专利名称：一种带突发信号检测功能的光线路终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信技术领域，具体地说，是涉及一种可以支持数字突发接收 信号检测功能的光线路终端。
背景技术：
中国目前大规模部署的FTTx网络主要采用FTTB+xDSL/LAN模式、EPON技术建设。 但是，近几年来，GPON技术在中国市场获得了突破性的进展。除中国移动早已明确选择 GPON技术外，中国电信启动GPON规模试点，中国联通完成GPON互通测试，工业和信息化部 则在6月底颁布了我国首个GPON推荐性行业标准。而且包括爱立信、阿尔卡特朗讯、华为 等在内的设备厂商也宣布了一系列的GPON入选合同。从宽带网络演进、产业链的角度来讲，GPON技术在FTTH建设模式下更具优势。电信重组后三大运营商都以“光进铜退”作为其网络发展重要策略。当前，“光铜 结合”已成为运营商现在的选择。χΡΟΝ作为新一代光接入技术，在抗干扰性、带宽特性、接 入距离、维护管理等方面均具有巨大优势。而进入2009年，三大运营商在GPON上的动作更 是一度备受关注。在全业务实施之后的今天，三大运营商均开始宽带接入建设。中国电信和中国联 通因为拥有大量固网资源，采用FTTB/N模式去建设FTTx ；中国移动则直接采用FTTH模式 建设FTTx。在FTTx建设中，带宽利用率最高的是GPON系统，为了获得更高的带宽利用率，通 常需要GPON OLT具备在几个比特内建立起突发的信号检测功能。GPON系统的组成与其他PON系统一致，也是由放置在系统端的OLT (OpticalLine Termination,光线路终端)、放置在用户侧的 0NU/0NT(Optical NetworkUnit/Optical Network Termination，光网络单元/光网络终端)以及连接在两者之间的ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)组成。要实现GPON网络，对GPON OLT模块的设计成 为关键技术之一。GPON系统中上行传输突发数据包对光线路终端OLT模块而言，如何准确快速地检 测出有突发数据到来并对突发数据进行准确接收至关重要，这也是光线路终端OLT的设计 难点所在。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种带有突发信号检测功能的光线路终端，以实现光 线路终端在上行突发模式下对每个突发信号包进行快速地信号检测。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种带突发信号检测功能的光线路终端，包括光接收组件和与其连接的限幅放大 器；在所述限幅放大器的差分信号输出端中的正极性端上连接有射随电路，所述射随电路 的发射极一方面通过隔直电容连接第一级比较器的同相输入端，另一方面通过分压电路连接第一级比较器的反相输入端，隔直电容的正极连接泄放电路；所述第一级比较器的输出 端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第二级比较器的同相输入端，所述第二级比较器 的反相输入端连接参考电压，输出端输出检测信号至管理所述光线路终端的系统端。系统 端根据接收到的检测信号的电平状态，即可判断出有无光信号包输入。其中，所述的泄放电路可以采用将一个泄放电阻连接在所述隔直电容的正极与第一级比较器的同相输入端之间的形式设计实现，在连续到来的两个光信号之间防护时间 内，将隔直电容中储存的电荷通过比较器的同相输入端向比较器中的系统地泄放。当然，所述泄放电路也可以采用将一个泄放电阻连接在所述隔直电容的正极与地之间的结构形式设计实现，在连续到来的两个光信号之间的防护时间内，将隔直电容中储 存的电荷直接对地泄放。进一步的，所述第一级比较器的输出端通过电阻连接一储能电容的正极，所述储 能电容的正极同时连接所述二极管的阴极，储能电容的负极接地。又进一步的，所述储能电容的正极还可以通过另外一路泄放电阻接地。优选的，所述分压电路优选采用两个分压电阻连接而成，其分压节点连接所述第 一级比较器的反相输入端。再进一步的，在所述第一级比较器的反相输入端上连接有滤波电路。更进一步的，所述参考电压由另外一路分压电路对一直流电源分压产生。优选的，所述参考电压的幅值优选在0. 2V 0. 5V之间。