一种5G前传链路的远端管理装置与方法与流程

一种5g前传链路的远端管理装置与方法
技术领域
1.本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种5g前传链路的远端管理装置与方法。


背景技术：

2.在5g前传的应用场景中，局端分布单元(distributedunit，简写为du)侧到远端有源天线单元(active antenna unit，简写为aau)侧采用波分光传输系统，目前主要采用的是粗波分复用(coarse wavelength division multiplexer，简写为cwdm)系统。由于远端aau侧在塔上，取电困难，因此远端aau侧部署的合分波为无源合分波设备；局端du侧在机房，因此局端可采用有源合分波设备。
3.具体的，局端du侧和远端aau侧之间的传输系统由远端彩光模块、远端合分波设备、局端合分波设备和局端彩光模块构成，该系统的优点是aau侧不需供电，部署方便、综合成本低。但由于远端为无源，局端设备缺乏对远管理能力，无法管理远端aau侧的彩光模块，也就不能实现端到端的管理功能；而作为传输系统，端到端的管理对整个系统的管理尤其重要。因此，如何在不改变现有部署方式，以及不改变现有光模块和合分波的硬件和成本的情况下，实现对远端彩光模块的管理监测，并且不影响正常业务带的传输，满足5g前传的应用和管理需求，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种5g前传链路的远端管理装置与方法，其目的在于在不改变现有部署方式、不改变现有光模块和合分波的硬件和成本，以及不影响正常业务带传输的情况下，实现对远端彩光模块的管理监测，由此解决传统方案中局端设备缺乏对远管理能力的技术问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种5g前传链路的远端管理装置，包括远端彩光模块、远端合分波模块和局端合分波模块；
6.所述远端彩光模块包括顺次连接的framer逻辑模块、mod逻辑模块和驱动模块，所述驱动模块的输出端与所述远端合分波模块连接；
7.所述局端合分波模块包括顺次连接的pd模块、小信号提取模块、小信号处理模块和cpu模块，所述pd模块的输入端与所述远端合分波模块连接；
8.其中，所述framer逻辑模块将远端彩光模块的ddm类信息组成管理帧，形成比特流输出到mod逻辑模块；所述mod逻辑模块根据比特流配置所述驱动模块，使所述驱动模块的调制电流发生预设幅度的改变，进而产生低频小信号叠加到业务信号上，并经所述远端合分波模块传输至所述局端合分波模块的pd模块；其中，所述低频小信号携带管理帧；
9.所述pd模块将接收到的信号转换为电流信号输出到小信号提取模块；所述小信号提取模块通过低频滤波从电流信号中提取出低频小信号，并输出至小信号处理模块；所述小信号处理模块对接收到的低频小信号进行处理后输出比特流给cpu模块，使所述cpu模块
获取相应的管理帧，实现对远端彩光模块的管理。
10.优选地，所述小信号提取模块包括顺次连接的rc低频滤波器放大器；
11.所述rc滤波器用于对接收到的电流信号进行低频滤波，得到低频小信号；所述一级放大器用于对低频小信号进行放大，进而输出毫伏级的低频小信号到所述小信号处理模块。
12.优选地，所述小信号处理模块包括模数转换器、buff模块、fft模块、bit判决模块和解码模块；
13.所述模数转换器用于对低频小信号进行ad采样处理，并将ad采样处理后的bit数据存放在所述buff模块；
14.所述fft模块用于针对ad采样处理后的bit数据，采用至少两个fft滑窗对处理采样偏差，抽样平均后得到均值average；
15.所述bit判决模块用于根据均值average修正正门限值和负门限值，并利用修正后的正门限值和负门限值对低频小信号进行判决，得到比特流；
