信息，并將配 置信息傳遞到主功能CPU模塊20;
主功能CPU模塊20實現(xiàn)光放大單元板的相關功能處理，并將 算法相關的信息通過通用協(xié)議4妄口或者用戶自定義4姿口下達纟會 FPGA模塊30;
FPGA模塊30根據(jù)功能可以從內部劃分為通信/酉己置模塊31， 內置算法模塊32,驅動模塊33。通信/西己置模塊31從主功能CPU 模塊20處獲取的算法配置信息并下發(fā)給內置算法模塊32，內置模 塊算法32根據(jù)配置及檢測控制模塊40的檢測信息執(zhí)行相應算法， 并將結果傳遞纟合驅動，莫塊33,驅動一莫塊33將計算結果傳遞到一企測 控制才莫塊40;
^r測控制才莫塊40完成對EDFA模塊各性能量的4企測并上才艮給 FPGA模塊30，同時將FPGA模塊30輸出的控制信號轉換為對 EDFA模塊50的驅動電流信號；
EDFA模塊50接受檢測控制模塊40的驅動，并根據(jù)驅動完成 增益的^空制。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等， 均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在于，包括配置模塊，用于將用戶配置的控制參數(shù)傳送到主功能CPU模塊并輸出所述主功能CPU模塊的運算結果；所述主功能CPU模塊，用于接收來自所述配置模塊的所述控制參數(shù)并將所述控制參數(shù)和控制算法下發(fā)到算法CPU模塊，并且實現(xiàn)所述摻鉺光線放大器的輔助功能；所述算法CPU模塊，用于根據(jù)由所述主功能CPU模塊下發(fā)的所述控制參數(shù)和控制算法以及由檢測控制模塊提供的所述摻鉺光纖放大器的輸出來進行所述控制算法的計算，并將所述控制算法的計算結果提供給所述檢測控制模塊；以及所述檢測控制模塊，用于根據(jù)所述控制算法的計算結果來驅動所述摻鉺光纖放大器，檢測所述摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給所述算法CPU模塊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述配置才莫塊通過I/Oi殳備或者客戶端來實現(xiàn)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述配置模塊是專用的協(xié)議接口 。
4. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述主功能CPU模塊通過加載軟件功能模塊的處理器或 者專用集成電路芯片來實現(xiàn)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述輔助功能包括強制關閉所述摻鉺光纖放大器的功能。
6. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述算法CPU模塊通過數(shù)字信號處理器芯片、高速通用 CPU、專用集成電i 各芯片、和現(xiàn)場可編程門陣列器件中的一種 來實現(xiàn)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，當所述算法CPU模塊由所述現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn) 時，所述算法CPU—莫塊包括通信/配置模塊，用于將來自所述主功能CPU模塊的所述 控制參數(shù)和所述控制算法下發(fā)到內置算法模塊；所述內置算法模塊，用于根據(jù)來自所述主功能CPU模塊 的所述控制參數(shù)和所述控制算法以及來自檢測控制模塊的所 述摻鉺光纖放大器的輸出來進行控制算法計算，并將計算結果 傳送到驅動沖莫塊；以及所述驅動模塊，用于將所述計算結果傳送到所述檢測控制 模塊。
8. 根據(jù)權利要求1所述的摻鉺光纖放大器控制裝置，其特征在 于，所述檢測控制模塊包括光功率檢測電^各和電流驅動電^各。
9. 一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制系統(tǒng)，其特征在于， 包括配置模塊，用于將用戶配置的控制參數(shù)傳送到主功能CPU 模塊并輸出所述主功能CPU模塊的運算結果；所述主功能CPU模塊，用于接收來自所述配置模塊的所述控制參數(shù)并將所述控制參數(shù)和控制算法下發(fā)到算法CPU模 塊，并且實現(xiàn)所述纟參鉺光線;故大器的輔助功能；所述算法CPU模塊，用于根據(jù)由所述主功能CPU模塊下 發(fā)的所述控制參數(shù)和所述控制算法以及由檢測控制模塊提供 的所述摻鉺光纖放大器的輸出來進行所述控制算法的計算，并 將所述控制算法的計算結果提供給所述檢測控制模塊；所述檢測控制模塊，用于根據(jù)所述控制算法的計算結果來 驅動所述摻鉺光纖放大器，檢測所述摻鉺光纖放大器的輸出， 并將所檢測的輸出提供給所述算法CPU模塊；以及所述摻鉺光纖放大器，用于根據(jù)檢測控制模塊的驅動來完 成對增益的控制。
10. 根據(jù)權利要求9所述的摻鉺光纖放大器控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述摻鉺光纖放大器為普通摻鉺光纖放大器、電控接口摻 鉺光纖放大器、或功能增強型摻鉺光纖放大器中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于雙CPU的摻鉺光纖放大器控制裝置，其包括配置模塊，用于將用戶配置的控制參數(shù)傳送到主功能CPU模塊并輸出主功能CPU模塊的運算結果；主功能CPU模塊，用于接收來自配置模塊的控制參數(shù)并將控制參數(shù)和控制算法下發(fā)到運算CPU模塊，并且實現(xiàn)摻鉺光線放大器的輔助功能；算法CPU模塊，用于根據(jù)由主功能CPU模塊下發(fā)的控制參數(shù)和控制算法以及由檢測控制模塊提供的摻鉺光纖放大器的輸出來進行控制算法的計算，并將控制算法的計算結果提供給檢測控制模塊；以及檢測控制模塊，用于根據(jù)控制算法的計算結果來驅動摻鉺光纖放大器，檢測摻鉺光纖放大器的輸出，并將所檢測的輸出提供給算法CPU模塊。從而，提高了系統(tǒng)靈活性，同時大幅度提升了控制性能。
文檔編號H04B10/17GK101174903SQ20071016434
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權日2007年10月30日
發(fā)明者焱 夏, 朱曉宇, 鄒紅兵 申請人:中興通訊股份有限公司