專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖到大樓(Fiber to the Building FTTB)與光纖到家(Fiber to the Home FTTH)寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于光纖鏈路中的冗余熱備 份光放大器的切換機(jī)制，能夠在不采用光開關(guān)的條件下，通過網(wǎng)管控制主/備光路放大器 的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主/備光路之間的切換。
背景技術(shù)：
在三網(wǎng)融合國家戰(zhàn)略的推動(dòng)下，目前全國各大運(yùn)營商，特別是電信運(yùn)營商和廣電 運(yùn)營商，正依據(jù)各自網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和特點(diǎn)，分別采用不同的技術(shù)模式實(shí)現(xiàn)其運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng) 融合。電信網(wǎng)絡(luò)主要選擇了 FTTH的技術(shù)模式，通過大量敷設(shè)光纖入戶，來提高網(wǎng)絡(luò)的接入 帶寬，實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻的三網(wǎng)融合。而有線電視行業(yè)則充分利用現(xiàn)有同軸入戶網(wǎng)的寬 帶資源，采用FTTB的以太無源光網(wǎng)+以太同軸網(wǎng)(EP0N+E0C)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其下一代廣 播電視網(wǎng)(NGB)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻的寬帶綜合接入。這兩種技術(shù)模式的共同特點(diǎn)是光纖越來越深入用戶，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都架構(gòu)在光纖網(wǎng)絡(luò) 之上，促使網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)和運(yùn)營模式發(fā)生根本性變化，為更新的業(yè)務(wù)和服務(wù)入戶提供了巨大 的帶寬平臺(tái)。而新業(yè)務(wù)和新運(yùn)營模式不僅對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出新的要求，而且對網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出 了更高的要求。隨著信息化建設(shè)的突飛猛進(jìn)，高速上網(wǎng)、高清/標(biāo)清廣播、IP電視(IPTV)、 視頻點(diǎn)播(VOD)、IP電話(VOIP)等多種業(yè)務(wù)的推出，要求系統(tǒng)必須具有高度的可靠性和良 好的自愈性。由于FTTH和NGB網(wǎng)絡(luò)都是架構(gòu)在光纖網(wǎng)上的，光網(wǎng)的可靠性就成為了整個(gè)系 統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。而提高或保障光網(wǎng)可靠性的最有效的兩種方案一是光纜路由，二是網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備的1+1冗余熱備份。光纜路由方案是指網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，通過重新路由選擇配置實(shí)系 統(tǒng)的故障保護(hù)切換。其實(shí)施是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃、設(shè)計(jì)階段完成的。而設(shè)備的1+1冗余熱備 份方案則是在故障發(fā)生局部，依靠切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。因此，一種新的具有競爭力和發(fā)展前景的切換技術(shù)是確保FTTH或NGB網(wǎng)絡(luò)可靠性 的關(guān)鍵。目前，傳統(tǒng)的1+1冗余熱備份都是依靠光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)主/備光路之間的故障保護(hù) 切換，如圖1所示。光前端發(fā)出的光信號由光開關(guān)1的單端口端進(jìn)入，光開關(guān)1的兩輸出端 分別與主/備光放大模塊的輸入端相連。主/備光放大模塊的兩個(gè)輸出端分別與光開關(guān)2 的兩端口端相連接。同時(shí)選擇兩個(gè)光開關(guān)工作在某一路(主光路)，另一路則作為備用光 路。當(dāng)主光路工作異常時(shí)，監(jiān)測模塊檢測到光路異常，則控制兩個(gè)光開關(guān)同時(shí)切換到備用光 路。這種架構(gòu)存在的問題是1.