16.所述解码模块用于对得到的比特流进行曼切斯特解码，获取比特流中携带的管理帧，并将该管理帧输出到所述cpu模块。
17.优选地，所述预设幅度在2％-4％范围内取值。
18.按照本发明的另一方面，提供了一种5g前传链路的远端管理方法，包括：
19.远端彩光模块将其ddm类信息组成管理帧，并形成比特流，以便依据该比特流进行配置，使远端彩光模块的调制电流发生小于预设幅度的改变，产生低频小信号叠加到业务信号上并传输至局端合分波模块；
20.局端合分波模块将接收的信号转换为电流信号后，通过低频滤波从电流信号中提取出低频小信号，并对低频小信号进行处理得到比特流，进而从比特流中获取相应的管理帧，实现对远端彩光模块的管理。
21.优选地，所述远端彩光模块将其ddm类信息组成管理帧，并形成比特流，以便依据该比特流进行配置，使远端彩光模块的调制电流发生预设幅度的改变，产生低频小信号叠加到业务信号上并传输至局端合分波模块，具体包括：
22.framer逻辑模块将远端彩光模块的ddm类信息组成管理帧，并形成有效的比特流输出到mod逻辑模块；其中，所述比特流中携带管理帧；
23.mod逻辑模块根据接收到的比特流产生对应数值并发送给驱动模块；其中，该数值依据使驱动模块的调制电流发生预设幅度改变的目标计算，所述预设幅度在2％-4％范围内取值；
24.所述驱动模块接收到配置的数值后，实现调制电流预设幅度的改变，产生低频小信号并叠加到业务信号上，经远端合分波模块传输至局端合分波模块；其中，所述低频小信号中携带管理帧。
25.优选地，所述mod逻辑模块根据接收到的比特流，计算用于配置所述驱动模块的数值i
ld-mod
的公式具体如下：
26.i
ld-mod
＝i
mod
*(1-lfde hfde)*[50/(50 r)]；
[0027]
hfde(％)＝tx_hfde_amp/(50 r)*25％；
[0028]
lfde(％)＝tx_lfde_amp/(50 r)*25％；
[0029]
其中，i
mod
为根据接收到的比特流设定的调制电流值，lfde为低频预加重值，hfde为高频预加重值，tx_lfde_amp为低频预加重参数值，tx_hfde_amp为高频预加重参数值；r为导线阻抗。
[0030]
优选地，所述局端合分波模块将接收的信号转换为电流信号后，通过低频滤波从电流信号中提取出低频小信号，并对低频小信号进行处理得到比特流，进而从比特流中获取相应的管理帧，实现对远端彩光模块的管理，具体包括：
[0031]
pd模块接收到远端合分波模块发送来的信号后，依据光强度转换为电流信号并输出到小信号提取模块；
[0032]
小信号提取模块接收到电流信号后，通过低频滤波和整形放大从电流信号中提取出低频小信号，并输出至小信号处理模块；
[0033]
小信号处理模块对接收到的低频小信号进行处理后得到比特流，通过解码比特流获取管理帧并输出到cpu模块，以便cpu模块基于管理帧实现对远端彩光模块的管理。
[0034]
优选地，所述小信号处理模块对接收到的低频小信号进行处理后得到比特流，通过解码比特流获取管理帧并输出到cpu模块，具体为：
[0035]
小信号处理模块对接收到的低频小信号进行ad采样，并对ad采样后的数据采用至少两个fft滑窗处理采样偏差，抽样平均后得到均值average；
[0036]
根据均值average修正正门限值和负门限值，并利用修正后的正门限值和负门限值对接收到的低频小信号进行判决，得到相应的比特流；
[0037]
通过对得到的比特流进行曼切斯特解码，获取比特流中携带的管理帧，并将该管理帧输出到cpu模块。
[0038]
优选地，所述根据均值average修正正门限值和负门限值具体为：
[0039]
根据均值average和正门限系数k1修正正门限值a，根据均值average和负门限系数k1修正负门限值b；其中，a＝average(1 k1/256)，b＝average(1 k2/256)，且k1＞k2。
