[發(fā)明專利]基于FPGA的光纖通信網(wǎng)絡路由信號處理器及使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610067133.6
• 申請日: 2006-04-03
• 公開（公告）號: CN101051950A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 李運濤;陳少武;余金中
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04B10/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發(fā)明涉及光纖通信技術領域，特別是基于FPGA的光纖通信網(wǎng)絡路由信號處理器及使用方法。

背景技術

密集波分復用(DWDM)技術是解決寬帶、大容量光纖網(wǎng)絡通信的一種有效方法。多信道光電子芯片是構造DWDM系統(tǒng)的關鍵部件。在多信道光電子芯片的研究、生產(chǎn)及應用中，需要一種特定的測試設備，該設備能夠準確接收并處理光通信網(wǎng)絡中光纖通信網(wǎng)絡中各數(shù)據(jù)包的路由信號，并將其轉化為多信道光電子芯片驅(qū)動電路所能接受的驅(qū)動信號，驅(qū)動多信道光電子芯片完成光路的切換.輔助于光學參數(shù)測量儀器，該設備還可以應用于檢測多信道光電子芯片各端口的各種光學和電學的綜合特性參數(shù)，具備較高的檢測效率，同時還要操作簡單，便于攜帶，適合普通操作者以及快速檢修使用。迄今為止的行業(yè)信息及公開文獻顯示，目前已有的測試方式和測試設備中尚無滿足上述要求的測試裝置。目前所采用的測試裝置主要存在以下缺陷：一是設備笨重，不便于攜帶，尤其不便于實際應用中故障的快速檢修；二是操作復雜，需要具備豐富的光學和電學知識才能正確測量所需參數(shù)；三是對光路的判斷要由人工計算來完成，不適用于大規(guī)模多信道芯片的測試；四是測試過程需要價格昂貴的信號發(fā)生器，這些設備成本很高，而且對測試環(huán)境的要求也很高；五是一些設備的速度不能達到高速多信道光電子芯片的測試要求，不能真實反映芯片在光通信網(wǎng)絡中的實際工作情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光纖通信網(wǎng)絡路由信號處理裝置及方法，其具有成本低、方便攜帶、操作簡單、速度快、處理方式靈活的優(yōu)點。

本發(fā)明還涉及到基于FPGA的光纖通信網(wǎng)絡中，多信道光電子芯片特性測量方法，以及多信道光電子芯片故障檢測方法。

根據(jù)上述目的設計了一種基于FPGA的光纖通信網(wǎng)絡路由信號處理裝置，包括鍵盤輸入部分1、與計算機通信接口2、FPGA配置芯片3、與上級電路通信接口4、輸入信號緩存電路5、信號處理電路6、輸入輸出狀態(tài)指示電路7、輸出信號緩存電路8和輸出部分9，所有的電路集成于一塊高速印刷電路板(PCB)上實現(xiàn)，其中，輸入部分(1)(2)(3)(4)分別與輸入信號緩存電路5相連接，信號處理電路6分別與輸入信號緩存電路5和輸出信號緩存電路8相連接，輸出部分9分別與輸出信號緩存電路8和輸入輸出狀態(tài)指示電路7相連接。

裝置所采用的器件均為標準的TTL或CMOS接口器件，可以采用直流電源供電或電池供電方式，也可以通過計算機USB口供電；光纖通信網(wǎng)絡的路由信息可以直接采取通過鍵盤輸入，通過專用通信接口與計算機或上級電路通信或者通過FPGA配置芯片利用軟件控制獲得。路由信息被讀入輸入緩存，輸入緩存為高速SDRAM及FPGA片內(nèi)RAM，信號處理電路可以采用具有軟核CPU功能的FPGA，從而大大提高數(shù)據(jù)處理能力及處理速度。信號處理電路從輸入緩存中讀取路由信息數(shù)據(jù)，處理成多信道光電子芯片驅(qū)動電路所能識別的驅(qū)動信號以及輸入輸出指示部分的驅(qū)動信號，并將其送入輸出緩存輸出。輸入輸出指示部分可以是發(fā)光二極管或者LED，其指示出輸入的路由信號所對應的多信道光電子芯片的端口信息。輸出緩存中的驅(qū)動信號經(jīng)輸出部分電平轉換后加載到多信道光電子芯片的驅(qū)動電路，完成光路的切換。

本發(fā)明借助FPGA芯片軟核CPU強大的數(shù)據(jù)處理能力，將光通信網(wǎng)絡中的路由信息信號轉換成多信道光電子芯片控制和驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，可以為芯片提供測試信號，控制多信道芯片狀態(tài)，實現(xiàn)光路的切換。輔助以光學測試儀器如功率計、示波器等，可以方便的探測出各個輸出端口輸出的光功率P_o，從而可以準確模擬多信道光電子芯片在光通信網(wǎng)絡中的工作狀態(tài)，并及時檢測多信道光電子芯片的常規(guī)特性參數(shù)，如輸出光功率與與工作電流的關系P_o-I_op曲線，損耗與工作電流的關系Loss-I_op曲線，以及串擾、工作功率、速度等；操作簡單，大大提高檢測效率。更為重要的是，本設備借助于現(xiàn)代FPGA技術以及先進的軟核CPU技術，低成本地實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的高度集成，并可以采用多種供電方式來提供電源，整個裝置體積小，方便攜帶，特別適合于實際應用中故障的現(xiàn)場快速檢修。

該光纖通信網(wǎng)絡路由信號處理器所采用的器件均為標準的TTL或CMOS接口器件，其供電方式可以采用直流電源供電或電池供電，也可以采取計算機USB口供電。