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基于MIPS的GPON系统用户终端的设计与实现

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基于MIPS的GPON系统用户终端的设计与实现

作者：徐皓武汉理工大学

学位级别：硕士

如今人们生活品质的提高,常用的传统通信业务功能(比如打电话和看电视)早已不能满足他们的需求。随着信息网络的快速发展,高速计算机通信、家庭网络购物、远程教学和医疗等这些新兴业务逐步进入人们的视野,但是却难以用铜线双绞线实现... 详细信息

如今人们生活品质的提高,常用的传统通信业务功能(比如打电话和看电视)早已不能满足他们的需求。随着信息网络的快速发展,高速计算机通信、家庭网络购物、远程教学和医疗等这些新兴业务逐步进入人们的视野,但是却难以用铜线双绞线实现它们。因此,光纤通信凭借着容量大、衰减小、抗干扰能力强等优势在光通信领域中开始受到重视,逐渐成为主要传输的一种新兴技术oFTTx(Fiber-to-the-x,光纤接入)一直以来受到人们的关注,由于EPON/GPON技术的不断更新进步,使得光纤接入中的FTTH(光纤到家庭)在经过多年的沉寂之后,在今天再次成为大众关注的热点,进入了快速发展时期。本课题是来源于武汉市华工科技正源光子技术有限公司的项目,以GPON系统作为背景,以研发用户侧使用的终端设备为重点。随着用户对带宽需求日益扩大,GPON系统的技术不断完善,越来越受到人们的认可和亲睐,但是用户侧终端设备的成本始终制约着光纤到家庭的进一步发展,其中光模块的成本比重较大。为了更好的推动GPON系统的铺设,降低用户侧设备成本是一直需要关注的问题。而本论文就是以此为出发点,改进原有的设计方案,达到低成本、功能完善的目的。本论文首先在前两章节中对研究背景作了简单介绍,包括课题研究的目的和意义,GPON系统的背景、体系结构和涉及到的一系列标准,及初步介绍设计的方案。其次中间两章就是本论文的核心章节,在新的方案下,从硬件和软件两方面着手,对光模块部分进行设计。借用BOB技术的思想,完成光器件、激光驱动集成芯片、主处理器的连接,器件之间使用12C通信方式,同时在sff-8472协议的基础上根据实际情况作出相应改动,设备初始数据和采集数据以文本文件的方式存储,并且对应的测试程序会将校准过后的数据直观显示,便于配置、修改参数,以实现数字诊断功能。另外将新方案下的光模块也依据原理框图搭建测试环境平台,进行发射和接收两部分测试,并且详细记录下测试数据。最后章节是对前面几章的总结,肯定了新的设计方案是可行的,同时也提出了展望与不足。

关键词：光纤接入 GPON系统光模块数字诊断功能 sff-8472协议

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光收发模块数字诊断功能的研究

光收发模块数字诊断功能的研究

作者：龚璐武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,从关于通信网络技术的信息中发现,它总是和越来越高的频带带宽需求有关。数量不断增长的电话、传真、调制解调器和计算机,它们对带宽的需求越来越高,以用来传送吉比特数字化信息(视频、图像、建模程序以及数据和语音等)。由带宽... 详细信息