[0040]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供的5g前传链路的远端管理方案中，主要对远端彩光模块和局端合分波模块进行改进，通过对远端彩光模块的调制电流做按需调制，形成一个低频小信号叠加在业务信号中，由该低频小信号传送管理帧到局端，从而实现局端设备对远端彩光模块的虚拟化管理。该方案在不改变现有部署方式、不改变现有光模块和合分波的硬件和成本，以及不影响正常业务带传输的情况下，实现对远端彩光模块的管理监测，性价比高，满足5g前传的应用和管理需求。
附图说明
[0041]
图1是本发明实施例提供的一种5g前传链路的远端管理装置架构图；
[0042]
图2是本发明实施例提供的远端彩光模块发送低频小信号示意图；
[0043]
图3是本发明实施例提供的局端合分波模块处理低频小信号示意图；
[0044]
图4是本发明实施例提供的一种低频小信号的提取原理框图；
[0045]
图5是本发明实施例提供的一种低频小信号的逻辑处理框图；
[0046]
图6是本发明实施例提供的一种5g前传链路的远端管理方法流程图；
[0047]
图7是本发明实施例提供的一种发送方向的管理帧信息处理流程图；
[0048]
图8是本发明实施例提供的一种接收方向的低频小信号处理流程图。
具体实施方式
[0049]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0050]
实施例1
[0051]
为解决传统方案中局端设备缺乏对远管理能力的技术问题，本发明实施例提供了一种5g前传链路的远端管理装置，如图1所示，分为远端单元和局端单元两部分，所述局端单元与所述远端单元一起构成用户业务接入和承载的装置，主要包括远端彩光模块、远端合分波模块和局端合分波模块；显然，远端彩光模块、远端合分波模块属于远端单元，局端合分波模块属于局端单元。
[0052]
其中，所述远端合分波模块为无源合分波设备，所述局端合分波模块为有源合分波设备，所述远端彩光模块与所述远端合分波模块通过光纤相连，所述远端合分波模块与所述局端合分波模块通过光纤相连。针对局端不能对远端彩光模块进行管理的缺陷，本发明主要是在传统装置的基础上，对其中的远端彩光模块和局端合分波模块进行改进，实现局端对远端的管理。下面结合附图，对远端彩光模块和局端合分波模块的结构具体介绍：
[0053]
结合图1和图2，所述远端彩光模块包括mcu模块和驱动模块，所述mcu模块又包括framer逻辑模块和mod逻辑模块；其中，所述framer逻辑模块、所述mod逻辑模块和所述驱动模块顺次连接，所述驱动模块的输出端通过光纤与所述远端合分波模块连接。
[0054]
结合图1和图3，所述局端合分波模块包括顺次连接的pd模块、小信号提取模块、小信号处理模块和cpu模块，所述pd模块的输入端与所述远端合分波模块连接；其中，所述pd模块主要由光电探测器件组成，所述cpu模块具体可由16位或32位的cpu组成。
[0055]
继续结合图2和图3，各模块的主要功能和模块间的交互过程如下：
[0056]
所述framer逻辑模块将远端彩光模块的ddm类信息组成管理帧，即oam(operation administration and maintenance，即操作维护管理)报文，然后依据该管理帧形成“1”、“0”的比特流，并将比特流输出到所述mod逻辑模块；其中，所述ddm类信息包括远端彩光模块的电流、电压、温度、收发功率、tec温度、告警等信息，所述比特流中携带有管理帧信息。
[0057]
所述mod逻辑模块根据接收到的比特流，计算出1和0对应的数值，该数值用于配置所述驱动模块，使得驱动模块的调制电流发生预设幅度的改变；也就是说，该数值依据使驱动模块的调制电流发生预设幅度改变的目标计算。其中，所述预设幅度为小幅度，具体可在2％-4％范围内取值，表示业务信号强度的2％-4％。
[0058]
