一种光模块壳温监控方法及装置与流程

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块壳温监控方法及装置。

背景技术：

近年来随着通信行业的飞速发展，越来越多的通信设备应用于越来越严酷的自然环境中，极端的气候条件对通信设备温度适应能力的要求不断提高。精确的温度监控能更好的反映当前光模块的工作情况，为光模块自适应调节提高更准确的温度参考。也能及时的对超温应用情况做出温度告警，触发设备保护功能电路，防止超温应用对设备造成的不可逆的损伤。

但目前光模块壳温监控，基本采用光模块控制芯片内部的温度传感器对温度进行采样，然后用算法拟合出当前的壳温。由于控制芯片本身也作为光模块内的发热源之一，不同温度下控制芯片本身发热以及散热效果不同，不同温度下控制芯片相对于模块的发热量和散热量也不同，导致这种壳温监控方式在不同温度区间上报精度不同，出现部分温度段的上报精度会严重下降。产品批量生产时，由于控制芯片内部的温度传感器件的一致性会有差异，部分温度段的上报精度偏差将会进一步放大。这些问题导致光模块厂家在生产时为了满足模块的壳温上报精度，往往需要花费大量生产资源，生产效率难以提高。

综上，现有技术中采用光模块控制芯片来监控光模块壳温时，不同温度区间的监控精度存在较大偏差的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种光模块壳温监控方法及装置，用以解决现有技术中采用光模块控制芯片来监控光模块壳温时，不同温度区间的监控精度存在较大偏差的技术问题。

本发明实施例提供一种光模块壳温监控方法，包括：

根据光模块壳温的第一输出值；确定所述第一输出值处于低温阈值区间时，获取驱动芯片温度采样值；在光模块壳温处于所述低温阈值区间时，驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；

根据所述驱动芯片温度采样值和所述驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第二输出值；

根据光模块壳温的所述第一输出值，确定所述第一输出值处于高温阈值区间时，获取控制芯片温度采样值；在光模块壳温处于所述高温阈值区间时，控制芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；

根据所述控制芯片温度采样值和所述控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第三输出值。

本发明实施例提供一种光模块壳温监控装置，包括：

第一上报单元，用于向所述处理单元上报驱动芯片温度采样值；

第二上报单元，用于向所述处理单元上报光模块控制芯片温度采样值；

处理单元，用于根据光模块壳温的第一输出值，确定所述第一输出值处于低温阈值区间时，获取所述第一上报单元上报的驱动芯片温度采样值；在光模块壳温处于所述低温阈值区间时，驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；根据所述驱动芯片温度采样值和所述驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第二输出值；

所述处理单元，还用于根据光模块壳温的所述第一输出值，确定所述第一输出值处于高温阈值区间时，获取所述第二上报单元上报的控制芯片温度采样值；在光模块壳温处于所述高温阈值区间时，控制芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；根据所述控制芯片温度采样值和所述控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第三输出值。

上述实施例中，通过控制芯片温度与光模块壳温在高温、常温下呈现线性关系，以及驱动芯片温度与光模块壳温在低温下呈现线性关系，设置低温阈值区间和高温阈值区间，并采用控制芯片做光模块高温段和常温段的温度采样源，采用驱动芯片做光模块低温段的温度采样源。在确定出光模块壳温处于低温阈值区间时，将温度采样源切换为驱动芯片，获取光模块驱动芯片温度采样值；进而根据驱动芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温；在确定出光模块壳温处于高温阈值区间时，将温度采样源切换为控制芯片，获取控制芯片温度采样值；进而根据控制芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温，与现有技术中全温范围内都采用控制芯片温度与光模块壳温的对应关系来计算光模块壳温相比，在低温段选取驱动芯片作为温度采样源，在高温和常温段采用控制芯片作为温度采样源，确保在每一温度段的光模块壳温都是准确的，保证了光模块在全温范围内的光模块壳温的监控精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种光模块壳温监控方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种光模块控制芯片与驱动芯片的连接关系；