为了实现光线路终端对上行突发光信号的准确接收，所述系统端在接收到有效的 检测信号时，即表示有下一个光信号到来时，产生一个复位信号输出至所述的光线路终端， 以控制光线路终端中的相应电路复位，进而为准确接收下一个光信号包作好准备。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的光线路终端可 以快速地建立起突发模式下的信号检测，并产生一个突发检测信号给系统端，以便系统端 通过此检测信号判定光信号的有无，进而利用该检测信号检测出光信号的到达时间并触发 复位信号，以提高带宽的利用率。除此之外，利用这个突发检测信号还可以帮助网络管理单 元找出光纤链路中发生故障的位置，进而简化维护工作，提高系统的可靠性。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点 将变得更加清楚。
图1是GPON系统上行数据包的结构示意图；图2是本实用新型所提出的光线路终端内部信号检测电路的一种实施例的电路 原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。本实用新型的光线路终端为了实现对上行突发模式下光信号的准确检测，需要在 一定时间内(通常< IOns)建立起突发模式的信号监测，并且提供一个TTL的信号检测 (SD)给系统端，系统端通过这个突发的SD信号，触发一个复位信号RESET给光线路终端OLT，以便控制GPON模块中的相应功能电路及时复位，为接收突发数据包做好准备。要实现接收侧突发模式应用所需的信号检测之所以困难，是因为PON应用中采用 的是TDMA方式。由于不同的光网络单元ONU到达光线路终端OLT的距离不相等，而且每 一个ONU的光模块发出的光信号强度不同，造成了 OLT接收到的信号功率在每一个时隙都 不相同，从而导致OLT容易误判。图1为ITU-TG. 984. 2规定的GPON数据包物理层开销 (Physical-layer Overhead)，上行速率在1. 244Gbps时，强制规定的总开销为96bit，由防 护时间(Guard Time) 32bit、前导码时间(Preamble Time) 44bit 和定界符时间(Delimiter Time)20bit组成。防护时间是指为避免信号包冲突，在两个连续突发信号包之间提供的时 间间隔；前导码是为方便提取相位以获得比特同步和接收信号幅度恢复，在突发信号包前 加入前导码“101010……”；而定界符是一种用于指示突发信号包开始的特殊码型，其可用 来执行字节同步。除此之外，还规定了 CID(Consecutive Identical Digit)码最长允许 72bit。由图1可以看出如果某个ONU距离OLT较近，OLT收到一个高强度的信号，当突 然接着是某个远距离ONU发出光信号，OLT因为刚收到高强度的信号，而弱信号可能就错误 的将1读成0，而不能识别。反之亦然。为此，需要实现突发接收。突发接收的关键就是要 在几个比特内迅速重新建立判决门限，接收电路根据这个门限正确恢复数据。对于突发模式下的光信号检测，由于基于GPON系统的光线路终端(即GP0N0LT) 要求突发接收速率达到1. 25Gbps,发射速率达到2. 5Gbps,因此，对于OLT的突发接收信号 判断，本实施例提出了利用限幅放大器恢复出来的信号的前导部分(1010码型)，通过两次 比较的方法来获得突发的SD信号，以供管理所述OLT的系统端使用，对下行光信号的有无 进行判断。下面以支持高速率的GPON系统为例，通过一个具体的实施例来详细阐述基于 GPON系统的光线路终端的内部组建结构及其工作原理。实施例一，为了实现对突发模式下光信号的检测，本实施例提出了如图2所示的 快速信号检测电路结构，包括光接收组件APD、限幅放大器BM LA、射随电路和两级比较器 Q1、Q2等主要组成部分。其中，光接收组件APD通过其内部的光敏二极管接收通过光纤输入的光信号，进 而转换成差分电信号RXIN+、RXIN-输出至限幅放大器BM LA进行信号幅值的放大处理，生 成差分信号RXOUT+、RXOUT-输出至后续电路。为了对突发模式下的光信号进行准确检测，本实施例在限幅放大器BM LA的差分 信号输出端中的正极性端(即输出正极性差分信号RXOUT+的端子)上连接了一个射随电 路。所述射随电路由NPN型三极管Tl配合简单的外围电路设计实现，如图2所示。其中， NPN型三极管Tl的基极b连接限幅放大器BM LA的差分信号输出端中的正极性端，集电极 连接直流电源，比如+3. 