У сістэме EPON OLT падключаецца да некалькіх ONU (аптычных сеткавых блокаў) праз POS (пасіўны аптычны разветвитель).Як ядро EPON, аптычныя модулі OLT будуць непасрэдна ўплываць на працу ўсёй сістэмы 10G EPON.
1. Знаёмства з сіметрычным аптычным модулем 10G EPON OLT
Сіметрычны аптычны модуль 10G EPON OLT выкарыстоўвае рэжымы пакетнага прыёму ўверх і бесперапыннай перадачы ўніз, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца для аптычнага/электрычнага пераўтварэння ў сістэмах 10G EPON.
Прыёмная частка складаецца з TIA (трансімпедансны ўзмацняльнік), APD (лавінны фотадыёд) на 1270 / 1310 нм і двух LA (абмежавальныя ўзмацняльнікі) на хуткасцях 1,25 і 10,3125 Гбіт / с.
Перадаючы канец складаецца з 10G EML (лазер з электрапаглынальнай мадуляцыяй) і 1,25 Гбіт / с DFB (лазер з размеркаванай зваротнай сувяззю), а яго даўжыні хваль выпраменьвання складаюць 1577 і 1490 нм адпаведна.
Схема кіравання ўключае лічбавую схему APC (аўтаматычнае кіраванне аптычнай магутнасцю) і схему TEC (тэмпературная кампенсацыя) для падтрымання стабільнай даўжыні хвалі лазернага выпраменьвання 10G.Кантроль параметраў перадачы і прыёму ажыццяўляецца з дапамогай аднакрыстальнай мікраЭВМ па пратаколе SFF-8077iv4.5.
Паколькі прыёмны канец аптычнага модуля OLT выкарыстоўвае пакетны прыём, час наладкі прыёму асабліва важны.Калі час усталявання прыёму працяглы, гэта значна паўплывае на адчувальнасць і нават можа прывесці да таго, што пакетны прыём не будзе працаваць належным чынам.Згодна з патрабаваннямі пратаколу IEEE 802.3av, час устанаўлення пакетнага прыёму 1,25 Гбіт/с павінен быць <400 нс, а адчувальнасць пакетнага прыёму павінна быць <-29,78 дБм з частатой бітавых памылак 10-12;і 10,3125 Гбіт/с. Час наладжвання пакетнага прыёму павінен быць <800 нс, а адчувальнасць пакетнага прыёму павінна быць <-28,0 дБм з частатой бітавых памылак 10-3.
Дызайн сіметрычнага аптычнага модуля 2.10G EPON OLT
2.1 Схема афармлення
Сіметрычны аптычны модуль 10G EPON OLT складаецца з трыплексера (аднавалаконны трохканальны модуль), які перадае, прымае і кантралюе.Трыплексер уключае два лазера і дэтэктар.Праходнае і прыманае святло інтэгруюцца ў аптычную прыладу праз WDM (мультыплексар з падзелам даўжыні хвалі) для дасягнення двухнакіраванай перадачы па аднаму валакну.Яго структура паказана на малюнку 1.
Перадаючая частка складаецца з двух лазераў, асноўнай функцыяй якіх з'яўляецца пераўтварэнне электрычных сігналаў 1G і 10G у аптычныя сігналы адпаведна і падтрыманне стабільнасці аптычнай магутнасці ў стане замкнёнага контуру праз лічбавую схему APC.У той жа час адначыпавы мікракампутар кантралюе велічыню току мадуляцыі для атрымання каэфіцыента згасання, неабходнага сістэме.Схема TEC дадаецца да схемы перадачы 10G, што значна стабілізуе даўжыню хвалі выхаду лазера 10G.Прыёмная частка выкарыстоўвае APD для пераўтварэння выяўленага аптычнага сігналу ўспышкі ў электрычны і выдае яго пасля ўзмацнення і фарміравання.Каб гарантаваць, што адчувальнасць можа дасягнуць ідэальнага дыяпазону, неабходна забяспечыць стабільны высокі ціск на APD пры розных тэмпературах.Адначыпавы кампутар дасягае гэтай мэты, кіруючы ланцугом высокага напружання APD.
