一种光域智能重构高集成模块化光纤数据链及运行方法与流程

本发明属于光通信领域，尤其涉及光纤数据链技术，具体是一种光域智能重构高集成模块化光纤数据链及运行方法。

背景技术：

1、光纤数据链是光传输网络技术发展的趋势之一，使用光纤数据链取代传统的电信号数据链不但能有效解决通信容量“瓶颈”问题，还可大幅降低设备的体积和成本。然而，传统的光纤数据链不仅光路由固定，无法实现智能动态重构，而且装备形态和硬件连接方式不可动态变更，如果要系统升级或系统扩容，只能把已建好的数据链系统报废重建，这已成为制约光纤数据链推广应用的痛点难点问题，因此急需一种支持光域智能重构的高集成模块化光纤数据链系统，不但实现光域智能重构，而且做到“可扩展、可替换、可升级、可迭代”，并大幅降低系统体积、重量、功耗。

2、支持光域智能重构的高集成模块化光纤数据链系统，涉及基于硅基微镜片阵列的高隔离度全光交换技术、基于硅基微镜片阵列鲁棒分布的高精度光路反射与耦合技术、光电电光转换密集阵小型化一体集成封装技术、全自动数据记录与处理技术、链路损耗自动补偿技术等多个核心关键技术，使支持光域智能重构的高集成模块化光纤数据链具有较大的技术难度，也成为制约支持光域智能重构的高集成模块化光纤数据链用户体验的关键因素。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光域智能重构高集成模块化光纤数据链及运行方法。本发明基于模块化思路开发，可扩展光纤数据链规模和容量。且其运行方法操作简单、实用性好，应用在光域智能重构高集成模块化光纤数据链中，能降低运维难度、提高系统可靠性。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种光域智能重构高集成模块化光纤数据链，包括基于全光交换和电光/光电转换密集阵的高集成光纤数据链平台，所述高集成光纤数据链平台包括智能主控计算机、至少1块电光转换密集阵子卡、高集成vpx标准机箱、至少1块光电转换密集阵子卡和至少1块高集成全光交换矩阵板卡；

4、其中，智能主控计算机外接网络，电光转换密集阵子卡和光电转换密集阵子卡与高集成vpx标准机箱连接，高集成vpx标准机箱与高集成全光交换矩阵板卡连接；

5、智能主控计算机与高集成vpx机箱之间通过以太网接口连接；

6、高集成全光交换矩阵板卡、电光转换密集阵子卡、高集成vpx标准机箱、光电转换密集阵子卡组成光纤数据链平台，光纤数据链平台在主控计算机的管控下基于高隔离度全光交换技术实现高集成模块化光纤数据链的光域智能重构；

7、所述高集成全光交换矩阵板卡实现24×24规模的无阻塞全光交换，为电光转换密集阵子卡和光电转换密集阵子卡之间提供光域交换通道，在智能主控计算机的统一控制下，智能改变光纤数据链系统光域路由状态，并把当前光路由状态参数反馈给智能主控计算机；

8、所述电光转换密集阵子卡实现24路12.75g高速电信号电光转换，在智能主控计算机的统一控制下使激光器阵列中相应通道激光器处于工作或低功耗休眠状态；

9、所述光电转换密集阵子卡实现24路13.25g高速光信号光电转换，在智能主控计算机的统一控制下使探测器阵列中相应通道探测器处于工作状态或低功耗休眠状态；

10、所述高集成vpx标准机箱提供板卡槽位给电光转换密集阵子卡、高集成全光交换矩阵板卡和光电转换密集阵子卡接插，插入高集成vpx标准机箱的所有板卡通过高速背板实现光信号和电信号互联互通；

11、所述智能主控计算机接收ip网络远程联网管控信息，对电光转换密集阵子卡、高集成全光交换矩阵板卡、光电转换密集阵子卡进行统一管控。

12、优选的，所述高集成全光交换矩阵板卡包括嵌入式微处理器和与嵌入式微处理器连接的da驱动控制阵列、电源管理单元、健康管理单元、总线驱动器；其中，电源管理单元、健康管理单元还均与da驱动控制阵列及总线驱动器连接，da驱动控制阵列与电源管理单元、光路由交换模块、健康管理单元、嵌入式微处理器连接，光路由交换模块与da驱动控制阵列以及设在高集成全光交换矩阵板卡上的电光转换密集阵子卡光连接器和光电转换密集阵子卡光连接器连接。更进一步的，电光转换密集阵子卡光连接器为1个24芯mt接头的光连接器，光电转换密集阵子卡光连接器为1个24芯mt接头的光连接器；总线驱动器的管控信号通过设在高集成全光交换矩阵板卡上vpx电连接器与高集成vpx机箱连接。

13、优选的，所述电光转换密集阵子卡包括嵌入式微处理器和与嵌入式微处理器连接的现场可编程逻辑器、电源管理单元、总线驱动器连接；其中，电源管理单元还与激光器阵列模块、现场可编程逻辑处理器、总线驱动器连接，激光器阵列模块与电光转换密集阵子卡电连接器、电光转换密集阵子卡光连接器、电源管理单元以及现场可编程逻辑处理器连接。更进一步的，电光转换密集阵子卡电连接器为设有1个标准vpx接头的电信号连接器、电光转换密集阵子卡光连接器为设有1个mt接头的光信号连接器；总线驱动器的管控信号通过设在电光转换密集阵子卡上vpx电连接器与高集成vpx机箱连接。