近年来,从关于通信网络技术的信息中发现,它总是和越来越高的频带带宽需求有关。数量不断增长的电话、传真、调制解调器和计算机,它们对带宽的需求越来越高,以用来传送吉比特数字化信息(视频、图像、建模程序以及数据和语音等)。由带宽的巨大需求引导出光网络的发展,光收发模块伴随光纤通信网络发展应运而生。为了确保为光纤信道、以太网、SONET/SDH等关键应用提供可靠,高性能的光接口,支持日趋复杂的通信链路管理,人们在通信系统中广泛采用了性能监测技术。光收发模块中的数字诊断功能就提供了一种低成本的性能监测手段。通过光模块的数字诊断功能,网络管理单元可以实时监测收发模块的温度,供电电压,激光偏置电流以及发射和接收的光功率。通过对这些参数的测量,管理单元能迅速找出光纤链路中发生错误的具体位置,简化维护工作,提高系统的可靠性。本文以深圳恒宝通光电子有限公司“4.25G带数字诊断功能光收发模块”的研究为背景,深入介绍了光收发模块数字诊断功能的原理,用途以及具体实现方法,并且给出了光收发模块评估板开发套件的实现方案,包括通信接口设计原理,底层固件实现以及上位机通信程序设计。本文还对诊断数据的精确性进行了较为详细的分析,包括影响诊断数据精确性的误差来源,以及如何提高诊断数据精确性的方法,重点介绍了通过校准来提高数据精确性的方案。在分析现有实现方案优缺点的基础上构建了一种改进的测试方案---基于LabVIEW平台的自动测试系统,并且给出了自动测试系统的软硬件实现体系。在本文的最后,给出了上位机通信的部分程序以及光收发模块评估板的硬件设计PCB图。

关键词：光收发模块数字诊断 sff-8472协议双线串行接口

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SFP光模块数字诊断功能的研究与实现

SFP光模块数字诊断功能的研究与实现

作者：李杨武汉邮电科学研究院

学位级别：硕士

近年来,光纤通信已成为当今信息社会不可或缺的神经系统。为了确保向光纤信道提供可靠、高性能的光接口,支持日趋复杂的通信链路管理,人们在通信系统中广泛采用了性能监测技术。光收发模块中的数字诊断功能就提供了一种低成本的性能监... 详细信息

近年来,光纤通信已成为当今信息社会不可或缺的神经系统。为了确保向光纤信道提供可靠、高性能的光接口,支持日趋复杂的通信链路管理,人们在通信系统中广泛采用了性能监测技术。光收发模块中的数字诊断功能就提供了一种低成本的性能监测手段。通过光模块的数字诊断功能,网络管理单元可以实时监测收发模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射和接收的光功率。通过对这些参数的测量,管理单元能迅速找出光纤链路中发生错误的具体位置,简化维护工作,提高系统的可靠性。本文以深圳市亚光通信有限公司的“1.25Gbps光纤通道用单模光收发一体模块”重点项目为研究背景,深入介绍了光收发模块数字诊断功能的原理,用途以及具体实现方法。在综合分析了国内外同类技术的发展以及公司现有技术条件的基础上,给出了光收发模块测试板的实现方案,包括通信接口设计以及底层单片机控制程序的实现。最后,为验证模块的性能,本文给出了光收发模块几个重要参数的测试方案,通过反复测试、分析,其眼图以及接收灵敏度等几项重要指标均达到了预期设计目标。本设计采用专用芯片DS1859实现模块的数字诊断功能。该芯片从发射部分(TOSA)的激光驱动器和接收部分(ROSA)相关引脚采集模拟信号,通过其内部的ADC将其转化为数字信号,并将该数字信号存储在根据sff-8472协议预先划分好的存储区域,完成了模块的实时数字诊断功能。同时,利用测试板上的单片机(SM89516A)对其进行配置,为模块提供了与上位机通信的接口。本设计的创新点在于将光模块的评估板和测试板合二为一,使其即能对模块进行配置,又能对模块进行测试。在本文的最后,给出了部分单片机通信的程序。

关键词：光收发模块数字诊断 sff-8472协议 SFP

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扩展距离的多速率CWDM SFP设计

扩展距离的多速率CWDM SFP设计

作者：陈永武汉理工大学

学位级别：硕士

光纤通信已经成为现代信息网络的主要传输手段之一,随着通信容量不断的提高和通信网络的发展,光收发模块的需求成数量级增长,光模块的先进性、可靠性和经济性也会直接影响到系统设备乃至整个网络的生命力和市场竞争力,尤其是对传输距离... 详细信息

