自由空间光通信FSO信号的传输方法和系统

摘要

自由空间光通信FSO信号的传输方法和系统。本发明实施例公开了一种自由空间光通信FSO信号传输系统如何实现LOS告警透传的技术方案，所述FSO传输系统包括：第二FSO设备，所述第二FSO设备包括：第二接收模块、第二控制模块和第二光模块；所述第二控制模块用于当所述第二接收模块未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将所述第二光模块的输出光信号功能关闭。本发明实施例还公开了一种FSO信号的传输方法。采用本发明，可以在FSO信号丢失时，使与第二FSO设备对接的下游光设备检测到LOS告警。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种FSO（Free Space Optical，自由空间光通信）信号的传输方法和系统。

背景技术

在“光进铜退”的趋势下，光纤通信技术得到了迅猛发展，在传统的光纤通信中，光信号借助于光纤将携带的数据信息由用户端传递至网络端或者由网络端传递至用户端。FSO技术是指在光信号的传递过程中，将光信号转换为FSO信号（一种激光信号，能够在空气中传播），并通过空气传递至对端的FSO设备，再由对端的FSO设备将FSO信号还原为光信号；由于FSO信号借助于空气进行传播而不需要借助于光纤，因此FSO技术可以应用在某些不适于铺设光纤的场景中。

发明人在实际应用中发现，当FSO设备没有接收到FSO信号，或者接收的FSO信号的强度不符合要求时，由于FSO设备仍然会将接收的强度较弱的FSO信号或者一些杂质光转换为光信号，从而导致与FSO设备对接的下游光设备侦测到的是LOF（Loss  Of  Frame，帧丢失）告警和OOF（Out Of  Frame，滑帧）告警，而不是期望的LOS（Loss Of Signal，信号丢失）告警，这样FSO信号传输系统就不能够实现LOS告警的传输。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种FSO信号的传输方法和系统，可以在FSO信号丢失时，使与第二FSO设备对接的下游光设备检测到LOS告警。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种自由空间光通信FSO信号的传输系统，包括：第二FSO设备，所述第二FSO设备包括：第二接收模块、第二控制模块和第二光模块；

所述第二光模块用于将所述第二接收模块接收的FSO信号转换为光信号，并输出至与所述第二FSO设备对接的下游光设备；

所述第二控制模块用于当所述第二接收模块未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将所述第二光模块输出光信号的功能关闭。

其中，所述第二控制模块包括：比较单元、第二控制单元和电源单元；

所述第二控制单元，用于当所述第二接收模块未接收到FSO信号、或者所述比较单元比较到所述第二接收模块接收的FSO信号的功率电压值低于预设的功率电压门限值时，生成第一指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电中断；否则生成第二指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电开启。

其中，当所述第二控制单元生成的指示信号由第一指示信号变换为第二指示信号时，所述第二控制单元用于在预设的延时时限到来时，将所述第二指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电开启。

其中，还包括：第一FSO设备，所述第一FSO设备包括：第一光模块、第一控制模块和第一激光器；

所述第一激光器用于将所述第一光模块接收的光信号转换为FSO信号，并发送至第二FSO设备；

所述第一控制模块用于当所述第一光模块未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，将所述第一激光器发送FSO信号的功能关闭。

其中，所述第一控制模块包括：电平转换单元和第一控制单元；

所述第一光模块，用于当未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于所述预设的光信号强度时，生成正射极耦合逻辑PECL电平的第一信号检测SD信号输出至所述电平转换单元，否则生成PECL电平的第二SD信号输出至所述电平转换单元；

所述电平转换单元，用于将所述PECL电平的第一SD信号转换为晶体管-晶体管逻辑TTL电平的第一SD信号、或者将所述PECL电平的第二SD信号转换为TTL电平的第二SD信号，并输出至所述第一控制单元；

所述第一控制单元，用于当接收到所述TTL电平的第一SD信号时，将所述第一激光器的偏压嵌置在0V，以关闭所述第一激光器发送FSO信号的功能，以及用于当接收到所述TTL电平的第二SD信号时，开启所述第一激光器发送FSO信号的功能。

相应地，本发明实施例还提供了一种FSO信号的传输方法，包括：

所述第二FSO设备将接收的FSO信号转换为光信号，并输出至与所述第二FSO设备对接的下游光设备；

当所述第二FSO设备未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将所述第二FSO设备输出光信号的功能关闭。

其中，所述第二FSO设备包括：第二接收模块，第二光模块和第二控制模块，所述第二控制模块包括：比较单元、第二控制单元和电源单元；

所述当所述第二FSO设备未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将所述第二FSO设备输出光信号的功能关闭的步骤包括：

