本申請于2015年3月31日作為PCT國際專利申請?zhí)峤?，并且要求?014年4月4日提交的、序列號為No.61/975414的美國專利申請的優(yōu)先權，該美國專利申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

技術領域

本公開一般涉及光纖系統(tǒng)。

背景技術：

在一定程度上，光纖通信系統(tǒng)越來越流行，因為服務提供商希望向消費者提供高帶寬通信能力(例如，數(shù)據(jù)和聲音)。光纖通信系統(tǒng)采用光纖線纜的網(wǎng)絡在相對長的距離上傳輸大容量的數(shù)據(jù)和聲音信號。光纖線纜在切換設備之間連接，以使得數(shù)據(jù)可以在開關之間傳輸。在一些光纖系統(tǒng)中，有必要或者期望“復制”或“分接”正在光通道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。隨后，該被復制的數(shù)據(jù)被用于通信量分析(traffic analysis)和其它維護目的。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的多個方面，光纖分接系統(tǒng)(fiber optic tap system)包括第一接收器模塊，第一接收器模塊具有被配置為接收光纖的輸入端口。第一接收器模塊可操作以將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。第一發(fā)射器(transmitter)模塊被耦合為從第一接收器模塊接收電信號，并且將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。第一發(fā)射器模塊具有用于輸出光信號的輸出端口。第一分接模塊被耦合為從第一接收器模塊接收電信號。

附圖說明

圖1是說明根據(jù)本公開的示例光纖分接系統(tǒng)的多個方面的框圖。

圖2是說明根據(jù)本公開的示例光纖分接系統(tǒng)的另外的方面的框圖。

圖3是說明安裝在印刷電路板上的光纖分接系統(tǒng)的示例的框圖。

圖4是說明模塊化光纖分接系統(tǒng)的示例的多個方面的透視圖。

圖5是在圖4中示出的模塊化光纖分接系統(tǒng)的部件的分解圖。

圖6是在圖4和5中示出的模塊化光纖分接系統(tǒng)的部件的截面圖。

圖7是在圖4-6中示出的模塊化光纖分接系統(tǒng)的部件的俯視圖。

圖8是說明采用SFP/SFP+端口的模塊化光纖分接系統(tǒng)的示例的框圖。

圖9是說明采用SFP/SFP+端口的模塊化光纖分接系統(tǒng)的另一個示例的框圖。

圖10是說明具有雙向數(shù)據(jù)流的光纖系統(tǒng)的示例的框圖。

圖11是說明用于具有雙向數(shù)據(jù)流的光纖系統(tǒng)的光纖分接系統(tǒng)的示例的框圖。

圖12是說明在圖11中示出的系統(tǒng)中使用的示例分接模塊的多個方面的框圖。

圖13是說明采用QSFP/QSFP+端口的模塊化光纖分接系統(tǒng)的示例的框圖。

圖14是說明采用QSFP/QSFP+端口的模塊化光纖分接系統(tǒng)的另一個示例的框圖。

具體實施方式

在以下的具體實施方式中參考了附圖，附圖形成本文的一部分，并且在附圖中通過說明的方式示出了可以實踐本發(fā)明的特定實施例。在這一點上，關于所描述的(一個或多個)附圖的取向，使用諸如頂、底、前、后等方向術語。因為實施例的組件可以被定位在多個不同的取向上，所以方向術語用于說明的目的而決不是限制性的。應理解，可以利用其它實施例，并且可以進行結構性或邏輯性的改變，而不背離本發(fā)明的范圍。因此，不應認為以下的詳細描述具有限制性的意義。

典型地，使用無源光分路器和耦合器將“分接頭(tap)”插入到光鏈路中。然而，無源分路器可能將相當大的插入損耗引入光鏈路中。這減少了可以被支持的整體長度，這可能妨礙多模應用。由于在高速光鏈路中使用的光學設備的操作范圍(在由標準規(guī)范限定的發(fā)射功率和接收器靈敏度方面)非常寬，所以附加的插入損耗可能導致系統(tǒng)整體在邊際基礎上操作，或者甚至完全不操作。此外，由于經(jīng)常使用相同類型的光學收發(fā)器來監(jiān)控分接的光信號，所以分接的光信號必須具有在光信號的接收器靈敏度范圍的范圍內(nèi)的功率水平。結果是，用戶必須限定性能標準并且選取會在應用中工作的設備。