图3为本发明实施例提供的一种光模块壳温监控方法的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的一种光模块壳温监控装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光模块壳温监控装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有效果更加清楚明白，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

首先，值得说明的是，本发明实施例中的光模块壳温代表光模块外壳的温度，光模块壳温受光模块的环境温度的影响，通常光模块壳温通过对控制芯片温度进行线性补偿得到。光模块环境温度是指光模块工作环境的空气温度。驱动芯片温度是指驱动芯片上的温度传感器检测的温度。控制芯片温度是通过控制芯片内部的温度传感器检测到的温度。

由于控制芯片与光模块外壳处于不同的空间位置，外壳温度与控制芯片温度存在温差，控制芯片温度并不直接等于当前的光模块壳温。现有的光模块壳温监控方式是：首先获取光模块控制芯片内部温度传感器的温度值，再将此温度传感器的温度值进行拟合，计算出当前的光模块壳温值，然后将当前壳温值上报给上游的通信设备。

但是，由于控制芯片本身也作为光模块内的发热源之一，不同温度下控制芯片本身发热以及散热效果不同，不同温度下控制芯片相对于模块的发热量和散热量也不同，导致这种光模块壳温监控方式在不同温度区间上报精度不同。

为了提高光模块壳温的监控精度，本发明的发明人发现：

光模块环境温度的变化会对光模块的热特性产生影响。在大部分温度区间内，控制芯片温度与光模块壳温呈现线性关系，但在另一些温度区间，如低温区间，控制芯片温度与光模块壳温呈现非线性关系。

在监控光模块壳温时，即使在不同温度区间使用不同斜率进行补偿，补偿后的光模块壳温仍会在部分温度段会存在较大偏差。

想要通过算法在全温段将光模块壳温与控制芯片温度精确的对应起来极为困难。尤其在大规模生产过程中，仍有较多变量，如器件一致性、环境温度差异等，会对光模块壳温的校准值产生影响。

本发明的发明人在解决上述技术问题的过程中还发现：

第一，在常温、高温段，控制芯片温度与光模块壳温呈现出线性关系，控制芯片适合做光模块常温、高温段的温度采样源；

控制芯片的功耗相比于光模块其他器件而言很低，其发热量相对而言也是最低的。当光模块处于高温、常温温度区间时，光模块内部的热量是通过光模块外壳的表面散发，此时光模块壳温是低于内部发热量较大的器件的。根据常温端、高温段的热仿真分析结果，由于控制芯片相对发热量较低，控制芯片温度与光模块壳温对应关系处于一个线性区，只需要对控制芯片温度做简单的补偿，就能得出精确的光模块壳温值。因此，控制芯片适合做光模块常温、高温段的温度采样源。

第二，在整个低温段，控制芯片温度与光模块壳温呈现出非线性关系，控制芯片不适合做光模块低温段的温度采样源；

本发明的发明人发现，当光模块处于低温的工作环境时，光模块的壳温高于环境温度。根据低温段的热仿真分析结果，在不同状态下，光模块壳温与光模块环境温度的变化呈现出非线性的关系。此时由于控制芯片发热量过低，而模块其他部分器件的温度远高于控制芯片温度。控制芯片发热量与光模块外壳表面散热偏差过大，且难以找出光模块壳温与控制芯片温度之间精确的对应关系。因此，在整个低温段，控制芯片由于本身发热量低，且热量快速流失，控制芯片温度与光模块壳温呈现出非线性关系。

第三，在整个低温段，驱动芯片温度与光模块壳温呈现线性关系，驱动芯片适合做光模块低温段的温度采样源。

本发明的发明人发现，光模块的驱动芯片承担了光模块电信号处理、光器件电流驱动等功能，功耗最大，是光模块的主要热源。在低温环境下，随着外部环境温度的降低，光模块外壳的热量能快速散发。低温下驱动芯片温度不再集中，热量均匀的分散到PCB板上，从低温段的热仿真结果来看，驱动芯片温度与光模块壳温呈现出一种线性关系。因此，在低温段，光模块驱动芯片温度与光模块壳温呈现出简单的线性关系，驱动芯片适合做光模块低温段的温度采样源。

