В системата EPON OLT е свързан към множество ONU (оптични мрежови единици) чрез POS (пасивен оптичен сплитер).Като ядро на EPON, оптичните модули OLT ще повлияят пряко на работата на цялата 10G EPON система.
1.Въведение в 10G EPON симетричен OLT оптичен модул
Симетричният оптичен модул 10G EPON OLT използва режимите на приемане на пакет нагоре и непрекъснато предаване на връзката надолу, които се използват главно за оптично/електрическо преобразуване в 10G EPON системи.
Приемащата част се състои от TIA (трансимпедансен усилвател), APD (лавинен фотодиод) при 1270 / 1310nm и два LA (ограничаващи усилватели) при скорости 1,25 и 10,3125 Gbit/s.
Предавателният край се състои от 10G EML (електро-абсорбционен модулационен лазер) и 1,25 Gbit/s DFB (лазер с разпределена обратна връзка), а неговите дължини на вълните на излъчване са съответно 1577 и 1490nm.
Задвижващата верига включва цифрова верига APC (автоматичен оптичен контрол на мощността) и верига TEC (компенсация на температурата) за поддържане на стабилна дължина на вълната на лазерно излъчване 10G.Мониторингът на параметрите на предаване и приемане се осъществява от едночипов микрокомпютър по протокол SFF-8077iv4.5.
Тъй като приемащият край на оптичния модул OLT използва пакетно приемане, времето за настройка на приемането е особено важно.Ако времето за установяване на приемането е дълго, това значително ще повлияе на чувствителността и дори може да доведе до неправилна работа на пакетното приемане.Съгласно изискванията на протокола IEEE 802.3av, времето за установяване на пакетно приемане от 1,25 Gbit/s трябва да бъде <400 ns, а чувствителността на пакетно приемане трябва да бъде <-29,78 dBm с битова грешка от 10-12;и 10,3125 Gbit/s Времето за настройка на пакетното приемане трябва да бъде <800ns, а чувствителността на пакетното приемане трябва да бъде <-28,0 dBm с честота на битова грешка 10-3.
2.10G EPON дизайн на симетричен OLT оптичен модул
2.1 Проектна схема
Симетричният оптичен модул 10G EPON OLT е съставен от триплексор (модул с едно влакно с три посоки), предаване, приемане и наблюдение.Триплексорът включва два лазера и детектор.Преданата светлина и получената светлина се интегрират в оптичното устройство чрез WDM (мултиплексор с разделяне на дължината на вълната), за да се постигне двупосочно предаване на едно влакно.Структурата му е показана на фигура 1.
Предавателната част се състои от два лазера, чиято основна функция е да преобразуват 1G и 10G електрически сигнали съответно в оптични сигнали и да поддържат стабилността на оптичната мощност в състояние на затворен контур чрез цифрова APC верига.В същото време микрокомпютърът с един чип контролира големината на модулационния ток, за да се получи съотношението на екстинкция, изисквано от системата.Веригата TEC се добавя към предавателната верига 10G, което значително стабилизира изходната дължина на вълната на 10G лазера.Приемащата част използва APD, за да преобразува открития пакетен оптичен сигнал в електрически сигнал и го извежда след усилване и оформяне.За да се гарантира, че чувствителността може да достигне идеалния диапазон, е необходимо да се осигури стабилно високо налягане на APD при различни температури.Компютърът с един чип постига тази цел чрез управление на веригата за високо напрежение на APD.
2.2 Внедряване на двускоростно пакетно приемане
Приемащата част на 10G EPON симетричен OLT оптичен модул използва метод за получаване на пакет.Той трябва да получава пакетни сигнали с две различни скорости от 1,25 и 10,3125 Gbit/s, което изисква приемащата част да може да разграничава добре оптичните сигнали с тези две различни скорости, за да получи стабилни изходни електрически сигнали.Тук са предложени две схеми за прилагане на двускоростно пакетно приемане на OLT оптични модули.
Тъй като входният оптичен сигнал използва TDMA (множествен достъп с разделяне по време) технология, едновременно може да съществува само една скорост на светлинен пакет.Входният сигнал може да бъде разделен в оптичния домейн чрез оптичен сплитер 1:2, както е показано на фигура 2. Или използвайте само високоскоростен детектор за преобразуване на 1G и 10G оптични сигнали в слаби електрически сигнали и след това отделете два електрически сигнали с различни скорости чрез TIA с по-голяма честотна лента, както е показано на фигура 3.
Първата схема, показана на фигура 2, ще доведе до известна загуба на вмъкване, когато светлината преминава през оптичния сплитер 1: 2, който трябва да усили входния оптичен сигнал, така че оптичен усилвател е инсталиран пред оптичния сплитер.Разделените оптични сигнали след това се подлагат на оптично/електрическо преобразуване от детектори с различна скорост и накрая се получават два вида стабилни изходни електрически сигнали.Най-големият недостатък на това решение е, че се използват оптичен усилвател и оптичен сплитер 1:2, а за преобразуване на оптичния сигнал са необходими два детектора, което усложнява изпълнението и оскъпява.