雖然網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)設(shè)備都得到了 1+1的冗余備份，但光切換開關(guān)沒有得到1+1的 保護(hù)，由于光開關(guān)是一種有源器件，需要相應(yīng)的控制電路，并且工作的可靠性受工作環(huán)境的 影響較大，因此系統(tǒng)可靠性存在一定的瓶頸，未能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的全保護(hù)。[0009]2.在FFTB，特別是FTTH的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，為了節(jié)省系統(tǒng)成本，減少系統(tǒng)中光放大器 的數(shù)目，需要采用超大光功率的光纖放大器，其輸出光功率可高達(dá)2W以上。一般的光切換 開關(guān)難以承受如此之大的輸入光功率(500mw以下)，從而無法使用光切換開關(guān)。3.由于一個(gè)大功率的光開關(guān)的價(jià)格相當(dāng)于甚至高于光放大器的價(jià)格，因此采用光 開關(guān)的方案會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本的增加以及可靠性的降低。本實(shí)用新型即是本著有效解決上述問題而實(shí)現(xiàn)的一種低成本的基于控制光放大 器的泵浦光通斷，即光放大器的工作狀態(tài)的通斷，智能實(shí)現(xiàn)主/備光路的故障保護(hù)切換的 光放大器。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，應(yīng)用在 FTTH和FTTB網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，能方便、經(jīng)濟(jì)可靠地實(shí)現(xiàn)主/備光路的故障切換。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，包括主/備光路的兩個(gè)光放大模塊、 主/備光路的兩個(gè)網(wǎng)管控制器、主/備光路的兩個(gè)泵浦通斷控制器兩個(gè)、主/備光路光纖輸 入/輸出端口、主/備光路的兩個(gè)RS232數(shù)據(jù)接口、主/備光路的兩個(gè)網(wǎng)管RJ-45接口，以 及電源供給接口一個(gè)，其特征在于兩個(gè)光放大模塊與兩個(gè)網(wǎng)管控制器和兩個(gè)泵浦通斷控 制分別兩兩相連。兩個(gè)光放大模塊分別與兩個(gè)光輸入輸出端口通過光纖相連，兩個(gè)網(wǎng)管控 制器分別與兩個(gè)網(wǎng)管RJ-45接口和兩個(gè)RS232或RS485數(shù)據(jù)接口相連。電源供給接口為光 放大模塊、網(wǎng)管控制器、和泵浦通斷控制器供電。上述光放大模塊的結(jié)構(gòu)是由有源光纖(摻鉺或摻鉺鐿光纖)，通過一個(gè)光波分復(fù) 用器與一個(gè)泵浦激光器相連，并由波分復(fù)用器的輸出的信號經(jīng)一個(gè)光隔離器輸出。上述網(wǎng)管控制模塊的電路結(jié)構(gòu)是由分別位于光放大模塊輸入和輸出端的兩個(gè) 100 1的光分路器，取出少量輸入/輸出光，實(shí)現(xiàn)對光放大模塊的運(yùn)行狀況監(jiān)測。取出的 光分量由兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換二極管轉(zhuǎn)化為電信號，進(jìn)入一個(gè)運(yùn)放芯片LM324，輸出信號進(jìn)入一個(gè) 微處理器芯片Rabbit2000。該Rabbit2000芯片輸出的網(wǎng)管信號，被送入一個(gè)以太網(wǎng)控制器 芯片RTL8019，該RTL8019與一個(gè)RJ-45以太網(wǎng)口相連。該Rabbit2000芯片輸出的放大器 通斷控制信號，被送入一個(gè)232驅(qū)動(dòng)芯片MAX232，該Max232芯片與一個(gè)RS232接口相連。 一個(gè)存儲(chǔ)器SST39SF020AQ8)與所述Rabbit2000相連，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)及網(wǎng)管信息數(shù)據(jù)。上述泵浦通斷器用于控制光放大器的泵浦光電源的通斷。其電路結(jié)構(gòu)是網(wǎng)管 控制器發(fā)出的指令信號進(jìn)入一個(gè)光耦合三極管PC817，輸出電平性信號由一個(gè)反向器芯片 MM74HC04反向，實(shí)現(xiàn)對泵浦直流工作電壓的開啟與斷開。上述電源供給接口 220V交流電源接口(15)為光放大模塊、網(wǎng)管控制模塊、和泵浦 通斷模塊供電。上述主/備光放大模塊的兩輸入端分別與一個(gè)3dB 2x2光耦合器的兩個(gè)同側(cè)端口 相連，輸入光信號可由另一側(cè)的任一端口輸入。主/備光放大模塊的兩個(gè)輸出端分別與另 一個(gè)3dB 2x2光耦合器的兩個(gè)同側(cè)端口相連。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)利用本實(shí)用新型的基于雙機(jī)關(guān)斷的智能切換系統(tǒng)不采用光開關(guān)，低成本地實(shí)現(xiàn)雙機(jī)備份，從而有效地消除冗余備份的瓶頸問題，提高FTTB/FTTH網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性。