第四，在高温段，驱动芯片温度与光模块壳温呈现出非线性关系，驱动芯片不适合做光模块高温段的温度采样源。

本发明的发明人发现，光模块的主要热源来自于驱动芯片。根据高温段的热仿真分析结果，驱动芯片温度为PCB板上所有器件的温度最高点，且热量集中。此时，驱动芯片温度与光模块壳温(光模块温度)会呈现出一种非线性关系。在高温段，由于光器件的不同特性，不同驱动芯片的驱动电流的大小偏差较大，不同驱动芯片的发热量偏差较大，难以统一。在高温段，若使用驱动芯片作为温度采样源将会面临算法一致性的问题，因此，驱动芯片不适合做光模块高温段的温度采样源。

本发明的发明人发现，光模块壳温的发热趋势与高温环境相同。

基于本发明的发明人的上述分析的光模块内部驱动芯片、控制芯片、光模块外壳在不同温度下的热特性，本发明的发明人提出了如下光模块壳温校准方案，其发明构思为：采用控制芯片做光模块高温段和常温段的温度采样源，采用驱动芯片做光模块低温段的温度采样源。

基于本发明的发明人的上述发明构思，如图1所示，本发明实施例提供一种光模块壳温监控方法，包括：

步骤101，在根据光模块壳温的第一输出值；确定第一输出值处于低温阈值区间时，获取驱动芯片温度采样值；在光模块壳温处于低温阈值区间时，驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；

步骤102，根据驱动芯片温度采样值和驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第二输出值；

步骤103，在根据光模块壳温的第一输出值，确定第一输出值处于高温阈值区间时，获取控制芯片温度采样值；在光模块壳温处于高温阈值区间时，控制芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；

步骤104，根据获取的控制芯片温度采样值和控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第三输出值。

上述方法流程由光模块内的控制芯片执行。本发明实施例中的控制芯片，是指当前光通信行业内大多光模块内采用的通信控制芯片。通信控制芯片可以通过其数字通信接口对激光驱动、接收限放、时钟及数字恢复芯片、收发光器件等一系列单元进行调节和控制使光模块达到最佳的工作状态。并且通信控制芯片具有收集当前光模块的工作状态的功能，将光模块的工作状态(包括光模块壳温)进行信号处理后，上报给上游的通信设备，便于上游通信设备实时监控当前光模块工作状态。在异常状态下，上游通信设备可以通过控制芯片对光模块做出相应的保护。

值得说明的是，本发明实施例中的驱动芯片是指光模块内任何在低温段与光模块壳温呈现线性关系的驱动芯片，例如激光驱动的驱动芯片，收发光器件的驱动芯片等。本发明实施例中选取的驱动芯片的数量不做具体限定。本发明实施例中选取的低温阈值区间和高温阈值区间的数量不做具体限定。

例如，在低温区间采用两个驱动芯片，每个驱动芯片分别对应一个低温阈值区间，驱动芯片或者驱动芯片对应的低温阈值区间的选取依据就是，驱动芯片在相应的低温阈值区间内，驱动芯片温度与光模块外壳温度呈现明确的线性关系。

值得说明的是，上述方法流程中，驱动芯片温度采样值，由驱动芯片内的温度传感器采集的温度值。控制芯片温度采样值，由控制芯片内的温度传感器采集的温度值。

本发明实施例中的驱动芯片、驱动芯片上的温度传感器、控制芯片与控制芯片上的温度传感器的连接关系参见附图2。

驱动芯片温度采样值代表驱动芯片温度，上述低温阈值区间、以及上述驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系是根据光模块内部驱动芯片、光模块外壳在低温环境下的热仿真分析结果得到的。光模块内部驱动芯片、光模块外壳在低温环境下的热仿真分析结果与光模块内部驱动芯片、光模块外壳在低温环境下的热特性有关。

