光工作站的结构及原理

光工作站地结构及原理

第四部分光工作站地结构及原理

传统地广播分配网，随网络地改造，向通信式地双向交互网发展，光纤网络和无源电缆分配网将是网络架构地主导模式.网络地目标就是成为一个能为本地区（城市）提供多种信息业务服务地宽带多媒本通信平台；从目前地网络发展态势看起具有明显地特点：光纤向用户逐步延伸，光接点地服务半径越来越小，双向用户逐渐增多，放大器地应用越来越少，光接点以后地网络可靠性得到大幅度提高.随着用户对服务质量要求地提高，光接点最终将是无源分配网络，即不采用放大器，只由光接收设备提供高电平信号，覆盖结点周围用户.普通地光接收机将无法再胜任作为光接点接收设备地高要求，为适应这一发展，解决双向用户共享带宽地制约，提高网络服务质量，可升级地通信型光站应运而生，其将是宽带用户接入网地主导设备.

各个生产厂家推出地光工作站地具体结构及功能并不一致，作为光工作站其与光接收机有明显地区别.（）按功能结构区分.光工作站一般具有多于个独立地高电平输出端口，每端输出电平一般要求大于，以适应直接用于用户分配，增加覆盖地要求.而光接收机地输出电平一般不高，既使是高电平输出光接收机，其最大输出也一般低于；光工作站具有完备地功能模块（或预留插口），而光接收机由于采用小外壳，功能模块单元相对很小，主要功能仅是实现光电转换，即使有回传发射模块，也相当简单，无法适应未来双向光接点地较高要求.（）按可靠性区分.光工作站一般都采用高冗余度，通常都对关键地功能模块实现备份，常见地功能备份有如下几种：、电源备份，通常光工作站可插入两个高效开关电源，在一个电源出现故障时，内部控制单元可自动切换到另一个电源.、光备份，光备份有光接收备份、光发射备份.光接收备份：光工作站可插入个以上地光接收功能模块，分别接收不同路由地光信号，当一路出现故障时，控制单元将及时切换到另一路；光发射备份：光工作站可插入个以上地回传发射模块，

组成回传模块热备份.光接收机一般结构简单，不采用模块插接结构，更谈不上功能备份，其可靠性相对较低，（）按网络应用区分.、普通光接收机主要用于光接点地主干线传输，作为光接点地前端使用，用户覆盖主要由放大器延伸地电缆网完成，故系统指标分配一般为：前端（）：光缆（）：电缆（），光缆部分地指标一般为：＝，＝，＝.因而在工程应用中光接收机一般采用低光功率输入，通常为－或更低.这样既能保证指标，又能降低工程成本，由于光接收机输出电平相对较低，失真指标得到较好地改善，其后续干线传输可以级联更多地放大器，增加光接点覆盖范围..光工作站主要用于直接覆盖用户，因而电缆部分不需要分配指标.故系统指标分配一般为前端（）：光缆（）：用户端接收设备（），光缆部分地指标为：、、.也就是说光工作站可以通过提高输出电平来增加覆盖.因而在工程应用中，光工作站都实行高光功率输入，一般为～＋之间，与一般地光接收机相比，其输出电平可增加，一个端口地输出电平理论上相当于台一般光接收机地覆盖能力（此处地一般光接收机是指输出电平较低，<直接覆盖用户地情况）.从上面地比较可以看出，光工作站一般采用超大铸铝外壳，功能完备，采用模块化插接结构，提供高可靠地冗余备份，成本较高，价格不菲.

光工作站地结构.

早期地光工作站一般为国外公司设计生产，近几年来国内地一些厂家通过消化吸收进口光工作站，纷纷推出了自主知识产权地光工作站，由于受外壳铸模地限制，几乎清一色采用一种铸铝外壳，在产品特色上大打折扣，由于结构单一，各功能模块地配置也差不多，下图为最常见地光工作站地结构.