3V直流电源，并通过滤波电容C2接地，发射极一方面通过隔直电容 C3连接第一级比较器Ql的同相输入端+，向比较器Ql的同相输入端+输出电压Vin+ ；另一 方面通过分压电路连接第一级比较器Ql的反相输入端_。在本实施例中，所述分压电路可 以采用两个分压电阻R4、R6连接组成，其分压节点连接第一级比较器Ql的反相输入端_， 向比较器Ql的反相输入端_输出电压Vin-。通过限幅放大器BM LA放大输出的正极性差分信号RXOUT+经射随电路跟随输出后，通过第一级比较器Ql对ViruVin-信号进行比较，进而得到一个非TTL电平的Voutl信号，由第一级比较器Ql的输出端输出。为了稳定输入到第一级比较器Ql的反相输入端_的Vin-信号电平，优选采用一 个大容值的电容元件C5连接在第一级比较器Ql的反相输入端_与地之间，以对Vin-信号 起到滤波的作用。将所述第一级比较器Ql的输出端与一个二极管Dl相连接，利用所述二极管Dl实 现Voutl信号上升沿的快速建立，并滤除掉Voutl信号波形中的噪波干扰，形成Vout2信号 输出至第二级比较器Q2进行第二次比较。具体来讲，所述二极管Dl的阳极连接第一级比 较器Ql的输出端，并通过电阻R5连接储能电容C4的正极，储能电容C4的负极接地。二极 管Dl的阴极连接第二级比较器Q2的同相输入端+，并与储能电容C4的正极相连接。所述 第二级比较器Q2的反相输入端-连接参考电压Vref，通过比较器Q2将Vout2信号与预设 的参考电压Vref进行比较后，生成完整的TTL电平的SD检测信号，通过光线路终端OLT的 信号检测引脚输出至管理所述光线路终端的系统端。系统端根据接收到的检测信号SD的 电平状态，即可判断出有无光信号输入。当系统端判断出有光信号输入时，一方面可以利用 SD信号检测出光信号的到达时间，以利于带宽的利用率；另一方面生成复位信号RESET，输 出至所述的光线路终端0LT，控制OLT模块中的相应功能电路复位，比如控制连接在限幅放 大器BM LA前端的储能元件(例如串联在光接收组件APD与限幅放大器BM LA输入端之间 的电容元件)放电，以准备接收下一个即将到来的光信号。在本实施例中，所述参考电压Vref可以由另外一路分压电路对一直流电源分压 产生。如图2所示，可以采用分压电阻R1、R2连接构成所述的分压电路，一端连接+3. 3V直 流电源，并通过滤波电容Cl接地，另一端接地，其分压节点连接第二级比较器Q2的反相输 入端_，通过调节分压电阻Rl、R2的阻值，即可获得系统所需的参考电压Vref。在本实施例中，所述参考电压Vref的幅值应低于通过二极管Dl处理输出的Vout2 信号波形中的高电平幅值，优选在0. 2V 0. 5V之间。为了实现光线路终端对上行突发光信号的准确检测，需要图2所示的信号检测电 路具有快速的充放电特性。基于此，本实施例在隔直电容C3的正极上连接了一路泄放电 路，以用于在下一个光信号到来之前能够将储存在隔直电容C3中的电荷及时地泄放掉，为 接收下一个光信号做好准备。具体来讲，所述泄放电路可以采用将一个泄放电阻R3连接在隔直电容C3的正极 与第一级比较器Ql的同相输入端+之间的形式设计实现，如图2所示，在连续到来的两个 光信号之间的防护时间内，通过泄放电阻R3将隔直电容C3中储存的电荷通过比较器Ql的 同相输入端+向比较器Ql中的系统地泄放。当然，所述泄放电路也可以采用将泄放电阻R3连接在所述隔直电容C3的正极与 地之间的结构形式设计实现，在连续到来的两个光信号之间的防护时间内，将储存在隔直 电容C3中的电荷直接对地泄放即可。同理，图2中的电阻R5为储能电容C4的泄放电阻，在两个连续突发信号包之间的 防护时间内，储存在储能电容C4中的电荷可以通过电阻R5，经比较器Ql的输出端向比较 器Ql中的系统地泄放。当然，也可以采用在储能电容C4的正极上连接另一端直接接地的 泄放电阻的方式来实现储存电荷在防护时间内及时对地泄放的设计要求。[0043]为了快速获得接收侧突发模式应用所需的检测信号SD，需要光线路终端OLT在接 收到光信号时，才产生突发检测信号SD。因此，本实施例需要利用光信号中前导码的上升 沿，在突发光信号输入之后，通过调整R3、C3和R5、C4的参数值来实现在几十个纳秒之内建 立起快速的突发接收检测信号，供系统端使用。本实施例实现了 GPON网络中的光线路终端OLT突发信号检测功能，从而使电信运营商可以对光链路情况进行实时监控，这将大大提高和改善FTTH GPON系统的稳定性，提升 GPON系统在FTTH领域的竞争力。