专利名称：千兆光纤中继器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于通信领域，特别涉及一种用于信号传输的中继器结构。
背景技术：
中继器(RP repeater)是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物 理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责 在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络 的长度。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信 号失真，因此会导致接收错误，中继器就是为解决这一问题而设计的，它完成物理线路的连 接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。中继器就是把光信号转换成电信号，进行 再生，还原，放大等一系列处理后再转换成光信号输出，其整体架构图如图1所示。在长距离光传输系统中，影响信号传输的因素大体可分为三类第一，光放大器的 自发辐射噪声(ASE)会造成光信号的信噪比下降，主要原因在于光放大器在放大信号、噪 声的同时，还引入了新的ASE噪声，也就是本放大器的噪声，使总噪声水平提高，光信噪比 下降；第二，通信线路中各种器件的插入以及外部环境的影响会造成光脉冲的抖动；第三， 光纤中许多不利因素包括光纤衰减、色散和非线性效应等会造成光信号功率下降、波形畸 变。所以在长距离传输系统中，需要接入光纤中继器，以实现更好的通信。目前常用的光纤中继器，均是独立工作，因此当需要进行系统升级或检测维护时， 必须到达现场对每台中继器进行单独操作，从而大大增加了日常维护工作量和费用开销， 且无法及时了解中继器的工作状态，无法确保网络信号传输的稳定性和可靠性。另外，光纤中继器一般可分为1R，2R，3R三种类型，其可实现的功能分布如下所 述IR均衡放大将输入的已失真的小信号架以均衡放大；2R均衡放大将输入的已失真的小信号架以均衡放大，识别再生将波形重新再生，得到与发送端一样脉冲形状；3R均衡放大将输入的已失真的小信号架以均衡放大，定时提取从输入信号中提取时钟频率，并得到定时脉冲，识别再生将波形重新再生，得到与发送端一样脉冲形状。IR再生中继器实现了重放大功能，IR是基于模拟技术的，2R中继器实现了重放大 和重整型功能，是在IR的基础上加上信号级的数字处理技术的，IR和2R都只实现了 3R再 生中的部分功能。3R中继器不仅可以消除级联的累积噪声，而且比2R中继器多了重新定时 功能，可以解决光纤通信线路中器件造成的信号脉冲时间抖动问题，可知3R中继器的功能 更完备，然而，目前常见的光纤中继器，大都为IR或2R，无法满足实际需要。另外，在网络流量不断攀升的今天，用户端处理能力不断提高，对网络带宽的不 断 追求，最终用户需要网络具有更高的性能和稳定性，特别是多媒体信息在网络中的传输，更 需要网络能够低时延、高品质地传输信息。十百兆网络渐渐退出，同时为lO/lOO/lOOOMbps开发的虚拟网标准802. IQ以及优先级标准802. Ip都已推广，千兆网已成为构成网络主干 的主流技术。千兆位以太网将提供10倍于快速以太网的性能并与现有的10/100以太网标 准兼容。千兆位以太网为局域网和城域网提供了高性价比的宽带传输交换，所以千兆中继 器的需求前景非常广阔，图2所示为千兆中继器40在网络传输中的应用示意图，其连接在 二光纤收发器50之间，实现信号的转接
实用新型内容
