智能ODN中智能光纖連接器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究

［任艷 歐月華］

智能ODN中智能光纖連接器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究

［任艷 歐月華］

智能光分配網(wǎng)絡(luò) 智能光纖連接器 電子標(biāo)簽

任艷

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)中心工程師，主要從事EPON/ GPON、10GEPON/XGPON、NGPON2、ODN等FTTH光接入新技術(shù)及應(yīng)用策略研究工作，近期聚焦于接入網(wǎng)光纖智能化管理和ODN監(jiān)測(cè)與故障診斷等。

歐月華

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)中心工程師，主要從事EPON/ GPON、10GEPON/XGPON、NGPON2、ODN等FTTH光接入新技術(shù)及應(yīng)用策略研究工作，近期聚焦于ODN監(jiān)測(cè)與故障診斷和接入網(wǎng)光纖智能化管理等。

1 概述

智能光分配網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱智能ODN）在傳統(tǒng)光分配網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過(guò)增加電子標(biāo)簽及端口的感知能力，實(shí)現(xiàn)光纖的智能化管理，包括設(shè)施、框、盤、端口、光纖連接關(guān)系等的管理；同時(shí)可以結(jié)合工單，通過(guò)可視化施工指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的裝維管理等，如圖1。

圖1 采用電子標(biāo)簽的智能ODN系統(tǒng)

智能光纖連接器也就是增加電子標(biāo)簽的光纖活動(dòng)連接器是智能ODN的核心基礎(chǔ)部件。傳統(tǒng)的光纖活動(dòng)連接器是通用接口，包括插頭、插座2個(gè)部分，常用的類型有FC型、SC型、LC型等，任何廠商之間的同類型的插頭和插座是可以相互連接并且保證光學(xué)性能和機(jī)械性能良好。在智能ODN系統(tǒng)中，在每個(gè)傳統(tǒng)的光纖活動(dòng)連接器插頭上需要增加電子標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)連接器，相應(yīng)的在每個(gè)插座中需要增加讀取接口來(lái)識(shí)別每個(gè)連接器上的電子標(biāo)簽。目前，智能光纖連接器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和形態(tài)仍存在多種形式，應(yīng)用中仍必須與智能ODN設(shè)施廠商配套使用，影響規(guī)模化應(yīng)用，要實(shí)現(xiàn)像傳統(tǒng)光纖活動(dòng)連接器的通用性，就需要對(duì)智能光纖連接器進(jìn)行研究，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 智能光纖連接器的基本要求和研究要點(diǎn)

智能光纖連接器由光纖活動(dòng)連接器、電子標(biāo)簽組件兩個(gè)部分組成，如圖2，電子標(biāo)簽組件通過(guò)兩種方式組裝在光纖活動(dòng)連接器上。

圖2 電子標(biāo)簽組件在光纖活動(dòng)連接器上的固定方式

首先，智能光纖連接器中最核心的部件是光纖活動(dòng)連接器，最核心的功能是光纖連接功能，因此，應(yīng)滿足以下光纖連接器相關(guān)要求：

（1）智能光纖連接器的光學(xué)性能應(yīng)滿足SC、LC、FC的標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求。

（2）智能光纖連接器的光纖活動(dòng)連接器接口應(yīng)滿足SC、LC、FC的標(biāo)準(zhǔn)中結(jié)構(gòu)尺寸要求。

（3）智能光纖連接器的整體機(jī)械性能要求應(yīng)與其依附的光纖活動(dòng)連接器保持一致。

（4）智能光纖連接器的整體環(huán)境性能要求應(yīng)與其依附的光纖活動(dòng)連接器保持一致。

（5）智能光纖連接器的形狀和尺寸應(yīng)不影響光纖活動(dòng)連接器的使用及維護(hù)習(xí)慣。

其次，智能光纖連接器中的電子標(biāo)簽組件是引入智能的重要組成部分，應(yīng)滿足的基本要求是：

（1）電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)是統(tǒng)一的。

（2）電子標(biāo)簽的讀寫協(xié)議應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的。

（3）電子標(biāo)簽攜帶的編碼信息應(yīng)是唯一的，并且編碼應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的。

