智能ODN中智能光纤连接器标准化技术研究

［任艳 欧月华］

智能ODN中智能光纤连接器标准化技术研究

［任艳 欧月华］

智能光分配网络 智能光纤连接器 电子标签

任艳

中国电信股份有限公司广州研究院实验室运营中心工程师，主要从事EPON/ GPON、10GEPON/XGPON、NGPON2、ODN等FTTH光接入新技术及应用策略研究工作，近期聚焦于接入网光纤智能化管理和ODN监测与故障诊断等。

欧月华

中国电信股份有限公司广州研究院实验室运营中心工程师，主要从事EPON/ GPON、10GEPON/XGPON、NGPON2、ODN等FTTH光接入新技术及应用策略研究工作，近期聚焦于ODN监测与故障诊断和接入网光纤智能化管理等。

1 概述

智能光分配网络（简称智能ODN）在传统光分配网络基础上，通过增加电子标签及端口的感知能力，实现光纤的智能化管理，包括设施、框、盘、端口、光纤连接关系等的管理；同时可以结合工单，通过可视化施工指导，实现快速、准确的装维管理等，如图1。

图1 采用电子标签的智能ODN系统

智能光纤连接器也就是增加电子标签的光纤活动连接器是智能ODN的核心基础部件。传统的光纤活动连接器是通用接口，包括插头、插座2个部分，常用的类型有FC型、SC型、LC型等，任何厂商之间的同类型的插头和插座是可以相互连接并且保证光学性能和机械性能良好。在智能ODN系统中，在每个传统的光纤活动连接器插头上需要增加电子标签来标识每个连接器，相应的在每个插座中需要增加读取接口来识别每个连接器上的电子标签。目前，智能光纤连接器的实现技术和形态仍存在多种形式，应用中仍必须与智能ODN设施厂商配套使用，影响规模化应用，要实现像传统光纤活动连接器的通用性，就需要对智能光纤连接器进行研究，进行标准化，推进产业发展。

2 智能光纤连接器的基本要求和研究要点

智能光纤连接器由光纤活动连接器、电子标签组件两个部分组成，如图2，电子标签组件通过两种方式组装在光纤活动连接器上。

图2 电子标签组件在光纤活动连接器上的固定方式

首先，智能光纤连接器中最核心的部件是光纤活动连接器，最核心的功能是光纤连接功能，因此，应满足以下光纤连接器相关要求：

（1）智能光纤连接器的光学性能应满足SC、LC、FC的标准中的相关要求。

（2）智能光纤连接器的光纤活动连接器接口应满足SC、LC、FC的标准中结构尺寸要求。

（3）智能光纤连接器的整体机械性能要求应与其依附的光纤活动连接器保持一致。

（4）智能光纤连接器的整体环境性能要求应与其依附的光纤活动连接器保持一致。

（5）智能光纤连接器的形状和尺寸应不影响光纤活动连接器的使用及维护习惯。

其次，智能光纤连接器中的电子标签组件是引入智能的重要组成部分，应满足的基本要求是：

（1）电子标签的实现技术应是统一的。

（2）电子标签的读写协议应是标准化的。

（3）电子标签携带的编码信息应是唯一的，并且编码应是标准化的。

（4）电子标签组件应固定在其光纤活动连接器或光缆上，不易脱落，同时应能重复开启和组装。

（5）框套式和光缆式的电子标签部分尺寸应相同，SC型、FC型、LC型的电子标签部分尺寸应相同。

（6）框套式结构固定件应针对SC、FC、LC不同类型的光纤活动连接器有相应的匹配的尺寸。

（7）光缆式智能光纤连接器的结构固定件应同时兼容SC型、FC型、LC型光纤活动连接器，并应能适应不同类型的光缆，包括蝶形引入光缆、 2.0和 3.0或其它类型的圆形光缆等。

（8）光缆式智能光纤连接器应能在操作中通过不拆卸结构固定件的方法人工调整其在光缆上的位置。

根据智能光纤连接器的基本要求，标准化的研究要点主要包括以下几个方面：

（1）电子标签编码。

（2）电子标签的实现技术。

（3）电子标签的读写协议。

（4）电子标签及其插座的结构和尺寸。

3 电子标签的编码标准化

电子标签中的编码信息是用来标识智能光纤连接器，通过读取编码信息可以识别每个智能光纤连接器，因此编码信息应是唯一的。另外，通过电子标签编码，可以实现各种类型的产品上的智能光纤连接器的配对，实现自动识别光纤连接关系。

电子标签的编码是存储在电子标签中的，考虑到存储空间、读写时间、以及可扩展性，编码的最大总长度定为1024比特，在一些场景中，考虑到批量读取的需求和非接触式电子标签的功耗需求，可以读取前256比特信息。

电子标签的编码的格式包括以下几个部分：

（1）版本号：编码格式的版本号，在同一版本号编码格式应是统一的。

（2）智能光纤连接器的配对信息：包括产品类型、输入/输出字段、编号、端口序号、输入端口数、输出端口数。

① 产品类型：智能光纤连接器所依附的产品类型，包括双端标签跳纤、单端标签跳纤、跳缆、光分路器等。

② 输入/输出字段：标识智能光纤连接器所依附的产品的输入端或输出端。

③ 编号：编号相同电子标签才能实现配对，包含厂商标识和序列号。序列号由厂商生成，厂商标识+序列号在标识同一产品时应是相同的，在不同产品上应是不同的。

④ 端口序号：在多端口的产品上，标识智能光纤连接器在产品中所对应的端口号，从1开始编号。

⑤ 输入端口数：标识多输入端口产品的输入端口数量，单输入端口产品为1。

⑥ 输出端口数：标识多输出端口产品的输出端口数量，单输出端口产品为1。

（3）运营商字段：包括标识和扩展位。运营商标识用于区分运营商，默认值为全0。扩展位由运营商自定义，厂商不得使用。

（4）CRC字段：取值的生成多项式为：X8+X5+X4+1。

（5）扩展位：可由运营商或设备厂商使用，总长度不超过768比特。

4 电子标签的实现技术

4.1 接触式vs非接触式

电子标签的实现技术，按照不同的电子标签的读取方式可以分为两类，包括有接触式和非接触式：

（1）接触式：通过金属引脚的接触方式读取电子标签信息。常见的通过接触方式读取信息的电子产品有：SIM卡、U盘、TF卡、耳机插孔等。智能ODN中常用的实现方式有：采用一线寄存器、采用I2C等。

