Im EPON-System ist das OLT über einen POS (passiver optischer Splitter) mit mehreren ONUs (optischen Netzwerkeinheiten) verbunden.Als Kernstück von EPON werden die optischen OLT-Module direkten Einfluss auf den Betrieb des gesamten 10G-EPON-Systems haben.
1. Einführung in das symmetrische optische 10G-EPON-OLT-Modul
Das symmetrische optische 10G-EPON-OLT-Modul nutzt die Modi Uplink-Burst-Empfang und Downlink-kontinuierliche Übertragung, die hauptsächlich für die optische/elektrische Umwandlung in 10G-EPON-Systemen verwendet werden.
Der Empfangsteil besteht aus einem TIA (Transimpedanzverstärker), einem APD (Avalanche Photodiode) mit 1270/1310 nm und zwei LA (Begrenzungsverstärker) mit Raten von 1,25 und 10,3125 Gbit/s.
Das Sendeende besteht aus einem 10G EML (Elektroabsorptionsmodulationslaser) und einem 1,25 Gbit/s DFB (Distributed Feedback Laser) und seine Emissionswellenlängen betragen 1577 bzw. 1490 nm.
Die Treiberschaltung umfasst eine digitale APC-Schaltung (Automatic Optical Power Control) und eine TEC-Schaltung (Temperature Compensation) zur Aufrechterhaltung einer stabilen 10G-Laseremissionswellenlänge.Die Überwachung der Sende- und Empfangsparameter wird durch den Einzelchip-Mikrocomputer gemäß dem SFF-8077iv4.5-Protokoll implementiert.
Da die Empfangsseite des optischen OLT-Moduls Burst-Empfang verwendet, ist die Empfangsaufbauzeit besonders wichtig.Wenn die Einschwingzeit des Empfangs zu lang ist, wirkt sich dies stark auf die Empfindlichkeit aus und kann sogar dazu führen, dass der Burst-Empfang nicht richtig funktioniert.Gemäß den Anforderungen des IEEE 802.3av-Protokolls muss die Etablierungszeit eines 1,25-Gbit/s-Burst-Empfangs <400 ns betragen und die Burst-Empfangsempfindlichkeit muss <-29,78 dBm bei einer Bitfehlerrate von 10-12 betragen;und 10,3125 Gbit/s. Die Burst-Empfangs-Einrichtungszeit muss <800 ns betragen und die Burst-Empfangsempfindlichkeit muss <-28,0 dBm mit einer Bitfehlerrate von 10-3 betragen.
2,10G EPON symmetrisches optisches OLT-Moduldesign
2.1 Designschema
Das symmetrische optische 10G-EPON-OLT-Modul besteht aus einem Triplexer (Einzelfaser-Dreiwegemodul), der sendet, empfängt und überwacht.Der Triplexer umfasst zwei Laser und einen Detektor.Das gesendete und das empfangene Licht werden über WDM (Wavelength Division Multiplexer) in das optische Gerät integriert, um eine bidirektionale Einzelfaserübertragung zu erreichen.Seine Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt.
Der Sendeteil besteht aus zwei Lasern, deren Hauptfunktion darin besteht, elektrische 1G- und 10G-Signale in optische Signale umzuwandeln und die Stabilität der optischen Leistung in einem geschlossenen Regelkreis über eine digitale APC-Schaltung aufrechtzuerhalten.Gleichzeitig steuert der Einzelchip-Mikrocomputer die Größe des Modulationsstroms, um das vom System geforderte Extinktionsverhältnis zu erhalten.Die TEC-Schaltung wird der 10G-Sendeschaltung hinzugefügt, wodurch die Ausgangswellenlänge des 10G-Lasers erheblich stabilisiert wird.Der Empfangsteil wandelt das erkannte optische Burst-Signal mithilfe von APD in ein elektrisches Signal um und gibt es nach Verstärkung und Formung aus.Um sicherzustellen, dass die Empfindlichkeit den idealen Bereich erreichen kann, ist es notwendig, der APD bei verschiedenen Temperaturen einen stabilen Hochdruck zur Verfügung zu stellen.Der Ein-Chip-Computer erreicht dieses Ziel durch die Steuerung des APD-Hochspannungskreises.