圖1為現(xiàn)有的FTTB/FTTH寬帶接入網(wǎng)中，采用光開關(guān)實(shí)現(xiàn)的主光路與備份光路的 故障切換保證方案的工作示意框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施的具有智能主/備路切換功能的光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為光放大器模塊的主要構(gòu)成示意圖。圖4為網(wǎng)管控制模塊的電路框圖。圖5為泵浦通/斷控制器電路框圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施的主光路與備用光路的故障切換保證方案的一般示意框 圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施的主光路與備份光路的故障切換保證方案在光纖到戶的 用戶寬帶接入系統(tǒng)中的應(yīng)用示意框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說明如下。實(shí)施例一參見圖2，本實(shí)現(xiàn)主/備用光路切換功能的光放大器，由主光放大模塊及其相應(yīng)的 控制和接口和備用光光放大模塊及其相應(yīng)的控制和接口兩部分構(gòu)成。主光路部分包括主 光路光放大模塊1，主光路輸入端口 2，主光路輸出端口 3，對放大器模塊的泵浦光驅(qū)動(dòng)實(shí)施 電源通斷控制的泵浦通/斷控制模塊4，網(wǎng)管控制器5，主光路RJ-45網(wǎng)口 6和RS485/232數(shù) 據(jù)端口 7。備用光路部分包括備用光路光放大模塊8，備用光路輸入端口 9，備用光路輸出 端口 10，備用光路泵浦光電源通/斷控制模塊11，備用光路網(wǎng)管控制器12，備用光路RJ-45 網(wǎng)口 13和RS232數(shù)據(jù)端口 14。最后外加電源供電端口 15。兩個(gè)光放大模塊1，8與兩個(gè)網(wǎng) 管控制器5，12和兩個(gè)泵浦通斷控制器4，11分別兩兩相連，兩個(gè)光放大模塊1，8分別與兩 個(gè)光輸入兩個(gè)輸出端2，3，9，10通過光纖相連，兩個(gè)網(wǎng)管控制器5，12分別與兩個(gè)網(wǎng)管RJ-45 接口 7，14相連，兩個(gè)RS485或RS232數(shù)據(jù)接口 6，13分別與兩個(gè)網(wǎng)管控制器5，12相連。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下光放大器模塊的內(nèi)部構(gòu)成如圖3所示。實(shí)現(xiàn)主/備光路故障切換保證方案的網(wǎng)絡(luò)連接如圖6所示。放大器的外部電路和 光路連接如圖6所示。其中光發(fā)射機(jī)前端(3 的輸出信號首先進(jìn)入3dB 2x2光分路器 (31)，該分路器的兩輸出端分別連接到光放大器的主/備光路輸入端口。光放大器的主/ 備光路輸出端分別與3dB 2x2光分路器(3 的同側(cè)端口相連，因此放大器主備相聯(lián)結(jié)構(gòu)具 有兩端口等光功率輸出的特點(diǎn)。主/備光路的兩個(gè)RS232 口通過一根相應(yīng)的電纜(34)直接相連，主/備光路的兩 個(gè)RJ-45 口分別通過網(wǎng)線(35)連接到網(wǎng)絡(luò)管理端(36)。網(wǎng)絡(luò)正常工作時(shí)，網(wǎng)管控制器將設(shè)定系統(tǒng)工作在主光路，并通過泵浦通斷控制模 塊設(shè)置主光路放大模塊為工作狀態(tài)，備用放大器為靜默狀態(tài)。主光路放大器的網(wǎng)管控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測光放大模塊的工作狀態(tài)參數(shù)，并通過RJ-45 口，將監(jiān)測到的參數(shù)送到網(wǎng)絡(luò)管理器， 同時(shí)還會(huì)接收網(wǎng)絡(luò)管理器發(fā)來的指令，完成對光放大器參數(shù)的設(shè)置修改等。主光路放大模塊不能正常工作時(shí)，網(wǎng)管控制器將依據(jù)網(wǎng)絡(luò)切換控制策略，通過泵 浦通斷控制模塊對主光路放大模塊的泵浦光源實(shí)施斷電，并同時(shí)通過RS485/232數(shù)據(jù)端 口，向備用光路的網(wǎng)管控制器發(fā)送控制信號，通知備用光放大模塊的網(wǎng)管控制器，通過其電 源控制模塊開啟對放大器泵浦光源的供電，完成切換保護(hù)，同時(shí)向網(wǎng)管系統(tǒng)輸出報(bào)警信號。本實(shí)用新型設(shè)備通過電源供給接口(15)，提供220V交流電源或48V直流電源為整 個(gè)設(shè)備供電。主/備光路的故障切換保護(hù)方案在光纖到戶的用戶寬帶接入系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖7 所示。由光發(fā)射前端輸出的光載波信號經(jīng)過主或備用光路，進(jìn)入3dB光分路器，分為等 光強(qiáng)的兩路光，兩路輸出光信號可通過一個(gè)2 χ M2路輸入，N路輸出)的無源光分配網(wǎng)絡(luò)， 實(shí)現(xiàn)N個(gè)用戶的寬帶接入。其中3dB光分路器為熔融拉錐器件，價(jià)格便宜、無源、且工作穩(wěn)定。