光纤通信已经成为现代信息网络的主要传输手段之一,随着通信容量不断的提高和通信网络的发展,光收发模块的需求成数量级增长,光模块的先进性、可靠性和经济性也会直接影响到系统设备乃至整个网络的生命力和市场竞争力,尤其是对传输距离远、兼容多速率,应用于CWDM系统的光收发模块需求较为突出。同时为满足通信链路管理的需要,带有数字诊断功能的光收发模块已经日益普遍,其技术也逐渐成熟,通过对光模块的各种参数进行监控,帮助技术人员更快的找出故障位置,减少故障修复时间,提高了通信网络的管理效率,有利于系统的维护。本文以上海光联通讯技术有限公司武汉分公司"2.5G CWDM SFP光收发模块的设计”项目为研究背景,首先介绍了光收发模块的研究背景和发展方向,然后简要介绍了SFP光收发模块的MSA协议的电气接口规定和sff-8472协议的存储单元、监控参数和校准方式,接着介绍了各组成部分的工作原理、CWDM技术、激光器的驱动方式及耦合方式,分析了本设计方案的各种芯片的选型以及光模块的发射和接收部分的电路设计,并讨论了数字诊断的监控技术包括发射和接收光功率的校准、APD最佳偏压的确定和温度补偿技术、消光比的补偿技术等。论文最后具体介绍了SFP模块的主要测试指标及测试方法,包括发射光功率、消光比、色散代价、接收灵敏度、LOSS告警和抖动性能等。本文设计的SFP光收发模块能达到设计的指标要求,满足MSA协议和sff-8472协议,能够兼容从155Mbps到2.5Gbps的多种速率,支持32dBm的光链路功率预算,并能在100km的光纤中传输并保证接收灵敏度良好,色散代价可以控制在指标范围内。为验证模块的性能,经过高低温的反复测试,光眼图、消光比、光功率、接收灵敏度和数字诊断的监控参数的各项指标等均能满足设计的要求。

关键词： SFP 数字诊断 sff-8472协议 CWDM

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SFP光模块的监测系统研究与实现

SFP光模块的监测系统研究与实现

作者：周凤金武汉理工大学

学位级别：硕士

随着信息社会的来临,通信网络的传输容量不断扩大和光纤通信网络的速率不断提高,光纤通信已经成为现代信息传输的一个重要手段。光收发一体模块作为光纤通信中的非常重要的有源器件,它不仅提供光网络的核心功能,具有传输距离长、网络带... 详细信息

随着信息社会的来临,通信网络的传输容量不断扩大和光纤通信网络的速率不断提高,光纤通信已经成为现代信息传输的一个重要手段。光收发一体模块作为光纤通信中的非常重要的有源器件,它不仅提供光网络的核心功能,具有传输距离长、网络带宽高等优点,而且还构成了光通信系统的主要成本。SFP光模块是一款先进的小型封装光模块封装形式,它服从多源SFP MSA协议和sff-8472协议。它具有可热插拔功能,模块无需切断电源,就可以连接或者中断设备,方便更换,而且其还具有远距离、高速率、高端口密度、低功耗、低成本的优势,并且能够实现实时地监测模块的一些重要指标参数,包括工作电压,工作温度,工作偏置电流,发射光功率,接收光功率。带数字诊断的SFP使得光网络设备工作地更加智能,并提高通信管理效率和系统可靠性,简化了日常维护的工作。本文在此背景下,对带数字诊断功能的SFP光模块进行深入地研究,结合现实条件,研究设计了具备数字诊断功能的SFP光收发模块监控测试系统,主要的工作有：（1）详细介绍了SFP光模块的工作原理以及模块的构成,并对各功能模块的性能进行分析,随后研究了数字诊断功能的原理和应用。（2）研究速率为1.25Gbps带诊断功能SFP光模块硬件电路,符合SFP MSA协议,满足封装及技术指标要求。（3）根据sff-8472协议,通过12C通信,设计SFP光模块的监测系统软件,并对其数字诊断功能进行校准与检验,实时监测重要的指标参数,真实地反映实际值。（4）研究通过控制Agilent86100C仪器,由计算机获取SFP光模块发射端的通用信息,完成发射端和接收端光功率的校准功能,并用误码仪测算其灵敏度,简化测试过程,缩短测试时间,提高了测试效率。测试结果表明,设计的SFP光模块监测系统不仅可以实时地监测模块通用信息,还可以自动实现校准功能,保证监测系统的可靠性、可行性和优越性。