圖1是概念性地說明根據(jù)本公開的多個方面的光纖分接系統(tǒng)100的示例的框圖。說明的光纖分接系統(tǒng)100包括第一接收器模塊110，第一接收器模塊110具有被配置為接收光纖的輸入端口112。第一接收器模塊110可操作以將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。第一發(fā)射器模塊120被耦合為從第一接收器模塊110接收電信號，并且可操作以將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。第一發(fā)射器模塊具有輸出端口122，輸出端口122用于接收光纖并且將光信號輸出到光纖。分接模塊130也被耦合為從第一接收器模塊110接收電信號。

在說明的示例中，主要的光數(shù)據(jù)通道由箭頭102指示，箭頭102示出從第一接收器模塊110到第一發(fā)射器模塊120的主要數(shù)據(jù)流。有時期望“復制”或“分接”正在光通道102中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。隨后，該被復制的數(shù)據(jù)被用于通信量分析和其它維護目的。分接模塊130提供這一功能，其從第一接收器模塊110接收經(jīng)轉(zhuǎn)換的電信號，以使得可以經(jīng)由分接模塊130的輸出端口132提供流經(jīng)主要通道102的信號用于例如通信量分析。

不同于從主要光通道102無源地分出部分光信號，第一接收器模塊110將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。通過第一發(fā)射器模塊120將主要路徑102的信號從電信號轉(zhuǎn)換回光信號，允許信號在主要光路徑102中繼續(xù)傳播。在一些示例中，分接模塊130還將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，該光信號可被發(fā)射到開關設備用于例如信號的分析。在其它實施例中，來自第一接收器模塊110的電信號從分接模塊經(jīng)由電導體發(fā)射，用于分析。在一些示例中，使用具有和不具有可編程邏輯器的收發(fā)器/驅(qū)動器布置來實現(xiàn)用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分路或“復制”的邏輯。

圖2說明了采用光纖分接系統(tǒng)100的示例光系統(tǒng)200的另外的方面。在圖2中，主要光路徑由箭頭202指示。例如，主要光路徑202在第一切換設備210與第二切換設備220之間提供雙向數(shù)據(jù)路徑。在其它實施方式中，主要光纖路徑202可以在不同類型的網(wǎng)絡設備之間。

由于光纖路徑202提供雙向數(shù)據(jù)流，采用兩個在圖1中示出的光纖分接系統(tǒng)100(在圖2中標示為100a、100b)以分接或復制在由箭頭202指示的兩個方向上流動的數(shù)據(jù)。于是，在第一光分接系統(tǒng)100a的第一接收器模塊110a的輸入處接收從第一開關210經(jīng)由光纖流出(如圖1中所繪的從左到右)的光信號。第一接收器模塊110a將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號隨后被分成兩個輸出信號。一個輸出信號被發(fā)送到第一發(fā)射器模塊120a，第一發(fā)射器模塊120a將由第一接收器模塊110a輸出的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。隨后，光信號從第一發(fā)射器模塊120a被輸出到第二開關220。由第一接收器模塊110a輸出的第二電信號是分接的信號，其被提供到第三開關230。

從第二開關220流到第一開關210(如圖2中所描繪的從右到左)的光信號由第二接收器模塊110b接收。第二接收器模塊110b將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號被分成兩個輸出信號。一個輸出信號被發(fā)送到第二發(fā)射器模塊120b，第二發(fā)射器模塊120b將由第二接收器模塊110b輸出的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。隨后，該光信號從第二發(fā)射器模塊120b被輸出到第一開關210。由第二接收器模塊110b輸出的第二電信號是分接的信號，其被提供到第三開關230。在一些實施例中，第一分接模塊和第二分接模塊130a、130b分別接收由第一接收器模塊和第二接收器模塊110a、110b輸出的電信號，并且將電信號轉(zhuǎn)換成被輸出到第三開關230的光信號。