当所述第二接收模块未接收到FSO信号、或者所述比较单元比较到所述第二接收模块接收的FSO信号的功率电压值低于预设的功率电压门限值时，所述第二控制单元生成第一指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电中断。

其中，所述当所述第二FSO设备未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将所述第二FSO设备输出光信号的功能关闭的步骤之后，所述方法还包括：

当所述比较单元比较到所述第二接收模块接收的FSO信号的功率电压值高于所述预设的功率电压门限值，所述第二控制单元生成第二指示信号；

当所述第二控制单元生成的指示信号由第一指示信号变换为第二指示信号时，所述第二控制单元在预设的延时时限到来时，将所述第二指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电开启。

其中，所述第二FSO设备将接收的FSO信号转换为光信号，并输出至与所述第二FSO设备对接的下游光设备的步骤之前，还包括：

第一FSO设备将接收的光信号转换为FSO信号，并发送至第二FSO设备；

当所述第一FSO设备未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，将所述第一FSO设备发送FSO信号的功能关闭。

其中，所述第一FSO设备包括：第一光模块，第一激光器和第一控制模块，所述第一控制模块包括：电平转换单元和第一控制单元；

所述当所述第一FSO设备未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，将所述第一FSO设备发送FSO信号的功能关闭的步骤，包括：

当所述第一光模块未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设光信号强度时，所述第一光模块生成PECL电平的第一SD信号；

所述电平转换单元将所述PECL电平的第一SD信号转换为TTL电平的第一SD信号，并将所述TTL电平的第一SD信号输出至所述控制单元；

所述控制单元接收到所述TTL的第一SD信号后，将所述第一激光器的偏压嵌置在0V，以关闭所述第一激光器发送FSO信号的功能。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的FSO信号的传输系统，由于当第二接收模块未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，会将第二光模块的输出光信号的功能关闭，从而保证不向与第二FSO设备对接的下游光设备输出任何形式的光信号，以使下游光设备能够准确地检测到LOS告警，实现LOS告警的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的FSO信号的传输系统的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的FSO信号的传输系统的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的FSO信号的传输系统的第三实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的FSO信号的传输系统的第四实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的FSO信号的传输系统的第五实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的FSO信号的传输方法的实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，是本发明的FSO信号的传输系统的第一实施例的结构示意图，所述FSO信号的传输系统包括：第二FSO设备2，所述第二FSO设备2包括：第二接收模块21、第二光模块22和第二控制模块23。

其中，第二接收模块21用于接收空间中的FSO信号，该FSO信号一般由对端的FSO设备发送，通过空气传递至第二接收模块21；需要说明的是，第二FSO设备也具备发送FSO信号的功能。具体地，第二接收模块21可以包括：接收透镜模组和激光探测器，所述接收透镜模组用于接收空间中的FSO信号，以及对接收的FSO信号进行滤光处理，以滤除FSO信号中混合的空间杂质光；然后接收透镜模组通过与激光探测器连接的多模尾纤将FSO信号输至激光探测器；激光探测器根据FSO信号，生成相应的电信号，具体地激光探测器可以包括：光电二极管，当FSO信号照射至光电二极管时，光电二极管生成相应的光电流，实现将FSO信号转换为电信号的目的；激光探测器生成电信号后，还要对该电信号进行放大和整形等处理，并利用放大和整形后的电信号驱动第二光模块22，使第二光模块22生成相应的光信号，从而使第二光模块22实现将FSO信号还原为本地光信号的功能；第二光模块22生成的光信号将输出至与第二FSO设备2对接的下游光设备（主要包括：光端机）。需要说明的是，第二光模块22主要包括：激光器，通过调制激光器可以实现将FSO信号还原为本地光信号。需要说明的是，FSO信号的波长可以为850nm，本地光信号的波长可以为1310nm。

第二控制模块23用于当第二接收模块21未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，将第二光模块22的输出本地光信号的功能关闭。由于在本实施例中，通过第二控制模块23将第二光模块22的输出本地光信号的功能关闭，因此使第二光模块22不会生成任何形式的光信号输出至下游光设备，使下游光设备可以成功地检测到LOS告警，实现了LOS告警的传输。