（4）電子標(biāo)簽組件應(yīng)固定在其光纖活動(dòng)連接器或光纜上，不易脫落，同時(shí)應(yīng)能重復(fù)開啟和組裝。

（5）框套式和光纜式的電子標(biāo)簽部分尺寸應(yīng)相同，SC型、FC型、LC型的電子標(biāo)簽部分尺寸應(yīng)相同。

（6）框套式結(jié)構(gòu)固定件應(yīng)針對(duì)SC、FC、LC不同類型的光纖活動(dòng)連接器有相應(yīng)的匹配的尺寸。

（7）光纜式智能光纖連接器的結(jié)構(gòu)固定件應(yīng)同時(shí)兼容SC型、FC型、LC型光纖活動(dòng)連接器，并應(yīng)能適應(yīng)不同類型的光纜，包括蝶形引入光纜、 2.0和 3.0或其它類型的圓形光纜等。

（8）光纜式智能光纖連接器應(yīng)能在操作中通過(guò)不拆卸結(jié)構(gòu)固定件的方法人工調(diào)整其在光纜上的位置。

根據(jù)智能光纖連接器的基本要求，標(biāo)準(zhǔn)化的研究要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）電子標(biāo)簽編碼。

（2）電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

（3）電子標(biāo)簽的讀寫協(xié)議。

（4）電子標(biāo)簽及其插座的結(jié)構(gòu)和尺寸。

3 電子標(biāo)簽的編碼標(biāo)準(zhǔn)化

電子標(biāo)簽中的編碼信息是用來(lái)標(biāo)識(shí)智能光纖連接器，通過(guò)讀取編碼信息可以識(shí)別每個(gè)智能光纖連接器，因此編碼信息應(yīng)是唯一的。另外，通過(guò)電子標(biāo)簽編碼，可以實(shí)現(xiàn)各種類型的產(chǎn)品上的智能光纖連接器的配對(duì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別光纖連接關(guān)系。

電子標(biāo)簽的編碼是存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中的，考慮到存儲(chǔ)空間、讀寫時(shí)間、以及可擴(kuò)展性，編碼的最大總長(zhǎng)度定為1024比特，在一些場(chǎng)景中，考慮到批量讀取的需求和非接觸式電子標(biāo)簽的功耗需求，可以讀取前256比特信息。

電子標(biāo)簽的編碼的格式包括以下幾個(gè)部分：

（1）版本號(hào)：編碼格式的版本號(hào)，在同一版本號(hào)編碼格式應(yīng)是統(tǒng)一的。

（2）智能光纖連接器的配對(duì)信息：包括產(chǎn)品類型、輸入/輸出字段、編號(hào)、端口序號(hào)、輸入端口數(shù)、輸出端口數(shù)。

① 產(chǎn)品類型：智能光纖連接器所依附的產(chǎn)品類型，包括雙端標(biāo)簽跳纖、單端標(biāo)簽跳纖、跳纜、光分路器等。

② 輸入/輸出字段：標(biāo)識(shí)智能光纖連接器所依附的產(chǎn)品的輸入端或輸出端。

③ 編號(hào)：編號(hào)相同電子標(biāo)簽才能實(shí)現(xiàn)配對(duì)，包含廠商標(biāo)識(shí)和序列號(hào)。序列號(hào)由廠商生成，廠商標(biāo)識(shí)+序列號(hào)在標(biāo)識(shí)同一產(chǎn)品時(shí)應(yīng)是相同的，在不同產(chǎn)品上應(yīng)是不同的。

④ 端口序號(hào)：在多端口的產(chǎn)品上，標(biāo)識(shí)智能光纖連接器在產(chǎn)品中所對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，從1開始編號(hào)。