控制芯片温度采样值代表控制芯片温度，上述高温阈值区间、上述控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系是根据光模块内部控制芯片、光模块外壳在高温、常温环境下的热仿真分析结果得到的。光模块内部控制芯片、光模块外壳在高温、常温环境下的热仿真分析结果与光模块内部控制芯片、光模块外壳在高温、常温环境下的热特性相关。

进一步地，上述方法流程中，低温阈值区间和高温阈值区间构成光模块壳温的全温区间，其中，高温阈值区间也包含常温区间的温度值。

不同的光模块，因光模块内的控制芯片或者光模块内选取的驱动芯片的规格不同，在不同温度下的热特性有所差异，因此，不同光模块对应的低温阈值区间和高温阈值区间略有差异。

可选的，低温阈值区间为：-40℃～25℃。

可选的，高温阈值区间为：25℃～100℃。

进一步的，上述步骤102，包括：

根据驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定获取的驱动芯片温度采样值所对应的温度补偿值；

根据温度补偿值，对获取的驱动芯片温度采样值进行补偿，得到光模块壳温的第二输出值。

进一步地，上述步骤102之后，还包括：向外部设备输出光模块壳温的第二输出值。外部设备为上游的通信设备，便于上游通信设备实时监控当前光模块的光模块外壳温度。光模块通过控制芯片通信接口向上游设备上报光模块壳温的输出值。

进一步的，上述步骤104包括：

根据控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定获取的控制芯片温度采样值所对应的温度补偿值；

根据温度补偿值，对获取的控制芯片温度采样值进行补偿，得到光模块壳温的第三输出值。

进一步地，上述步骤104之后，还包括：向外部设备输出光模块壳温的第三输出值。便于上游通信设备实时监控当前光模块的光模块外壳温度。

下面示例一个具体的实施例来对上述方法流程进行说明。

如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤301，控制芯片获取光模块壳温的输出值T0(假如T0＝30℃)；

步骤302，控制芯片判断光模块壳温的输出值T0是否处于低温阈值区间，其中低温阈值区间为(-40℃，25℃)；若否，进入步骤303；若是，进入步骤306；

步骤303，控制芯片确定光模块壳温的输出值T0处于高温阈值区间，其中，高温阈值区间为(25℃，100℃)；进入步骤304；

步骤304，控制芯片获取控制芯片温度采样值T1，控制芯片温度与光模块壳温的满足的线性关系，假如控制芯片温度与光模块壳温的满足的线性关系为第二线性关系，根据第二线性关系，确定出温度补偿值t1(可以是正值也可以是负值)；并进入步骤305；

步骤305，控制芯片根据温度补偿值t1，对控制芯片温度采样值T1进行补偿，计算出光模块壳温的输出值T2(假如T3＝-5℃)；将输出值T2的值赋值到T0中(将光模块壳温的输出值T0替换为光模块壳温的输出值T2)，返回步骤301；

步骤306，控制芯片获取驱动芯片温度采样值T3，驱动芯片温度与光模块壳温的满足线性关系，假如驱动制芯片温度与光模块壳温的满足的线性关系为第一线性关系，根据第一性关系，确定出温度补偿值t2(可以是正值也可以是负值)；并进入步骤307；

步骤307，控制芯片根据温度补偿值t2，对驱动芯片温度采样值T3进行补偿，计算出光模块壳温的输出值T4；将输出值T2的值赋值到T0中(将光模块壳温的输出值T0替换为光模块壳温的输出值T4)，返回步骤301。