当然，本实施例的光线路终端OLT组建形式同样适用于除GPON系统以外的基于其 它PON系统的光线路终端设计中，以实现突发模式下光信号的快速检测功能。应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于 上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添 加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种带突发信号检测功能的光线路终端，包括光接收组件和与其连接的限幅放大器；其特征在于在所述限幅放大器的差分信号输出端中的正极性端上连接有射随电路，所述射随电路的发射极一方面通过隔直电容连接第一级比较器的同相输入端，另一方面通过分压电路连接第一级比较器的反相输入端，隔直电容的正极连接泄放电路；所述第一级比较器的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第二级比较器的同相输入端，所述第二级比较器的反相输入端连接参考电压，输出端输出检测信号至管理所述光线路终端的系统端。
2.根据权利要求1所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在于所述第一 级比较器的输出端通过电阻连接一储能电容的正极，所述储能电容的正极同时连接所述二 极管的阴极，储能电容的负极接地。
3.根据权利要求2所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在于在所述泄 放电路中包含有一泄放电阻，所述泄放电阻连接在所述隔直电容的正极与第一级比较器的 同相输入端之间。
4.根据权利要求2所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在于在所述泄 放电路中包含有一泄放电阻，所述泄放电阻连接在所述隔直电容的正极与地之间。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在 于所述储能电容的正极通过另外一路泄放电阻接地。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在 于所述分压电路由两个分压电阻连接而成，其分压节点连接所述第一级比较器的反相输 入端。
7.根据权利要求6所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在于在所述第 一级比较器的反相输入端上连接有滤波电路。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在 于所述参考电压由另外一路分压电路对一直流电源分压产生。
9.根据权利要求8所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在于所述参考 电压的幅值在0. 2V 0. 5V之间。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的带突发信号检测功能的光线路终端，其特征在 于所述系统端在接收到有效的检测信号时，产生一个复位信号输出至所述的光线路终端。
专利摘要本实用新型公开了一种带突发信号检测功能的光线路终端，包括光接收组件和与其连接的限幅放大器；在所述限幅放大器的差分信号输出端中的正极性端上连接有射随电路，所述射随电路的发射极一方面通过隔直电容连接第一级比较器的同相输入端，另一方面通过分压电路连接第一级比较器的反相输入端，隔直电容的正极连接泄放电路；所述第一级比较器的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第二级比较器的同相输入端，所述第二级比较器的反相输入端连接参考电压，输出端输出检测信号至管理所述光线路终端的系统端。本实用新型可以快速地建立起突发模式下的信号检测，以便系统端利用该检测信号检测出光信号的到达时间并触发复位信号，提高带宽的利用率。
文档编号H04B10/08GK201563123SQ200920241089
公开日2010年8月25日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者吴锡贵, 张华 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司