V systému EPON je OLT připojen k více jednotkám ONU (jednotky optické sítě) přes POS (pasivní optický rozbočovač).Jako jádro EPON budou optické moduly OLT přímo ovlivňovat provoz celého 10G EPON systému.
1.Úvod do 10G EPON symetrického OLT optického modulu
10G EPON symetrický OLT optický modul využívá režimy uplink burst příjmu a downlink kontinuálního vysílání, které se používají hlavně pro optickou / elektrickou konverzi v 10G EPON systémech.
Přijímací část se skládá z TIA (transimpedanční zesilovač), APD (Avalanche Photodiode) při 1270 / 1310nm a dvou LA (limitačních zesilovačů) při rychlostech 1,25 a 10,3125 Gbit/s.
Vysílací konec se skládá z 10G EML (elektroabsorpční modulační laser) a 1,25 Gbit/s DFB (laser s distribuovanou zpětnou vazbou) a jeho emisní vlnové délky jsou 1577 a 1490nm, v tomto pořadí.
Budicí obvod obsahuje digitální obvod APC (Automatic Optical Power Control) a obvod TEC (Temperature Compensation) pro udržení stabilní vlnové délky laserové emise 10G.Monitorování vysílacích a přijímacích parametrů je realizováno jednočipovým mikropočítačem podle protokolu SFF-8077iv4.5.
Protože přijímací konec optického modulu OLT využívá shlukový příjem, je čas nastavení příjmu obzvláště důležitý.Pokud je doba ustálení příjmu dlouhá, výrazně to ovlivní citlivost a může dokonce způsobit, že příjem v sérii nebude fungovat správně.Podle požadavků protokolu IEEE 802.3av musí být doba ustavení příjmu shluku 1,25 Gbit/s <400 ns a citlivost příjmu shluku <-29,78 dBm s bitovou chybovostí 10-12;a 10,3125 Gbit/s Doba nastavení příjmu shluku musí být <800ns a citlivost příjmu shluku musí být <-28,0 dBm s bitovou chybovostí 10-3.
Konstrukce symetrického optického modulu OLT 2.10G EPON
2.1 Schéma návrhu
10G EPON symetrický OLT optický modul se skládá z triplexeru (jednovláknový třícestný modul), který vysílá, přijímá a monitoruje.Triplexer obsahuje dva lasery a detektor.Procházející světlo a přijímané světlo jsou integrovány do optického zařízení prostřednictvím WDM (Wavelength Division Multiplexer), aby bylo dosaženo obousměrného přenosu jedním vláknem.Jeho struktura je znázorněna na obrázku 1.
Vysílací část se skládá ze dvou laserů, jejichž hlavní funkcí je převádět elektrické signály 1G a 10G na optické signály a udržovat stabilitu optického výkonu ve stavu uzavřené smyčky prostřednictvím digitálního obvodu APC.Jednočipový mikropočítač zároveň řídí velikost modulačního proudu, aby získal systém zhášení požadovaný.K 10G vysílacímu obvodu je přidán obvod TEC, který značně stabilizuje výstupní vlnovou délku 10G laseru.Přijímací část používá APD k převodu detekovaného shlukového optického signálu na elektrický signál a po zesílení a tvarování jej vysílá.Aby se zajistilo, že citlivost může dosáhnout ideálního rozsahu, je nutné zajistit stabilní vysoký tlak APD při různých teplotách.Jednočipový počítač tohoto cíle dosahuje řízením vysokonapěťového obvodu APD.
2.2 Implementace dvourychlostního nárazového příjmu
Přijímací část 10G EPON symetrického optického modulu OLT využívá metodu hromadného příjmu.Potřebuje přijímat shlukové signály dvou různých rychlostí 1,25 a 10,3125 Gbit/s, což vyžaduje, aby přijímací část byla schopna dobře rozlišit optické signály těchto dvou různých rychlostí, aby bylo možné získat stabilní výstupní elektrické signály.Jsou zde navržena dvě schémata pro implementaci duálního shlukového příjmu optických modulů OLT.
Vzhledem k tomu, že vstupní optický signál využívá technologii TDMA (Time Division Multiple Access), může současně existovat pouze jedna frekvence shlukového světla.Vstupní signál lze oddělit v optické doméně pomocí optického rozdělovače 1:2, jako je znázorněno na obrázku 2. Nebo použijte pouze vysokorychlostní detektor pro převod optických signálů 1G a 10G na slabé elektrické signály a poté oddělte dva elektrické signály s různými rychlostmi prostřednictvím TIA s větší šířkou pásma, jak je znázorněno na obrázku 3.
První schéma zobrazené na obrázku 2 přinese určitý vložný útlum při průchodu světla optickým rozbočovačem 1:2, který musí zesílit vstupní optický signál, proto je před optický rozbočovač instalován optický zesilovač.Oddělené optické signály jsou poté podrobeny opticko/elektrické konverzi detektory různých rychlostí a nakonec jsou získány dva druhy stabilních výstupů elektrického signálu.Největší nevýhodou tohoto řešení je, že je použit optický zesilovač a optický splitter 1:2 a pro převod optického signálu jsou potřeba dva detektory, což zvyšuje náročnost implementace a zvyšuje cenu.