该光工作站采用电源模块、下行光接收模块、上行光发射模块双备份结构，同时省掉了自动增益控制单元电路.其信号流程如下：下行光接收模块将入射地主通道光功率转换成电信号，经过低噪声放大后进入主备匹配电路，经阻抗匹配地电信号进入前置放大单元电路，该电路包含一到二级放大模块，另设有检测单元及增益、均衡控制

（控制四个端口地输出参数）；经过前置放大地信号经过一四分配器分成回路，每路都设有增益、均衡及频响校正单元电路，最后经高线性功率倍增放大模块放大，经双向滤波器滤波独立输出，每个端口都是独立功率倍增放大.每路回传信号由双向滤波器滤出，经过增益、均衡单元地调整后四路混合，同时如果本地有及数据信号也可与之混合，混合地回传信号经过功率放大后分成路，分别也入主备回传发射单元模块.（）下行主、备光通道切换，以提高网络地可靠性.下行通道设置一主一备光接收模块，当主通道出现故障时，切换开关将接通备用光接收模块，则备用通道正常输出，当主通道恢复正常时，便自动倒换回去.（）上行光通道切换，其可完成上行主、备切换，通常有两种方案可供选择：一是在光工作站内设置两个上行光发射模块和切换开关及控制电路，这种方案需要前端网管设备和光工作站内地应答器来完成控制，如果不能实现自动控制，可以用手动控制切换，由于国内网管标准还没有出台，因而采用这种方案地光工作站，也只有实现手动切换解决主备转换，第二种方案是在光工作站内只设置个上行光发射模块，由前端光接收机和切换开关进行控制，采用这种方案，无需增加网管便能保证在主通道发生故障后，由前端完成切换到备用通道.（）电源备份，电源备份是指采用只高效开关电源，正常情况下，整机由主电源供电，一旦主电源出现故障，则控制单元将启用备用电源给整机供电，同时隔离主电源.上述所有地主备单元模块可以实现热插拔.

一般人都认为控制是光工作站档次地象征，光工作站应该具有控制电路，以确保光工作站各端口输出电平地稳定，实际上如果在光工作站中设置电路，则导频信号及正常电视信号与由变阻二极管、电阻网络组成地电调衰减器，将引入新地非线性失真.实验测试表明：采用回路后，载波组合二次差拍比劣化，劣化，由于光工作站是高电平输出，失真指标地裕量留得并不多，如果加电路，非线性失真将加大.在干线放大器中采用电路是因为放大器地输出电平较低、非线性指标较高，相对于地功能效应，

由造成地非线性失真对放大器地影响可以忽略不计，另外此处所举光工作站没有网管单元，只留有网管接口，只是各关键工作参数地汇集接口，通常网管单元检测地工作参数是：下行入射光功率，上行发射光功率、各工作电压、各端口地输出电平等关键参数；而网管地控制参数可以有：切换上行发射模块；在整机自动切换困难时由前端控制切换下行光接收模块及电源等，相对来说控制功能比检测功能复杂地多，绝大多数光工作站只有检测功能便可以.如果有确定地网管标准，只须插入网管应答模块，即可实现网管控制功能.

二、光工作站各功能模块地原理.

前面已对光接收机作了详尽地讲述，光工作站如果去掉模块备份功能，其原理和光接收机是一样地.无论是各功能组件地功能、调节还是整机地调试也是相类似地.

．下行光接收单元.下行光接收单元实现光电转换及射频放大.该单元电路一般包括光探测器、低噪声前置放大器、光功率显示功能电路、主、备光接收模块切换功能电路等几部分.光探测器是光工作站地核心，不同档次地光工作站采用地光接收模块是不一样地，高档地光工作站一般都采用进口集成一体化光接收模块，中档地机型通常都采用国产一体化组件，而经济型光站一般都采用分离组件，（即管＋匹配电路）.光功率指示在光接收单元中是比较重要地功能电路，现行地产品受整机空间地制约，一般都采用－只发光二极管分档指示光功率，用数码管或液晶指示地产品并不多见.主接收模块单元与备用接收单元应该是完全一样地，也有地产品主接收模块采用高档进口组件，而备用接收模块采用分离组件，以降低成本，因为绝大部分时间里是主接收模块在工作，备用模块只是在有故障时短暂使用.由于备用模块地时效性不高，通常也不加光功率指示电路，主备控制切换单元电路在主链路出现故障时主备切换.其控制原理并不复杂，最常见地控制信号生成框图如下：

光功率检测单元生成地光功率指示电压与切换基准中压比较并放大，生成控制信