（2）非接触式：通过非接触方式读取电子标签信息。常见的通过非接触方式读取信息的电子产品有：门禁卡、公交卡、身份证等。智能ODN中常用的实现方式有：采用符合IEC15693 13.56 MHz规范的芯片，芯片的供应商有TI、飞利浦、Broadcom（博通）等。

接触式和非接触式电子标签各有特点，均能满足智能ODN的需求，但是智能ODN的应用场景来看，是需要通过智能便携工具进行供电，对功耗要求较高，而非接触式的功耗是非接触式的几倍，因此，建议主要选择接触式电子标签。

4.2 接触式的方案选择

接触式电子标签也有多种实现方式：

（1）方案一：采用2引脚金手指方案：体积小，有保护，成本相对4引脚高，容易兼容FC、SC、LC类型的光纤活动连接器，容易兼容光缆式和框套式；

（2）方案二：采用2引脚弹簧片方案：体积小（相对方案一厚度大一些，部分应用场景可能受限），有保护，成本相对4引脚高，容易兼容FC、SC、LC类型的光纤活动连接器，容易兼容光缆式和框套式；

（3）方案三：采用4引脚金手指方案：体积较大，需要额外增加保护，成本相对2引脚低，较难同时兼容FC、SC、LC类型的光纤活动连接器，较难同时兼容光缆式和框套式；

（4）方案四：采用4引脚耳机插孔方案：体积较大，需要额外增加保护，成本相对2引脚低，较难同时兼容FC、SC、LC类型的光纤活动连接器，较难同时兼容光缆式和框套式。

综合上述比较，接触式电子标签建议采用2引脚金手指方案。

5 电子标签的读写协议

2引脚的接触式电子标签示意图如图3。

图3 2引脚的接触式电子标签

2引脚协议基本的要求：

① 引脚定义：引脚1接地；引脚2数据。

② 读写通信速率：最大125kbit/s。

③ 上拉电阻：一个2.2kΩ（最大值）上拉电阻。

④ 数据引脚的空闲状态为高电平。

⑤ 工作温度：-40℃～ +85℃。

⑥ 基本电气参数如表1。

电子标签需要严格的协议来保证数据完整性。协议在数据线上定义了四种类型的信号：包括复位脉冲和应答脉冲的复位序列、写0、写1，和读数据。除应答脉冲外，总线主机发出所有其它信号的下降沿。

从空闲状态被激活到活动状态时，数据线上的电压需要从VPUP降到门限电压VTL以下。

从活动状态返回空闲状态，数据线上的电压需要从VILMAX上升至门限电压VTH以上。

电子标签的读写流程如下

（1）初始化。

（2）（可选）ROM 功能指令，包括：

① Read ROM［33h］：此命令允许主机读取电子标签64位ROM地址码。

② Overdrive Skip ROM ［3Ch］：在一个单从机总线上使用该命令时，主机不需要提供 64 位的 ROM 地址码就可以访问存贮器功能，从而节省了时间。

（3）存储器功能指令，包括：

① WriteScratchpad命令［0Fh］：适用于数据存储器和寄存器页中的可写地址。

② Read Scratchpad命令［AAh］：可以用来校验目标地址和暂存器数据的完整性。

③ Copy Scratchpad命令［55h］：用来将暂存器中的数据复制到可写的存储器区域。

④ Read Memory命令［F0h］：通常用于读取数据。

（4）传输/数据（所有数据读写时，都是低位在前）。

表1 基本电气参数

6 电子标签及其插座的结构和尺寸

电子标签及其插座的结构和尺寸是智能光纤连接器标准化的难点，为能实现互通，核心尺寸应统一，同时也应满足个性化扩展设计的需求。

电子标签部分的基本需求是，不同厂商的电子标签和插座能够互相插入，并能保证电子标签信息可以读取，因此，电子标签的核心尺寸包括了，电子标签的宽度、厚度、深度的最大最小尺寸，金手指的位置和大小。电子标签的结构和尺寸如图4，具体尺寸满足表2。满足要求的电子标签可以是无导槽设计的，也可以是有导槽设计的。

电子标签插座应能与电子标签配合，并能同时兼容不带导槽和带导槽的电子标签，具体指标和设计可以不做限定。

图4电子标签结构和尺寸

表2电子标签尺寸

7 结束语

智能光纤连接器是智能ODN系统中的核心部件，是贯穿智能ODN系统整个生命周期的产品，标准化对运营维护意义重大。通过本文全方面的分析和研究，智能光纤连接器也能像传统的SC、FC、LC一样通用，能有效简化运维，降低成本，促进智能ODN产业发展。

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.09.019

2016-09-01）

智能ODN技术逐渐成熟，其中的核心基础部件智能光纤连接器却仍存在多种形式，无法实现标准化，影响产业发展。文章分析了智能光纤连接器的基本要求和研究的要点，对影响标准化的电子标签编码、电子标签实现技术、电子标签读写协议、电子标签及插座的结构尺寸等方面进行了细致的研究，并给出了标准化的建议。