En el sistema EPON, el OLT está conectado a múltiples ONU (unidades de red óptica) a través de un POS (divisor óptico pasivo).Como núcleo de EPON, los módulos ópticos OLT afectarán directamente el funcionamiento de todo el sistema 10G EPON.
1.Introducción al módulo óptico OLT simétrico 10G EPON
El módulo óptico OLT simétrico 10G EPON utiliza los modos de recepción en ráfaga de enlace ascendente y transmisión continua de enlace descendente, que se utilizan principalmente para la conversión óptica/eléctrica en sistemas 10G EPON.
La parte receptora consta de un TIA (amplificador de transimpedancia), un APD (fotodiodo de avalancha) a 1270/1310 nm y dos LA (amplificadores limitadores) a velocidades de 1,25 y 10,3125 Gbit/s.
El extremo transmisor está compuesto por un EML (láser de modulación de electroabsorción) de 10G y un DFB (láser de retroalimentación distribuida) de 1,25 Gbit/s, y sus longitudes de onda de emisión son 1577 y 1490 nm, respectivamente.
El circuito de conducción incluye un circuito digital APC (control automático de potencia óptica) y un circuito TEC (compensación de temperatura) para mantener una longitud de onda de emisión láser 10G estable.El monitoreo de parámetros de transmisión y recepción se implementa mediante un microordenador de un solo chip de acuerdo con el protocolo SFF-8077iv4.5.
Debido a que el extremo receptor del módulo óptico OLT utiliza recepción en ráfaga, el tiempo de configuración de la recepción es particularmente importante.Si el tiempo de estabilización de la recepción es largo, afectará en gran medida la sensibilidad e incluso puede provocar que la recepción en ráfaga no funcione correctamente.De acuerdo con los requisitos del protocolo IEEE 802.3av, el tiempo de establecimiento de una recepción en ráfaga de 1,25 Gbit/s debe ser <400 ns y la sensibilidad de recepción en ráfaga debe ser <-29,78 dBm con una tasa de error de bits de 10-12;y 10,3125 Gbit/s. El tiempo de configuración de la recepción en ráfaga debe ser <800 ns y la sensibilidad de recepción en ráfaga debe ser <-28,0 dBm con una tasa de error de bits de 10-3.
Diseño de módulo óptico OLT simétrico EPON 2.10G
2.1 Esquema de diseño
El módulo óptico OLT simétrico 10G EPON está compuesto por un triplexor (módulo de tres vías de una sola fibra), transmisión, recepción y monitoreo.El triplexer incluye dos láseres y un detector.La luz transmitida y la luz recibida se integran en el dispositivo óptico a través de WDM (multiplexor por división de longitud de onda) para lograr una transmisión bidireccional de una sola fibra.Su estructura se muestra en la Figura 1.
La parte transmisora consta de dos láseres, cuya función principal es convertir señales eléctricas 1G y 10G en señales ópticas, respectivamente, y mantener la estabilidad de la potencia óptica en un estado de circuito cerrado a través de un circuito APC digital.Al mismo tiempo, el microordenador de un solo chip controla la magnitud de la corriente de modulación para obtener el índice de extinción requerido por el sistema.El circuito TEC se agrega al circuito de transmisión 10G, lo que estabiliza en gran medida la longitud de onda de salida del láser 10G.La parte receptora utiliza APD para convertir la señal óptica en ráfaga detectada en una señal eléctrica y la emite después de amplificarla y darle forma.Para garantizar que la sensibilidad pueda alcanzar el rango ideal, es necesario proporcionar una alta presión estable al APD a diferentes temperaturas.La computadora de un solo chip logra este objetivo controlando el circuito de alto voltaje del APD.
2.2 Implementación de la recepción en ráfagas de doble velocidad
La parte receptora del módulo óptico OLT simétrico 10G EPON utiliza un método de recepción en ráfaga.Necesita recibir señales en ráfaga de dos velocidades diferentes de 1,25 y 10,3125 Gbit/s, lo que requiere que la parte receptora pueda distinguir bien las señales ópticas de estas dos velocidades diferentes para obtener señales eléctricas de salida estables.Aquí se proponen dos esquemas para implementar la recepción en ráfagas de doble velocidad de módulos ópticos OLT.
Debido a que la señal óptica de entrada utiliza tecnología TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo), solo puede existir una velocidad de ráfaga de luz al mismo tiempo.La señal de entrada se puede separar en el dominio óptico a través de un divisor óptico 1: 2, como se muestra en la Figura 2. O use solo un detector de alta velocidad para convertir señales ópticas 1G y 10G en señales eléctricas débiles, y luego separar dos señales eléctricas. señales con diferentes velocidades a través de un TIA de ancho de banda mayor, como se muestra en la Figura 3.
El primer esquema que se muestra en la Figura 2 traerá una cierta pérdida de inserción cuando la luz pase a través del divisor óptico 1: 2, que debe amplificar la señal óptica de entrada, por lo que se instala un amplificador óptico frente al divisor óptico.Las señales ópticas separadas luego se someten a conversión óptica/eléctrica mediante detectores de diferentes velocidades, y finalmente se obtienen dos tipos de salidas de señales eléctricas estables.La mayor desventaja de esta solución es que se utiliza un amplificador óptico y un divisor óptico 1: 2, y se necesitan dos detectores para convertir la señal óptica, lo que aumenta la complejidad de la implementación y aumenta el costo.