请参考图2，是本发明的FSO信号传输系统的第二实施例的结构示意图，图2与图1的区别包括：第二控制模块23包括比较单元231、第二控制单元232和电源单元233。

其中，比较单元231用于将第二接收模块21接收的FSO信号的功率电压值与预设的功率电压门限值进行比较。

所述第二控制单元232用于当比较单元231比较到FSO信号的功率电压值低于所述预设的功率电压门限值时，生成第一指示信号输出至电源单元233；当比较单元231比较到FSO信号的功率电压值大于预设的功率电压门限值时，生成第二指示信号输出至电源单元233。

进一步地，当第二控制单元232生成的指示信号由第一指示信号变换为第二指示信号时，第二控制单元232用于在预设的延时时限到来时，才将第二指示信号输出至电源单元233；通过设置延时时限可以避免由于FSO信号不稳定造成的对第二光模块22工作状态的频繁切换。此处需要说明的是，第二控制单元232的延时控制功能可以预先设置，用户可以根据需要将第二控制单元232的延时控制功能开启或关闭，具体地通过触发第二FSO设备中的控制器（图中未示出）向第二控制单元232发送延时控制信号以指示第二FSO设备是否开启延时控制功能，例如延时控制信号为“1”时，指示需要开启延时控制功能，延时控制信号为“0”时，指示需要关闭延时控制功能。

需要说明的是，当第二接收模块21未接收到FSO信号时，第二控制单元232也生成第一指示信号输出至电源单元233。

需要说明的是，功率电压门限值可以根据不同的FSO设备的具体情况进行灵活设定，当FSO信号的功率电压低于该最低门限值时，FSO信号已失去了正常携带数据信息的作用，此时将FSO信号还原为本地光信号传递至下游光设备，将导致下游光设备接收到错误的数据信息。

需要说明的是，第一指示信号可以是高电平“1”，第二指示信号可以是低电平“0”。或者第一指示信号可以是低电平“0”，第二指示信号可以是高电平“1”。

需要说明的是，本实施例中采用FSO信号的功率电压值作为衡量FSO信号的强度的工具。

电源单元233，用于当接收到第一指示信号时，将所述第二光模块22的供电关断，以关闭第二光模块22的输出本地光信号的功能；以及接收到第二指示信号时，将所述第二光模块22的供电开启，开启第二光模块22的输出本地光信号的功能。

本实施例中当FSO信号的功率电压值低于预设的功率电压门限值时，将第二光模块22的供电关断，以关闭第二光模块22的输出本地光信号的功能，以成功地实现LOS告警的传递。同时，当FSO信号的功率电压值由低于预设的功率电压门限值变为高于预设的功率电压门限值时，即FSO信号恢复正常时，在经历了预设的延时时限后，才将第二光模块22的供电开启，以恢复第二光模块22的正常工作状态，避免由于FSO信号不稳定造成的对第二光模块22的工作状态的频繁切换。

请参考图3，是本发明的FSO信号的传输系统的第三实施例的结构示意图，图4与图1的区别包括：图4中第二FSO设备2接收的FSO信号由第一FSO设备1发送。具体地，第一FSO设备1包括：第一光模块11和第一激光器12。

其中，第一光模块11用于接收与第一FSO设备1对接的光端机的光信号，然后第一光模块11将所述光信号转换为电信号，并对电信号进行放大和整形等处理，以及利用处理后的电信号调制第一激光器12，控制第一激光器12发送FSO信号；然后通过与发射透镜组（图中未示出）连接的多模尾纤，将FSO信号传递至发射透镜组，由发射透镜组将FSO信号发射至第二FSO设备2。需要说明的是，第一光模块11可以主要由光电探测器和放大整形电路实现。

请参考图4，是本发明的FSO信号的传输系统的第四实施例的结构示意图，图4与图3的区别包括：第一FSO设备1还包括第一控制单元13，所述第一控制单元13用于在第一光模块11未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，将所述第一激光器12的发送FSO信号的功能关闭。具体地，第一控制单元13可以包括：电平转换单元131和控制单元132。

其中，当第一光模块11未接收到本地光信号或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，也就是说光信号不在第一光模块11的灵敏度检测范围内时，第一光模块11生成PECL（Positive Emitter Coupled Logic，正射极耦合逻辑）电平的第一SD信号，否则生成PECL电平的第二SD信号。

电平转换单元131用于将PECL的第一SD信号转换为TTL（transistor transistor logic，晶体管-晶体管逻辑）电平的第一SD信号，或者用于将PECL电平的第二SD信号转换为TTL电平的第二SD信号。

需要说明的将PECL电平的SD信号转换为TTL电平的SD信号可以由电平转换芯片实现、或者利用比较器构建电平转换电路实现，下面举例对利用比较器构建电平转换电路的原理和过程进行说明：