本实用新型的主要目的，在于提供一种千兆光纤中继器，其具有可网管功能，降低 维护费用，提高网络信号传输的稳定性。本实用新型的次要目的，在于提供一种千兆光纤中继器，其具有3R功能，可实现 多业务的透明传输。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是一种千兆光纤中继器，包括光电转换控制电路、接口电路及分别与二者连接的电 源电路，光电转换控制电路包括二光电转换单元、一网络管理单元及分别与二者连接的信 号处理单元，接口电路包括二光口单元，分别与前述光电转换单元连接。上述信号处理单元还连接一控制器单元。上述光口单元包含光纤通信网连接的光纤模块，该光纤模块为单模或多模光纤模 块。采用上述方案后，本实用新型通过增加一网络管理单元，实现组网的功能，管理人 员可通过网管平台实现对网络设备的管理，随时了解各中继器的工作状态，并可在线进行 日常维护，从而降低维护成本，提高工作效率。另外，本实用新型还可增加控制器单元，从而实现自适应的多业务传输，从而降低 用户的使用成本。
图1是现有中继器的功能原理示意图；图2是现有千兆光纤中继器在网络传输中的连接示意图；图3是本实用新型的结构示意图；图4是本实用新型中信号处理单元的结构示意图；图5是本实用新型中网络管理单元的整体架构图；图6是本实用新型一种应用功能的示意图；图7是本实用新型另一种应用功能的示意图。
具体实施方式
参考图3所示，本实用新型提供一种千兆光纤中继器10，其包含电源电路1、光电 转换控制电路2和接口电路3，以下分别进行介绍。电源电路1分别与光电转换控制电路2、接口电路3连接，为二者提供工作电源。 接口电路3包含二光口单元31，所述光口单元31通过光纤模块32连接至光纤通 信网，此处光纤模块32可以是单模或多模光纤模块，光口单元31还分别连接至光电转换控制电路2。光电转换控制电路2包括一信号处理单元21、二光电转换单元22和一网络管理单 元23，二光电转换单元22分别连接前述接口电路3中的光口单元31，将接收的光信号转换 成电信号，送入信号处理单元21进行处理，并将信号处理单元21处理完成的电信号转换成 光/信号，再重新传送给光口单元31。首先参考图4所示，是信号处理单元21的工作原理示意图，由二光口单元31输入 的差分信号分别进入各自的自适应均衡器，并由通用输入缓冲器缓冲管理，核心为时钟数 据恢复阵列，时钟和数据恢复电路(CDR)分析数据并分解出串行速率时钟，根据由电压控 制振荡器生成的时钟，识别输入数据的数据识别器；对输入数据进行分频的分频器；检测 由电压控制振荡器生成的时钟和在分频器中分频了的输入数据之间的相位差，生成用来消 除该检测出的相位差的相位差信号的相位比较器；根据相位差信号调整振荡频率而生成时 钟，并输出到数据识别器和相位比较器的电压控制振荡器，就这样，时钟和数据恢复电路对 数据和时钟的恢复处理，达到再生和再定时功能；信号恢复后则进入输出预加强，即在信号 发送前对其进行预加强，以使接收器上的信号质量如同原始发送的质量。当信号在直流电 平上保持超过一个比特的时间时，预加强就会抬高高频分量而降低低频分量，从而达到信 号放大的功能。信号处理单元21还连接一网络管理单元23，同时参考图5所示，用户可通过网管 平台软件实现对网络设备的管理，此处所说网络设备的管理，主要集中在配置和故障两个 方面。网管平台软件通过查找网管代理模块，获得各光纤中继器的状态，同时也可对其进行 配置，所有这一切工作，都需通过网管代理模块实现。网管代理模块则通过串口与各光纤中 继器连接，通过查询与设置实现对各光纤中继器的状态的获取及配置功能。采用卡式结构，放到网管机箱时，主要功能有可进行网管，可通过网络查询板卡 类型。可以通过网管查询与配置，线路侧到用户侧的故障转移的状态，用户侧到线路侧的故 障转移的状态，线路侧故障返回的状态，用户侧故障返回的状态，CDR工作状态，CDR工作速 率使能或是禁止。并可查询线路侧光口连接状态，用户侧光口连接状态，线路侧光口锁丢失 与否的状态，用户侧光口锁丢失与否的状态。可知，借助网络管理单元23，无需到达各光纤 中继器的工作现场，即可进行升级和日常维护，大大降低了日常维护工作量和费用开销，并 可及时获知各中继器的工作状态，保证网络信号传输的稳定性，增强运行商的快速反应能 力，提高服务质量，使得电信运营商可借助千兆光纤中继器，扩大维护半径，提高工作效率， 降低维护成本。另外，在本实施例中，信号处理单元21还连接一控制器单元24，参考图3所示，该 控制器单元24可通过对信号处理单元21的设置，达到对多业务的透明传输，具体来说，控 制器单元24、信号处理单元21、光电转换单元22和光口单元31组成自适应多业务传输模 块，当使用高速率光头时，其速率向下兼容，可实现对多种业务(包括Gb，Stm-4, Stm-I, Fe 等标准的SDH或Ethernet业务，及其他非标准业务)的透明传输。