2.2 Implementierung des Dual-Rate-Burst-Empfangs
Der Empfangsteil des 10G EPON symmetrischen optischen OLT-Moduls verwendet eine Burst-Empfangsmethode.Es muss Burst-Signale mit zwei unterschiedlichen Raten von 1,25 und 10,3125 Gbit/s empfangen, was erfordert, dass der Empfangsteil die optischen Signale dieser beiden unterschiedlichen Raten gut unterscheiden kann, um stabile elektrische Ausgangssignale zu erhalten.Hier werden zwei Schemata zur Implementierung des Dual-Rate-Burst-Empfangs optischer OLT-Module vorgeschlagen.
Da das optische Eingangssignal die TDMA-Technologie (Time Division Multiple Access) verwendet, kann gleichzeitig nur eine Burst-Lichtrate vorhanden sein.Das Eingangssignal kann im optischen Bereich durch einen optischen 1:2-Splitter getrennt werden, wie in Abbildung 2 dargestellt. Oder verwenden Sie nur einen Hochgeschwindigkeitsdetektor, um optische 1G- und 10G-Signale in schwache elektrische Signale umzuwandeln, und trennen Sie dann zwei elektrische Signale mit unterschiedlichen Raten über einen TIA mit größerer Bandbreite, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Das erste in Abbildung 2 gezeigte Schema führt zu einer gewissen Einfügungsdämpfung, wenn das Licht durch den optischen 1:2-Splitter geht, der das optische Eingangssignal verstärken muss, daher wird vor dem optischen Splitter ein optischer Verstärker installiert.Die getrennten optischen Signale werden dann einer optischen/elektrischen Umwandlung durch Detektoren unterschiedlicher Geschwindigkeit unterzogen, und schließlich werden zwei Arten stabiler elektrischer Signalausgänge erhalten.Der größte Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass ein optischer Verstärker und ein optischer 1:2-Splitter verwendet werden und zwei Detektoren zur Umwandlung des optischen Signals benötigt werden, was die Komplexität der Implementierung erhöht und die Kosten erhöht.
Im zweiten Schema, das in FIG.In 3 muss das optische Eingangssignal lediglich einen Detektor und einen TIA durchlaufen, um eine Trennung im elektrischen Bereich zu erreichen.Der Kern dieser Lösung liegt in der Auswahl von TIA, die eine Bandbreite von 1 bis 10 Gbit/s für TIA erfordert und gleichzeitig eine schnelle Reaktion von TIA innerhalb dieser Bandbreite aufweist.Nur durch die aktuellen Parameter von TIA kann der Antwortwert schnell ermittelt und die Empfangsempfindlichkeit gut garantiert werden.Diese Lösung reduziert die Komplexität der Implementierung erheblich und hält die Kosten unter Kontrolle.Im tatsächlichen Design wählen wir im Allgemeinen das zweite Schema, um einen Dual-Rate-Burst-Empfang zu erreichen.
2.3 Aufbau der Hardwareschaltung auf der Empfangsseite
Abb. 4 ist die Hardwareschaltung des Burst-Empfangsteils.Wenn ein optischer Burst-Eingang vorliegt, wandelt der APD das optische Signal in ein schwaches elektrisches Signal um und sendet es an den TIA.Das Signal wird vom TIA in ein elektrisches 10G- oder 1G-Signal verstärkt.Das elektrische 10G-Signal wird über die positive Kopplung des TIA in den 10G LA eingegeben, und das elektrische 1G-Signal wird über die negative Kopplung des TIA in den 1G LA eingegeben.Die Kondensatoren C2 und C3 sind Koppelkondensatoren, mit denen ein 10G- und 1G-AC-gekoppelter Ausgang erzielt wird.Die AC-gekoppelte Methode wurde gewählt, da sie einfacher ist als die DC-gekoppelte Methode.
Bei der Wechselstromkopplung erfolgt jedoch das Laden und Entladen des Kondensators, und die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Signal wird durch die Lade- und Entladezeitkonstante beeinflusst, das heißt, auf das Signal kann nicht rechtzeitig reagiert werden.Diese Funktion führt zwangsläufig zu einem gewissen Verlust an Empfangseinschwingzeit. Daher ist es wichtig, die Größe des AC-Kopplungskondensators zu wählen.Wenn ein kleinerer Kopplungskondensator ausgewählt wird, kann die Einschwingzeit verkürzt werden und das von der ONU in jedem Zeitschlitz gesendete Signal kann vollständig empfangen werden, ohne den Empfangseffekt zu beeinträchtigen, da die Einschwingzeit beim Empfang zu lang ist und das nächste Mal eintrifft Slot.