所述驱动模块接收到所述mod逻辑模块配置的数值后，调制电流发生预设幅度的改变，进而产生携带管理帧的低频小信号，该低频小信号进行电光转换后叠加到业务信号上，并经所述远端合分波模块传输至所述局端合分波模块的pd模块，完成oam报文(即管理帧信息)的发送。由于低频小信号是由小幅度改变调制电流而产生，相当于建立了一个低速(约1kb/s)的oam管理通道，既可以形成所需的1、0比特流，又不会影响正常业务带的传输。其中，这里的低频是相对于业务信号的频率(通常为25g)来讲的，指承载管理帧oam报文的
频率。
[0059]
所述pd模块将接收到的信号转换为电流信号输出到小信号提取模块。
[0060]
所述小信号提取模块通过低频滤波、整形放大处理后，从电流信号中提取出低频小信号，并将该低频小信号输出至小信号处理模块。
[0061]
所述小信号处理模块对接收到的低频小信号进行ad采样、fft处理、修正判决后得到正确的1、0比特流，然后再通过解码获取比特流中携带的管理帧信息，并将该管理帧信息输出给所述cpu模块，使所述cpu模块获取管理帧，依据该管理帧实现对远端彩光模块的管理。
[0062]
其中，所述mod逻辑模块根据接收到的比特流，计算用于配置所述驱动模块的数值i
ld-mod
的公式具体如下：
[0063]ild-mod
＝i
mod
*(1-lfde hfde)*[50/(50 r)]；
[0064]
hfde(％)＝tx_hfde_amp/(50 r)*25％；
[0065]
lfde(％)＝tx_lfde_amp/(50 r)*25％；
[0066]
其中，i
mod
为根据接收到的比特流设定的调制电流值，比特流为1和0时，对应的i
mod
值不同，例如，假设正常驱动电流为1ma，经调制后高电平(即比特流为1)时对应的i
mod
值为1.03ma，低电平(即比特流为0)时对应的i
mod
值为0.97ma。lfde为低频预加重值，hfde为高频预加重值，tx_lfde_amp为低频预加重参数值，tx_hfde_amp为高频预加重参数值；其中，高频预加重值和低频预加重值主要是用于调整发送的幅值和对应频域的发送眼图，使发送的眼图张开大，从而利于接收侧接收，具体可根据实际需求进行调整。r为导线阻抗，即业务信号从基站发出到所述远端彩光模块之间导线的阻抗；25％、50为根据经验累积确定的计算常数。利用上述公式计算得到i
ld-mod
后，所述驱动模块根据i
ld-mod
值实现调制电流预设幅度的改变。
[0067]
进一步地，所述小信号提取模块包括顺次连接的rc低频滤波器和放大器，所述rc滤波器用于对接收到的电流信号进行低频滤波，得到低频小信号；所述放大器用于对低频小信号进行放大，进而输出毫伏级的低频小信号到所述小信号处理模块。进一步地，在优选方案中，为保证放大信号的质量，所述放大器又可包括一级放大器和二级放大器；所述一级放大器用于对低频小信号进行一级放大，所述二级放大器用于对低频小信号进行二级放大，通过两级放大处理后可输出毫伏级的低频小信号到所述小信号处理模块。其中，所述小信号提取模块主要通过电路实现，在电路结构中，rc低频滤波器、一级放大器和二级放大器分别对应rc电路、第一级运放电路和第二级运放电路。
[0068]
继续参考图4，在一个具体的实施例中，所述小信号提取模块的电路具体包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一运放opa1和第二运放opa2，且c1、c2、c3、c4、r1、r2、r3、r4、r5、r6以及opa1、opa2之间的两端按照图4所示相互连接。
[0069]
在图4中，c1、c2、r1、r2和r3组成rc电路，具有隔直通交的耦合作用，图中pd1对应所述pd模块，输出电流信号至所述rc电路，进行低频滤波后使低频小信号通过；opa1、r4、r5和c3组成第一级运放电路，实现低频小信号第一级的限幅放大；opa2、r6和c4组成第二级运放电路，实现低频小信号第二级的限幅放大，通过两级放大逻辑组成实现低频小信号的最优处理。其中，r5、c3为第一级运放电路中进行增益控制的电阻和电容，通过设置r5、c3的值
