(1)CWDM/DWDM端的光收发模块接收来自远端的光信号，经CWDM/DWDM端的光收发模块转换为电信号，经光传输时钟、数据恢复控制电路进行信号处理和同步时钟整形后，将信号转送至用户端的光收发模块，该用户端光收发模块将处理后的电信号转换成光信号送至用户端端口。同样，用户端传送过来的光信号以反方式转换，将处理完善的光电信号发送至远端的CWDM/DWDM光模块。
    (2)信息状态电路通过I2C总线的形式向网管提供OTU状态信息，同时光传输检测电路和MCU结合通过相关接口电路向网管提供模块的相关工作状态及控制信号。
    (3)开关设置电路是对光传输控制电路进行相应的设置，以控制相关器件及模块传输的工作状态。
　　(4)CWDM/DWDM光收发模块、用户端的光收发模块、接口主信号、接收光检测信号SD等，主要是作为检测信号提供给OPM作为光监控模块来监控光功率和光复用段的保护等。
    (5)网管接口电路与接口的主要信号是16位数据总线、读写信号总线、片选总线以及控制总线。主要是通过片选信号选通相应的通道，通过16位数据总线读取相应的通道信息，由控制信号控制16位数据总线进行设置通道的功能。
    (6)信息状态电路与接口是通过I²C总线实现，通过I²C总线可以写入及读取模块信息，同时SFP模块的光收发模块的单元可以读取SFP模块的接收光功率，发送光功率、工作电压、工作温度及偏置电流。
    (7)指示电路指示相应模块及部分电路的工作状态。
1.2 设计波长范围
    CWDM波长范围：1 310 nm～1 610 nm选用11个波。
    DWDM波长范围：1 528.77 nm～1 534.25 nm选用8个波。
    它们排列组合后DWDM的8个波长插入CWDM，1 530 nm作混合波，1 310 nm和1 550 nm作为双窗口波，系统总共是由18个波长组成。
1.3 关键元器件选定
    OTU主要是整个系统的传输部分，所以选定元器件的原则是需要保证传输部分可靠、连续运行、长时稳定；高可靠光收发模块芯片、时钟芯片、数据恢复芯片。
    OTU模块采用的光模块主要考虑2种封装：
　　(1)SFP封装(小型可插拔的)，主要考虑替换模块和使用操作都要方便，可以随时更换所需的波长及速率；
    (2)1×9的固定式光收发模块，此类型模块应用较广，采购方便。
    OTU模块的时钟，数据恢复芯片选取美国的ADI公司的CDR(ADN2819)，此芯片主要的功能是将信号放大、处理、整形、再生，将信号进行再处理，以确保数据在传输过程的稳定性及可靠性。
1.4 接口要求
    OTU与背板的接口采用欧式的96针插座， OTU采用公式插座，背板采用母式插座。接口部分采用16位数据信号线、网管信号线、片选信号线I²C数据总线以及读写控制总线。
1.5 器件安全性设计
    所采用的时钟数据恢复芯片ADN2819的典型低功耗值为540 mW，减少了板上发热现象，保证了信号的传输稳定性。
    在OTU板上，4 A过载保险起到过载保护作用，确保在过载情况下保护板上的主要器件不受损坏。加上2 kV防雷电容，可以同时应对雷击问题。
1.6 OTU PCB板设计指导思想
    在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，由于考虑OTU模块作为设备的主要传输部分模块，对可靠性、稳定性要求较高，同时4个光模块共板，加上4个时钟数据恢复芯片、网管电路及开关设置锁存电路等芯片较多，故而应特别重视PCB布线的高频特性。
    布线规则可以预先设定，OTU模块布线主要是微带线(差分信号)的布线设计，需先保证微带线的布局合理，保证高频信号的可靠、正常传输，因此，应优先考虑布微带线，之后再布其他信号线。
    OTU模块在设计过程中需考虑其安全性问题，因此OTU模块增加了防雷措施，同时考虑大面积铺地，也考虑在PCB模块的上下外边框加装金属地线导电条，将干扰和静电导入机壳。
2 系统OPMS模块方案设计
2.1 性能指标
    光功率监测范围：-30～+20 dBm；
    光功率测量精度：1 dB；
    光保护倒换时间：<50 ms。
2.2 模块设计框架
    模块框架如图2所示。

    图2中OPM功能块部分原理如图3所示。

2.3 新器件选用和认证
    选用光电对数转换器芯片ADL53102，它有2个独立的光接口通道，可同时对2路光路测量。PIN管的响应电流和输入光功率具有如图4所示特性：光电流-光功率曲线近似线性关系，由此可以推断出PIN管输入光功率(单位dBm)和对数放大器输出电压之间近似线性关系。测试结果如图5所示，可以证明以上器件的转换关系可以采用。