Ve druhém schématu znázorněném na OBR.3, vstupní optický signál musí projít pouze detektorem a TIA, aby se dosáhlo oddělení v elektrické doméně.Jádro tohoto řešení spočívá ve výběru TIA, která vyžaduje, aby TIA měla šířku pásma 1 ~ 10 Gbit/s a zároveň TIA měla v této šířce pásma rychlou odezvu.Pouze prostřednictvím aktuálního parametru TIA lze rychle získat hodnotu odezvy, lze dobře zaručit citlivost příjmu.Toto řešení výrazně snižuje složitost implementace a udržuje náklady pod kontrolou.Ve skutečném návrhu obecně volíme druhé schéma, abychom dosáhli dvourychlostního příjmu shluků.
2.3 Návrh hardwarového obvodu na přijímací straně
Obr. 4 je hardwarový obvod části pro příjem dávky.Když dojde k prasknutí optického vstupu, APD převede optický signál na slabý elektrický signál a odešle ho do TIA.Signál je pomocí TIA zesílen na elektrický signál 10G nebo 1G.Elektrický signál 10G je na vstupu do 10G LA přes kladnou vazbu TIA a elektrický signál 1G je na vstupu do 1G LA přes zápornou vazbu TIA.Kondenzátory C2 a C3 jsou vazební kondenzátory používané k dosažení 10G a 1G AC-spojeného výstupu.Metoda AC-coupled byla zvolena, protože je jednodušší než metoda DC-coupled.
Střídavá vazba má však nabíjení a vybíjení kondenzátoru a rychlost odezvy na signál je ovlivněna časovou konstantou nabíjení a vybíjení, to znamená, že na signál nelze reagovat včas.Tato funkce nutně ztratí určitou dobu ustálení příjmu, takže je důležité zvolit, jak velký je AC vazební kondenzátor.Pokud je vybrán menší vazební kondenzátor, může být zkrácena doba ustálení a signál vysílaný ONU v každém časovém slotu může být zcela přijat bez ovlivnění efektu příjmu, protože doba ustálení příjmu je příliš dlouhá a příchod dalšího času slot.
Příliš malá kapacita však ovlivní vazební efekt a výrazně sníží stabilitu příjmu.Větší kapacita může snížit jitter systému a zlepšit citlivost přijímacího konce.Proto, aby se vzala v úvahu doba ustálení příjmu a citlivost příjmu, je třeba vybrat vhodné vazební kondenzátory C2 a C3.Navíc, aby byla zajištěna stabilita vstupního elektrického signálu, je na zápornou svorku LA připojen vazební kondenzátor a přizpůsobovací odpor s odporem 50Ω.
Obvod LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) složený z rezistorů R4 a R5 (R6 a R7) a zdroje stejnosměrného napětí 2,0 V přes výstup diferenciálního signálu pomocí 10G (1G) LA.elektrický signál.
2.4 Sekce spuštění
Vysílací část 10G EPON symetrického optického modulu OLT je rozdělena především na dvě části vysílající 1,25 a 10G, které posílají signály o vlnové délce 1490 a 1577 nm do downlinku.Vezmeme-li jako příklad vysílací část 10G, pár diferenciálních signálů 10G vstupuje do čipu CDR (Clock Shaping), je AC-spojen s čipem ovladače 10G a nakonec je diferenciálně přiváděn do 10G laseru.Protože změna teploty bude mít velký vliv na vlnovou délku laserové emise, aby se vlnová délka stabilizovala na úroveň požadovanou protokolem (protokol vyžaduje 1575 ~ 1580nm), je třeba upravit pracovní proud obvodu TEC, takže že výstupní vlnovou délku lze dobře řídit.
3. Výsledky testů a analýzy
Mezi hlavní testovací indikátory optického modulu 10G EPON symetrického OLT patří čas nastavení přijímače, citlivost přijímače a diagram vysílacího oka.Konkrétní testy jsou následující:
(1) Čas nastavení příjmu
V normálním pracovním prostředí s optickým výkonem vzestupného shluku -24,0 dBm se optický signál vyzařovaný zdrojem shlukového světla používá jako počáteční bod měření a modul přijímá a vytváří úplný elektrický signál jako koncový bod měření, přičemž ignoruje časové zpoždění světla v testovacím vláknu. Naměřená doba nastavení příjmu 1G shluku je 76,7 ns, což splňuje mezinárodní standard <400 ns;doba nastavení příjmu 10G burst je 241,8 ns, což také splňuje mezinárodní standard <800 ns.
3. Výsledky testů a analýzy
Mezi hlavní testovací indikátory optického modulu 10G EPON symetrického OLT patří čas nastavení přijímače, citlivost přijímače a diagram vysílacího oka.Konkrétní testy jsou následující:
(1) Čas nastavení příjmu
V normálním pracovním prostředí s optickým výkonem vzestupného shluku -24,0 dBm se optický signál vyzařovaný zdrojem shlukového světla používá jako počáteční bod měření a modul přijímá a vytváří úplný elektrický signál jako koncový bod měření, přičemž ignoruje časové zpoždění světla ve zkušebním vláknu.Naměřená doba nastavení příjmu 1G burst je 76,7 ns, což splňuje mezinárodní standard <400 ns;doba nastavení příjmu 10G burst je 241,8 ns, což také splňuje mezinárodní standard <800 ns.
