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系統(tǒng)。

技術(shù)背景

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，人們對信息量的需求越來越大，高速率、大容量的通信成為了未來發(fā)展的趨勢。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)世界帶來高速發(fā)展的同時(shí)，人們依舊需要控制信號來對整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行基本的檢測和控制，并且確保控制信號對整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)信號不產(chǎn)生任何影響。因此100Kbit/s以下的低頻信號成為了首選，但是超高頻的數(shù)據(jù)信號與超低頻的管理控制信號的混頻問題一直受制于成本問題而難以解決。先如今主要解決這個(gè)問題的方案有兩種，一是鋪設(shè)專用的管理控制信號通道，但其成本過高；二是將高頻和低頻直接通過混頻器混頻，但它對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系統(tǒng)，其主要原理是通過對鏈路光載波的功率控制，使其載有低頻管理控制信號，再在接收端對光載波功率進(jìn)行識別，并轉(zhuǎn)換成原來的管理控制信號，以實(shí)現(xiàn)低頻管理控制信號在高速通信中的傳輸。本發(fā)明提出的系統(tǒng)不對當(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器等設(shè)備，并直接將控制信號加載在高速通信的光載波上，以功率變化來體現(xiàn)控制信號，與主網(wǎng)業(yè)務(wù)信號完全獨(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對于業(yè)務(wù)信號的影響，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系統(tǒng)，尤其側(cè)重于高速通信中的低頻管理控制信號的生成和傳輸，以解決市場對于低頻控制信號難以加載到高頻信號上的問題。

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接收來自光纖的光信號，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，用于接收激光信號中的主業(yè)務(wù)信號，使業(yè)務(wù)信號鏈路正常通信；

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器的輸出端相連接，并對采集到的功率值進(jìn)行編碼；

一PD低頻光電探測器，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，該P(yáng)D低頻光電探測器的輸入端口2與MCU2處理器的輸出端相連接，使MCU2處理器對PD低頻光電探測器中的驅(qū)動電路進(jìn)行控制，進(jìn)而控制光電探測器的閾值參考功率，當(dāng)PD低頻光電探測器輸入端口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。

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

主業(yè)務(wù)差分信號(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)信號和MCD信號的光載波通過4端口進(jìn)入光纖中傳輸；

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

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

功率探測器接收并采集激光信號，獲取一段時(shí)間內(nèi)激光信號的平均光功率，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光電探測器能夠識別的控制信號，進(jìn)而對PD低頻光電探測器的驅(qū)動電路進(jìn)行控制；

PD低頻光電探測器，其驅(qū)動電路根據(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，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系統(tǒng)，從根本上解決了高速通信中低頻控制信號難以與高頻信號混頻的問題，低頻管理控制信號以通過改變SFP+中光載波功率的形式加載到光載波上，和高頻業(yè)務(wù)信號對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)信號網(wǎng)絡(luò)，且對高頻主業(yè)務(wù)信號不產(chǎn)生任何影響，滿足了骨干網(wǎng)絡(luò)通信中對主業(yè)務(wù)信號零串?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，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)升級成本，與原骨干網(wǎng)絡(luò)完全兼容，不論未來業(yè)務(wù)信號速率提高到多少，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，簡化了控制信號的傳輸過程。

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系統(tǒng)，本發(fā)明技術(shù)原理簡單，即MCD信號轉(zhuǎn)化成I2C控制信號，從而控制輸出光載波的功率，接收端激光信號經(jīng)兩種光纖耦合器后，一部分進(jìn)入功率探測器，獲得的平均功率經(jīng)MCU處理器編譯后，生成控制信號，控制低頻光電探測器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。并且本發(fā)明技術(shù)所需的MCU處理器、光纖耦合器、功率探測器以及低頻光電探測器都已是市場級成熟產(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)。

附圖說明

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，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)信號后，激光信號在時(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)信號的光載波中，加入低頻管理控制信號后，激光信號在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖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接收來自MCU1處理器12的比特流，由含有管理控制信號(MCD)的比特流對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，再通過端口4將混有管理控制信號(MCD)和主業(yè)務(wù)信號(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(TD+和TD-)和管理控制信號(MCD)加載到光載波上，并通過光載波的功率變化來表達(dá)管理控制信號(MCD)，即當(dāng)MCD信號為邏輯“1”時(shí)，光載波功率輸出為高功率，當(dāng)MCD信號為邏輯“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MCD，管理控制信號MCD經(jīng)過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)過輸出端口輸出。該MCU1處理器12用于采集、編譯管理控制信號MCD，并對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端口接收來自光纖30的光信號，并將激光按照能量1:9分配，90％光信號通過端口2傳輸出去，10％的光信號通過端口3輸出，其中輸出端口2和端口3中的光信號，除功率外其他均與輸入端口1中激光信號完全相同；

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

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％光信號通過端口2傳輸出去，另一個(gè)50％的光信號通過端口3輸出，其中輸出端口2和端口3中的光信號，除功率外其他均與輸入端口1中激光信號完全相同；

一功率探測器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端口2輸出；

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

一PD低頻光電探測器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，PD低頻光電探測器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PD低頻光電探測器26中的驅(qū)動電路進(jìn)行控制，進(jìn)而控制光電探測器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(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，能夠滿足加載Gbit/s以上速率的電信號，并且其光載波能夠滿足在高低兩種功率狀態(tài)下長時(shí)間遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳輸要求，其光載波中心波長是屬于通信波段的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、一功率探測器24、一MCU2處理器25和一PD低頻光電探測器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系統(tǒng)，其中MCU1處理器和MCU2處理器的選取應(yīng)滿足實(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系統(tǒng)，其中接收部分20包含的功率探測器24是平均功率探測器，能夠探測一段時(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系統(tǒng)，其中接收部分20包含的PD低頻光電探測器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)信號后，激光信號在時(shí)域上表現(xiàn)的示意圖。

圖3給出了在載有高頻業(yè)務(wù)信號的光載波中，加入低頻管理控制信號后，激光信號在時(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)的說明，所應(yīng)理解的是，以上所敘述的僅對于本發(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)。