    利用光功率计计量输入到模块PIN管之光强，再测量对数放大器的输出电压，得到1张光功率/输出电压表。再根据这张表拟合出1条输出电压/光功率直线。当进行光功率测量时，每测量到1个对数放大器输出电压，则可利用已知直线计算出光功率来。
2.4 关键技术及其实现
    (1)单片机控制。利用P89C668实现，内含64 KB程序存储器(Flash)、8 KB数据存储器(RAM)，支持ISP编程，控制程序采用KEIL C51编写，并采用KEIL C51的RTXTINY51实现多任务处理。
    (2)光电流放大。利用ADL5310实现。
    (3)A/D转换。利用MAX127实现。
2.5 单元接口
    (1)光电流/电压转换和放大：利用ADL5310构成。
    (2)低通滤波：利用TL082构成低通Butterworth滤波器。
    (3)A/D转换：采用12位AD转换器芯片MAX127，利用其I2C协议接口和MCU模拟的I2C接口通信。信号有SDAMAX128和SCLMAX128。
    (4)MCU(P89C668)控制及与网管卡的接口：利用P89C668本身的I²C接口的中断机制和网管卡通信，将采集到的光功率信息传递给网管卡，并接收网管卡发来的命令信息，控制光功率信息的采集。
2.6 PCB及安全措施
    PCB板周围布1圈接大地线，螺丝孔也接大地。
3 MCU硬件设计
    模块原理框图如图6所示。

3.1 框图中单元之间主要信号关系
    MPC850对Flash、SDRAM、NVRAM送出片选信号和地址信号，开始是从Flash执行引导程序(经由数据总线)，将写入Flash的操作系统以及应用程序加载到SDRAM，引导程序随后将控制权交给系统入口程序，然后执行应用程序。
    对于I²C总线上的器件，由于是处在一块板卡上，没有做片选的必要，对2个EEPROM和温度传感器的地址做编码即可。送出地址信号，选择唯一的I²C器件。
    对ATF1504送出各个板卡的片选信号，同时通过数据控制芯片对指定板卡的数据信息进行读写。对各个板卡的读写可以通过I2C总线进行。
    IP175A的基本功能是各个端口的交换(对各个端口的初始配置已由前图给出)需要说明的是，在AT89C2051对OSC相关的EEPROM进行读写的时候，将屏蔽MPC850对这个EEPROM进行读写(在AT89C2051的输出端电路上实现)。
    MPC850与IP175A的联系，主要是MPC850通过网口与IP175A完成数据交换的功能。另外，MPC850通过ATF1504的数据锁存部分完成对IP175A的工作状态的读取与写入控制。
3.2 接口要求及其信号定义
    由于MCU与OSC处于同一块板卡上，所以2个模块之间的接口融为一体，并设置特别接口。而整个板卡的接口定义如下：
    (1)数据线：D0～D15；bus_rev2～bus_rev15，预留的信号线。
    (2)片选线：CS0~CS12网管通过地址线，再经过译码器，则可译出多个片选。CS_rev1、CS_rev2为预留的片选。
    (3)控制线：OE1、OE2、OE3、RD、WR、SWR。
    (4)I2C时钟/数据线：SCLK、SDAT。
    (5)电源：±12 V、+5 V，每针可通过电流1.5 A。
    (6)电源状态检测信号：VCCA1(电源1，交流)，VCCD1(电源1，直流)；VCCA2(电源2，交流)，VCCD2(电源2，直流)。
    (7)±12V地 GND_C；大地S_GND；信号地GND。
3.3 关键硬件选择
    本设计中关键元器件有门阵列、交换芯片。门阵列涉及到软件的应用，在保证稳定可靠的前提下，选用软件操作所熟悉的芯片，本设计选用为ATF1504；交换芯片在市面上已经成熟，可根据功能需要选用合适价位的芯片，本设计选型为IP175A。
3.4 模块安全性设计
    对TP port的输出，考虑了防雷的措施。对于电源的输入，采用限流的保险丝防止电网峰值电流的影响。重要的防雷电路采用接大地的措施。
3.5 原理设计中监测点说明
    各个电源电压均有测试点；SFP封装的光收发合一模块的SD信号具有测试点。
4 系统背板方案设计
    系统背板设计为插卡式；系统供电采用集中式供电，要求1+1热备份，且可热插拔。
4.1 功能
    背板提供各功能模块卡(OTU、MCU、OPM/OPS、网管)信号的连接接口、功能卡供电的电源接口及电源模块的接口。此外背板还要提供机箱管理信号(电源、风扇运行状态)给网管卡。
    背板为个卡提供±12 V、+5 V工作电压。
4.2 背板单元设计
    背板总线图如图7所示。