2.2 Рэалізацыя двуххуткаснага пакетнага прыёму
Прыёмная частка сіметрычнага аптычнага модуля 10G EPON OLT выкарыстоўвае пакетны метад прыёму.Ён павінен прымаць пакетныя сігналы з дзвюма рознымі хуткасцямі 1,25 і 10,3125 Гбіт / с, што патрабуе, каб прыёмная частка магла добра адрозніваць аптычныя сігналы гэтых дзвюх розных хуткасцей, каб атрымаць стабільныя выхадныя электрычныя сігналы.Тут прапанаваны дзве схемы рэалізацыі двуххуткаснага пакетнага прыёму аптычных модуляў OLT.
Паколькі ўваходны аптычны сігнал выкарыстоўвае тэхналогію TDMA (множны доступ з часовым падзелам), адначасова можа існаваць толькі адна хуткасць серыйнага святла.Уваходны сігнал можа быць падзелены ў аптычнай вобласці праз аптычны раздзяляльнік 1:2, напрыклад, паказаны на малюнку 2. Ці выкарыстоўвайце толькі высакахуткасны дэтэктар для пераўтварэння аптычных сігналаў 1G і 10G у слабыя электрычныя сігналы, а затым раздзяліце два электрычных сігналы з рознымі хуткасцямі праз TIA з большай прапускной здольнасцю, як паказана на малюнку 3.
Першая схема, паказаная на малюнку 2, прынясе пэўныя ўносяцца страты, калі святло праходзіць праз аптычны раздзяляльнік 1:2, які павінен узмацняць уваходны аптычны сігнал, таму перад аптычным раздзяляльнікам усталёўваецца аптычны ўзмацняльнік.Раздзеленыя аптычныя сігналы затым падвяргаюцца аптычнаму/электрычнаму пераўтварэнню з дапамогай дэтэктараў з рознай хуткасцю, і, нарэшце, атрымліваюцца два выгляду стабільных электрычных сігналаў.Самым вялікім недахопам гэтага рашэння з'яўляецца тое, што выкарыстоўваюцца аптычны ўзмацняльнік і аптычны разветвитель 1:2, а для пераўтварэння аптычнага сігналу неабходныя два дэтэктара, што ўскладняе рэалізацыю і павялічвае кошт.
У другой схеме, паказанай на мал.3, уваходны аптычны сігнал павінен прайсці толькі праз дэтэктар і TIA, каб дасягнуць падзелу ў электрычнай вобласці.Ядро гэтага рашэння заключаецца ў выбары TIA, які патрабуе, каб TIA мела прапускную здольнасць 1 ~ 10 Гбіт/с, і ў той жа час TIA мела хуткі водгук у межах гэтай прапускной здольнасці.Толькі праз бягучы параметр TIA можна хутка атрымаць значэнне адказу, адчувальнасць прыёму можа быць добра гарантавана.Такое рашэнне значна скарачае складанасць укаранення і трымае выдаткі пад кантролем.У сапраўднай канструкцыі мы звычайна выбіраем другую схему, каб атрымаць двуххуткасны пакетны прыём.
2.3 Канструкцыя апаратнай схемы на прыёмным канцы
Мал. 4 - схема апаратнага забеспячэння часткі, якая прымае пакет.Пры паскальным аптычным уваходзе APD пераўтворыць аптычны сігнал у слабы электрычны і адпраўляе яго ў TIA.Сігнал узмацняецца TIA ў электрычны сігнал 10G або 1G.Электрычны сігнал 10G паступае ў 10G LA праз станоўчую сувязь TIA, а электрычны сігнал 1G паступае ў 1G LA праз адмоўную сувязь TIA.Кандэнсатары C2 і C3 з'яўляюцца кандэнсатарамі сувязі, якія выкарыстоўваюцца для дасягнення выхаду 10G і 1G пераменнага току.Метад пераменнага току быў абраны таму, што ён прасцейшы за метад пастаяннага току.
Аднак сувязь пераменнага току мае зарад і разрад кандэнсатара, і на хуткасць рэагавання на сігнал уплывае пастаянная часу зарада і разраду, гэта значыць на сігнал нельга адрэагаваць своечасова.Гэтая функцыя абавязкова страціць пэўную колькасць часу ўсталявання прыёму, таму важна выбраць, наколькі вялікі кандэнсатар сувязі пераменнага току.Калі абраны кандэнсатар сувязі меншага памеру, час усталёўкі можа быць скарочаны, і сігнал, які перадаецца ONU у кожным часавым інтэрвале, можа быць цалкам прыняты без уплыву на эфект прыёму, таму што час усталёўкі прыёму занадта вялікі і прыход наступнага разу слот.