关键词： SFP光模块 sff-8472协议数字诊断 I2C通信自动测试

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SFP光收发模块测试平台的研究与设计

SFP光收发模块测试平台的研究与设计

作者：胡庆红武汉理工大学

学位级别：硕士

光纤通信是以光纤作为传输介质的通信方式,它已成为现代通信的基石。随着以IP为代表的大容量数据业务不断增长和信息网络日趋复杂,对光电子器件的要求也水涨船高。作为光电子器件的核心,光收发模块和光纤通信网络的发展是密不可分的,这... 详细信息

光纤通信是以光纤作为传输介质的通信方式,它已成为现代通信的基石。随着以IP为代表的大容量数据业务不断增长和信息网络日趋复杂,对光电子器件的要求也水涨船高。作为光电子器件的核心,光收发模块和光纤通信网络的发展是密不可分的,这就迫切要求光收发模块具有智能化功能。在这种背景下,智能化、小型化、集成化的光收发模块应运而生,它提供了一种低成本的模块运行参数监测手段,可以简化光通信系统的维护工作。本文在研究sff-8472协议、小型封装可热插拔(Small Form Pluggable, SFP)光收发模块数字诊断功能实现电路和虚拟仪器软件体系(Virtual Instrument Software Architecture,VISA)基础上,设计并实现了一套实用的SFP光模块测试平台,该测试平台系统硬件包括SFP光模块测试母板和通信板两个部分。测试母板提供SFP光模块正常工作所需的外围电路,通信板的主要作用是将系统上位机串口指令转化为12C指令格式。通信板采用单片机通过12C接口与被测光模块通信来实现数字诊断参数监控,而12C通信协议是通过软件模拟实现,因此降低了系统成本。单片机能够将数字诊断部分实时监测参数通过RS232传输给上位机PC显示。本文针对测试平台还设计了一款光模块自动化测试系统上位机软件。上位机软件通过VISA实现程控测量仪器,可以对光模块各项参数进行自动测试。所有相关监测数据均可在上位机PC上显示,并由软件结合服务器数据库中对应型号光模块的标准参数对实时监测数据进行自动分析。本文将光模块测试平台结合上位机测试软件对待测光模块进行了测试。测试结果表明：该测试平台能够自动测试光模块主要参数,提高光模块测试效率和准确率,达到了设计需求。

关键词：光收发模块 SFP 数字诊断 sff-8472协议 VISA

10 Gbit/s SFP+光模块测试平台设计与优化

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测控技术 2022年第2期41卷 64-69页

作者：周扬熊俊俏武汉工程大学电气信息学院湖北武汉430205

光模块作为光纤通信系统中的核心器件有着十分重要的意义,而如何快速准确地测试光模块性能是一个关键环节,因此介绍了一种10 Gbit/s SFP+光模块测试平台的设计与优化过程。首先重点分析了多通道测试板的设计步骤,包括USB转I^(2)C和电源... 详细信息

光模块作为光纤通信系统中的核心器件有着十分重要的意义,而如何快速准确地测试光模块性能是一个关键环节,因此介绍了一种10 Gbit/s SFP+光模块测试平台的设计与优化过程。首先重点分析了多通道测试板的设计步骤,包括USB转I^(2)C和电源的设计方法;然后讨论了以sff-8472协议为标准,利用数字诊断功能进行校准和监测重要数据的原理。最后对模块进行了测试,结果显示系统误码率在1E-13以下,光功率与标准值的误差稳定在±0.5 dBm之间,表明了所提出的用多通道测试的可行性,证明其可提升测试效率。

关键词： SFP+光模块 sff-8472协议多通道测试 I^(2)C