14、优选的，所述光电转换密集阵子卡包括嵌入式微处理器和与嵌入式微处理器连接的现场可编程逻辑器、电源管理单元、总线驱动器连接；其中，电源管理单元还与探测器阵列模块、现场可编程逻辑处理器、嵌入式微处理器、总线驱动器连接，探测器阵列模块与光电转换密集阵子卡光连接器、光电转换密集阵子卡电连接器、电源管理单元、现场可编程逻辑处理器连接。更进一步的，光电转换密集阵子卡电连接器为设有1个标准vpx接头的电信号连接器、光电转换密集阵子卡光连接器为设有1个mt接头的光信号连接器；总线驱动器的管控信号通过设在光电转换密集阵子卡上vpx电连接器与高集成vpx机箱连接。

15、优选的，所述高集成vpx机箱包括高速背板和vpx机框结构件，高速背板安装在vpx结构件上，通过rj45以太网接口与智能主控计算机连接；高集成vpx机箱提供19个板卡槽位，电光转换密集阵子卡可以插入1～6号任意槽位；高集成全光交换矩阵板卡可以插入7～13号任意槽位，其中7号槽位为必装槽位；光电转换密集阵子卡可以插入14～19号任意槽位。

16、一种光域智能重构高集成模块化光纤数据链的运行方法，包括上述的光域智能重构高集成模块化光纤数据链，所述运行方法包括如下步骤：

17、1)系统自检：自动检测智能主控计算机，电光转换密集阵子卡，高集成vpx标准机箱，光电转换密集阵子卡，高集成全光交换矩阵板卡的工作状态是否正常，控制电光转换密集阵子卡的激光器阵列、光电转换密集阵子卡的探测器阵列、高集成全光交换矩阵处于初始化工作模式；

18、2)通道检测：将支持光域智能重构的高集成模块化光纤数据链系统切换到直通状态，使电光转换密集阵子卡的光信号直接传输至光电转换密集阵子卡，光电转换密集阵子卡的探测器检测收到的光功率，所有探测器收到的光功率都大于3db，则通道检测正常；所述直通状态是指高集成全光交换矩阵24路输入输出通道一对一直接导通的工作状态；

19、3)配置激光器阵列：配置电光转换密集阵子卡激光器阵列寄存器，使24通道激光器处于工作状态，地址ox 0021的寄存器配置成ox 3f，地址ox 0031的寄存器配置成ox 42，地址ox 0022的寄存器配置成ox 16，地址ox 0033的寄存器配置成ox 21，地址ox 0014的寄存器配置成ox 55，地址ox 0053的寄存器配置成ox 23，此时电光转换密集阵子卡处于12.75g高速电信号电光转换模式；

20、4)光域路由重构：根据智能主控计算机下发的光路由重构表，配置高集成全光交换矩阵板卡的光路由，使电光转换密集阵子卡对应通道激光器光信号，智能切换到光电转换密集阵子卡对应通道探测器输出；

21、5)链路校验：光电转换密集阵子卡探测器阵列收到的链路校验码上报给智能主控计算机，与电光转换密集阵子卡上报给智能主控计算机进行校验核对，如果校验码无误，则链路校验成功；进行链路校验时，智能主控计算机同时会采集校验开始时间、校验完成时间、校验用的校验码、校验时光路由重构表、校验时探测器收到的光功率、校验时激光器阵列寄存器配置的参数值，校验时检测到的工作电压数值和校验时检测到的芯片温度信息；

22、6)后期处理：智能主控计算机对步骤5)的配置信息和校验测试数据进行后期处理；

23、优选的，步骤6)中的后期处理是按照运维数据库要求的数据格式生成链路校验报表；链路校验报表内容包含校验开始时间、校验完成时间、校验用的校验码、校验时光路由重构表、校验时探测器收到的光功率、校验时激光器阵列寄存器配置的参数值、校验时检测到的1.0v、1.2v、1.8v、2.5v、3.3v工作电压数值、校验时检测到的芯片温度，并把生成的链路校验报表上传到远端运维数据库。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

25、1.本发明基于模块化思路开发，若扩展光纤数据链规模和容量，只需在标准vpx机箱中插入更多电光转换密集阵初级子卡、光电转换密集阵次级子卡和高集成全光交换矩阵板卡即可，最多支持插入6块电光转换密集阵初级子卡、6块光电转换密集阵次级子卡、6块高集成全光交换矩阵板卡，从而把光纤数据链的规模由24路光纤数据链扩展至144路光纤数据链，同时支持144×144规模的无阻塞全光交换。

26、2.本系统具有智能化程度好、集成度高、可靠性高、通用性好、可扩展、可替换、可升级、可迭代、成本低等特点。

27、3.本发明的方法操作简单、实用性好，应用在光域智能重构高集成模块化光纤数据链中，能降低运维难度、节约人力资源、提高系统可靠性，降低生产成本。