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，包括主/備光路的兩個(gè)光放大模塊(1， 8)、主/備光路的兩個(gè)網(wǎng)管控制器(5，12)、主/備光路的兩個(gè)泵浦通斷控制器(4，11)、主/ 備光路的兩個(gè)光纖輸入/輸出端口(2，3，9，10)、主/備光路的兩個(gè)1 485或1 232數(shù)據(jù)接口 (6，13)、主/備光路的兩個(gè)網(wǎng)管耵-45接口(7，14)，以及一個(gè)電源供給接口(15)，其特征在 于兩個(gè)光放大模塊(1，8)與兩個(gè)網(wǎng)管控制器(5,1 和兩個(gè)泵浦通斷控制器G，ll)分別 兩兩相連，兩個(gè)光放大模塊(1，8)分別與兩個(gè)光輸入兩個(gè)輸出端口 O，3，9，10)通過光纖相 連，兩個(gè)網(wǎng)管控制器(5,1 分別與兩個(gè)網(wǎng)管RJ-45接口(7，14)相連，兩個(gè)RS485或RS232 數(shù)據(jù)接口 (6，13)分別與兩個(gè)網(wǎng)管控制器(5，12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，其特征在于所述光 放大模塊(1，8)的結(jié)構(gòu)是由有源光纖(16)通過一個(gè)光波分復(fù)用器(17)與一個(gè)泵浦激光 器(18)相連，并由波分復(fù)用器(17)的輸出的信號經(jīng)一個(gè)光隔離器(19)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，其特征在于所述 網(wǎng)管控制器(5，12)的電路結(jié)構(gòu)是由分別位于光放大模塊(1，8)輸入和輸出端的兩個(gè) 100 1的光分路器00，21)，取出少量輸入/輸出光，實(shí)現(xiàn)對光放大模塊(1，8)的運(yùn)行狀 況監(jiān)測；取出的光分量由兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換二極管(22，2；3)轉(zhuǎn)化為電信號，進(jìn)入一個(gè)運(yùn)放芯片 LM324Q4)，輸出信號進(jìn)入一個(gè)微處理器芯片Rabbit2000(25) ；Rabbit2000芯片Q5)輸出 的網(wǎng)管信號，被送入一個(gè)以太網(wǎng)控制器芯片RTL8019Q6)，該RTL8019(26)與一個(gè)RJ-45以 太網(wǎng)口相連；所述Rabbit2000芯片0 輸出的放大器通斷控制信號，被送入一個(gè)232驅(qū)動(dòng) 芯片 MAX232(27)，該 Max232 芯片、2 )與 RS232 接 口相連；一個(gè)存儲(chǔ)器 SST39SF020A Q8)與 所述Rabbit200(K25)相連，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)及網(wǎng)管信息數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，其特征在于所述泵 浦通斷控制器G，ll)用于控制光放大器(1，8)的泵浦激光器(18)電源的通斷，其電路結(jié) 構(gòu)是所述網(wǎng)管控制器(5，12)發(fā)出的指令信號進(jìn)入一個(gè)光耦合三極管PC81709)，輸出電 平性信號由一個(gè)反向器芯片MM74HC04 (30)反向，實(shí)現(xiàn)對泵浦直流工作電壓的開啟與斷開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，其特征在于所述電 源供給接口 220V交流電源接口(15)為光放大模塊(1，8)、網(wǎng)管控制器(5，12)、和泵浦通斷 控制器G，ll)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)主/備光路智能切換的光放大器，其特征在于所述主/ 備光放大模塊(1，8)的兩輸入端分別與一個(gè)3dB 2x2光耦合器(31)的兩個(gè)同側(cè)端口相連， 輸入光信號可由另一側(cè)的任一端口輸入；主/備光放大模塊(1，8)的兩個(gè)輸出端分別與另 一個(gè)3dB 2x2光耦合器(3 的兩個(gè)同側(cè)端口相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種實(shí)現(xiàn)主/備光路切換的光放大器。該光放大器由主/備光放大模塊、網(wǎng)管控制模塊、網(wǎng)管切換控制策略、泵浦通斷控制模塊、RS485或RS232數(shù)據(jù)接口、RJ-45接口、光纖輸入/輸出端口，以及電源供給接口構(gòu)成。放大器通過網(wǎng)管控制器，監(jiān)測光放大模塊的工作狀態(tài)參數(shù)；依據(jù)網(wǎng)管切換控制策略，通過泵浦通斷控制模塊。在故障發(fā)生時(shí)，切斷發(fā)生故障的主通道放大器的泵浦光源供電，同時(shí)開啟備用通道光放大器的泵浦光供電，由此實(shí)現(xiàn)主/備光通道的故障保護(hù)切換。本實(shí)用新型適用于光纖到樓/光纖到戶(FTTB/FTTH)寬帶接入網(wǎng)。
文檔編號H04B10/17GK201830265SQ201020539529
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者任倩倩, 宋巖, 李力, 王春華, 魏林, 魏碩 申請人:上海大學(xué)