可调节增益大小；r6、c4为第二级运放电路中进行增益控制的电阻和电容，通过设置r6、c4的值可调节增益大小。
[0070]
进一步地，所述小信号处理模块包括模数转换器(analog to digital converter，简写为adc)、buff模块、fft模块、bit判决模块和解码模块。结合图5，所述小信号提取模块将提取出的低频小信号传输至所述小信号处理模块后，所述模数转换器adc先对低频小信号进行ad采样处理，并将ad采样处理后的bit数据(bit长度变短)存放在所述buff模块；对于ad采样处理后的bit数据，所述fft模块采用至少两个(例如取五个)fft滑窗处理采样偏差，抽样平均后得到均值average；所述bit判决模块根据均值average和正门限系数k1修正正门限值a，根据均值average和负门限系数k1修正负门限值b，并利用修正后的正门限值a和负门限值b对接收到的低频小信号进行判决，得到相应的比特流；所述解码模块对得到的比特流进行曼切斯特解码，获取比特流中携带的管理帧，并将该管理帧输出到cpu模块。
[0071]
其中，正负门限值的修正具体如下：a＝average(1 k1/256)，b＝average(1 k2/256)，k1、k2均在1-50范围内取值，且k1＞k2；当局端收到的低频小信号在ad采样处理后的bit数据大于正门限值a时得到比特流“1”，小于负门限值b时得到比特流“0”，这里通过自动修正判决门限，可实现对低频小信号的正确判决。通过本发明实施例中低频小信号的上述处理方法，可提供5dbm的余量，误码率ber为1e-8，即：在光模块接收光功率小于光模块接收灵敏度5db时，管理帧oam报文能正确接收。
[0072]
本发明实施例提供的上述5g前传链路的远端管理装置中，主要对远端彩光模块和局端合分波模块进行改进，通过改进后的装置可对远端彩光模块的调制电流做小幅度改变，形成一个低频小信号叠加在业务信号中，由该低频小信号传送管理帧到局端，从而实现局端设备对远端彩光模块的虚拟化管理。该方案在不改变现有部署方式、不改变现有光模块和合分波的硬件和成本，以及不影响正常业务带传输的情况下，实现对远端彩光模块的管理监测，性价比高，满足5g前传的应用和管理需求。
[0073]
实施例2
[0074]
在上述实施例1的基础上，本发明实施例进一步提供了一种5g前传链路的远端管理方法，采用实施例1中的装置来实现，主要分为发送方向(即远端)的管理帧信息处理和接收方向(即局端)的低频小信号处理两个过程，结合图6，具体如下：
[0075]
步骤10，远端彩光模块将其ddm类信息组成管理帧，并形成比特流，以便依据该比特流进行配置，使远端彩光模块的调制电流发生小于预设幅度的改变，产生低频小信号叠加到业务信号上并传输至局端合分波模块。
[0076]
该步骤即发送方向的管理帧信息处理过程，结合图2和图7，主要包括：
[0077]
步骤101，framer逻辑模块将远端彩光模块的ddm类信息组成管理帧，并形成有效的比特流输出到mod逻辑模块。其中，所述ddm类信息主要包括远端彩光模块的电流、电压、温度、收发功率、tec温度、告警等信息，将ddm类信息组成管理帧，即oam报文，然后依据该管理帧形成“1”、“0”的比特流，使得所述比特流中携带管理帧。
[0078]
步骤102，mod逻辑模块根据接收到的比特流产生对应数值i
ld-mod
并发送给驱动模块；其中，该数值依据使驱动模块的调制电流发生预设幅度改变的目标计算，所述预设幅度在2％-4％范围内取值。计算公式如下：
[0079]ild-mod
＝i
mod
*(1-lfde hfde)*[50/(50 r)]；
[0080]
hfde(％)＝tx_hfde_amp/(50 r)*25％；
[0081]
lfde(％)＝tx_lfde_amp/(50 r)*25％；
[0082]
其中，i
mod