在一個示例中，接收器模塊和發(fā)射器模塊110、120以及分接模塊130被安裝在印刷電路板(PCB)上。圖3說明了這樣的PCB安裝的分接系統(tǒng)300，其中發(fā)射模塊、接收模塊和分接模塊310、320、330包括裝備有光發(fā)射次組件(Transmit Optical Sub-Assembly，TOSA)或光接收次組件(Receiver Optical Sub-Assembly，ROSA)和收發(fā)芯片(transceiver chip，XRC)的PCB可安裝適配器(例如，LC適配器)。于是，第一接收器模塊和第二接收器模塊310a、310b中的每個都包括將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的ROSA。電信號被路由到發(fā)射器模塊320a、320b和分接模塊330a、330b，這些模塊每個都包括使用垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting laser，VCSEL)、法布里-珀羅(Fabry-Perot，F(xiàn)P)、分布反饋激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)或多量子阱激光器布置將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號的TOSA。這些模塊全部被安裝到PCB 302，并且使用設置在PCB 302中或PCB 302上的導電跡線(traces)在各種模塊之間路由信號。

在圖3中，由正極-本征(intrinisic)-負極二極管(PIN)和互阻抗(transimpedance)放大器(TIA)組成的ROSA接收光信號。PIN檢測光信號以及在調(diào)制(通常是ON-OFF鍵控或“OOK”)中的導致PIN的阻抗發(fā)生改變的改變。這些阻抗改變導致流經(jīng)PIN的電流的改變。電流中的這些改變被TIA測量并且被轉(zhuǎn)換成可用的輸出電壓信號。ROSA的輸出是模擬的，所以需要XRC將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并且轉(zhuǎn)換成電流模式邏輯(CML)信號傳輸(signaling)。以這一格式，可以在最小限度地考慮噪聲、延遲和信號劣化的情況下引導信號和以其他方式操控信號。

CML信號傳輸是邏輯電平信號傳輸格式，其可被扇出(例如，被復制)到兩個并行的設備，諸如用于驅(qū)動在TOSA組件中的VCSEL或FP激光二極管的XCR?？赡苄枰€路(Line)驅(qū)動器/接收器或1∶2 CML扇出緩沖器作為在ROSA XCR的輸出與TOSA XCR的輸入之間的緩沖接口。TOSA和ROSA組件還合并有XCR，并且可互換，以容納多模到單模介質(zhì)轉(zhuǎn)換。

PCB安裝系統(tǒng)300一般是低成本并且緊湊的。在一些實施方式中，連接點標識(CPID)設備被集成在ROSA和TOSA模塊310、320、330的LC適配器中，以提供網(wǎng)絡管理和監(jiān)控能力等。在這樣的實施例中，處理器304監(jiān)控在每個光端口上的CPID線用于受管理的連接性支持。它還利用與全部XCR設備互連的I2C總線(buss)，以使得處理器304可以實時訪問關于每個ROSA和TOSA的操作信息。在多分路器機箱配置中，處理器304可以是主處理器的從設備，其中主設備提供網(wǎng)絡服務器或REST接口以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集。在單個分路器應用中，處理器提供網(wǎng)絡服務器接口用于遠程訪問。網(wǎng)絡服務器使得用戶可以使用在工作站或移動設備上的任何HTML網(wǎng)絡瀏覽器來訪問關于分路器的操作數(shù)據(jù)。不需要特別的應用。

其它實施例采用小型可插拔(small form-factor pluggable，SFP)和/或增強的小型可插拔(SFP+)收發(fā)器。SFP和SFP+是用于電信和數(shù)據(jù)通信兩者的應用的緊湊的可熱插拔收發(fā)器。這些設備將網(wǎng)絡設備(開關、路由器、介質(zhì)轉(zhuǎn)換器(media converter)等)接合到光纖線纜或銅聯(lián)網(wǎng)線纜。圖4說明了根據(jù)公開的實施例的模塊化分接系統(tǒng)400的示例。SFP/SFP+模塊410被配置為接收光插頭402(諸如LC雙光插頭)，光插頭402連接到光線纜404。模塊410由諸如開關或路由器的主設備的SFP/SFP+連接器408接收。

附圖5-7說明了示例模塊410的另外的方面。模塊410包括一起形成外殼420的下殼412和上殼414。在一些實施例中，使用壓鑄件或鋁來制造外殼420。ROSA設備和TOSA設備430、432提供光接口。ROSA 430和TOSA 432被接收在外殼420中并且安裝在主PCB 422上，該主PCB 422具有被配置為將ROSA 430和TOSA 432連接到接觸件424的導電跡線，接觸件424將模塊410電氣連接到主設備連接器408。在說明的實施例中，CPID設備440也被置于外殼420中。CPID設備440包括CPID PCB 442，CPID PCB 442上安裝有CPID部件，諸如保持器444、LED 446和接觸件448，其將CPID芯片450接合在光纖連接器402上。圍繞外殼420放置EMI套罩(skirt)452。

