[發(fā)明專利]一種基于FPGA和OTN的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711208800.2
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN107846253A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鴻珍;吳秋晗;程路明;王云燁;吳慧;趙建鵬;張明熙;由奇林
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/25
• 分類號(hào): H04B10/25;H04B10/40
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務(wù)所(普通合伙)51228
• 代理人: 張鳴潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體的說，是一種基于FPGA和OTN的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，由于光纖通信具有傳輸率高，傳輸頻帶寬，通信容量大，光纖衰減小，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的采用光纖通信系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于光通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在光信號(hào)的傳輸率越來越高，而對光信號(hào)的處理同樣需要能夠處理高速數(shù)據(jù)信號(hào)的處理器，而現(xiàn)場可編程門陣列FPGA具有更快的處理速度，因此越來越多的FPGA與光模塊連接，用作處理光信號(hào)。而現(xiàn)有技術(shù)中，光模塊與FPGA的連接一般為了實(shí)現(xiàn)FPGA對光模塊的發(fā)射、接收控制并對從光模塊中接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本身對光模塊接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)未改善接收條件，并沒有考慮光信號(hào)與光纖聯(lián)結(jié)處光路與光傳輸效率的問題，不能解決因光模塊發(fā)生的溫度、功率變化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸率降低的問題，導(dǎo)致影響光通信效果和傳輸距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA和OTN的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中FPGA無法解決光模塊因溫度和發(fā)射功率變化導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸率降低的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于FPGA和OTN的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，包括用于采集光信號(hào)并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接有FPGA模塊，所述FPGA模塊依次連接通信模塊和上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括光模塊和信號(hào)處理模塊，所述光模塊包括與光纖連接的光纖連接器，所述光纖連接器連接有發(fā)射端光組件和接收端光組件，所述光模塊還包括與所述發(fā)射端光組件、所述接收端光組件連接的控制電路，所述控制電路包括用于控制所述發(fā)射端光組件溫度的自動(dòng)溫度控制單元和用于控制發(fā)射端光組件輸出功率的自動(dòng)功率控制單元。

工作原理：

數(shù)據(jù)采集模塊通過光纖連接器與光傳送網(wǎng)OTN上的光纖連接，與光纖的通信包括接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)的步驟為：光纖上傳送的光信號(hào)經(jīng)過光模塊的接收端組件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后輸入與光模塊連接的信號(hào)處理模塊，所述電信號(hào)在信號(hào)處理模塊經(jīng)過放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過通信模塊將處理后的高速信號(hào)以高速率傳輸給上位機(jī)；發(fā)送數(shù)據(jù)的步驟為：上位機(jī)通過通信模塊發(fā)送控制指令給FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊按照上位機(jī)的指令，對FPGA模塊內(nèi)的組件產(chǎn)生控制命令，產(chǎn)生高速數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理模塊經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳輸至光模塊的發(fā)射端光組件，發(fā)射端光組件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過與光纖連接器連接的光纖將光信號(hào)發(fā)射出去。FPGA模塊控制發(fā)射過程中發(fā)射端光組件的控制電路，使控制電路中的自動(dòng)溫度控制單元以及自動(dòng)功率控制單元，對發(fā)射端光組件的溫度、輸出功率進(jìn)行檢測和調(diào)整，使發(fā)射端光組件的溫度保持在參考溫度范圍內(nèi)，使發(fā)射端光組件的輸出功率穩(wěn)定，不因?yàn)闇囟鹊淖兓?，以及硬件設(shè)備的老化降低輸出功率，避免了誤碼率以及通信質(zhì)量的降低。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)溫度控制單元包括用于檢測所述發(fā)射端光組件溫度的溫度傳感器電路，所述溫度傳感器電路連接有信號(hào)放大電路，所述信號(hào)放大電路的輸出端連接第一處理器，所述第一處理器驅(qū)動(dòng)連接有制冷器。

工作原理：

自動(dòng)溫度控制單元中的溫度傳感器電路，用于檢測發(fā)射端光組件的溫度，溫度傳感器采用熱敏電阻，發(fā)射端光組件溫度的變換通過熱敏電阻的阻值變化來體現(xiàn)，熱敏電阻阻值的變化引起溫度傳感器電路中電流大小的變化，因此根據(jù)溫度傳感器電路的電流變化，第一處理器可以計(jì)算得出當(dāng)前發(fā)射端光組件的溫度值，因?yàn)闇囟葌鞲衅麟娐窓z測的電流變化較小，因此需要將此檢測到的電流值進(jìn)一步的放大處理后輸入第一處理器。第一處理器根據(jù)計(jì)算得出的溫度值與發(fā)射端光組件的參考溫度做比較，如果當(dāng)前溫度高于參考溫度，則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)制冷器工作，降低發(fā)射端光組件的溫度，如果當(dāng)前溫度低于參考溫度，則第一處理器不做任何動(dòng)作。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)功率控制單元包括用于檢測所述發(fā)射端光組件光功率的輸出功率檢測電路，所述輸出功率檢測電路連接有功率偏差檢測電路，所述功率偏差電路連接有比較放大電路，所述比較放大電路連接有用于控制發(fā)射端光組件的偏置電流跟蹤電流閾值的偏置電流驅(qū)動(dòng)電路，所述偏置電流驅(qū)動(dòng)電路與所述輸出功率檢測電路連接。

工作原理：