为根据接收到的比特流设定的调制电流值，比特流为1和0时，对应的i
mod
值不同；lfde为低频预加重值，hfde为高频预加重值，tx_lfde_amp为低频预加重参数值，tx_hfde_amp为高频预加重参数值；r为导线阻抗；25％、50为根据经验累积确定的计算常数。
[0083]
步骤103，所述驱动模块接收到配置的数值后，实现调制电流预设幅度的改变，产生低频小信号并叠加到业务信号上，经远端合分波模块传输至局端合分波模块；其中，所述低频小信号中携带管理帧。具体地，所述驱动模块接收到所述mod逻辑模块发送来的i
ld-mod
值，即可实现调制电流小幅度的改变，进而产生携带管理帧的低频小信号，该低频小信号进行电光转换后叠加到业务信号上，传输至所述pd模块，完成管理帧信息的发送。
[0084]
步骤20，局端合分波模块将接收的信号转换为电流信号后，通过低频滤波从电流信号中提取出低频小信号，并对低频小信号进行处理得到比特流，进而从比特流中获取相应的管理帧，实现对远端彩光模块的管理。
[0085]
该步骤即接收方向的低频小信号处理过程，结合图3和图8，主要包括：
[0086]
步骤201，pd模块接收到远端合分波模块发送来的信号后，依据光强度转换为电流信号并输出到小信号提取模块。
[0087]
步骤202，小信号提取模块接收到电流信号后，通过低频滤波和整形放大从电流信号中提取出低频小信号，并输出至小信号处理模块。具体可采用图4所示的电路实现，所述rc滤波器先对接收到的电流信号进行低频滤波，得到低频小信号；然后再由所述一级放大器对低频小信号进行一级放大，所述二级放大器对低频小信号进行二级放大，通过两级放大处理后输出毫伏级的低频小信号到所述小信号处理模块。
[0088]
步骤203，小信号处理模块对接收到的低频小信号进行处理后得到比特流，通过解码比特流获取管理帧并输出到cpu模块，以便cpu模块基于管理帧实现对远端彩光模块的管理。结合图5，具体过程如下：
[0089]
所述小信号提取模块将低频小信号传输至小信号处理模块后，先由小信号处理模块中的模数转换器adc对接收到的低频小信号进行ad采样处理，ad采样处理后的bit数据存放在所述buff模块；对于ad采样处理后的bit数据，采用至少两个fft滑窗处理采样偏差(此处以采用5个fft滑窗处理为例)，抽样平均后得到均值average；然后根据均值average修正正门限值和负门限值，并利用修正后的正门限值和负门限值对接收到的低频小信号进行判决，得到相应的比特流；最后对得到的比特流进行曼切斯特解码，获取比特流中携带的管理帧，并将该管理帧输出到cpu模块。
[0090]
其中，正负门限值的修正过程具体如下：根据均值average和正门限系数k1修正正门限值a，根据均值average和负门限系数k1修正负门限值b；a＝average(1 k1/256)，b＝average(1 k2/256)，k1、k2均在1-50范围内取值，且k1＞k2。当局端收到的低频小信号在ad采样处理后的bit数据大于正门限值a时得到比特流“1”，小于负门限值b时得到比特流“0”，这里通过自动修正判决门限，可实现对低频小信号的正确判决。通过本发明实施例中低频小信号的上述处理方法，可提供5dbm的余量，误码率ber为1e-8，即：在光模块接收光功率小
于光模块接收灵敏度5db时，管理帧oam报文能正确接收。
[0091]
本发明实施例提供的上述5g前传链路的远端管理方法中，可对远端彩光模块的调制电流做小幅度改变，形成一个低频小信号叠加在业务信号中，由该低频小信号传送管理帧到局端，从而实现局端设备对远端彩光模块的虚拟化管理。该方案在不改变现有部署方式、不改变现有光模块和合分波的硬件和成本，以及不影响正常业务带传输的情况下，实现对远端彩光模块的管理监测，性价比高，满足5g前传的应用和管理需求。
[0092]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。