Във втората схема, показана на фиг.3, входният оптичен сигнал трябва само да премине през детектор и TIA, за да се постигне разделяне в електрическата област.Ядрото на това решение се крие в избора на TIA, което изисква TIA да има честотна лента от 1 ~ 10Gbit/s, като в същото време TIA има бърза реакция в рамките на тази честотна лента.Само чрез текущия параметър на TIA може бързо да се получи стойността на отговора, чувствителността на получаване може да бъде добре гарантирана.Това решение значително намалява сложността на внедряването и държи разходите под контрол.В реалния дизайн обикновено избираме втората схема, за да постигнем двускоростно пакетно приемане.
2.3 Проектиране на хардуерната верига в приемащия край
Фигура 4 е хардуерната верига на частта за приемане на пакет.Когато има пакетен оптичен вход, APD преобразува оптичния сигнал в слаб електрически сигнал и го изпраща към TIA.Сигналът се усилва от TIA в 10G или 1G електрически сигнал.Електрическият сигнал 10G се въвежда към 10G LA чрез положителното свързване на TIA, а електрическият сигнал 1G се въвежда към 1G LA чрез отрицателното свързване на TIA.Кондензаторите C2 и C3 са свързващи кондензатори, използвани за постигане на 10G и 1G AC-свързан изход.AC-свързаният метод е избран, защото е по-прост от DC-свързания метод.
Обаче променливотоковото свързване има зареждането и разреждането на кондензатора и скоростта на реакция на сигнала се влияе от константата на времето за зареждане и разреждане, тоест на сигнала не може да се отговори навреме.Тази функция непременно ще загуби известно време за установяване на приемането, така че е важно да изберете колко голям е AC свързващият кондензатор.Ако е избран по-малък свързващ кондензатор, времето за установяване може да бъде съкратено и сигналът, предаван от ONU във всеки времеви слот, може да бъде получен напълно, без да се засяга ефектът на приемане, тъй като времето за установяване на приемането е твърде дълго и пристигането на следващия път слот.
Твърде малкият капацитет обаче ще повлияе на ефекта на свързване и значително ще намали стабилността на приемане.По-големият капацитет може да намали трептенето на системата и да подобри чувствителността на приемащия край.Следователно, за да се вземе предвид времето за установяване на приемането и чувствителността на приемане, трябва да се изберат подходящите свързващи кондензатори C2 и C3.В допълнение, за да се гарантира стабилността на входния електрически сигнал, свързващ кондензатор и съгласуващ резистор със съпротивление 50Ω са свързани към отрицателния извод на LA.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) верига, съставена от резистори R4 и R5 (R6 и R7) и източник на напрежение 2,0 V DC през изхода на диференциален сигнал от 10G (1G) LA.електрически сигнал.
2.4 Секция за стартиране
Предавателната част на 10G EPON симетричен OLT оптичен модул е разделена главно на две части от 1.25 и 10G предаване, които съответно изпращат сигнали с дължина на вълната от 1490 и 1577 nm към връзката надолу.Вземайки 10G предавателната част като пример, чифт 10G диференциални сигнали влизат в CDR (Clock Shaping) чип, свързват се с AC към 10G драйверен чип и накрая се въвеждат диференциално в 10G лазер.Тъй като температурната промяна ще има голямо влияние върху дължината на вълната на лазерното излъчване, за да се стабилизира дължината на вълната до нивото, изисквано от протокола (протоколът изисква 1575 ~ 1580nm), работният ток на TEC веригата трябва да се регулира, така че че изходната дължина на вълната може да се контролира добре.
3. Резултати от теста и анализ
Основните тестови индикатори на 10G EPON симетричен OLT оптичен модул включват времето за настройка на приемника, чувствителността на приемника и диаграмата на предаване.Специфичните тестове са както следва:
(1) Време за настройка на получаването
При нормална работна среда с оптична мощност на избухване на връзката нагоре от -24,0 dBm, оптичният сигнал, излъчван от източника на избухна светлина, се използва като начална точка на измерване и модулът получава и установява пълен електрически сигнал като крайна точка на измерване, игнорирайки времезакъснение на светлината в тестовото влакно. Измереното време за настройка на пакетно приемане на 1G е 76,7 ns, което отговаря на международния стандарт от <400 ns;времето за настройка на 10G пакетно приемане е 241,8 ns, което също отговаря на международния стандарт от <800 ns.
3. Резултати от теста и анализ
Основните тестови индикатори на 10G EPON симетричен OLT оптичен модул включват времето за настройка на приемника, чувствителността на приемника и диаграмата на предаване.Специфичните тестове са както следва:
(1) Време за настройка на получаването
При нормална работна среда с оптична мощност на избухване на връзката нагоре от -24,0 dBm, оптичният сигнал, излъчван от източника на избухна светлина, се използва като начална точка на измерване и модулът получава и установява пълен електрически сигнал като крайна точка на измерване, игнорирайки забавяне на светлината в тестовото влакно.Измереното време за настройка на 1G пакетно приемане е 76,7 ns, което отговаря на международния стандарт от <400 ns;времето за настройка на 10G пакетно приемане е 241,8 ns, което също отговаря на международния стандарт от <800 ns.