PECL电平一般是4.0V以上表示高电平，3.4V以下表示低电平，而无论是高电平还是低电平的PECL电平对于TTL来说都是高电平。本实施例在构建电平转换电路时，将PECL电平作为比较器的正向输入，比较器的负向输入用3.7V（中间电平）作为基准电平；另外，比较器的电源可接成单电源或双电源模式。当PECL为高时，输出也为高（3V以上），当PECL为低时输出便为低，此时，如果是单电源，输出就是零，如果是双电源，输出便是-3V以下。进一步地，在比较电路中的基准端和输出端间还可以连接低通滤波器，以减少输出电平上的高频噪声，达到稳定输出的目的。

控制单元132用于当接收到TTL的第一SD信号时，将第一激光器12的偏压嵌置在0V，以使第一激光器12不发送FSO信号；以及用于当接收到TTL的第二SD信号时，使第一激光器12正常工作，将向空间发送FSO信号。

本实施例在第一FSO设备1中，当第一光模块11未接收到本地光信号或者接收的光信号的强度低于预设的光信号强度时，将第一激光器12的发送FSO信号的功能关闭，从而在FSO信号的发射侧避免向第二FSO设备发送不符合要求的FSO信号。

请参考图5，是本发明的FSO信号的传输系统的第五实施例的结构示意图，图5与图4的区别包括：图5的传输系统还包括：LED指示模块14。电平转换单元131还用于将TTL电平的第一SD信号或者TTL电平的第二SD信号输出至LED指示模块14。当LED指示模块14接收到TTL电平的第一SD信号时，LED指示模块14中的LED灯处于常亮状态，当LED指示模块14接收到TTL电平的第二SD信号时，LED指示模块14中的LED灯处于常灭状态，通过LED灯可以实现第一光模块11是否接收到符合要求的光信号的指示。

上述对本发明的实施例的FSO信号的传输系统进行了详细说明，下面结合附图继续对本发明实施例的FSO信号的传输方法进行具体介绍。

请参考图6，是本发明的FSO信号的传输方法的实施例的流程示意图，所述方法包括：

步骤S61，第一FSO设备未接收到本地光信号、或者接收的本地光信号的强度低于预设的光信号强度时，所述第一FSO设备将向第二FSO设备的发送FSO信号的功能关闭。

其中，步骤S61为可选步骤。

具体地，参考图4所示，第一FSO设备包括：第一光模块11，第一激光器12和第一控制模块13，所述第一控制模块13包括：电平转换单元131和第一控制单元132。

步骤S61包括：当所述第一光模块未接收到光信号、或者接收的光信号的强度低于预设光信号强度时，所述第一光模块生成PECL电平的第一SD信号；否则生成PECL电平的第二SD信号；所述电平转换单元将所述PECL电平的第一SD信号转换为TTL电平的第一SD信号，并将所述TTL电平的第一SD信号输出至所述控制单元，或者所述电平转换单元将所述PECL电平的第二SD信号转换为TTL电平的第二SD信号输出至所述控制单元；当所述控制单元接收到所述TTL电平的第一SD信号时，将所述第一激光器的偏压嵌置在0V，以关闭所述第一激光器将向空间发送FSO信号的功能，当所述控制单元接收到所述TTL电平的第二SD信号时，控制所述第一激光器处于正常工作状态，以正常地向空间发送FSO信号。

步骤S62，第二FSO设备未接收到FSO信号、或者接收的FSO信号的强度低于预设的FSO信号强度时，所述第二FSO设备将输出本地光信号的功能关闭。

具体地，如图1和2所示所述第二FSO设备2包括：第二接收模块21，第二光模块22和第二控制模块23。所述第二控制模块23包括：比较单元231、第二控制单元232和电源单元233。

步骤S62包括：当所述第二接收模块未接收到FSO信号、或者所述比较单元比较到所述第二接收模块接收的FSO信号的功率电压值低于预设的功率电压门限值时，所述第二控制单元生成第一指示信号输出至所述电源单元；所述电源单元接收到所述第一指示信号时，将所述第二光模块的供电中断。

进一步地，在步骤S63之后还可以包括：当所述比较单元比较到所述第二接收模块接收的FSO信号的功率电压值高于所述预设的功率电压门限值，所述第二控制单元生成第二指示信号；当所述第二控制单元生成的指示信号由第一指示信号变换为第二指示信号时，所述第二控制单元在预设的延时时限到来时，将所述第二指示信号输出至所述电源单元，控制所述电源单元将所述第二光模块的供电开启，以实现对电源单元的延时控制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。