⑤ 輸入端口數(shù)：標(biāo)識(shí)多輸入端口產(chǎn)品的輸入端口數(shù)量，單輸入端口產(chǎn)品為1。

⑥ 輸出端口數(shù)：標(biāo)識(shí)多輸出端口產(chǎn)品的輸出端口數(shù)量，單輸出端口產(chǎn)品為1。

（3）運(yùn)營(yíng)商字段：包括標(biāo)識(shí)和擴(kuò)展位。運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)用于區(qū)分運(yùn)營(yíng)商，默認(rèn)值為全0。擴(kuò)展位由運(yùn)營(yíng)商自定義，廠商不得使用。

（4）CRC字段：取值的生成多項(xiàng)式為：X8+X5+X4+1。

（5）擴(kuò)展位：可由運(yùn)營(yíng)商或設(shè)備廠商使用，總長(zhǎng)度不超過(guò)768比特。

4 電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.1 接觸式vs非接觸式

電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，按照不同的電子標(biāo)簽的讀取方式可以分為兩類，包括有接觸式和非接觸式：

（1）接觸式：通過(guò)金屬引腳的接觸方式讀取電子標(biāo)簽信息。常見的通過(guò)接觸方式讀取信息的電子產(chǎn)品有：SIM卡、U盤、TF卡、耳機(jī)插孔等。智能ODN中常用的實(shí)現(xiàn)方式有：采用一線寄存器、采用I2C等。

（2）非接觸式：通過(guò)非接觸方式讀取電子標(biāo)簽信息。常見的通過(guò)非接觸方式讀取信息的電子產(chǎn)品有：門禁卡、公交卡、身份證等。智能ODN中常用的實(shí)現(xiàn)方式有：采用符合IEC15693 13.56 MHz規(guī)范的芯片，芯片的供應(yīng)商有TI、飛利浦、Broadcom（博通）等。

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽各有特點(diǎn)，均能滿足智能ODN的需求，但是智能ODN的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，是需要通過(guò)智能便攜工具進(jìn)行供電，對(duì)功耗要求較高，而非接觸式的功耗是非接觸式的幾倍，因此，建議主要選擇接觸式電子標(biāo)簽。

4.2 接觸式的方案選擇

接觸式電子標(biāo)簽也有多種實(shí)現(xiàn)方式：

（1）方案一：采用2引腳金手指方案：體積小，有保護(hù)，成本相對(duì)4引腳高，容易兼容FC、SC、LC類型的光纖活動(dòng)連接器，容易兼容光纜式和框套式；

（2）方案二：采用2引腳彈簧片方案：體積?。ㄏ鄬?duì)方案一厚度大一些，部分應(yīng)用場(chǎng)景可能受限），有保護(hù)，成本相對(duì)4引腳高，容易兼容FC、SC、LC類型的光纖活動(dòng)連接器，容易兼容光纜式和框套式；

（3）方案三：采用4引腳金手指方案：體積較大，需要額外增加保護(hù)，成本相對(duì)2引腳低，較難同時(shí)兼容FC、SC、LC類型的光纖活動(dòng)連接器，較難同時(shí)兼容光纜式和框套式；

（4）方案四：采用4引腳耳機(jī)插孔方案：體積較大，需要額外增加保護(hù)，成本相對(duì)2引腳低，較難同時(shí)兼容FC、SC、LC類型的光纖活動(dòng)連接器，較難同時(shí)兼容光纜式和框套式。

綜合上述比較，接觸式電子標(biāo)簽建議采用2引腳金手指方案。

5 電子標(biāo)簽的讀寫協(xié)議

2引腳的接觸式電子標(biāo)簽示意圖如圖3。

圖3 2引腳的接觸式電子標(biāo)簽

2引腳協(xié)議基本的要求：

① 引腳定義：引腳1接地；引腳2數(shù)據(jù)。

② 讀寫通信速率：最大125kbit/s。

③ 上拉電阻：一個(gè)2.2k?（最大值）上拉電阻。

④ 數(shù)據(jù)引腳的空閑狀態(tài)為高電平。

⑤ 工作溫度：-40℃～ +85℃。

⑥ 基本電氣參數(shù)如表1。

電子標(biāo)簽需要嚴(yán)格的協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)完整性。協(xié)議在數(shù)據(jù)線上定義了四種類型的信號(hào)：包括復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖的復(fù)位序列、寫0、寫1，和讀數(shù)據(jù)。除應(yīng)答脈沖外，總線主機(jī)發(fā)出所有其它信號(hào)的下降沿。

