Al sistema EPON, l'OLT està connectat a múltiples ONU (unitats de xarxa òptica) mitjançant un POS (divisor òptic passiu).Com a nucli d'EPON, els mòduls òptics OLT afectaran directament el funcionament de tot el sistema 10G EPON.
1.Introducció al mòdul òptic OLT simètric 10G EPON
El mòdul òptic OLT simètric 10G EPON utilitza els modes de recepció de ràfega d'enllaç ascendent i de transmissió contínua d'enllaç descendent, que s'utilitzen principalment per a la conversió òptica / elèctrica en sistemes 10G EPON.
La part receptora consta d'un TIA (amplificador de transimpedància), un APD (Avalanche Photodiode) a 1270/1310nm i dos LA (amplificadors limitadors) a velocitats de 1,25 i 10,3125 Gbit/s.
L'extrem de transmissió es compon d'un EML 10G (làser de modulació d'electro-absorció) i un DFB (làser de retroalimentació distribuïda) d'1,25 Gbit/s, i les seves longituds d'ona d'emissió són de 1577 i 1490 nm, respectivament.
El circuit de conducció inclou un circuit digital APC (control automàtic de potència òptica) i un circuit TEC (compensació de temperatura) per mantenir una longitud d'ona d'emissió làser estable de 10G.El control dels paràmetres de transmissió i recepció s'implementa mitjançant el microordinador d'un sol xip segons el protocol SFF-8077iv4.5.
Com que l'extrem receptor del mòdul òptic OLT utilitza la recepció en ràfega, el temps de configuració de la recepció és especialment important.Si el temps d'assentament de la recepció és llarg, afectarà molt la sensibilitat i fins i tot pot provocar que la recepció en ràfega no funcioni correctament.Segons els requisits del protocol IEEE 802.3av, el temps d'establiment d'una recepció de ràfega d'1,25 Gbit/s ha de ser <400 ns i la sensibilitat de recepció de ràfega ha de ser <-29,78 dBm amb una taxa d'error de bits de 10-12;i 10,3125 Gbit/s El temps de configuració de recepció de ràfega ha de ser <800ns i la sensibilitat de recepció de ràfega ha de ser <-28,0 dBm amb una taxa d'error de bits de 10-3.
Disseny de mòdul òptic OLT simètric EPON 2.10G
2.1 Esquema de disseny
El mòdul òptic OLT simètric 10G EPON es compon d'un triplexor (mòdul de tres vies d'una sola fibra), transmetent, rebent i monitoritzant.El tríplex inclou dos làsers i un detector.La llum transmesa i la llum rebuda s'integren al dispositiu òptic mitjançant WDM (Wavelength Division Multiplexer) per aconseguir una transmissió bidireccional d'una sola fibra.La seva estructura es mostra a la figura 1.
La part de transmissió consta de dos làsers, la funció principal dels quals és convertir els senyals elèctrics 1G i 10G en senyals òptics, respectivament, i mantenir l'estabilitat de la potència òptica en un estat de bucle tancat mitjançant un circuit APC digital.Al mateix temps, el microordinador d'un sol xip controla la magnitud del corrent de modulació per obtenir la relació d'extinció requerida pel sistema.El circuit TEC s'afegeix al circuit de transmissió 10G, que estabilitza molt la longitud d'ona de sortida del làser 10G.La part receptora utilitza APD per convertir el senyal òptic de ràfega detectat en un senyal elèctric i l'emet després de l'amplificació i la conformació.Per garantir que la sensibilitat pugui assolir el rang ideal, cal proporcionar una alta pressió estable a l'APD a diferents temperatures.L'ordinador d'un xip aconsegueix aquest objectiu controlant el circuit d'alta tensió APD.
2.2 Implementació de la recepció de ràfegues de doble velocitat
La part receptora del mòdul òptic OLT simètric 10G EPON utilitza un mètode de recepció en ràfega.Necessita rebre senyals de ràfega de dues velocitats diferents d'1,25 i 10,3125 Gbit/s, la qual cosa requereix que la part receptora sigui capaç de distingir bé els senyals òptics d'aquestes dues velocitats diferents per tal d'obtenir senyals elèctrics de sortida estables.Aquí es proposen dos esquemes per implementar la recepció en ràfega de doble velocitat de mòduls òptics OLT.
Com que el senyal òptic d'entrada utilitza la tecnologia TDMA (Accés múltiple de divisió temporal), només pot existir una velocitat de llum de ràfega alhora.El senyal d'entrada es pot separar en el domini òptic mitjançant un divisor òptic 1:2, com es mostra a la figura 2. O utilitzeu només un detector d'alta velocitat per convertir els senyals òptics 1G i 10G en senyals elèctrics febles i, a continuació, separeu dos senyals amb diferents taxes mitjançant un TIA d'ample de banda més gran, tal com es mostra a la figura 3.
El primer esquema que es mostra a la figura 2 comportarà una certa pèrdua d'inserció quan la llum passa pel divisor òptic 1: 2, que ha d'amplificar el senyal òptic d'entrada, de manera que s'instal·la un amplificador òptic davant del divisor òptic.A continuació, els senyals òptics separats es sotmeten a una conversió òptica/elèctrica mitjançant detectors de diferents velocitats, i finalment s'obtenen dos tipus de sortides de senyal elèctric estable.El major desavantatge d'aquesta solució és que s'utilitza un amplificador òptic i un divisor òptic 1:2, i es necessiten dos detectors per convertir el senyal òptic, la qual cosa augmenta la complexitat de la implementació i augmenta el cost.
