专利名称：多通道多速率波长转换器的制作方法
技术领域：
本技术发明主要面向对政府、金融、能源、教育、军队、企事业单位等机构的专网业务，多通道多速率波长转换器线路侧可提供18个不同的波长通道(1271nm—1611nm)的多速率 155Mbps/622Mbps/l.25Gbps/2.5Gbps 上行通道，用户侧可提供 PDH、Ethernet、DWDM、CffDM, FIBER CHANNEL等各种接入方式，灵活满足运营商各类大客户、中小商业客户多业务接入的需要。
背景技术：
近年来，由于网络业务的飞速发展，城域网和中短距离传输网建设中普遍存在光纤资源紧张和传送业务种类多的问题。由于密集波分复用(DWDM)技术的巨大带宽和传输数据的透明性，人们自然希望能把DWDM作为城域网中的传输平台。在长途传输中，由于DWDM采用了 EDFA(掺铒光纤放大器)将光信号直接放大，节省了大量的电中继设备，从而大大节约了成本。但由于EDFA平坦增益带宽较窄和它本身某些增益特性的限制，人们不得不采用高波长稳定度的激光器和密集波分复用器和解复用器，并且在整个线路上进行光功率均衡；此外，由于电中继传输距离加长，对激光器的色散容限和啁啾特性也提出了很高的要求。这些技术的应用又提高了系统成本。而在城域网由于传输距离短(一般IOOkm以内)，不需要使用放大器，增加一根光纤成本也不高，CWDM (Coarse WDM，稀疏波分复用)技术的低成本、大容量、应用灵活和易扩展等特性，为宽带城域网提供了全新的解决方案。波长转换的作用是将从波分复用终端或其他设备来的光信号进行转换，将非匹配波长上的光信号转到符合要求的波长上，从而实现信号从一个波长向另一个波长的转换。在含有波长转换的网络中，光通道能通过在不同的链路上用不同的波长而建立，从而大大提高网络的灵活性，消除光通道的波长冲突，同时还有利于网络的运行、管理和维护。
发明内容
多通道多速率波长转换器主要是由18个双通道多速率波长转换卡、一套18通道复用器/解复用器卡、二个监控器卡、专用机箱、冗余电源以及PC端监控软件所组成。多通道多速率波长转换器支持单纤18个通道多速率的波长转换应用(155MbpS/622MbpS/l.25Gbps/2.5Gbps)。本文所设计的多通道多速率波长转换器结构简单，性能稳定。该系统集成数字/模拟接入、复用、传输、光转换功能于一身，采用模块化智能总线设计，可以充分利用现有光纤资源，保证未来业务的发展。同时，该设计以较低的成本享用波分复用技术，减少城域网建设中铺设光纤的费用，对政府、金融、能源、教育、军队、企事业单位等机构来说具有重要意义。本文主要说明多通道多速率波长转换器核心技术“双通道多速率波长转换卡”。一、双通道多速率波长转换卡的设计方案
双通道多速率波长转换卡分A、B两个通道，每个通道均包括用户侧和线路侧两个光模块，用户侧光模块波长支持850/1310/1550nm，线路侧光模块波长支持1271/1291/1311/1331/1351/1371/1391/1411/1431/1451/1471/1491/1511/1531/155l/1571/1591/1611nm。所支持光模块带宽为 155Mbps/622Mbps/l.25Gbps/2.5Gbps，能满足各种业务的复用要求。双通道多速率波长转换卡拥有RS485通信接口，可通过该接口将自身所有光模块的实时工作参数发送给监控器；并且波长转换卡的工作模式可按实际工作情况，由监控器设置为回环模式或正常工作模式，另外线路侧光模块的发射器也可由监控器控制开启/关断。双通道多速率波长转换卡硬件部分包括双路2 X 2异步矩阵开关、SFP (SmallForm-factor Pluggables)光纤收发器、主控器、电阻匹配网络、通信电路和LED显示电路等。双通道多速率波长转换卡的逻辑如
图10所示。
二、双通道多速率波长转换卡的硬件设计 2.1双路2 X 2异步矩阵开关
SY55859L是一款双路2 x 2异步矩阵开关，适用于SDH/SONET DWDM及其它需要串行数据流环回和保护通道开关的高速数据切换系统。宽频带、全差分信号通路使累积抖动、串扰及信号偏斜最小。每路2 X 2矩阵开关能够扇出和/或复用高达2.7Gbps的数据和2.7GHz时钟信号。所有输入和输出与电流模式逻辑(CML)兼容，易于与交流耦合LVPECL信号连接。不使用时，每个CML输出级可通过使能控制引脚关断，以节省功率。所有输出处于使能状态时，典型功耗为460毫瓦。2.2 SFP光纤收发器
该双通道多速率波长转换卡使用的光纤收发器均为SFP封装，SFP光纤收发器与9针光收发器相比，具有支持热插拔、拥有实时诊断信息的优点。目前大多数的SFP光纤收发器都支持SFF-8472 (工业标准多边协议)，根据SFF-8472协议，必须支持数字诊断监测(DDM，Digital Diagnostic Monitor)功能,此特征使得最终用户能够实时检测SFP参数,例如基本的5大监控量:温度(Temperature)、收发器供电电压(Vcc)、激光偏置电流(Tx BiasCurrent)、光输出功率(Tx Power)、输入功率(Rx Power)。光收发器SFP的信息存储在SFP内部的EEPROM里，该信息可通过单片机与SFP之间的I2C总线接口进行读取。可以在设备老化、失效之前发现潜在的问题，给产品日后的升级和维护都带来了便利。2.3主控器