上述方法流程中，通过控制芯片温度与光模块壳温在高温、常温下呈现的线性关系，以及驱动芯片温度与光模块壳温在低温下呈现的线性关系，设置低温阈值区间和高温阈值区间，并采用控制芯片做光模块高温段和常温段的温度采样源，采用驱动芯片做光模块低温段的温度采样源。在确定出光模块壳温处于低温阈值区间时，将温度采样源切换为驱动芯片，获取光模块驱动芯片温度采样值；进而根据驱动芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温；在确定出光模块壳温处于高温阈值区间时，将温度采样源切换为控制芯片，获取控制芯片温度采样值；进而根据控制芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温，与现有技术中全温范围内都采用控制芯片温度与光模块壳温的对应关系来计算光模块壳温相比，在低温段选取驱动芯片作为温度采样源，在高温和常温段采用控制芯片作为温度采样源，确保在每一温度段的光模块壳温都是准确的，保证了光模块在全温范围内的光模块壳温的监控精度。

基于上述方法流程，本发明实施例提供了一种光模块壳温监控装置，这些装置的内容参见上述实施例记载的内容，此处不再累述。

如图4所示，本发明实施例提供一种光模块壳温监控装置，光模块壳温监控装置应用在光模块内的控制芯片内，包括：

第一上报单元401，用于向处理单元403上报驱动芯片温度采样值；

第二上报单元402，用于向处理单元403上报控制芯片温度采样值；

处理单元403，用于根据光模块壳温的第一输出值，确定第一输出值处于低温阈值区间时，获取第一上报单元401上报的驱动芯片温度采样值；在光模块壳温处于低温阈值区间时，驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；根据驱动芯片温度采样值和驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第二输出值；

处理单元，还用于根据光模块壳温的第一输出值，确定第一输出值处于高温阈值区间时，获取第二上报单元402上报的控制芯片温度采样值；在光模块壳温处于高温阈值区间时，控制芯片温度采样值与光模块壳温满足线性关系；根据控制芯片温度采样值和控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定光模块壳温的第三输出值。

进一步地，处理单元403具体用于：

根据驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定获取的驱动芯片温度采样值所对应的温度补偿值；

根据温度补偿值，对驱动芯片温度采样值进行补偿，得到光模块壳温的第二输出值。

进一步地，处理单元403具体用于：

根据控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，确定获取的控制芯片温度采样值所对应的温度补偿值；

根据温度补偿值，对控制芯片温度采样值进行补偿，得到光模块壳温的第三输出值。

进一步地，如图5所示，还包括输出单元404；

处理单元403，还用于在确定光模块壳温的第二输出值之后，指示输出单元404向外部设备输出第二输出值；

输出单元404，用于根据处理单元403的指示，向外部设备输出第二输出值；

处理单元403，还用于在确定光模块壳温的第三输出值之后，指示输出单元404向外部设备输出第三输出值；

输出单元404，还用于根据处理单元403的指示，向外部设备输出第三输出值。

进一步地，低温阈值区间和高温阈值区间构成光模块壳温的全温区间，其中其中，低温阈值区间为：-40℃～25℃；高温阈值区间为：25℃～100℃。

上述实施例中，通过控制芯片温度与光模块壳温在高温、常温下呈现的控制芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，以及驱动芯片温度与光模块壳温在低温下呈现的驱动芯片温度采样值与光模块壳温满足的线性关系，设置低温阈值区间和高温阈值区间，并采用控制芯片做光模块高温段和常温段的温度采样源，采用驱动芯片做光模块低温段的温度采样源。在确定出光模块壳温处于低温阈值区间时，将温度采样源切换为驱动芯片，获取光模块驱动芯片温度采样值；进而根据驱动芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温；在确定出光模块壳温处于高温阈值区间时，将温度采样源切换为控制芯片，获取控制芯片温度采样值；进而根据控制芯片温度与光模块壳温呈现出的线性关系来确定光模块壳温，与现有技术中全温范围内都采用控制芯片温度与光模块壳温的对应关系来计算光模块壳温相比，在低温段选取驱动芯片作为温度采样源，在高温和常温段采用控制芯片作为温度采样源，确保在每一温度段的光模块壳温都是准确的，保证了光模块在全温范围内的光模块壳温的监控精度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。