实现过程为信号进入 光口单元31，再进入光电转换单元22转换为电信号，信号处理单元21 —直检测光电转换 单元22是否有信号输入，如果没有信号输入，LOA(LOSS OF ACTIVITY)寄存器为低电平，即 没有数据流；如果检测到有信号时，LOA寄存器为高电平，并且LOL (LOSS OF LOCK)寄存器 为低电平(默认)，通过控制器控制，⑶R速率分别由FE，Gb, STM1，STM4，STM16由高到低比较，在对应速率上锁定，即为自适应；如果手动调节LOL寄存器为高电平时，则需要手动拨 动拨码开关以配置⑶R的速率，实现透明传输。采用控制器单元24加拨码开关电路，可访问信号处理单元内部寄存器，进行功能 设置，即传输业务设定、故障转移使能/禁止、⑶R使能/禁止、光口的类型、状态显示、环回 测试、速率设定等功能。拨码开关设置优先级低于网管。无网管时，该配置有效；有网管时， 以网管为准，强制环回设置优先级高于网管。另外，控制器单元24还可实现光纤中继器与 网管代理卡的所有通信，从而最终实现对设备状态信息的采集和工作状态的配置。需要说明的是，本实用新型通过增加控制器单元24，使光纤中继器10具有3R功 能，其基本功能是均衡放大，识别再生和再定时，在电域实现脉冲信号放大与整形，最后再 驱动光源产生符合终输要求的光脉冲信号沿光纤 继续传输。经再生后的输出光脉冲完全消 除了附加噪声和波形畸变，即使在由多个中继器组成的系统中，噪声和畸变也不会累积，这 正是数字通信能实现长距离通信的原因。可以通过控制器单元24设置使能或者禁止CDR， 从而达到设置中继器具有3R或者2R的功能。时钟和数据恢复电路(CDR)分析数据并分解 出串行速率时钟，CDR上的抖动表现为时钟速率小频率变化。如果使能CDR，即为在2R功能 基础上增加再定时功能，即为3R。综上所述，本实用新型所提供的千兆光纤中继器10，具有单多模转换及扩展传输 距离的功能，参考图6所示，将两个中继器10连接在光口千兆交换机20、30之间，可首先将 光口千兆交换机20发出的多模信号转换为单模信号，再传输至另一端的中继器10转换为 多模信号，送入光口千兆交换机30，实现了光口设备的互连，且可远距离传输信号，且可降 低信号的衰减，提高传输的可靠性。而图7则表示本实用新型所提供的中继器10可实现长 距离业务传输，提供OECKOptical-Electrical-Optical，光-电-光)的中继再生方案。以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范 围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实 用新型保护范围之内。
权利要求一种千兆光纤中继器，其特征在于包括光电转换控制电路、接口电路及分别与二者连接的电源电路，光电转换控制电路包括二光电转换单元、一网络管理单元及分别与二者连接的信号处理单元，接口电路包括二光口单元，分别与前述光电转换单元连接。
2.如权利要求1所述的千兆光纤中继器，其特征在于所述信号处理单元还连接一控 制器单元。
3.如权利要求1所述的千兆光纤中继器，其特征在于所述光口单元包含光纤通信网 连 接的光纤模块，该光纤模块为单模或多模光纤模块。
专利摘要本实用新型公开一种千兆光纤中继器，包括光电转换控制电路、接口电路及分别与二者连接的电源电路，光电转换控制电路包括二光电转换单元、一网络管理单元及分别与二者连接的信号处理单元，接口电路包括二光口单元，分别与前述光电转换单元连接。此种中继器具有可网管功能，降低维护费用，提高网络信号传输的稳定性。
文档编号H04L12/24GK201590827SQ20092018147
公开日2010年9月22日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者吕东海, 张锐, 林建森, 梁志达, 洪玉德 申请人:厦门福信光电集成有限公司