從空閑狀態(tài)被激活到活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)線上的電壓需要從VPUP降到門限電壓VTL以下。

從活動(dòng)狀態(tài)返回空閑狀態(tài)，數(shù)據(jù)線上的電壓需要從VILMAX上升至門限電壓VTH以上。

電子標(biāo)簽的讀寫流程如下

（1）初始化。

（2）（可選）ROM 功能指令，包括：

① Read ROM［33h］：此命令允許主機(jī)讀取電子標(biāo)簽64位ROM地址碼。

② Overdrive Skip ROM ［3Ch］：在一個(gè)單從機(jī)總線上使用該命令時(shí)，主機(jī)不需要提供 64 位的 ROM 地址碼就可以訪問(wèn)存貯器功能，從而節(jié)省了時(shí)間。

（3）存儲(chǔ)器功能指令，包括：

① WriteScratchpad命令［0Fh］：適用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和寄存器頁(yè)中的可寫地址。

② Read Scratchpad命令［AAh］：可以用來(lái)校驗(yàn)?zāi)繕?biāo)地址和暫存器數(shù)據(jù)的完整性。

③ Copy Scratchpad命令［55h］：用來(lái)將暫存器中的數(shù)據(jù)復(fù)制到可寫的存儲(chǔ)器區(qū)域。

④ Read Memory命令［F0h］：通常用于讀取數(shù)據(jù)。

（4）傳輸/數(shù)據(jù)（所有數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，都是低位在前）。

表1 基本電氣參數(shù)

6 電子標(biāo)簽及其插座的結(jié)構(gòu)和尺寸

電子標(biāo)簽及其插座的結(jié)構(gòu)和尺寸是智能光纖連接器標(biāo)準(zhǔn)化的難點(diǎn)，為能實(shí)現(xiàn)互通，核心尺寸應(yīng)統(tǒng)一，同時(shí)也應(yīng)滿足個(gè)性化擴(kuò)展設(shè)計(jì)的需求。

電子標(biāo)簽部分的基本需求是，不同廠商的電子標(biāo)簽和插座能夠互相插入，并能保證電子標(biāo)簽信息可以讀取，因此，電子標(biāo)簽的核心尺寸包括了，電子標(biāo)簽的寬度、厚度、深度的最大最小尺寸，金手指的位置和大小。電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4，具體尺寸滿足表2。滿足要求的電子標(biāo)簽可以是無(wú)導(dǎo)槽設(shè)計(jì)的，也可以是有導(dǎo)槽設(shè)計(jì)的。

電子標(biāo)簽插座應(yīng)能與電子標(biāo)簽配合，并能同時(shí)兼容不帶導(dǎo)槽和帶導(dǎo)槽的電子標(biāo)簽，具體指標(biāo)和設(shè)計(jì)可以不做限定。

圖4電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)和尺寸

表2電子標(biāo)簽尺寸

7 結(jié)束語(yǔ)

智能光纖連接器是智能ODN系統(tǒng)中的核心部件，是貫穿智能ODN系統(tǒng)整個(gè)生命周期的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)運(yùn)營(yíng)維護(hù)意義重大。通過(guò)本文全方面的分析和研究，智能光纖連接器也能像傳統(tǒng)的SC、FC、LC一樣通用，能有效簡(jiǎn)化運(yùn)維，降低成本，促進(jìn)智能ODN產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.09.019

2016-09-01）

智能ODN技術(shù)逐漸成熟，其中的核心基礎(chǔ)部件智能光纖連接器卻仍存在多種形式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。文章分析了智能光纖連接器的基本要求和研究的要點(diǎn)，對(duì)影響標(biāo)準(zhǔn)化的電子標(biāo)簽編碼、電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)技術(shù)、電子標(biāo)簽讀寫協(xié)議、電子標(biāo)簽及插座的結(jié)構(gòu)尺寸等方面進(jìn)行了細(xì)致的研究，并給出了標(biāo)準(zhǔn)化的建議。