Аднак занадта малая ёмістасць паўплывае на эфект сувязі і значна знізіць стабільнасць прыёму.Большая ёмістасць можа паменшыць дрыгаценне сістэмы і палепшыць адчувальнасць прыёмнага канца.Такім чынам, для ўліку часу ўсталявання прыёму і адчувальнасці прыёму неабходна выбраць адпаведныя раздзяляльныя кандэнсатары C2 і C3.Акрамя таго, каб забяспечыць стабільнасць уваходнага электрычнага сігналу, да адмоўнай клемы LA падлучаны кандэнсатар сувязі і ўзгадняючы рэзістар з супрацівам 50 Ом.
Схема LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) складаецца з рэзістараў R4 і R5 (R6 і R7) і крыніцы напружання 2,0 В пастаяннага току праз выхад дыферэнцыяльнага сігналу 10G (1G) LA.электрычны сігнал.
2.4 Раздзел запуску
Перадаючая частка сіметрычнага аптычнага модуля 10G EPON OLT у асноўным падзелена на дзве часткі перадачы 1,25 і 10G, якія адпаведна пасылаюць сігналы з даўжынёй хвалі 1490 і 1577 нм па сыходнай лініі сувязі.Прымаючы ў якасці прыкладу перадаючую частку 10G, пара дыферэнцыяльных сігналаў 10G паступае ў чып CDR (Clock Shaping), злучаецца па пераменным току з чыпам драйвера 10G і, нарэшце, дыферэнцыяльна ўводзіцца ў лазер 10G.Паколькі змяненне тэмпературы будзе мець вялікі ўплыў на даўжыню хвалі лазернага выпраменьвання, каб стабілізаваць даўжыню хвалі да ўзроўню, патрабаванага пратаколам (пратакол патрабуе 1575 ~ 1580 нм), працоўны ток ланцуга TEC неабходна адрэгуляваць, таму што выхадную даўжыню хвалі можна добра кантраляваць.
3. Вынікі выпрабаванняў і аналіз
Асноўныя тэставыя індыкатары сіметрычнага аптычнага модуля 10G EPON OLT ўключаюць час наладжвання прымача, адчувальнасць прымача і вокавую дыяграму перадачы.Канкрэтныя тэсты наступныя:
(1) Атрымаць час наладкі
У нармальным працоўным асяроддзі з аптычнай магутнасцю выбуху ўзыходзячай лініі -24,0 дБм аптычны сігнал, выпраменьваны крыніцай выбуху святла, выкарыстоўваецца ў якасці пачатковай кропкі вымярэння, а модуль прымае і стварае поўны электрычны сігнал у якасці канчатковай кропкі вымярэння, ігнаруючы час затрымкі святла ў тэставым валакне. Вымераны час наладкі пакетнага прыёму 1G складае 76,7 нс, што адпавядае міжнароднаму стандарту <400 нс;час наладкі пакетнага прыёму 10G складае 241,8 нс, што таксама адпавядае міжнароднаму стандарту <800 нс.
3. Вынікі выпрабаванняў і аналіз
Асноўныя тэставыя індыкатары сіметрычнага аптычнага модуля 10G EPON OLT ўключаюць час наладжвання прымача, адчувальнасць прымача і вокавую дыяграму перадачы.Канкрэтныя тэсты наступныя:
(1) Атрымаць час наладкі
У нармальным працоўным асяроддзі з аптычнай магутнасцю выбуху ўзыходзячай лініі -24,0 дБм аптычны сігнал, выпраменьваны крыніцай выбуху святла, выкарыстоўваецца ў якасці пачатковай кропкі вымярэння, а модуль прымае і стварае поўны электрычны сігнал у якасці канчатковай кропкі вымярэння, ігнаруючы час затрымкі святла ў тэставым валакне.Вымераны час наладкі пакетнага прыёму 1G складае 76,7 нс, што адпавядае міжнароднаму стандарту <400 нс;час наладкі пакетнага прыёму 10G складае 241,8 нс, што таксама адпавядае міжнароднаму стандарту <800 нс.