双通道多速率波长转换卡的主控电路由STC12C5A60S2单片机构成，STC12C5A60S2单片机是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快 8-12 倍。STC12C5A60S2 通过控制 SY55859L 的 SELA0、SELAU SELBO, SELBl 四个引脚来改变SY55859L的工作方式，实现双通道多速率波长转换卡是工作在正常模式还是L00PBACK模式。此外，由于所用光纤收发器为SFP封装，可以通过IIC总线来读取其实时工作参数，比如光纤收发器工作温度、光信号的发射及接收功率等影响整个通信稳定性的参数指标。双通道多速率波长转换卡由于具有4个SFP光纤收发器，因此必须对这些光收发器的工作状况进行实时监控。2.4电阻匹配电路
由于SFP光纤收发器的接口标准为PECL电平，而SY55859L的接口标准为CML电平，所以需要设计高速逻辑电平的互联电路。与TTL、CMOS电平互联一样，高速电平互联，首先需要考虑的是电平的大小及摆幅是否兼容，若不兼容则需通过电阻网络实现电平的转换。
逻辑电平之间的互联有两种办法。一种是直流耦合(DC Couple)，即发送端和接收端直接连接，适于共模噪声小的场合。一种是交流耦合(AC Couple)，即发送端和接收端之间通过电容(在共模噪声特别大的情况下，应使用变压器)隔离，只传送交流信号，交流耦合有以下几个优点:其一，解决了发送端和接收端之间可能存在的地平面电位差异的问题；其二，隔离信号线路上的共模噪声；其三，解决了发送端和接收端之间可能存在的直流偏置电平不同的问题。由于LVPECL和CML的共模偏置电平不同，直流耦合电路复杂，不适于高速应用，因此LVPECL到CML的连接、以及CML到LVPECL的连接一般都采用交流耦合。2.4.1 LVPECL-CML的交流耦合应满足以下要求:
(I)LVPECL输出端的共模电平为Vcc-1.3V，且输出端输出直流电流14mA。交流耦合时，直流通路被阻断，因此需利用Rl及Rl以保证稳定的共模电平及提供14mA电流的直流回路。LVPECL-CML的交流耦合如图11所示。(2)电平摆幅的匹配。LVPECL输出摆幅VOD较大，为保护CML输入端口，应串电阻R2以衰减差分对信号。例如，LVPECL的输出摆幅VOD为800mV，而CML输入摆幅的最低要求为400mV，一般而言，应将LVPECL的输出摆幅衰减三分之一，则应满足式(2)[式(2)中，50 Ω指单端对GND的阻抗值]:
权利要求
1.多通道多速率波长转换器，其特征是:(I)CWDM粗波分复用卡(2)双通道多速率波长转换卡(3)监控器卡(4)散热风扇(5)冗余电源模块(6)机箱。
2.根据权利要求1所述的多通道多速率波长转换器，其特征是:接收的光传输信号首先经由CWDM粗波分复用业务子卡划分出18个不同的波长通道(1271nm1611nm)，接入至双通道多速率波长转换业务子卡通过波长转换器再连接各种用户应用850/1310/1550nm，可支持 155Mbps/622Mbps/l.25Gbps/2.5Gbps。
3.根据权利要求1所述的双通道多速率波长转换卡，其特征是:双路2X 2异步矩阵开关设计、采用STC12C5A60S2单片机的主控电路、采用交流耦合的电阻匹配电路、包含IIC及485总线电路的通信电路、通信控制软件设计。
全文摘要
多通道多速率波长转换器由18个双通道多速率波长转换卡、一套18通道复用器/解复用器卡、二个监控器卡、专用机箱、冗余电源及PC端监控软件组成。多通道多速率波长转换器支持单纤18个通道多速率的波长转换应用(155Mbps/622Mbps/1.25Gbps/2.5Gbps)。多通道多速率波长转换器结构简单性能稳定。核心业务板是双通道多速率波长转换卡，特征是双路2x2异步矩阵开关设计、采用STC12C5A60S2单片机的主控电路、采用交流耦合的电阻匹配电路、包含IIC及485总线电路的通信电路、通信控制软件设计。它集成数字/模拟接入、复用、传输、光转换功能于一身，采用模块化智能总线设计，可以充分利用现有光纤资源，保证未来业务发展。同时该设计以较低成本享用波分复用技术，减少城域网建设中铺光纤费用，对各行各业都有重要意义。
文档编号H04J14/02GK103178923SQ201310018968
公开日2013年6月26日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者崔宝英 申请人:天津七所信息技术有限公司