En el segundo esquema mostrado en la FIG.3, la señal óptica de entrada solo necesita pasar a través de un detector y un TIA para lograr la separación en el dominio eléctrico.El núcleo de esta solución radica en la selección de TIA, que requiere que TIA tenga un ancho de banda de 1 ~ 10 Gbit/s y, al mismo tiempo, TIA tenga una respuesta rápida dentro de este ancho de banda.Sólo a través del parámetro actual de TIA se puede obtener el valor de respuesta rápidamente, la sensibilidad de recepción puede estar bien garantizada.Esta solución reduce en gran medida la complejidad de la implementación y mantiene los costos bajo control.En el diseño real, generalmente elegimos el segundo esquema para lograr una recepción en ráfaga de doble velocidad.
2.3 Diseño del circuito de hardware en el extremo receptor.
La figura 4 es el circuito de hardware de la parte receptora de ráfagas.Cuando hay una entrada óptica en ráfaga, el APD convierte la señal óptica en una señal eléctrica débil y la envía al TIA.El TIA amplifica la señal en una señal eléctrica de 10G o 1G.La señal eléctrica 10G ingresa al 10G LA a través del acoplamiento positivo del TIA, y la señal eléctrica 1G ingresa al 1G LA a través del acoplamiento negativo del TIA.Los condensadores C2 y C3 son condensadores de acoplamiento que se utilizan para lograr una salida acoplada en CA de 10G y 1G.Se eligió el método acoplado en CA porque es más simple que el método acoplado en CC.
Sin embargo, el acoplamiento de CA tiene la carga y descarga del condensador, y la velocidad de respuesta a la señal se ve afectada por la constante de tiempo de carga y descarga, es decir, no se puede responder a la señal a tiempo.Esta característica seguramente perderá una cierta cantidad de tiempo de establecimiento de la recepción, por lo que es importante elegir el tamaño del condensador de acoplamiento de CA.Si se selecciona un condensador de acoplamiento más pequeño, el tiempo de establecimiento se puede acortar y la señal transmitida por la ONU en cada intervalo de tiempo se puede recibir completamente sin afectar el efecto de recepción porque el tiempo de establecimiento de la recepción es demasiado largo y la llegada de la próxima vez ranura.
Sin embargo, una capacitancia demasiado pequeña afectará el efecto de acoplamiento y reducirá en gran medida la estabilidad de la recepción.Una capacitancia mayor puede reducir la fluctuación del sistema y mejorar la sensibilidad del extremo receptor.Por lo tanto, para tener en cuenta el tiempo de establecimiento de la recepción y la sensibilidad de recepción, es necesario seleccionar los condensadores de acoplamiento C2 y C3 apropiados.Además, para garantizar la estabilidad de la señal eléctrica de entrada, se conectan un condensador de acoplamiento y una resistencia de adaptación con una resistencia de 50 Ω al terminal negativo de LA.
Circuito LVPECL (Lógica de acoplamiento de emisor positivo de bajo voltaje) compuesto por resistencias R4 y R5 (R6 y R7) y una fuente de voltaje de 2.0 V CC a través de la salida de señal diferencial por LA 10G (1G).señal eléctrica.
2.4 Sección de lanzamiento
La parte de transmisión del módulo óptico OLT simétrico 10G EPON se divide principalmente en dos partes de transmisión de 1,25 y 10G, que envían señales con una longitud de onda de 1490 y 1577 nm respectivamente al enlace descendente.Tomando como ejemplo la parte de transmisión de 10G, un par de señales diferenciales de 10G ingresan a un chip CDR (Clock Shaping), se acoplan en CA a un chip controlador de 10G y, finalmente, se ingresan de manera diferencial en un láser de 10G.Debido a que el cambio de temperatura tendrá una gran influencia en la longitud de onda de emisión del láser, para estabilizar la longitud de onda al nivel requerido por el protocolo (el protocolo requiere 1575 ~ 1580 nm), es necesario ajustar la corriente de trabajo del circuito TEC, por lo que que la longitud de onda de salida se puede controlar bien.
3. Resultados y análisis de las pruebas.
Los principales indicadores de prueba del módulo óptico OLT simétrico 10G EPON incluyen el tiempo de configuración del receptor, la sensibilidad del receptor y el diagrama de ojo de transmisión.Las pruebas específicas son las siguientes:
(1) Recibir tiempo de configuración
En el entorno de trabajo normal de potencia óptica de ráfaga de enlace ascendente de -24,0 dBm, la señal óptica emitida por la fuente de luz de ráfaga se utiliza como punto de inicio de la medición, y el módulo recibe y establece una señal eléctrica completa como punto final de la medición, ignorando la retardo de tiempo de la luz en la fibra de prueba. El tiempo de configuración de recepción de ráfaga de 1G medido es de 76,7 ns, lo que cumple con el estándar internacional de <400 ns;el tiempo de configuración de la recepción en ráfaga 10G es de 241,8 ns, que también cumple con el estándar internacional de <800 ns.
3. Resultados y análisis de las pruebas.
Los principales indicadores de prueba del módulo óptico OLT simétrico 10G EPON incluyen el tiempo de configuración del receptor, la sensibilidad del receptor y el diagrama de ojo de transmisión.Las pruebas específicas son las siguientes:
(1) Recibir tiempo de configuración
En el entorno de trabajo normal de potencia óptica de ráfaga de enlace ascendente de -24,0 dBm, la señal óptica emitida por la fuente de luz de ráfaga se utiliza como punto de inicio de la medición, y el módulo recibe y establece una señal eléctrica completa como punto final de la medición, ignorando la retardo de tiempo de la luz en la fibra de prueba.El tiempo de configuración de recepción de ráfaga 1G medido es de 76,7 ns, lo que cumple con el estándar internacional de <400 ns;el tiempo de configuración de la recepción en ráfaga 10G es de 241,8 ns, que también cumple con el estándar internacional de <800 ns.