Eine zu kleine Kapazität beeinträchtigt jedoch den Kopplungseffekt und verringert die Empfangsstabilität erheblich.Eine größere Kapazität kann den Systemjitter reduzieren und die Empfindlichkeit des Empfangsendes verbessern.Um die Einschwingzeit des Empfangs und die Empfangsempfindlichkeit zu berücksichtigen, müssen daher die geeigneten Kopplungskondensatoren C2 und C3 ausgewählt werden.Um die Stabilität des elektrischen Eingangssignals zu gewährleisten, sind außerdem ein Koppelkondensator und ein Anpassungswiderstand mit einem Widerstand von 50 Ω an den Minuspol von LA angeschlossen.
LVPECL-Schaltung (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic), bestehend aus den Widerständen R4 und R5 (R6 und R7) und einer 2,0-V-Gleichspannungsquelle über den Differenzsignalausgang von 10G (1G) LA.elektrisches Signal.
2.4 Abschnitt „Starten“.
Der Sendeteil des 10G EPON symmetrischen OLT-Optikmoduls ist hauptsächlich in zwei Teile mit 1,25- und 10G-Übertragung unterteilt, die jeweils Signale mit einer Wellenlänge von 1490 und 1577 nm an den Downlink senden.Am Beispiel des 10G-Übertragungsteils gelangt ein Paar differenzieller 10G-Signale in einen CDR-Chip (Clock Shaping), wird an einen 10G-Treiberchip wechselstromgekoppelt und schließlich differenziell in einen 10G-Laser eingegeben.Da die Temperaturänderung einen großen Einfluss auf die Wellenlänge der Laseremission hat, muss der Arbeitsstrom der TEC-Schaltung angepasst werden, um die Wellenlänge auf dem vom Protokoll geforderten Niveau zu stabilisieren (das Protokoll erfordert 1575 ~ 1580 nm). dass die Ausgangswellenlänge gut gesteuert werden kann.
3. Testergebnisse und Analyse
Zu den wichtigsten Testindikatoren des optischen 10G-EPON-OLT-Moduls gehören die Einrichtungszeit des Empfängers, die Empfängerempfindlichkeit und das Sendeaugendiagramm.Die spezifischen Tests sind wie folgt:
(1) Rüstzeit empfangen
Unter der normalen Arbeitsumgebung mit einer optischen Uplink-Burst-Leistung von -24,0 dBm wird das von der Burst-Lichtquelle ausgesendete optische Signal als Messstartpunkt verwendet, und das Modul empfängt und erstellt ein vollständiges elektrisches Signal als Messendpunkt, wobei es ignoriert wird Zeitverzögerung des Lichts in der Testfaser. Die gemessene Einrichtungszeit für den 1G-Burst-Empfang beträgt 76,7 ns, was dem internationalen Standard von <400 ns entspricht;Die Einrichtungszeit für den 10G-Burst-Empfang beträgt 241,8 ns, was auch dem internationalen Standard von <800 ns entspricht.
3. Testergebnisse und Analyse
Zu den wichtigsten Testindikatoren des optischen 10G-EPON-OLT-Moduls gehören die Einrichtungszeit des Empfängers, die Empfängerempfindlichkeit und das Sendeaugendiagramm.Die spezifischen Tests sind wie folgt:
(1) Rüstzeit empfangen
Unter der normalen Arbeitsumgebung mit einer optischen Uplink-Burst-Leistung von -24,0 dBm wird das von der Burst-Lichtquelle ausgesendete optische Signal als Messstartpunkt verwendet, und das Modul empfängt und erstellt ein vollständiges elektrisches Signal als Messendpunkt, wobei es ignoriert wird Zeitverzögerung des Lichts in der Testfaser.Die gemessene Einrichtungszeit für den 1G-Burst-Empfang beträgt 76,7 ns, was dem internationalen Standard von <400 ns entspricht;Die Einrichtungszeit für den 10G-Burst-Empfang beträgt 241,8 ns, was auch dem internationalen Standard von <800 ns entspricht.