附圖8說明了在使用模塊化分接系統(tǒng)400的實施例的系統(tǒng)中的示例數(shù)據(jù)流。主要的數(shù)據(jù)通過路徑460在圖的上部分中示出，例如，其中數(shù)據(jù)會在兩個切換設備之間流動。LC雙光插頭402將光線纜404連接到模塊410，模塊410在圖8中被標示為410a、410b、410c和410d。典型的實施方式可以包括許多這樣的模塊。數(shù)據(jù)以第一波長λ₁從模塊410a流動到模塊410b，并且以第二波長λ₂從模塊410b流動到模塊410a。如上所述，模塊410包括將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的收發(fā)器。邏輯矩陣462在模塊410之間提供電接口，按照需要路由從模塊410輸出的電信號。在圖8中示出的示例中，來自模塊410a的電信號還被邏輯矩陣462路由到模塊410c，其中，電信號被轉(zhuǎn)換成光信號。于是，模塊410c將來自從左向右通過路徑460的模塊410a的分接的信號提供到分接端口，用于例如數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析。來自從右向左的流動路徑的復制或分接的信號從模塊410b經(jīng)由邏輯矩陣462被路由到模塊410d，其將電信號轉(zhuǎn)換成光信號。

在一些示例中，SFP雙軸線纜(例如，銅線纜)被用于短分接鏈路。圖9說明了這樣的實施例，其中雙軸線纜474經(jīng)由雙軸線纜接口472被連接到SFP/SFP+端口470。于是，分接的信號從模塊410a和410b被路由到SFP/SFP+端口470。

模塊化系統(tǒng)400的示例支持介質(zhì)轉(zhuǎn)換，允許多節(jié)點(multi-node)到多模、多節(jié)點(multi-node)到單模、多模到SFP雙軸(銅)、單模到SFP雙軸(銅)等。如上所述，一些公開的實施例包括CPID設備，CPID設備包括微控制器，從而允許系統(tǒng)被查詢以得到實時信息(諸如發(fā)射功率和接收功率)，以及訪問系統(tǒng)以使能或禁用例如主鏈路或分接鏈路。

圖10說明了一個示例，其中在兩個使用多模光纖的網(wǎng)絡無件之間提供了使用40Gb/s總帶寬的雙向(BiDi)通信。這通過使用兩個雙向20Gb/s通道510、512來實現(xiàn)。每個光通道使用對應的波長λ₁和λ₂在單個多模光纖514上操作。一些典型的BiDi設備使用在四線(4-通道)小型可插拔(QSFP/QSFP+)空間(footprint)中的收發(fā)器，但光接口是標準光連接器，諸如雙LC連接器。每個LC端口以10Gb/s雙向操作，用于實現(xiàn)每個光纖(或LC端口)共20Gb/s。這為整個收發(fā)器提供了40Gb/s的總量。

圖11說明了使用QSFP模塊的系統(tǒng)520。主要數(shù)據(jù)路徑在第一開關610與第二開關620之間。第三開關630經(jīng)由QSFP端口632接收分接的信號。第三開關630的QSFP端口632僅用于接收分接的信號。如上所述，系統(tǒng)600使用在兩個雙向20Gb/s通道510、512上的多模光纖，在網(wǎng)絡設備(諸如第一開關610和第二開關620)之間提供使用40Gb/s總帶寬的BiDi通信。光通道510、512每個使用對應的波長λ₁和λ₂在單個多模光纖514上操作。分接耦合器640從光通道510、512接收光信號，并且將來自光通道的部分能量耦合到分接端口642，分接端口642連接到第三開關630的QSFP端口632。圖12概念地說明了分接耦合器640，其中來自光通道510、512中每個的雙向信號以第一波長和第二波長λ₁、λ₂被路由到對應的輸出分接端口642。