En el segon esquema que es mostra a la FIG.3, el senyal òptic d'entrada només ha de passar per un detector i un TIA per aconseguir la separació en el domini elèctric.El nucli d'aquesta solució rau en la selecció de TIA, que requereix que TIA tingui una amplada de banda d'1 ~ 10 Gbit/s, i al mateix temps que TIA tingui una resposta ràpida dins d'aquesta amplada de banda.Només mitjançant el paràmetre actual de TIA es pot obtenir el valor de resposta ràpidament, la sensibilitat de recepció es pot garantir.Aquesta solució redueix molt la complexitat d'implementació i manté els costos sota control.En el disseny real, generalment escollim el segon esquema per aconseguir una recepció de ràfega de doble velocitat.
2.3 Disseny del circuit maquinari a l'extrem receptor
La figura 4 és el circuit de maquinari de la part receptora de la ràfega.Quan hi ha una entrada òptica de ràfega, l'APD converteix el senyal òptic en un senyal elèctric feble i l'envia al TIA.El senyal és amplificat pel TIA en un senyal elèctric de 10G o 1G.El senyal elèctric 10G s'introdueix al 10G LA mitjançant l'acoblament positiu del TIA, i el senyal elèctric 1G s'introdueix al 1G LA mitjançant l'acoblament negatiu del TIA.Els condensadors C2 i C3 són condensadors d'acoblament utilitzats per aconseguir una sortida acoblada a CA de 10G i 1G.Es va triar el mètode acoblat a CA perquè és més senzill que el mètode acoblat a CC.
Tanmateix, l'acoblament de CA té la càrrega i la descàrrega del condensador, i la velocitat de resposta al senyal es veu afectada per la constant de temps de càrrega i descàrrega, és a dir, el senyal no es pot respondre a temps.Aquesta característica està obligat a perdre una certa quantitat de temps d'assentament de recepció, per la qual cosa és important triar el gran que és el condensador d'acoblament de CA.Si es selecciona un condensador d'acoblament més petit, el temps d'assentament es pot escurçar i el senyal transmès per la ONU a cada interval de temps es pot rebre completament sense afectar l'efecte de recepció perquè el temps d'assentament de recepció és massa llarg i l'arribada de la propera vegada. ranura.
Tanmateix, una capacitat massa petita afectarà l'efecte d'acoblament i reduirà considerablement l'estabilitat de la recepció.Una capacitat més gran pot reduir la fluctuació del sistema i millorar la sensibilitat de l'extrem receptor.Per tant, per tenir en compte el temps d'assentament de recepció i la sensibilitat de recepció, cal seleccionar els condensadors d'acoblament C2 i C3 adequats.A més, per garantir l'estabilitat del senyal elèctric d'entrada, es connecten un condensador d'acoblament i una resistència coincident amb una resistència de 50Ω al terminal negatiu de LA.
Circuit LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) format per resistències R4 i R5 (R6 i R7) i una font de tensió de 2,0 V CC a través de la sortida del senyal diferencial de 10G (1G) LA.senyal elèctric.
2.4 Secció de llançament
La part de transmissió del mòdul òptic OLT simètric 10G EPON es divideix principalment en dues parts de transmissió 1,25 i 10G, que envien senyals respectivament amb una longitud d'ona de 1490 i 1577 nm a l'enllaç descendent.Prenent com a exemple la part de transmissió de 10G, un parell de senyals diferencials de 10G entra en un xip CDR (Clock Shaping), s'acobla AC a un xip de controlador de 10G i, finalment, s'introdueix de manera diferencial en un làser 10G.Com que el canvi de temperatura tindrà una gran influència en la longitud d'ona d'emissió làser, per estabilitzar la longitud d'ona al nivell requerit pel protocol (el protocol requereix 1575 ~ 1580 nm), el corrent de treball del circuit TEC s'ha d'ajustar, de manera que que la longitud d'ona de sortida es pot controlar bé.
3. Resultats de la prova i anàlisi
Els principals indicadors de prova del mòdul òptic OLT simètric 10G EPON inclouen el temps de configuració del receptor, la sensibilitat del receptor i el diagrama d'ulls de transmissió.Les proves específiques són les següents:
(1) Rebre hora de configuració
En l'entorn de treball normal de la potència òptica de ràfega d'enllaç ascendent de -24,0 dBm, el senyal òptic emès per la font de llum de ràfega s'utilitza com a punt de partida de la mesura, i el mòdul rep i estableix un senyal elèctric complet com a punt final de mesura, ignorant el retard de temps de la llum a la fibra de prova. El temps de configuració de recepció de ràfega mesurat 1G és de 76,7 ns, que compleix l'estàndard internacional de <400 ns;el temps de configuració de recepció de ràfega de 10G és de 241,8 ns, que també compleix l'estàndard internacional de <800 ns.
3. Resultats de la prova i anàlisi
Els principals indicadors de prova del mòdul òptic OLT simètric 10G EPON inclouen el temps de configuració del receptor, la sensibilitat del receptor i el diagrama d'ulls de transmissió.Les proves específiques són les següents:
(1) Rebre hora de configuració
En l'entorn de treball normal de la potència òptica de ràfega d'enllaç ascendent de -24,0 dBm, el senyal òptic emès per la font de llum de ràfega s'utilitza com a punt de partida de la mesura, i el mòdul rep i estableix un senyal elèctric complet com a punt final de mesura, ignorant el retard de temps de la llum a la fibra de prova.El temps de configuració de recepció de ràfega mesurat 1G és de 76,7 ns, que compleix l'estàndard internacional de <400 ns;el temps de configuració de recepció de ràfega de 10G és de 241,8 ns, que també compleix l'estàndard internacional de <800 ns.