圖13說明了另一個示例系統(tǒng)700，其中模塊化有源分接模塊410包括QSFP端口以提供使用40Gb/s總帶寬的BiDi通信。主要數(shù)據(jù)通過路徑760在圖的上部分中示出，例如，其中數(shù)據(jù)會在兩個切換設備之間流動。LC雙光插頭402將光線纜404連接到多個有源模塊710。模塊710a、710b、710c和710d與在圖4-7中示出的模塊410相似，但模塊710包括QSFP/QSFP+收發(fā)器而非SFP/SFP+收發(fā)器。雙向數(shù)據(jù)通過在主要通過路徑760中的每個光線纜404流動，從左向右的數(shù)據(jù)流以第一波長λ₁流動，并且從左向右的數(shù)據(jù)流以第二波長λ₂流動。模塊710包括將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的收發(fā)器，并且邏輯矩陣462在模塊710之間提供電接口，以使得在模塊710a、710b之間的數(shù)字數(shù)據(jù)信號可以被耦合和復制到其它收發(fā)器，諸如那些用于分接模塊710c、710d的收發(fā)器。模塊710c、710d將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，例如，隨后該光信號被路由到監(jiān)控系統(tǒng)。

圖14說明了一個示例，其中使用數(shù)據(jù)級(data grade)雙軸線纜774為TAP端口提供了電接口(銅)，以將分接的信號連接到監(jiān)控系統(tǒng)。這減少了在監(jiān)控系統(tǒng)與模塊710之間的距離相對短(例如，7米或更短)的實施方式中所需要的模塊710的數(shù)量。雙軸線纜774經(jīng)由雙軸線纜接口772被連接到QSFP/QSFP+端口770。于是，分接的信號從模塊710a和710b經(jīng)由邏輯矩陣462被路由到QSFP/QSFP+端口770。

如同在圖9中示出的實施例，模塊化系統(tǒng)700支持介質(zhì)轉(zhuǎn)換，允許多節(jié)點(multi-node)到多模、多節(jié)點(multi-node)到單模、多模到QSFP雙軸(銅)、單模到QSFP雙軸(銅)等。系統(tǒng)700的實施例還可以包括CPID設備，CPID設備包括微控制器，允許系統(tǒng)被查詢以得到實時信息(諸如發(fā)射功率和接收功率)，以及訪問系統(tǒng)以使能或禁用例如主鏈路或分接鏈路。

在圖8、9、13和14中示出的示例包括有源分路器布置，其中使用諸如SFP、SFP+、QSFP和QSFP40G之類的多源協(xié)議(MSA)標準設備作為光接口。MSA設備的輸出側或主側已經(jīng)處于CML信號傳輸格式。在一些實施方式中，說明的邏輯矩陣462裝備有高速CML收發(fā)器、可編程邏輯矩陣以及MIPS或ARM9處理器核(CPU)。使用可編程邏輯將數(shù)據(jù)路由和復制到MSA設備，以及從MSA設備進行路由和復制。CPU初始設置可編程邏輯，可編程邏輯在任何時間都可以被改變以適應網(wǎng)絡需要。一個示例是在鏈路故障的情況下將通信量(traffic)從一個鏈路切換到另一個鏈路的能力。QSFP或QSFP40G的主側本質(zhì)是四分道的10Gb/s SFP通信量(traffic)，因此邏輯矩陣462對每個設備支持和路由四分道。于是，通過使用邏輯矩陣將四個輸入路由到單個設備，分路器還可以支持四通道SFP到單個QSFP的集合(aggregation)。

CPU利用互連到全部MSA設備的I2C總線，以使得CPU可以訪問在每個MSA設備中的MSA表、實時操作信息和可以被裝備在每個MSA光學設備上的CPID信息，用于受管理的連接性支持。CPU提供網(wǎng)絡服務器接口用于遠程訪問。網(wǎng)絡服務器使得用戶可以使用在工作站或移動設備上的任何HTML網(wǎng)絡瀏覽器來訪問關于分路器的操作數(shù)據(jù)。不需要特別的應用。

如上所述，在圖8和9中示出的實施例支持將銅雙軸線纜用于短鏈路SFP互連，并且圖13和14中示出的實施例支持將銅雙軸線纜用于短鏈路QSFP互連。結合邏輯矩陣的靈活性，這允許使用SFP或QSFP有源分路器作為架頂式交換機(a top of rack switch)。

在不背離本公開的范圍和精神的情況下，對本公開進行各種修改和變更對本領域技術人員而言可以是顯而易見的，并且，應理解的是，本公開的范圍不應被過度地限制為本文所闡釋的說明性示例。